Амплітудно частотна характеристика підсилювача низької частоти. Радіоелектроніка: Розрахунок підсилювача низької частоти, Реферат. Перехідна характеристика підсилювача

Існує 2 основних види підсилювачів:

1. лампові (tube);

2. транзисторні (solid state)

Лампи використовуються в електроніці починаючи з середини XX століття. Лампові підсилювачі відрізняються приємним, теплим звуком. Якщо грати на високому рівні гучності,, то через перевантаженість виникають спотворення. Таким чином, музикант може грати "чисті" уривки на малій гучності і збільшувати гучність, коли потрібно грати "важкі" партії. Окремі підсилювачі вміють кілька каналів: один для чистого звуку, другий - для перевантаженого. Маючи такий підсилювач, можна користуватися overdrive-звуком на невеликій гучності. Ламповий підсилювачвимагає періодичної заміни ламп.

Транзистори - технологія, що з'явилася відносно недавно.

Транзисторні підсилювачі не дають такого м'якого, насиченого звуку, як лампові, проте їх перевага для багатьох музикантів полягає саме у відсутності спотворень. Гітарист, який користується таким підсилювачем, може грати "чисті" партії на будь-якій гучності, а при необхідності імітувати перевантажений звук, використовувати різні гітарні ефекти (див. Нижче).

Транзисторні підсилювачі не вимагають практично ніякого технічного обслуговування.

види підсилювачів

Електронними називають підсилювачі електричних сигналів з регулюючими елементами на напівпровідникових або електровакуумних приладах. Класифікація підсилювачів можлива за дуже великій кількостіознак, що відносяться як до виду виконуваних ними функцій, так і до якості або способу виконання цих функцій. У цьому курсі будемо дотримуватися наступного поділу підсилювачів на групи.

За здатністю посилювати постійні і зміннісигнали:

• підсилювачі постійного струму (підсилювачі, що мають здатність посилювати вельми повільні коливання, в тому числі і нульової частоти, навіть в тому випадку, якщо вони в першу чергу призначені для посилення потужності або напруги змінних сигналів);
• підсилювачі змінного струму(Інші - що не володіють здатністю підсилювати сигнали нульової частоти - підсилювачі).

за діапазону частот, На які розрахований підсилювач:

• підсилювачі низької частоти (УНЧ); призначені для посилення частот звукового діапазону (0,01 ... 20 кГц);
• підсилювачі високої частоти (УВЧ); призначені для посилення сигналів радіохвиль;

За відповідності виду амплітудно-частотної характеристики смузі частот робочогосигналу:

• вузькосмугові підсилювачі; на практиці прийнято називати підсилювач вузькосмуговим, якщо смуга частот, що пропускаються вже, ніж це мінімально необхідно для якісного відтворення спектра підсилюється сигналу (вузькосмугові УНЧ мають смугу пропускання менше 2,5 ... 3 кГц; вузькосмугові УВЧ, наприклад, для застосування в телебаченні, мають смугою частот, що пропускаються 4,5 ... 5 МГц, що менша за мінімально необхідний для якісного відтворення телевізійного сигналу);
• широкосмугові підсилювачі (часто для зменшення нелінійних спотворень і підвищення стійкості підсилювача вигідно реалізовувати в ньому максимально широку смугу пропускання, набагато ширше, ніж це реально необхідно для всіх можливих частот робочого сигналу);

за форміамплітудно-частотної характеристики:

• виборчі або резонансні підсилювачі (мають частотну характеристику смугового фільтра або резонансного коливального контуру);
• апериодические підсилювачі (мають частотну характеристику, плавно спадаючу в міру зростання частоти).

за підсилюється електричному показником(Дана ознака класифікації має на увазі призначення підсилювача):

• підсилювачі напруги (визначальним властивістю підсилювача є посилення напруги);
• підсилювачі струму (визначальним властивістю підсилювача є посилення струму);
• підсилювачі потужності - підсилювач або його крайова вихідна частина, розрахована на віддачу в ланцюг зовнішнього навантаження певної потужності при заданій величині вхідного сигналу (Види підсилювачів).

Основні характеристики підсилювачів

До числа основних електричних показників, що характеризують роботу підсилювача, відносяться наступні:

Коефіціент посилення

розглядають:

1. коефіцієнт посилення по напрузі - K u= U вих / U вх;

2. коефіцієнт посилення по току - K i= I вих / I вх;

3. коефіцієнт посилення за проектною потужністю - K р= Р вих / Р вх = К u · До i.

Тут U і I - діючі значення синусоїдальної напруги і струму. Коефіцієнт посилення по потужності Kр> 1. В залежності від підсилюється параметра, підсилювачі поділяються на підсилювачі напруги, струму, потужності. У ряді випадків підсилювач роблять багатокаскадного, що дозволяє збільшити коефіцієнт підсилення. Структурна схема многокаскадного підсилювача показана на малюнку нижче.

