Изготовление структурной единицы и измерение основных технических параметров аппаратным и программным методом

Федеральное агентство по науке и образованию

Красноярский Государственный Технический Университет

Лабораторная работа

Выполнил: студент гр.Р52-4

Долгих В.Е.

Гайков М.Е.

Черных А.С.

Проверил: Ситников А.М.

Красноярск 2006

Цель работы: Изготовить структурную единицу и провести измерение основных технических параметров аппаратным и программным методом.

Приборы и устройства: С1-112А, Г3-111, Е7-11, персональный компьютер с приставкой к нему и установленной программой SpectraLab v4.32.16 Demo.

В ходе данной лабораторной работы будет изготовлен полный стерео усилитель с максимальной мощностью 100 Вт.

Структурная схема изделия:

Выбор основных технических параметров структурной единицы изделия:

Коэффициент нелинейных искажений  К_г = 0,5 %

Рабочая полоса частот  20 – 20000 Гц

Максимальная мощность  100 Вт

Амплитуда входного напряжения  0,7 В

Входное сопротивление  22 кОм

Сопротивление нагрузки  8 Ом

Описание работы исходной структурной единицы:

Входной сигнал звуковой частоты амплитудой 0,5 В поступает на один из четырех входов блока коммутатора входов. Далее сигнал проходит через RC-фильтры и разделительные конденсаторы и поступает на коммутированный вход коммутатора низкочастотных сигналов, выполненный на микросхеме К174КП1. С выхода МС К174КП1 музыкальный сигнал через разделительные конденсаторы поступает на выход блока коммутатора входов.

Работой коммутатора входов управляет блок управления. В зависимости от того, какие сигналы поступают от блока управления на управляющие входы коммутатора низкочастотных сигналов, на выход блока коммутатора входов будет поступать сигнал только с одного из четырех входов.

Блок управления собран на RS-триггерах. Осуществляет предустановку входа TUNER при включении усилителя в сеть и индикацию выбранного входа.

С выхода блока коммутатора входов  сигнал поступает на вход блока регулятора громкости. С блока регулятора громкости сигнал звуковой частоты поступает на вход блока усилителей мощности 3(20). Блок усилителей мощности собран на микросхеме STK 4231 II включенной по типовой схеме с ООС. Усиленный до необходимой мощности сигнал с выхода усилителя мощности поступает на вход блока защиты и детектора. Блок защиты собран на МС К564ЛЕ5 управляющей работой транзисторов КТ3102А, которые управляют реле РЭС22. Блок защиты имеет возможность коммутации двух пар акустических систем и стереонаушников, также имеет функцию задержки подключения акустических систем.

Детектор собран на МС КМ551УД2Б. В детекторе происходит детектирование сигнала и уменьшение его амплитуды до величины необходимой для правильной работы блока индикации. Блок индикации выполнен на МС uAA180, являющейся двенадцатиразрядным усилителем индикации с линейной шкалой.

Питание предварительных цепей осуществляется от двухполярного  стабилизированного источника питания напряжением 15 В.Блок защиты и блок индикации питаются от однополярного стабилизированного источника питания напряжением +19 В. Блок усилителей питается от нестабилизированного двухполярного источника питания напряжением 51 В.

Расчет теплоотвода:

Пиковая выходная мощность: P_max = 120 Вт

Температура перехода: Т_{п max} = 150 ^оС

Максимальная температура окружающей среды: Т_с = 50 ^оС

Тепловое сопротивление переход-корпус: R_пк = 1,1 ^оС/W

Тепловое сопротивление корпус-радиатор: R_кр = 0,3 ^оС/W

Предельно допустимая температура радиаторов:

Допустимый перегрев радиатора:

При такой температуре радиатора температура корпусов транзисторов:

Допустимая рассеиваемая мощность транзисторов при таком пе­регреве:

что равняется необходимой (50 Вт) мощности.

Необходимая проводимость радиатора при перегреве 30°С и рассе­иваемой мощности 50 Вт равна:

Из конструктивных соображений выберем высоту радиатора рав­ной L = 100 мм, высоту игл радиатора h = 20 мм, ширину H = 24 мм, толщину пластины основания d = 4 мм.

Проводимость элемента заготовки такого радиатора:

Проводимость боковых стенок:

Проводимость радиатора:

Подставив в формулу найденные значения, получим:

1,67 = n 0,0225 + 0,035

Откуда число штырьков по ширине: .

Ширина радиатора равна:.

Измерение основных технических параметров структурной единицы нового изделия:

Аппаратно:

Амплитудная характеристика на 1 кГц

Uвх, В	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
Uвых прав, В	4,6	9,9	19	29	33	35
Uвых лев, В	4,5	10	19	30	34	36

Амплитудно-частотная характеристика:

f, Гц	20	60	100	500	1к	3к	6к	9к	12к	15к	18к	21к	24к	27к	30к	40к	50к	60к	70к
Uп, В	3,4	3,8	3,8	3,8	3,8	3,8	3,9	3,9	3,9	3,85	3,8	3,7	3,65	3,6	3,6	3,3	2,9	2,8	2,8
Uл, В	3,3	3,4	3,6	3,7	3,7	3,7	3,6	4,4	4,4	4,3	4,3	4,3	4,2	4,1	4,1	3,7	3,6	3,4	3,5

Схема для измерения входного сопротивления и выходной мощности:

U_вх = 0,46 В

E_вх = 0,5 В

R_вт = 20 кОм

R_н = 8 Ом

Программно:

Амплитудно-частотная характеристика:

Левый канал:

Правый канал:

Коэффициент нелинейных искажений в левом канале:

Коэффициент нелинейных искажений в правом канале:

Коэффициент интермодуляционных искажений в левом канале:

Коэффициент интермодуляционных искажений в правом канале:

Осциллограммы выходного сигнала левого и правого каналов соответственно при возрастающем сигнале на входе: