Функциональная схема усилителя

Функциональная схема, представленная на рисунке 2.1, состоит из четырех основных блоков:

а) Источник звукового сигнала.Данный усилитель предназначен для работы с источником звукового сигнала, выходное сопротивление которого составляет 25 – 5 кОм, и амплитуда которого составляет около 200 мВ.

б) Усилитель.Данный усилитель ЗЧ имеет очень низкие коэффициенты гармонических и интермодуляционных искажений, он сравнительно прост, способен выдерживать кратковременное короткое замыкание в нагрузке.

Основные технические характеристики:

- максимальная мощность на нагрузке сопротивлением 4 0м – 15 Вт;

- номинальный диапазон частот 20…20000 Гц;

- коэффициент гармоник не более 0,1%;

- коэффициент интермодуляционных искажений 0,005 %.

в) Блок питания.Для подключения усилителя необходим блок питания, обладающий следующими характеристиками:

- Рабочее напряжение: 220 В.

- Выходное напряжение: 9 В.

- Выходной ток: 2 А.

- Мощность: 30 Вт.

г) Акустические системы.К данному усилителю рекомендуется подключать акустические системы, обладающие следующими характеристиками:

- Номинальная мощность: 10 – 15 Вт.

- Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц.

- Номинальное электрическое сопротивление: 4 Ом.

Рисунок 2.1 – Функциональная схема усилителя.

Выбор элементной базы

Элементная база данного усилителя включает в себя следующие элементы:

1) Конденсаторы.Применяемые в радиоаппаратуре конденсаторы можно разделить на конденсаторы постоянной, переменой емкости и подстроечные. У конденсаторов постоянной емкости в конструкции возможность изменения величины емкости не предусмотрена. Эти конденсаторы применяют в качестве элементов колебательных контуров, настроенных на фиксированную частоту, в качестве элементов связи, для компенсации изменяющихся параметров элементов контура при воздействии повышенной или пониженной температуры, для сопряжения контуров в супергетеродинных приемниках, в качестве разделительных, блокировочных и для многих других целей. Такое разнообразие функций привело к созданию большого количества типов конденсаторов постоянной емкости. В зависимости от материала диэлектрика конденсаторы можно разделить на следующие группы: керамические (рисунок 2.2), слюдяные, бумажные, пленочные и электролитические (рисунок 2.3).

Рисунок 2.2 – Конденсатор МП 31-5

Рисунок 2.3 – Конденсатор К50-12

2) Резисторы.Применяемые в электротехнике резисторы подразделяют на постоянные (рисунок 2.4) и переменные. Переменными называют резисторы, сопротивление которых можно плавно изменять в процессе эксплуатации или регулировки аппарата. Их применяют в тех случаях, когда это необходимо для изменения параметров изделия, или же для компенсации в процессе регулировки погрешностей параметров других элементов схемы. Во всех остальных случаях используют постоянные резисторы.

Рисунок 2.4 – Резистор МЛТ-0,125

3) Микросхема.Наибольшее распространение получили интегральные схемы, у которых все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. Их называют полупроводниковыми.

Для изготовления полупроводниковых микросхем используют кремниевые монокристаллические пластины диаметром не менее 30 – 60 мм и толщиной 0,25 – 0,4 мм. Элементы микросхемы – биполярные и полевые транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы – формируют в полупроводниковой пластине методами, известными из технологии дискретных полупроводниковых приборов (селективная диффузия, эпитаксия и др.). Межсоединения выполняют напылением узких проводящих дорожек алюминия на окисленную (т. е. электрически изолированную) поверхность кремния, имеющую окна в пленке окисла в тех местах, где должен осуществляться контакт дорожек с кремнием (в области эмиттера, базы, коллектора транзистора и т. д.). Для соединения элементов микросхемы с ее выводами на проводящих дорожках создаются расширенные участки – контактные площадки. Методом напыления иногда изготавливают также резисторы и конденсаторы (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Интегральная схема К544УД2Б

В данной работе была использована микросхема TA 8216 H (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Микросхема TA 8216 H

Принципиальная схема

Для изготовления усилителя была выбрана принципиальная схема, представленная на рисунке 2.7. Данная схема позволяет изготовить качественный усилитель, используя малое количество деталей.