Рис.6.3. Структурна схема многокаскадного підсилювача (рисунок виконаний авторами)

При виконанні умов U вих1 = U вх2, U вих2 = U вх3, ..., U вихn-1 = U вхn коефіцієнт посилення дорівнює добутку коефіцієнтів посилення цих каскадів:

K u = U вихn / U вх1 = K 1 · K 2 ... K n.

Вихідна потужність- потужність на виході підсилювача в заданому режимі роботи:

P вих = 0,5 · U н.m · I н.m,

де U н.m - амплітуда синусоїдальної напруги на навантаженні, I н.m - амплітуда синусоидально струму навантаження.

Коефіцієнт корисної діїдорівнює відношенню потужності на виході підсилювача до потужності, що віддається джерелом енергії з напругою E:

η = P вих / P o, де

P o = E · I 0 (I 0 постійна складова струму).

Амплітудно-частотна характеристика- залежність від частоти модуля коефіцієнта посилення. Залежно від виду АЧХ підсилювача підрозділяються на підсилювачі постійного струму (УПТ), підсилювачі звукової частоти (УЗЧ), виборчі підсилювачі.

Рис.6.4. АЧХ різних підсилювачів (малюнок виконаний авторами)

а) підсилювач постійного струму; б) підсилювач звукової частоти; в) виборчі підсилювачі.

K max / K f = M - коефіцієнт частотних спотворень (де K f коефіцієнт посилення на заданій частоті).

Δf - смуга пропускання підсилювача. Для УПТ (а) вона починається з частоти сигналу f = 0. УПТ підсилює як постійний, так і змінний сигнал.

У УЗЧ (б) постійний сигнал не підсилюється. Сигнали низької частоти посилюються, починаючи з нижньої межі частоти f H до верхньої межі частоти f B.

Характеристикою виду (в) мають резонансні і частотно-виборчі підсилювачі.

амплітудна характеристика- залежність амплітуди вихідної напруги (струму) від амплітуди вхідної напруги (струму).

Рис.6.5. Амплітудна характеристика підсилювача (рисунок виконаний авторами)

Точка 1 відповідає напрузі шумів, вимірюваній при U вх = 0, точка 2 - мінімального вхідній напрузі, при якому на виході підсилювача можна розрізняти сигнал на тлі шумів. Ділянка 2-3 - це робочий ділянку, на якому зберігається пропорційність між вхідним і вихідним напругою підсилювача. Після точки 3 спостерігаються нелінійні спотворення вхідного сигналу. Ступінь нелінійних спотворень оцінюється коефіцієнтом нелінійних спотворень (або коефіцієнтом гармонік):

Кг = (√ U 2 2m + U 2 3m + ... + U 2 nm) / U 1m, де

U 1m, U 2m, U 3m, U nm - амплітуди 1-й (основний), 2, 3 і n-ой гармонік вихідної напруги відповідно.

величина

D = U вх.max / U вх.min

характеризує динамічний діапазон підсилювача, де U вх.max і U вх.min - максимальне і мінімальне вхідні напруги, при яких підсилювач не спотворює вхідного сигналу.

перехідна характеристика

Це залежність вихідної напруги від часу U вих (t), коли на вхід подається ступінчастий сигнал U вх (t) = E · 1 (t).

Мал. 6.6. Перехідна характеристика підсилювача (рисунок виконаний авторами)

На ній показано ступеневу напругу U вх і функція K (t) = U вих (t) / E. Перехідна характеристика K (t) характеризується викидом δ, часом наростання t н, часом імпульсу t імп, відносним спадом плоскої вершини ΔK / K 0.

вхідний опір

Це опір підсилювача з боку входу для змінної складової заданої частоти.

R вх = U вх / I вх, де

U вх і I вх - амплітудні значення напруги і струму на вході підсилювача.

вихідний опір

Характеризує опір підсилювача з боку виходу для змінної складової сигналу заданої частоти.

R = | ΔU вих | / | ΔI вих |

Де ΔU вих і ΔI вих збільшення амплітудних значень напруги і струму на виході підсилювача, викликані зміною опору навантаження (Харитонов В. І., 2012).

Зворотній зв'язок в підсилювачах

Види зворотних зв'язків

Якщо напруга U oc зворотного зв'язку пропорційно вихідній напрузі підсилювача, то Зворотній зв'язоктакого виду називається зворотним зв'язком по напрузі (рис. 6.7). При цьому можна передавати все вихідна напруга на вхід схеми або тільки частина його, використовуючи дільник напруги, що підключається паралельно навантаженню. В цьому випадку опору резисторів подільника напруги повинні бути істотно вище опору навантаження для того, щоб не зменшувати струм через навантаження.

Рис.6.7. Зворотній зв'язок по напрузі (малюнок виконаний авторами)

Якщо напруга U oc зворотного зв'язку пропорційно току в навантаженні підсилювача, то зворотний зв'язок такого виду називається зворотним зв'язком по струму (рис. 6.8). Для того, щоб отримати напруга U oc, потрібно використовувати резистор R, що включається послідовно з навантаженням. В такому випадку опір цього резистора повинно бути набагато менше опору навантаження для того, щоб не зменшувати напругу на навантаженні. Крім того, потужність цього резистора повинна бути достатньою для пропускання великого вихідного струму підсилювача.

Рис.6.8. Зворотній зв'язок по току (малюнок виконаний авторами)

Крім того, можлива комбінована, або змішана зворотний зв'язок, при якій напруга зворотного зв'язку має складові, пропорційні як напрузі на навантаженні, так і току в ній (рис. 6.9).

Рис.6.9. Комбінована зворотний зв'язок (малюнок виконаний авторами)

Для того, щоб визначити, яка зворотний зв'язок присутній в усилительном каскаді, можна провести уявні експерименти, закорачівая навантаження (режим короткого замикання на виході) або, розриваючи ланцюг навантаження (режим холостого ходу підсилювача) і визначаючи, діє чи ні зворотний зв'язок в даних випадках . У режимі короткого замикання на виході зворотний зв'язок по напрузі відсутня, а в режимі холостого ходу не діє зворотний зв'язок по току (Зворотні зв'язку в підсилювачах). Якщо ж в обох випадках сигнал зворотного зв'язку різниться від нуля, то такий зворотний зв'язок є комбінованою (змішаною).

Якщо вихід ланцюга зворотного зв'язку підключається до входу підсилювача послідовно з джерелом вхідного сигналу, то зворотний зв'язок такого типу називається послідовною (рис. 6.10). Якщо ж вихід ланцюга зворотного зв'язку і джерело вхідного сигналу підключені до входу підсилювача паралельно, то зв'язок називають паралельної (рис. 6.11).

Ріс.6.10. Послідовна зворотний зв'язок (малюнок виконаний авторами)

Рис.6.11. Паралельна зворотний зв'язок (малюнок виконаний авторами)

Вступ. 5

Висновок. 47

Список літератури .. 48

Вступ

Мета дипломного проекту

Виготовити макет підсилювача;

Принципи побудови підсилювачів

Основні схеми підсилювачів

У схемах з підсилювальними елементами - тріодами і транзисторами - один з електродів з'єднується з джерелом підсилюється сигналу, інший - з опором навантаження гн. третій

Малюнок 2.1 - Схеми включення електронної лампи і транзистора

а-о загальнимкатодом (емітером), б-з загальною сіткою (базою), в - із загальним анодом (колектором) електрод є загальним для вхідного сигналу і навантаження і з'єднується з ними безпосередньо або через більшу ємність. На рис. 111 зображені три можливі способи включення електронної лампи і відповідні їм три способи включення транзистора: схема із загальним катодом і відповідна їй схема із загальним емітером, схема із загальною сіткою і відповідна їй схема із загальною базою, схема із загальним анодом і відповідна їй схема із загальним колектором.

Схема із загальним емітером для n-p-n транзистора представлена ​​на малюнку 2.2

Малюнок 2.2 - Схема включення транзистора n-p-n з загальним емітером

Емітер є загальним для входу і виходу. Щоб без розрахунків попередньо оцінити величини опорів і ємностей, можна прийняти величину опору в колекторної ланцюга в кілька кОм, а опір в ланцюзі бази в 30 - 50 разів більше. Для того, щоб підсилювач працював в лінійному режимі, необхідно, щоб робоча точка перебувала на лінійній ділянці вольт-амперної характеристики (бажано в центрі лінійного ділянки). Для цього, зміщення на базу треба ставити так, щоб напруга на колекторі становило половину напруги живлення. Величини розділових конденсаторів складають 100пФ - 10 мкФ і залежать від діапазону частот (чим нижче частота, тим більше ємність). Коефіцієнт посилення даної схеми складає більше 10 - 100, також посилюється і струм, тобто коефіцієнт посилення за проектною потужністю становить близько 10000 разів. Доступним біполярним транзистором структури n-p-n є КТ315.

Схема включення з ОЕ транзистора p-n-pструктури наведена на малюнку 2.3.

Рісунок2.3 - Схема з ОЕ для транзистора структури p-n-p

Коефіцієнт посилення по напрузі можна приблизно оцінити як відношення опорів в базовій і колекторної ланцюгах.

Схема із загальним колектором представлена ​​на рис.2.4

Малюнок 2.4 - Схема із загальним колектором

Дана схема включення називається також емітерний повторювачем і застосовується для узгодження високого вихідного опору джерела сигналу з низьким вхідним опором навантаження. Коефіцієнт посилення по напрузі для цієї схеми дорівнює 1, а коефіцієнт посилення по току - близько 100. Вхідний опір схеми високе (значить в базову ланцюг треба ставити великий опір), а вихідний - низька і, отже, можна підключати низкоомную навантаження.

Схема із загальною базою представлена ​​на рис.2.5.

Малюнок 2.5 - Схема із загальною базою

Схеми із загальною базою використовуються для побудови високочастотних підсилювачів (мають низький вхідний опір). У літературі вказується, що опір R2 має опір кілька кОм, однак в процесі моделювання схема починає посилювати сигнал при опорі R2 в сотні Мом. Опір R3 можна змінювати від 100 Ом до декількох кОм.

Розрізняють декілька режимів роботи транзисторів. Насичення - транзистор відкритий, напруга на переході К - Е мінімально, струм через переходи максимальний. Форма синусоїди спотворена, верхівки синусоїди зрізані. Відсічення - транзистор закритий, напруга на переході К-Емаксимально, струм через переходи мінімальний. Активний - проміжний між цими режимами. Саме цей режим використовують для посилення сигналів.

Підсилювальним транзисторним каскадом прийнято називати транзистор з резисторами, конденсаторами і іншими деталями, які забезпечують йому умови роботи як підсилювача. Для гучного відтворення коливань звукової частоти транзисторний підсилювач повинен бути мінімум двох - трехкаскадним. У підсилювачах, що містять кілька каскадів, розрізняють каскади попереднього підсилення і вихідні, або кінцеві, каскади . Вихідним називають останній каскад підсилювача, що працює на телефони або динамічну головку гучномовця, а попередніми - все що знаходяться перед ним каскади. Завдання одного або декількох каскадів попереднього посилення полягає в тому, щоб збільшити напругу звуковий частоти до значення, необхідного для роботи транзистора вихідного каскаду. Від транзистора вихідного каскаду потрібне підвищення потужності коливань звукової частоти до рівня, необхідного для роботи динамічної головки. Для вихідних каскадів найбільш простих транзисторних підсилювачів радіоаматори часто використовують малопотужні транзистори, такі ж, що і в каскадах попереднього посилення. Пояснюється це бажанням робити підсилювачі економічнішими, що особливо важливо для переносних конструкцій з живленням від батарей. Вихідна потужність таких підсилювачів невелика - від кількох десятків до 100 - 150 мВт, а й її буває досить для роботи телефонів або малопотужних динамічних головок. Якщо ж питання економії енергії джерел живлення не має такого істотного значення, наприклад при харчуванні підсилювачів від електроосвітлювальної мережі, в вихідних каскадах використовують потужні транзистори. Який принцип роботи підсилювача, що складається з декількох каскадів?

Схема простого транзисторного двокаскадного підсилювача НЧ показана на малюнку 2.6. У першому каскаді підсилювача працює транзистор V1, у другому - транзистор V2. Тут перший каскад є каскадом попереднього посилення, другий - вихідним. Між ними - розділовий конденсатор С2.

Принцип роботи будь-якого з каскадів цього підсилювача однаковий і аналогічний знайомому принципом роботи однокаскадного підсилювача. Різниця тільки в деталях: навантаженням транзистора V1 першого каскаду служить резистор R2, а навантаженням транзистора V2 вихідного каскаду - телефони В1 (або, якщо иходной сигнал досить потужний, головка гучномовця). Зсув на базу транзистора першого каскаду подається через резистор R1, а на базу транзистора другого каскаду - через резистор R3. Обидва каскаду харчуються від загального джерела Uі.п., яким може бути батарея гальванічних елементів або випрямляч. Режими роботи транзисторів встановлюють підбором резисторів R1 і R3, що позначено на схемі зірочками.

Малюнок 2.6 - Двохкаскадний підсилювач на транзисторах.

Дія підсилювача в цілому полягає в наступному. Електричний сигнал, поданий через конденсатор С1 на вхід першого каскаду і посилений транзистором V1, з навантажувального резистора R2 через розділовий конденсатор С2 надходить на вхід другого каскаду. Тут він посилюється транзистором V2 і телефонами В1, включеними в колекторний ланцюг транзистора, перетворюється в звук. Яка роль конденсатора С1 на вході підсилювача? Він виконує два завдання: вільно пропускає до транзистора змінну напругу сигналу і попереджає замикання бази на емітер через джерело сигналу. Уявіть собі, що цього конденсатора у вхідному ланцюзі немає, а джерелом підсилюється сигналу служить електродинамічний мікрофон з малим внутрішнім опором. Що вийде? Через малий опір мікрофона база транзистора виявиться з'єднаної з емітером. Транзистор закриється, так як буде працювати без початкового напруги зсуву. Він буде відкриватися тільки при негативних напівперіодах напруги сигналу. А позитивні напівперіоди, ще більше закривають транзистор, будуть їм «зрізані». В результаті транзистор стане спотворювати підсилюваний сигнал.

Конденсатор С2 пов'язує каскади підсилювача по змінному струмі. Він повинен добре пропускати змінну складову підсилюється сигналу і затримувати постійну складову колекторного ланцюга транзистора першого каскаду. Якщо разом зі змінною складової конденсатор буде проводити і постійний струм, режим роботи транзистора вихідного каскаду порушиться і звук стане спотвореним або зовсім пропаде. Конденсатори, які виконують такі функції, називають конденсаторами зв'язку, перехідними або розділовими.

Вхідні і перехідні конденсатори повинні добре пропускати всю смугу частот підсилюється сигналу - від найнижчих до найвищих. Цій вимозі відповідають конденсатори ємністю не менше 5 мкФ. Використання в транзисторних підсилювачах конденсаторів зв'язку великих ємностей пояснюється відносно малими вхідними опорами транзисторів.

Конденсатор зв'язку надає змінному струмі ємнісний опір, яке буде тим меншим, чим більше його ємність. І якщо воно виявиться більше вхідного опору транзистора, на ньому буде падати частина напруги змінного струму, велика, ніж на вхідному опорі транзистора, чому буде програш в посиленні. Ємнісний опір конденсатора зв'язку має бути принаймні в 3 - 5 разів менше вхідного опору транзистора. Тому - то на вході, а також для зв'язку між транзисторними каскадами ставлять конденсатори великих ємностей. Тут використовують зазвичай малогабаритні електролітичні конденсатори з обов'язковим дотриманням полярності їх включення. Такі найбільш характерні особливості елементів двухкаскадного транзисторного підсилювача НЧ.

Витрати на заробітну плату

З п = t * З t (4.2)

Таблиця 3 Розрахунок погодинної заробітної плати

Погодинна заробітна плата становить 379,9 руб.

З п = t * З t (4.2)

де: З п - заробітна плата на всі операції (руб.);

t - час витрачений на операцію;

З t - погодинна заробітна плата (грн.).

Витрати на електроенергію

Таблиця 4 - витрати на електроенергію

Витрати на електроенергію склала 9,36 руб.

З е = t * 1кВт / год (4.3)

де: З е - Витрати на єлектра енергію (руб.);

t - час роботи за операціями;

1кВт / год - 2,08 руб ..

Собівартість створення всіх генераторів склала 772,04 руб.

С = Ц е + З р + З п + З е (4.4)

де: С - собівартість виробу (руб.);

Ц е - ціна елемента (руб.);

З р - витрати на матеріали (руб);

З п - заробітна плата на всі операції (руб.);

З е - витрати, на електроенергію (руб.).

З = 6,93 + 375,95 + 379,9 + 13,8 = 776,58 рублів

Середня ціна підсилювача звукової частоти (800 Гц) по регіону становить 1500 (руб)

висновок

Темою дипломного проекту є розробка підсилювача низької частоти. Актуальність даної теми визначається широким розвитком масового кінопрокату і аудіотехніки. Широке застосування в аудіотехніки отримали підсилювачі звукової частоти. Останнім часом їх виконують, в основному, на мікросхемах. Але без знання роботи транзисторів, гарна якість посилення отримати не можна. Тому дослідження базових схем підсилювачів є актуальним завданням, що має практичне значення.

Метою проекту були аналіз підсилювачів низької частоти, вибір і розробка схеми підсилювача.

Для вирішення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

Провести аналіз літератури по принципам побудови підсилювачів низької частоти;

Провести комп'ютерне моделювання різних схем підсилювачів з метою вибору оптимального варіанту;

Виготовити макет підсилювача;

Дослідити та порівняти результати моделювання з результатами вимірювань на макетах;

Провести розрахунок собівартості виготовлення схеми підсилювача;

У дипломному проекті проведено аналіз літературних даних по принципам побудови підсилювачів, обрана схема підсилювача, Проведено її розрахунок, виготовлена ​​схема підсилювача і проведені його дослідження.

В економічній частині проекту проведено розрахунок витрат на виготовлення підсилювача.

Таким чином, цілі, поставлені в роботі, досягнуті.

Список літератури

1. Афанасьєв А.П., Самохін В.П. Побутові відеомагнітофони. М .: радіо і зв'язок, 1989р.

2. Голуб В.С.Генератори гармонійних коливань. Москва «Енергія». 1980р.

3. Виноградов В.А. Зарубіжні кольорові телевізори. SONY. Пристрій, обслуговування, ремонт. СПб .: «Корона принт», 1999р.

4. Головін О.В. Радіоприймальні пристрої: підручник для технікумів М .: Гаряча лінія - Телеком, 2002.

5. Гоненко А.П .; Милованов Ю.В .; Лапсарь М.І. Оформлення текстових і графічних матеріалів при підготовці дипломних проектів, курсових і письмових екзаменнаціонних робіт (вимоги ЕСКД): Учеб. для поч. проф. освіти: Навчальний посіб. для середовищ. проф. образовнія- М .: Видавничий центр «Академія», 2005. - 366.

6. Єршов К.Г. Деменьтьев С.Б. Відеообладнання. Довідковий посібник. СПб .: Лениздат, 1993р.

7. Зайцев А.А., Миркин А.І., Мокряк В.В ..: під ред. Голомедова А.В. «Напівпровідникові прилади. Транзистори малої потужності »М.: Радио и связь, кубки-а 1995.- 384с.

8. Изюмов ​​Н.М., Лінде Д.П. Основи радіотехніки. - М .: Радио и связь, 1983.

9. Изюмов ​​Н.М., Лінде Д.П.Основи радіотехніка. - 4-е изд. прераб. і доп. - М .: Радио и связь, 1983.

10. Каганов В. І. Радіопередавальні пристрої: Підручник для СПО - М: ІРПО: Видавничий центр «Академія», 2002 - 288 с.

11. Каліхман С.Г., Шехтман Б.І. Цифрова схемотехніка в радіомовних приймачах. - М .: Радио и связь, 1982.

12. Каплун В. А., Браммер С.П. Радіотехнічні пристрої та елементи радіосистем: Навчальний посібник - М .: вища школа, 2002.

13. Колонтаївський Ю.Ф. Радіотехніка: Навчальний посібник для СПТУ-М: Вища. Шк., 1988 - 304 с .: іл.

14. Мікросхеми, діоди, транзистори: Довідник - М .: машинобудування, 1994 г. - 368с.

15. Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та великої потужності: Довідник - 3е вид., Стереотип. - / А.А. Зайцев, О.І. Миркин, В.В. Мокряк та ін .; Під ред. А.В. Голомедова. М .: Кубку - а, 1995 г. - 640 с .: іл.

16. Напівпровідникові прилади: Діоди високочастотні. Діоди імпульние. Оптоелектронні прилади. Довідник: під ред. А.В. Голомедова. - М .: Кубку - а, 1996;

17. практичний посібникза розрахунками схем в електроніці: Довідник. У 2-х т. Т.1: Пер. з англ. / Под ред. Ф.Н.Покровского. - М .: Енергоатоліудат, 1991. - 368 с .: іл.

18. Прянишников В.А .. Електроніка. Курс лекцій. Підручник для вищих і середніх навчальних закладів. Корона принт, 1998р.

19. П'єзоелектричні резонатори. Довідник. Під ред. П. Кандиби і П. Позднякова. Москва, "Радіо і зв'язок", 1992.

20. Радіоелектронна апаратура і прилади: Монтаж регулювання: Підручник для поч. проф. Освіти / Галина Володимирівна Ярочкина. - 2-е изд., Стер. - М .: Видавничий центр «Академія», 2004. - 240 с.

21. Сігова А.С. «Електорорадіоізмеренія» Видавництво ФОРУМ-ИНФРА-М Москва, 2004.

22. Довідник по радіовимірювальних приладів: У 3-х т .; Під ред. В. С. Насонова - М .: Сов. радіо, 1979.

23. Техніка кіно і телебачення, 1998р.

24. Хотунцев Ю.Л., Лобарев А.С. Основи радіоелектроніки. Навчальний посібник для студентів. М .: Агар, 2000. - 288с., Мул.

25. Шустов М.А. Практична схемотехніка. Книга 1. 450 корисних схем радіоаматорам. 2-е изд. - М .: Видавничий дім «Додека - ХХ1», «Альтекс», 2007.

Вступ. 5

1 Використання підсилювачів низької частоти .. 6

2 Принципи побудови підсилювачів. 11

2.1 Основні схеми підсилювачів. 11

2.2 Основні параметри підсилювачів. 21

3 Схема підсилювача низької частоти .. 24

4 Розрахунок витрат на виготовлення підсилювача. 40

4.1 Витрати на покупні елементи .. 40

4.2 Витрати на витратні матеріали .. 41

4.3 Витрати на заробітну плату. 41

4.4 Витрати на електроенергію .. 42

5 Техніка безпеки при роботі з радіоелектронної апаратурою. 44

Висновок. 47

Список літератури .. 48

Вступ

Темою дипломного проекту є розробка підсилювача низької частоти. Актуальність даної теми визначається широким розвитком підсилювальної техніки в радіоелектроніці і високими вимогами до їх якості. Особливо актуальні підсилювачі низької частоти, тому в дипломному проекті досліджені саме вони. Підсилювачі низької частоти найбільш широко застосовуються для посилення сигналів, що несуть звукову інформацію, в цих випадках вони називаються, також, підсилювачами звуковий частоти, крім цього УНЧ використовуються для посилення інформаційного сигналу в різних сферах: вимірювальної техніки та дефектоскопії; автоматиці, телемеханіки і аналогової обчислювальної техніки; в інших галузях електроніки. Тому дослідження базових схем підсилювачів є актуальним завданням, що має практичне значення.

Мета дипломного проекту: Провести аналіз підсилювачів низької частоти, вибрати і розробити схему підсилювача.

Для вирішення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

Провести аналіз літератури по принципам побудови підсилювачів низької частоти;

Провести комп'ютерне моделювання різних схем підсилювачів з метою вибору оптимального варіанту;

Виготовити макет підсилювача;

Дослідити та порівняти результати моделювання з результатами вимірювань на макетах;

Провести розрахунок собівартості виготовлення схеми підсилювача;

Використання підсилювачів низької частоти

Підсилювачі низької частоти найбільш широко застосовуються для посилення сигналів, що несуть звукову інформацію, в цих випадках вони називаються, також, підсилювачами звуковий частоти, крім цього УНЧ використовуються для посилення інформаційного сигналу в різних сферах: вимірювальної техніки та дефектоскопії; автоматиці, телемеханіки і аналогової обчислювальної техніки; в інших галузях електроніки. Підсилювач звукових частот зазвичай складається з попереднього підсилювача і підсилювача потужності (УМ). Попередній підсилювач призначений для підвищення потужності і напруги та доведення їх до величин, потрібних для роботи крайового підсилювача потужності, найчастіше включає в себе регулятори гучності, тембру або еквалайзер, іноді може бути конструктивно виконаний як окремий пристрій. Підсилювач потужності повинен віддавати в ланцюг навантаження (споживача) задану потужність електричних коливань. Його навантаженням можуть бути випромінювачі звуку: акустичні системи (колонки), навушники (головні телефони); радіотрансляційна мережа або модулятор радіопередавача. Підсилювач низьких частот є невід'ємною частиною всієї звуковідтворювальної, звукозаписної і радіотранслірующей апаратури.

Підсилювачі поділяються:

За топології вихідного каскаду.

однотактний вихідний каскад

двотактний вихідний каскад

По режиму роботи вихідного каскаду

Залежно від режиму роботи вихідного каскаду підсилювачі діляться на:

клас, або режим «A» - режим роботи, в якому кожен активний прилад (лампа або транзистор) вихідного каскаду завжди працює в лінійному режимі. При відтворенні гармонійних сигналів кут відсічення активного приладу дорівнює 360 °: прилад ніколи не закривається і, як правило, ніколи не переходить в режим насичення або обмеження струму. всі лінійні однотактний підсилювачіпрацюють в режимі А.

клас «AB» - режим роботи двотактного каскаду, проміжний між режимами А і В. Кут відсічення кожного активного приладу істотно більше 180 °, але менше 360 °.

клас «B» - режим роботи двотактного каскаду, в якому кожен активний прилад відтворює з мінімальними спотвореннями сигнал однієї полярності (або тільки позитивні, або тільки негативні значення вхідної напруги). При відтворенні гармонійних сигналів кут відсічення активного приладу дорівнює 180 ° або трохи перевищує це значення. Для зменшення нелінійних спотворень при переході сигналу через нуль вихідні лампи або транзистори працюють з невеликими, але не нульовими струмами спокою. Установка нульового струму спокою переводить каскад з режиму B в режим С: кут відсічення зменшується до менш 180 °, при переході через нуль обидва плеча двотактної схемизнаходяться в відсіченні. Режим С в звуковій техніку не застосовується через неприпустимо високих спотворень.

клас «D» - режим роботи каскаду, в якому активний прилад працює в ключовому режимі. Керуюча схема перетворює вхідний аналоговий сигнал в послідовність імпульсів промодулірованних по ширині (ШІМ), керуючих потужними вихідним ключем (ключами). Вихідний LC-фільтр, включений між ключами і навантаженням, демодулирует імпульси вихідного струму.

Режиму А властиві найкраща лінійність при найбільших втрати енергії, режиму D - найменші втрати при задовільною лінійності. Удосконалення базових схем в режимах А, AB, B і D породило цілий ряд нових «класів», від «класу АА» до «класу Z». Одні з них, наприклад, конструктивно схожі підсилювачі звукових частот «класу S» і «класу АА», докладно описані в літературі, інші ( «клас W», «клас Z») відомі тільки по рекламі виробників.

За конструктивними ознаками:

ІМС для застосування в підсилювачах потужності

За типом застосування в конструкції підсилювача активних елементів:

Лампові - на електронних лампах. Становили основу всього парку УНЧ до 70-х років. У 60-х роках випускалися лампові підсилювачі дуже великої потужності (до десятків кіловат). В даний час використовуються в якості інструментальних підсилювачів і як звуковідтворювальних підсилювачів. Складають левову частку апаратури класу HI- END. А також займають велику частку ринку професійної та напівпрофесійної гітарної підсилювальної апаратури.

Транзисторні - на біполярних або польових транзисторах. Така конструкція кінцевого каскаду підсилювача є досить популярною, завдяки своїй простоті і можливості досягнення великої вихідної потужності, хоча останнім часом активно витісняється підсилювачами на базі інтегральних мікросхем.

інтегральні - на інтегральних мікросхемах (ІМС). Існують мікросхеми, що містять на одному кристалі як попередні підсилювачі, Так і кінцеві підсилювачі потужності, побудовані по різними схемамиі працюють в різних класах. З переваг - мінімальна кількість елементів і, відповідно, малі габарити.

Гібридні - частина каскадів зібрана на напівпровідникових елементах, а частина на електронних лампах. Іноді гібридними також називають підсилювачі, які частково зібрані на інтегральних мікросхемах, а частково на транзисторах або електронних лампах.

на магнітних підсилювачах. Як підсилювачів звукових частот великої потужності пропонувалися, як альтернатива електронним лампам в 30 - 50 роки американськими і німецькими інженерами. В даний час є "забутої" технологією.

По виду узгодження вихідного каскаду з навантаженням:

Трансформаторне узгодження з навантаженням

По виду узгодження вихідного каскаду підсилювача з навантаженням їх можна розділити на два основних типи:

трансформаторні - в основному така схема узгодження застосовується в лампових підсилювачах. Обумовлено це необхідністю погодження великого вихідного опору лампи з малим опором навантаження, а також необхідністю гальванічної розв'язки вихідних ламп і навантаження. деякі транзисторні підсилювачі(Наприклад, трансляційні підсилювачі, обслуговуючі мережуабонентських гучномовців, деякі Hi-End аудіо підсилювача) також мають трансформаторне узгодження з навантаженням.

безтрансформаторні - з огляду на дешевизну, малої ваги і великий смуги частот безтрансформаторні підсилювачі набули найбільшого поширення. Безтрансформаторні схеми легко реалізуються на транзисторах. Обумовлено це низьким вихідним опором транзисторів в схемі емітерного (истокового) повторювача, можливістю застосування комплементарних пар транзисторів. На лампах безтрансформаторні схеми реалізувати складніше, це або схеми, що працюють на високоомних навантаження, або складні схеми з великою кількістю паралельно працюючих вихідних ламп.

За типом узгодження вихідного каскаду з навантаженням.

Узгодження по напрузі - вихідний опір УМ багато менше провідникові навантаження. В даний час є найбільш поширеним. Дозволяє передати в навантаження форму напруги з мінімальними спотвореннями і отримати хорошу АЧХ, проте породжує сильні нелінійні спотворення (інтермодуляція) в динамічних голівках АС. УМЗЧ добре пригнічують резонанс низькочастотних гучномовців і добре працюють з пасивними розділовими фільтрами многополосних акустичних систем, розрахованих на джерело сигналу з нульовим вихідним опором. В даний час використовується повсюдно.

Узгодження по потужності - вихідний опір УМ дорівнює або близько опору навантаження. Дозволяє передати в навантаження максимум потужності від підсилювача, через що в минулому було досить поширеним в малопотужних простих пристроях. Зараз є основним типом для лампової техніки, ніж, в першу чергу, і пояснюються особливості звучання лампових систем. У порівнянні з попереднім типом, забезпечує дещо менші спотворення форми струму в котушках ГД АС, і менші нелінійні спотворення в ГД, однак погіршує АЧХ.

Узгодження по току - вихідний опір УМ багато більше опору навантаження. В основі такого узгодження - наслідок із закону Лоренца, згідно з яким звуковий тиск пропорційно току в котушці ГД. Дозволяє сильно (на два порядки) зменшити інтермодуляційні спотворенняв ГД і їх ГВЗ (групове час затримки). УМЗЧ слабо пригнічують резонанс низькочастотних гучномовців і погано працюють з пасивними розділовими фільтрами многополосних акустичних систем, які зазвичай розраховані на джерело сигналу з нульовим вихідним опором. В даний час використовується вкрай рідко.