Реферат: Расчет усилителя воспроизведения

Переходное затухание, не менее -70 дБ

Напряжение шумов, приведённое ко входу, в полосе частот 20 Гц…20 кГц

при сопротивлении источника сигнала 10 Ом, ,

, не более 0.3 мкВ

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Диапазон питающих напряжений 8.1…20 В

Входной ток, не более 1 мА

Выходной ток, не более 5 мА

Рассеиваемая мощность, не более 250 мВт

Описание типовой схемы включения

При типовой схеме включения выбранной микросхемы резисторы R1 и R2, стоящие в цепях эмиттеров транзисторов первых каскадов рекомендуется выбирать в пределах 90..110 Ом, вследствие того, что при увеличении сопротивлений этих резисторов увеличивается уровень шумов усилителя, а при уменьшении начинает сказываться входное дифференциальное сопротивление эмиттеров транзисторов первого каскада и в силу его нелинейности увеличиваются нелинейные искажения сигнала на выходе усилителя. Выбираем сопротивление резисторов R1 и R2 равными 91 Ом. Номиналы резисторов и конденсаторов цепей, задающих АЧХ усилителей R3, R5, C7 для левого канала и R4, R6, C8 для правого канала, рассчитываются исходя из необходимого усиления на частоте и необходимой АЧХ усилителей. Ёмкости конденсаторов С1 и С2 рассчитываются исходя из условия настройки контуров, образуемых индуктивностями головки и этими конденсаторами на частоту .

Рис. 1. Функциональная и типовая схемы включения микросхемы К157УЛ1А:

1 – входной каскад; 2 – каскад основного усиления; 3 – выходной каскад;

4 – стабилизатор режима первого каскада.

Электролитические конденсаторы С3, С4 выбираются ёмкостью 20 мкФ при типовой схеме включения микросхемы и рассчитаны на номинальное напряжение 6 В.

Ёмкость конденсаторов С9, С10 рассчитывается исходя из заданного входного сопротивления последующего каскады, обычно следующий каскад имеет высокое входное сопротивление 10…100 кОм, поэтому достаточное значение емкостей конденсаторов С9 и С10 лежит в пределах 10…100 мкФ для предотвращения спада уровня низкочастотных составляющих. Номинальное напряжение этих конденсаторов выбирается равным 10 В при номинальном напряжении питания .

Сопротивления резистора R7 и его номинальная мощность рассчитываются исходя из выбранного значения напряжения питания микросхемы и напряжения питания, заданного в ТЗ.

Ёмкость конденсатора С11 выбирается при типовой схеме включения равной 100 мкФ, и при номинальном напряжении питания микросхемы конденсатор С11 выбирается с номинальным рабочим напряжением 15 В.

Ёмкости конденсаторов С5, С6 выбираются равными 100 мкФ при типовой схеме включения, они в основном и определяют спад на нижних рабочих частотах АЧХ усилителя, для этих значений спад АЧХ усилителей на частоте составляет 1 дБ, таким образом выбирая ёмкость конденсаторов С5, С6 как и в типовой схеме мы снижаем нижнюю рабочую частоту усилителя 20 Гц по уровню –1 дБ.

Таким образом необходимо произвести лишь расчёт цепей, задающих АЧХ усилителя, расчёт емкостей конденсаторов С1, С2 и расчёт сопротивления резистора R7 в фильтре питания.

Т.к. усиление УВ требуется довольно большое, т.е. сравнимое по порядку с усилением микросхемы без ООС, то необходимо проверить отклонение АЧХ нашего усилителя от стандартной, при которой считается, что усилитель без ООС имеет бесконечно большое усиление. При отклонении АЧХ рассчитанного усилителя от стандартной особенно на нижних частотах более чем на 3 дБ, необходимо будет произвести коррекцию сопротивлений R5, R6 в сторону увеличения для того, чтобы поднять усиление на нижних рабочих частотах и приблизить форму АЧХ нашего усилителя к стандартной.

Исходя из всех вышеперечисленных рассуждений выбираем принципиальную схему УВ, показанную на рис. 2.

4. РАСЧЁТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

УСИЛИТЕЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема усилителя воспроизведения

Расчёт будем вести для левого канала и результаты расчёта распространим на правый канал.

Стандартная АЧХ УВ (при бесконечно большом усилении микросхемы без ООС) рассчитывается по формуле:

(4.1).

При этом должно выполняться условие R1<<R3, что при большом усилении, как в нашем случае, всегда выполняется.

В нашем случае усиление микросхемы без ООС не бесконечно и имеет определённое значение , поэтому реальная АЧХ усилителя будет рассчитываться по формуле:

(4.2).

Таким образом при расчёте необходимо подобрать такие номиналы резисторов R3, R5 и конденсатора С7, чтобы расхождения между требуемой и получаемой АЧХ были минимальными.

Т.к. на частоте выходное напряжение первого каскада должно равняться 0.5 В при входном напряжении усилителя , то необходимое усиление на этой частоте УВ составит значение

.

На частоте параллельная цепь R5-C7 с постоянной времени практически не влияет на усиление УВ, влияние имеет только цепь R3-C7 с постоянной времени . Определим необходимый коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи по напряжению исходя из формулы

Принимая самый худший случай когда , рассчитаем необходимый коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи по напряжению

.

Тогда, учитывая пренебрежимо малое влияние резистора R5 на частоте