Електричні розрахунки попереднього підсилювача – коректора

3.  ЕЛЕКТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ

3.1.  РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕДНЬОГО ПІДСИЛЮВАЧА – КОРЕКТОРА

Попередній підсилювач виконаний на мікросхемі  К157УЛ1А. Так як лівий і правий канали ідентичні, то проводиться розрахунок елементів для одного з каналів. Принципова схема зображена на рисунку 3.1:

Рис. 3.1. Варіант включення мікросхеми в якості попереднього                                 підсилювача – коректора (лівий канал).

Вихідними даними для розрахунку є: Rвх = 47 кОм, Кu = 1000 раз,          Кр=81.9 дБ.

Опір R1 служить для регулювання степені підйому АЧХ області ВЧ шляхом зменшення вхідного опору. При максимальному його значенні  вхідний опір каскаду повинен бути не меншим 47 кОм. Так як вхідний опір мікросхеми складає 60 кОм, то:

.

Вибирається [8] резистор  СП3 – 6 – 0.125 Вт – 220 кОм  ± 10 %.

Контур, утворений головкою і ємністю С1 настроюється на максимальну робочу частоту. Так як за умовою ТЗ  Fв = 12 кГц, а  Lг = 110 мГн, то:

.

Вибирається [8] ємність К10 – 17а – 25В – М47 – 1.6 нФ ±10 %.

Ємності С2 і С6 вибираються в межах 5...20 мкФ з умови забезпечення малих частотних спотворень в області НЧ. Вибирається [8]: 

К50 – 16 – 15В – 20 мкФ ± 20 %.

Ємність С4 – фільтруюча ємність джерела живлення і вибирається [5,8] К50 – 16 – 15 В – 100 мкФ ± 20 %.

Опір R5 обмежує струм мікросхеми. Для забезпечення струму 3 мА і спаду напруги на цьому опорі 0.3 В ( напруга 8.7 В є ще нормальною для забезпечення нормального режиму роботи мікросхеми), опір R5  має значення:

.

Вибирається  [8] опір С2 – 23 – 0.125 Вт – 100 Ом  ± 20 %.

Опір R2 забезпечує режим роботи за постійним струмом першого каскаду підсилення мікросхеми і має значення  £ 100 Ом [1]. Для більшої стабільності роботи за рахунок більшого ВЗЗ по постійному струму вибирається [8] опір С2 – 23 – 0.125 Вт – 91 Ом ± 10%.

Необхідну АЧХ підсилювача формує ланка R3, R4, C5, яка являє собою частотозалежний ВЗЗ за змінним струмом. Щоб результуюча АЧХ тракту відтворення була лінійною, то необхідно, щоб АЧХ підсилювача мала обернену АЧХ універсальної головки в режимі відтворення. Так як магнітофон касетний, то швидкість руху стрічки становить 4.76 см/с. Щоб отримати необхідну частотну характеристику, необхідне виконання умов [1]:

Ємність С5 вибирається виходячи з коефіцієнта підсилення на частоті 400 Гц:

Коефіцієнт підсилення складає 1000 раз, то:

Вибирається [8] ємність К10 – 17а – 25В – М47 – 4.3 нФ ± 10 %.

Розраховуються опори R3 і R4:

З довідника [8] вибираються опори:

R3: С2 – 23 – 0.125 Вт – 24 кОм ±20 %,

R4: С2 – 23 – 0.125 Вт – 360 кОм ± 20%.

Ємність С3 вибирається в межах 50...200 мкФ [1] з умов підсилення на самих низьких частотах. Вибирається [5, 8] ємність К50 – 16 – 15 В – 100 мкФ ± 20 %.

          Опір R6 підстроює загальний коефіцієнт підсилення підсилювача шляхом зміни вхідної напруги петлі зворотнього зв’язку. Опір R7 визначає мінімальне значення вхідної напруги петлі  ВЗЗ. Вибираються [1,5,8] опори:

R6:   CП3 – 6 – 0.125 Вт – 4.7 кОм ± 10 %,

R7:   С2 – 23 – 0.125 Вт – 1.2 кОм ± 10 %.

Виконується перевірка:

–  по вхідному опору:

;

–  по коефіцієнту підсилення за напругою:

.

–  по потужності:

.

Отже, отримані результати задовольняють вихідні дані для розрахунку попереднього підсилювача, а це означає, що елементи вибрані вірно.

3.2.  РОЗРАХУНОК РЕГУЛЯТОРА  АЧХ

          Регулятор АЧХ зібраний на мікросхемі К157УД2, яка є двоканальною, тому розрахунок проводиться тільки для одного каналу, так як канали симетричні. Принципова схема зображена на рисунку 3.2.:

Рис. 3.2. Регулятор АЧХ на базі операційного підсилювача

          Вихідними даними є: глибина регулювання на частотах  40 Гц і 12 кГц -  ± 20 дБ, Кu=1.

          Розрахунок починається з вибору опору R2. Він приймається рівним 100кОм і вибирається [8] СП3 – 33 – 22 – п – 0.25 Вт – 100 кОм ± 10 %.

          Коефіцієнт в області НЧ визначається:

Коефіцієнт підсилення на частоті 40 Гц складає 20 дБ або 10 раз. Так як регулювання симетричне (±20 дБ), то:

.

Вибирається [8] опір С2 – 23 – 0.125 Вт – 10 кОм ±10 %.

З умови  визначаються ємності С1 і С2, теж повинні бути рівні:

.

Вибирається [8] ємність К10 – 17а – 25В – Н90 – 39 нФ ± 5 %.

          Коефіцієнт передачі в області ВЧ визначається як відношення R5 до R1.Так як він також рівний 10 раз (± 20 дБ) то:

.

Вибирається [8] СП3 – 33 – 22 – п – 0.25 Вт – 100 кОм ± 10 %.

          З умови  визначаються значення ємностей С3 і С4:

Вибирається [8]  ємність К10 – 17а – 25В – М47 – 1.3 нФ ± 5 %.     

          Опір  R7 визначається з умови:

úú ,

.

Вибирається [8] опір С2 – 23 – 0.125 Вт – 30 кОм ± 10 %.

          Опори R4  і R6 призначені для розв’язки між частотозалежними ланками по НЧ і ВЧ, причому R4 = (2 ¸ 3) R6. Вибираються [8]:

R4:   С2 – 23 – 0.125 Вт – 24 кОм ± 10 %,

R6:   С2 – 23 – 0.125 Вт – 12 кОм ± 10 %.

Виконується перевірка:

-  на частоті 40 Гц:  ;

-  на частоті 12 кГц: .

Результати задовольняють вихідні дані і елементи вибрано вірно.

3.3.   РОЗРАХУНОК РЕГУЛЯТОРА ГУЧНОСТІ І БАЛАНСУ