1 Розробка технічного завдання

До розробки для курсової роботи пропонується розробити підсилювач відтворення для магнітофона стереофонічний.

1. Експлуатаційне призначення: підсилювач каналу відтворення магнітофону.

2. Вихідна потужність: 30 Вт.

3. Кількість каналів: 2.

4. Підсилювальні елементи: транзистори або мікросхеми.

5. Джерело сигналу: магнітна головка ЗД.24.080 (е.р.с = 1 мВ, R = 200 Ом).

6. Навантаження: гучномовці або акустичні системи.

7. Нелінійні спотворення складають 2 %. Тобто сума всіх гармонічних складових сигналу, які утворились на виході підсилювача при подачі на вхід основного сигналу, не повинна перевищувати 2 % від основного сигналу на частоті 1 кГц.

8. Частотний діапазон: нижня робоча частота Fн = 50 Гц при коефіцієнті частотних спотворень Мн 2,5 дБ, верхня робоча частота Fв = 14 кГц при коефіцієнті частотних спотворень Мв 2 дБ.

9. Співвідношення сигнал/шум: 60 дБ. Мінімальний вхідний сигнал повинен перевищувати напругу шумів на 60 дБ.

10. Регулювання підсилення (К_макс / К_мін) ≥ 30дБ. Відношення максимального коефіцієнта передачі до мінімального не повинно бути меншим ніж 30дБ.

11. Регулювання форми АЧХ в області НЧ ± 20дБ на частоті 100 Гц, в області ВЧ ± 20дБ на частоті 10кГц.

12. Варіант виконання: стаціонарний.

13. Живлення: від мережі. Напруга живлення визначається в процесі проектування.

Підсилювач повинен працювати при помірному кліматі. Температура навколишнього середовища повинна знаходитись в межах -20...+60 °C. Вологість не повинна перевищувати 80%.

2 Розрахунок структурної схеми підсилювача відтворення для магнітофона

2.1 Вибір акустичної системи для підсилювача потужності

Вибір акустичної системи проводиться згідно смуги відтворювального сигналу і коливальної потужності.

Номінальна потужність гучномовця:

Рном.г.= 2 Рвих = 2 * 30 = 60 Вт

Діапазон частот:

fн = 50Гц, fв = 14000 Гц.

По отриманим даним вибирається акустична система S-90 [1], яка має такі параметри:

Номінальна потужність: Рном = 90 Вт.

Діапазон частот: fн = 25Гц, fв = 25000 Гц.

Опір навантаження: Rн = 4 Ом.

2.2 Вибір схеми підсилювача потужності

Визначимо напругу живлення для підсилювача потужності:

Напругу Еж приймемо рівною 35 В.

Д ля вихідного каскаду підсилення виберемо схему безтрансформаторного підсилювача потужності (БПП) з додатковою симетрією плечей, так як вона має поліпшені характеристики на відміну від схем без додаткової симетрії плеч. Структурна схема такого БПП зображена на рисунку 2.1.

Рисунок. 2.1. Структурна схема такого БПП з додатковою симетрією плечей.

Визначимо величину корисної потужності, що віддається транзистором кожного плеча двотактної схеми кінцевого каскаду БПП (VT4, VT5).

Визначимо потужність, що виділяється на колекторах транзисторів VT4, VT5. Підсилювач потужності працює в режимі класу АВ, для цього режиму роботи даного приладу коефіцієнт корисної дії  = 50 %, тому:

Амплітуда струму колектора транзисторів VT4, VT5 обчислюється, при максимально можливій амплітуді напруги колектора, за такою формулою:

Вимоги до транзисторів кінцевого каскаду VT4(VT5):

За параметрами струму напруги і потужності колектора виберемо транзистор КТ837E, який має такі параметри:

Uке мах = 45 В; Iк мах = 7,5 А; Pк доп = 30 Вт; h_{21e min} = 20; Fг = 3 МГц; S = 500 mA/B.

Визначається коефіцієнт підсилення по потужності транзисторів VT4 VT5 і величину його вхідної потужності.

Визначимо потужність, що виділяється на колекторах і амплітуду імпульсу колекторного струму транзисторів VT2, VT3

Амплітуда імпульсу струму колектора транзисторів VT2, VT3 обчислюється, при максимально можливій амплітуді напруги колектора, за такою формулою:

Вимоги до транзисторів :

По розрахованим параметрам вибирається комплементарна пара 2Т830Б – 2Т831Б з такимми параметрами:

Uке мах = 45 В; Iк мах = 2 А; Pк доп = 5 Вт ; h_{21e min} = 25; Fг = 4 МГц; S = 200 mA/B.

Визначається величина вхідної потужності транзисторів VT2, VT3, амплітуду струму бази, коефіцієнт підсилення по потужності каскаду на транзисторах VT2, VT3:

Визначаємо потужність розсіювання колектора транзистора VT1 і амплітудне значення його колекторного струму.

Вимоги до транзистора :

По розрахованим параметрам вибирається транзистор 2N5820, який має такі параметри:

Uке мах = 60 В; Iк мах = 0,75 А; Pк доп = 0,6 Вт; h_{21e min} = 60; Fг = 1 МГц.

Визначимо коефіцієнт підсилення за потужність каскаду на VT1 ввімкненого по схемі спільний емітер: