Розробка стерео підсилювача НЧ для телевізійного приймача потужністю 10 Вт

Рис.6. Схема електрична принципова підсилювача НЧ

5. Моделювання підсилювача НЧ на ЕОМ

Для дослідження характеристик підсилювача використаємо програми MicroCap V та MicroCap VI. Будемо досліджувати один канал підсилювача, оскільки обидва канали однакові. А також, оскільки програмні пакети MicroCap не мають можливості моделювати резистори змінного опору, тому будемо досліджувати АЧХ підсилювача при максимальній передачі регулятора підсилення, а також регулятори форми АЧХ будемо змінювати дискретно і досліджувати на відповідних завалах та підйомах на НЧ та ВЧ.

Рис.7. Модель одного каналу підсилення.

Для дослідження характеристик підсилювача використаємо наступні моделі джерела сигналу та активних елементів:

.MODEL 6KHZ SIN (F=6K A=0.02 DC=0 PH=0 RS=100 RP=0 TAU=0)

КТ315В (Q1): .MODEL 2N1893 NPN (IS=5.8N BF=30 NF=945.703M VAF=100 IKF=853.213M ISE=16.1817F NE=1.11847 BR=1.99999 IKR=13.9527 ISC=0.385999F RE=3.73009 RC=28.1537 CJE=37P VJE=700.001M MJE=499.777M CJC=7P VJC=700.003M MJC=499.841M TF=2.52093N XTF=499.987M VTF=10 ITF=10.4087M TR=10N)

КТ3102И (Q2): .MODEL 2N1613 NPN (IS=5.8N BF=200 NF=993.993M VAF=100 IKF=143.497M ISE=4.77831P NE=1.60007 BR=1.97486 IKR=10M ISC=100.2P RC=1.49467 CJE=32P VJE=699.998M  MJE=501.253M CJC=6P VJC=699.999M MJC=500.151M TF=2.45276N XTF=500.002M VTF=10 ITF=9.94522M TR=10N)

КТ503Г (Q3): .MODEL 2N3441 NPN (IS=0.1018F BF=80 NF=972.176M VAF=100 IKF=215.567M ISE=1E-07F  NE=714.469M BR=2 IKR=41.8671 ISC=6.27604F RE=2.17204 RC=1.02821U CJE=110P MJE=500M CJC=20P MJC=500M TF=1000P XTF=500M VTF=10 ITF=10M TR=10N)

КТ502Г (Q4): .MODEL 2N3467 PNP (IS=0.1018F BF=80 NF=972.176M VAF=100 IKF=215.567M ISE=1E-07F NE=714.469M BR=2 IKR=41.8671 ISC=6.27604F RE=2.17204 RC=1.02821U CJE=110P MJE=500M CJC=20P MJC=500M TF=1000P XTF=500M VTF=10 ITF=10M TR=10N)

КТ817Б (Q5): .MODEL 2N5192 NPN (IS=6.2466P BF=20 NF=954.431M VAF=100 IKF=263.48M ISE=62.5625P NE=1.48778 BR=2 IKR=396.043 ISC=152.09N

 RE=163.053M RC=1U CJE=280P VJE=690M MJE=609.093M CJC=55P VJC=690M MJC=471.317M TF=75.3415N XTF=500M VTF=10 ITF=12.001M TR=1.85097U)

КТ816Б (Q6): .MODEL 2N5193 PNP (IS=6.2466P BF=20 NF=954.431M VAF=100 IKF=263.48M ISE=62.5625P NE=1.48778 BR=2 IKR=396.043 ISC=152.09N   RE=163.053M RC=1U CJE=322.811P VJE=690M MJE=609.093M CJC=115P VJC=690M MJC=471.317M TF=75.3415N XTF=500M VTF=10 ITF=12.001M TR=1.85097U)

КД521А (D1): .MODEL 1N3020 D (IS=5.72393F BV=9.83 RS=180.9 TT=5U CJO=1.67661N VJ=750M M=504.546M RL=1G)

Рис.8. Карта напруг

Рис.9. Карта струмів

Рис.10. Амплітуди вхідного та вихідного сигналу

Рис.11. Амплітуда струму у навантажені

Знайдемо отриману потужність сигналу на навантажені підсилювача користуючись Рис.10. та Рис.11.

З Рис.10. знаходимо амплітудне значення напруги: U_{н m}==12.68 В;

З Рис.11. знаходимо амплітудне значення струму: І_{н m}==1.685 А;

Звідси потужність дорівнюватиме: Р_н==10.68 Вт.

Рис.12. Спектр вихідного сигналу

З Рис.12. знаходимо величину нелінійних спотворень через амплітуду основної гармоніки та гармоніки з найбільшою амплітудою: К_н≈ ==1.9%.

5.1. Частотні характеристики підсилювача

Рис.13. Амплітудно-частотна та фазово-частотна характеристики

За допомогою АЧХ визначимо частотні спотворення на НЧ та ВЧ:

М_н=К_о-К_н≈56.04-53=3.04 дБ;  М_в=К_о-К_в≈56.04-52=4.04 дБ.      

5.2.  Вплив пасивного регулятора тембру на частотні характеристики

Рис.14. Форма АЧХ при „завалах” на НЧ та ВЧ

Знайдемо глибину „завалів”:    М_н=К_о-К_н≈56.04-40.8=15.2 дБ;

                                                     М_в=К_о-К_в≈56.04-40.4=15.6 дБ.

Рис.15. Форма АЧХ при „підйомах” на НЧ та ВЧ

Визначимо величину „підйомів” на НЧ та ВЧ:

М_н=К_н-К_о≈70.3-56.04=14.26 дБ;

М_в=К_в-К_о≈70-56.04=13.96 дБ.

6. Порівняння результатів проектування з вимогами ТЗ

Для порівняння отриманих характеристик пристрою із заданими складемо таблицю:

Параметр	Задано	Отримано
Fн, Гц	40	40
Fв, кГц	12	12
Мн, дБ	3	3.04
Мв, дБ	4	4.04
Рвих, Вт	10	10.68
Сиг/шум, дБ	60	59.6
Кг, %	2	1.9
„Завал” АЧХ на НЧ, дБ	15	15.2
„Підйом” АЧХ на НЧ, дБ	15	14.26
„Завал” АЧХ на ВЧ, дБ	15	15.6
„Підйом” АЧХ на ВЧ, дБ	15	13.96

Висновок

У даному курсовому проекті було розроблено стерео підсилювач НЧ для телевізійного приймача потужністю 10 Вт. Дана робота містить попередній розрахунок структурної схеми пристрою, вибір активних елементів, розрахунок схеми електричної принципової та дослідження пристрою за допомогою програмного пакета MicroCap VІ.

При досліджені пристрою було отримано характеристики які дещо відрізняються від заданих у ТЗ, що можна пояснити не досить точним підбором моделей активних елементів за зарубіжними аналогами.