Рисунок 2.7 – Схема электрическая принципиальная

Микросхема TA8216H, по сути, и есть сам усилитель на ножках микросхемы номер 4 и 2 стоят конденсаторы (2.2мкф), которые выполняют роль фильтра для улучшения входного звукового сигнала, также на ножках 5 и 1 есть конденсаторы (47мкф). Служат также в качестве фильтра для уменьшения внешних помех (различного шума) при входе, далее ножка номер 3 должна быть электрически соединена с землей для подпитки операционного усилителя. Далее ножка номер 6 содержит конденсатор емкостью (10мкф) для снижения помех создаваемых блоком питания, так как минус от питания приходит на массу всей схемы, могут образовываться различные помехи в работе усилителя (посторонние шумы, скрипы, гудение). Далее выход у данного усилителя приходит на ножки номер 7, 10, 12, где 7 и 10 ножка это первый выходной канал, а 12 и 10 ножка это второй выходной канал, 10 ножка является центром. На выходе также используются более отлаженные фильтры с более высокой емкостью конденсаторов (1000 мкф) для достижения более качественного звучания в динамиках.

Ножка номер 9 является входом для питания микросхемы, принимает на себя плюс, пропускаемый через стабилизирующий фильтр, роль которого играет конденсатор на 1000мкф.

Ниже приведены фото усилителя. Он собран на плате из фольгированного текстолита навесным монтажом, внесены некоторые коррективы в схему: добавлен резистор на 100Ком в качестве драйвера подпитки светодиода, который служит для индикации исправности входного питания, так же конденсаторы (2.2) были заменены на (4.7мкф), поскольку при первой попытке включения был низкочастотный посторонний шум.

Далее вход выполнен в стандартном режиме 3,5 мм.

Сборка изделия

Усилитель, рассмотренный в данной курсовой работе, собран методом навесного монтажа. В нашем случае данный вид монтажа является оптимальным, так как конструкция усилителя является довольно простой. Таким образом, изготовление печатной платы является трудоемким и невыгодным процессом.

При сборке усилителя была использована макетная плата размером 80x40 мм (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Макетная плата

Макетная плата представляет собой универсальную печатную плату для сборки и моделирования прототипов электронных устройств. Макетные платы подразделяются на два типа: для монтажа посредством пайки и без таковой.

При создании электронных устройств, макетная плата позволяет избежать ряда проблем:

- плату необходимо конструировать и изготавливать, а при ошибке в схеме, возможно, переделывать;

- для создания единственного экземпляра макетного устройства часто печатную плату делать невыгодно;

- если схемы на аналоговых элементах и микросхемах низкой степени интеграции можно было делать навесным монтажом, то микропроцессорные устройства выполнять таким образом сложно.

Есть несколько различных типов макетных плат:

- Универсальные – имеют исключительно металлизированные отверстия, которые разработчик должен соединять перемычками.

- Для цифровых устройств – намечены возможные места для микросхем, по всей плате проведены шины питания.

- Специализированные – для устройств на микросхеме конкретной модели. На таких платах есть как заранее разведённые стандартные цепи, так и матрица отверстий и дорожек для нестандартных цепей. Например, для микроконтроллерных устройств стандартными цепями будут посадочное место для микросхемы, питание, «земля», кварцевый резонатор и линии внутрисхемного программирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были освоены теоретические основы конструирования, надежности и анализа радиоэлектронных систем; изучены основные этапы и методы проектирования; изучены общие требования к аппаратуре по надежности, требования по виброустойчивости; изучены стадии разработки конструкторской документации, ее виды и комплектность. Освоены принципы и методы системного подхода процесса проектирования радиоэлектронных устройств работы; произведен обоснованный выбор структурной и функциональной схем радиоэлектронной аппаратуры.

В результате был разработан УМ ЗЧ с необходимой надежностью и выходной мощностью.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: