Конструирование усилителя мощности звуковой частоты

Министерство образования Российской Федерации

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Конструирование и производство РЭА»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

КОНСТРУИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

Пояснительная записка

Выполнил: ст-т гр. Р31-2Б

Д.А. Гришелёнок

Проверил:

С.И. Трегубов

Красноярск 2005

Содержание

      Стр.

1 Анализ технического задания……………………………………………….3

   1.2 Анализ применения и назначения усилителя…………………………..3

   1.3 Анализ технических требований на усилитель……………….………..3

         1.3.1 Анализ эксплуатационных требований…………………………...3

         1.3.2 Анализ конструктивных требований…………………….……………….6

   1.4 Анализ схем электрических………………………………………………7

         1.4.1Анализ функциональной схемы………………………………….…7

         1.4.2 Анализ принципиальной схемы………………………………….....8

         1.4.3 Анализ элементной базы…………………………………............…9

   1.5 Выводы……………………………………………………………………11

2  Анализ компоновки………………………………………………….............12

   2.1 Аналитический расчет размеров печатных плат……………….………12

     2.2 Выявление, проработка и обоснование несущей конструкции…….....13

   3 Разработка электрического монтажа…………………………………….….15.

             3.1 Разработка объемного монтажа………………………………………....15

     3.2 Разработка печатного монтажа……………………………………….…15

         3.2.1 Выбор степени сложности и группы жесткости ПП…….........….15

         3.2.2 Выбор класса точности и шага координатной сетки………….....15

         3.2.3 Выбор  материала основания…………………………………..….16

         3.2.4 Выбор габаритов печатной платы……………………………..….16

         3.2.5 Выбор габаритов  печатной платы ………………………………..16

         3.2.6 Расчет элементов печатного рисунка…………………...……..….16

              3.2.6.1 Расчет диаметров отверстий…………………………………16

              3.2.6.2 Выбор формы и размеров контактных площадок………….17

                3.2.6.3 Расчет параметров проводников…………………………..…17

              3.2.6.4 Расчет расстояния между элементами……………………....18

1 Анализ технического задания

1.2 Анализ применения и назначения усилителя

1.2.1 Показатели назначения согласно ГОСТ 24388-88 :

а)  диапазон воспроизводимых частот 20-25000 Гц.

б)  максимальное входное напряжение 100 мВ.

в)  максимальная мощность 50 Вт.

г)  гармонические искажения не более 0,5%.

д)  питающее напряжение 220 В ± 22 В, частотой 50 ± 0,5 Гц.

е)  требования надежности: наработка до первого отказа 11000 ч.

ж) ориентировочная программа выпуска: 1-2 тыс. шт. в год.

з)  уровень унификации и стандартизации должен быть не менее 0,7.

1.2.2 Указанный частотный диапазон является низкочастотным. Поэтому требования к компоновке прибора и внутриблочному монтажу невысоки. Можно применить печатный вид монтажа.

1.2.3 Функциональное назначение разрабатываемого прибора предполагает его использование на рабочем месте радиолюбителя в совокупности со  звуковоспроизводящей аппаратурой бытового назначения такой как Стереомагнитола «Вега» РМ301С.

1.2.4 Выбор необходимых габаритных размеров будет осуществлен на этапах компоновки и разработки конструкции.

1.3 Анализ технических требований на усилитель

1.3.1 Анализ эксплуатационных требований

1.3.1.1 Эксплуатационные требования включают: климатические воздействия, требования по надежности, параметры первичного питающего напряжения и удобство в работе.

1.3.1.2 Учет климатических факторов необходим для выбора типа конструкции, типа монтажа и его защиты, грамотного выбора элементной базы и выбора покрытий. Причем для выбора необходимо определить климатическую зону и категорию исполнения изделия в соответствии с ГОСТ 15051-79.

1.3.1.3 Усилитель будет эксплуатироваться в умеренно холодном климате (УХЛ), категория исполнения 4.2. изделия категории 4 предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями. Категории 4.2- для эксплуатации в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях.

Для указанных климата и категории исполнения характерны следующие климатические воздействия:

а) температура окружающего воздуха от 15 до 35ºС;

б) относительная влажность 80% при 25ºС;

в) атмосферное давление от 64,0 до 106,7 кПа;

г) предельная температура от 55 до -40;

1.3.1.4 Рассмотрим воздействие температуры. В первую очередь температурный диапазон влияет на выбор электрорадиоэлементов, монтажных проводов, материала основания печатной платы и покрытий. Так как радиотехническая аппаратура является источником выделения тепла, то необходимо учитывать тот факт, что температура внутри усилителя будет выше температуры окружающей среды. Для выбора конструктивно-технологических решений на первых этапах разработки необходимо сделать ориентировочную оценку перегрева усилителя, а в дальнейшем, при необходимости можно будет произвести коррекцию.

1.3.1.5 Усилитель выдает по 50 Вт мощности на каждый канал с учетом КПД усилителя      68 % , и блока питания суммарная мощность составит 202 Вт. С учетом того что радиаторы выходных транзисторов вынесены за корпус прибора перегрев будет составлять примерно 10 ºС. Следовательно при предварительном выборе ЭРЭ, материалов и покрытий необходимо ориентироваться на интервал температур от 20 до 45 ºС.

1.3.1.6 Относительная влажность составляет 70 % при 30 ºС и поэтому необязательно защищать электрический монтаж дополнительными лакокрасочными покрытиями. Но на всех металлических деталях корпуса обязательно применяются гальванические и на внешних декоративных поверхностях, в случае необходимости, лакокрасочные покрытия.

1.3.1.7 Атмосферное давление от 70 до 104 кПа является нормальным и поэтому дополнительных мер защиты от него применять не надо.

1.3.1.8 Рассмотрим параметры механических воздействий определяемых по ГОСТ 11478-79 объектом установки, а именно для стационарной аппаратуры 1 группы.

1. Прочность при синусоидальных вибрациях:

частота f, Гц                                                                                        20

амплитуда a, м/с²                                                                              19,6

2.  обнаружение резонансов в конструкции:

диапазон частот f, Гц                                                                    10 - 30

амплитуда , мм                                                                              0,5-0,8  

3.  прочность при транспортировании:

длительность ударного импульса t_и,мс                                          5-10

частота повторения f,мин^-1                                                            40-80

амплитуда a, м/с²                                                                           49-245

1.3.1.9 Ударные воздействия проявляются только при транспортировании, значит их необходимо учитывать только при проектировании тары и упаковки.

1.3.1.10 Усилитель должен сохранять прочность при синусоидальных вибрациях, т. е. требований по работоспособности в условиях механических воздействий не предъявляется.

1.3.1.11 Вибрационные воздействия могут наблюдаться только в низкочастотной области, 10-30 Гц. Поэтому для исключения резонансных явлений необходимо увеличивать собственные резонансные частоты конструкции усилителя в целом и его составных частей.