Другие предметы \ Устройства усиления сигналов

Розробка структурної схеми гучномовця (на прикладі моделі 6ГДШ-5-4), страница 2

При визначенні співвідношення сигнал/шум підсилювального пристрою розраховують напругу шуму лише першого каскаду. Рівень шуму першого каскаду визначає мінімальний рівень вхідного сигналу при заданому співвідношенні сигнал/шум на вході.

Величина мінімальної напруги на вході при заданому відношенні сигнал/шум 60дБ (1000 раз) визначається за формулою:

;[мкВ]

де - паралельне з’єднання вихідного опору джерела сигналу з вхідним опором схеми , 5кОм; - смуга робочих частот пристрою, кГц, 9,9кГц; - відносний коефіцієнт шума БТ першого каскаду. Для транзистора КТ3102Б 4дБ=1,58раз.

При заданому в ТЗ співвідношенні сигнал/шум 60дБ=1000раз маємо:

1,105мВ.

1,105мВ<40мВ,

Отже транзистор першого каскаду обрано вірно.

2.6. Розподіл частотних та нелінійних спотворень.

Виконаємо розподіл частотних спотворень окремо для області низьких та високих частот.

2.6.1. Частотні спотворення , що визначаються впливом транзистора.

Для резистивного каскаду з спільним емітером:

;

Для резистивного каскаду з спільним колектором:

;

де - верхня частота робочого діапазону пристрою;

- гранична частота транзистора по крутості в схемі з спільним емітером;

- гранична частота транзистора по крутості в схемі з спільним колектором;

;

Для транзистора КТ3102Б:

1+1,95·100,4·10дБ;

Для транзистора КТ502А (КТ503А):

70,4МГц;

10,4·10дБ;

Для транзистора КТ817А:

336МГц;

1+1,48·100,4·10дБ;

Такими спотвореннями можна знехтувати.

2.6.2. Частотні спотворення , що вносяться елементами схеми каскаду.

Для резистивного каскаду зі спільним емітером (каскади на VT1, VT1):

0,2...0,3дБ;

Для емітерного повторювача (каскади на VT2, VT3, VT4, VT5):

0,1...0,15дБ;

Тобто загальна величина частотних спотворень:

0,25+0,25+0,1+0,1=0,7дБ;

Частотні властивості в області низьких частот:

Для резистивного каскаду зі спільним емітером:

0,6...1,2дБ;

Для резистивного каскаду зі спільним колектором:

0,2...0,3дБ;

Отже частотні спотворення пристрою в області низьких частот дорівнюють:

0,6+0,6+0,2+0,2=1,6дБ.

Через те, що умови та виконуються, то кількість підсилювальних каскадів обрано вірно.

2.7. Розробка структурної схеми.

В основу розробки структурної схеми покладемо дані, отримані у розрахунках, які проведено вище. Регулятор тембру введемо безпосередньо після стереодекодера. Регулятор гучності розмістимо після регулятора тембру. Структурна схема представлена на малюнку (див. рис.2).

Рисунок 2 - Структурна схема підсилювача НЧ телеприймача (реалізація на дискретних елементах).

2.8. Обґрунтування можливості використання мікросхеми.

Розглянемо можливість реалізації підсилювального пристрою на інтегральних мікросхемах, що може дати можливість значно покращити параметри підсилювача. Зробимо аналіз можливостей застосування інтегральних мікросхем в окремих каскадах підсилювача.

Згідно ТЗ необхідно отримати підсилення два канали по 2Вт. Усі каскади на транзисторах VT1-VT6 можна замінити однією інтегральною мікросхемою К174УН14. Ця мікросхема представляє собою підсилювач потужності нижніх частот з номінальною вихідною потужністю 4,5Вт при опорі навантаження 4Ом, має захист від перегріву та перевантаження по струмові. Схема складається з диференціального підсилювача (вхідний каскад УНЧ), управляючого каскаду та двотактного вихідного каскаду, пристрою захисту виходу від перевантажень і теплового захисту. Застосування цієї мікросхеми не тільки не зробить підсилювальний пристрій гірше, але набагато покращить його параметри. Зокрема параметри мікросхеми К174УН14 наступні:

8...18В;

4,5Вт;

4Ом;

0,25%;

40Гц;

20кГц;

48дБ;

45мА;

5МОм.

Можна побачити, що вибрана мікросхема забезпечує необхідне підсилення (2х2,25Вт проти 2х2Вт за ТЗ) при необхідній розрахованій напрузі живлення (12В) та опорі навантаження (4Ом), а також задовольняє усім іншим вимогам ТЗ, таким як частотний діапазон (40-20000Гц проти 100-10000Гц за ТЗ) коефіцієнт гармонік (0,25% проти 1,2% за ТЗ).

Перевіримо дану мікросхему на відповідність до вимог щодо частотних спотворень. Це можна зробити за формулами:

для нижніх частот:

;

10дБ;

для верхніх частот:

;

1,118=0,48дБ.

Таким чином ця мікросхема повністю відповідає вимогам щодо частотних спотворень, які було висунуто у ТЗ, через те що виконуються вимоги

та

Коефіцієнт підсилення по потужності, який може забезпечити дана мікросхема, можна розрахувати за формулою:

;

7,8·=108,93дБ.

Застосування мікросхеми замість дискретних елементів (транзисторів) дає ряд переваг, не враховувати які не можна. Ці переваги наступні:

· Значно менші габарити та маса пристрою, що не можна не враховувати у сучасних умовах постійного удосконалення електронних пристроїв.

· Значно кращі електричні параметри підсилювального пристрою.

· Простота монтажу та наладки .

Після застосування замість дискретних елементів мікросхеми структурна схема підсилювального пристрою набуде вигляду:

Рисунок 3 - Структурна схема підсилювача НЧ телеприймача (реалізація на інтегральних мікросхемах).

До регулятора тембру згідно ТЗ ставиться вимоги, що він повинен бути трисмуговим і забезпечувати регулювання форми АЧХ в областях НЧ, СЧ та ВЧ на рівні 15дБ. Застосуємо активний регулятор тембру з застосуванням операційного підсилювача. Він має ряд переваг: в нейтральному положенні регулятора затухання рівне 0дБ (коефіцієнт підсилення 1); симетричність областей підйому та спаду частотної характеристики; низькоомний вхід. Схему обираємо за довідником: