Розрахунок структурної схеми ПЗЧ

Вихідні дані:

– номінальна вихідна потужність 2 Вт;

– частотні спотворення – М _н = М _в = 1, 5 дБ;

– нелінійні спотворення 1, 4 %;

– смуга робочих частот 60 Гц – 5, 6 кГц;

– чутливість ПЗЧ 22 мВ;

– вхідний опір ПЗЧ 1, 2 МОм.

В схемі необхідно передбачити регулювання підсиленням з тонкомпенсацією і схему роздільного регулювання тембру з глибиною регулювання ± 17 дБ.

1.3.1 Вибір гучномовців

Порівнюючи дані таблиці 2[3] з визначеною технічним завданням смугою частот і коефіцієнтом спотворень дану схему можна віднести до другого класу, для якого коефіцієнт запаса гучномовців Кг = 4 Тоді потужність гучномовців.

Р_Г= К _Г*Р _вих. = 4 * 2 = 8 Вт.

За таблицею 1[3] проводиться вибір гучномовця 8 АС - 2, який маэ опір 4 Ом і потужність 8 Вт кожен, і смугу частот 40...18000 Гц, яка перекриває задану ТЗ смугу частот.

1.3.2 Вибір схеми підсилювача потужності

Визначається напруга джерела живлення підсилювача потужності і всього приймача. Для вихідної потужності 2 Вт величина залишкової напруги може бути визначена: U_зал для Р _вих. до 5 Вт визначається в межах 1, 1...2 В.

Тому U_зал = 2 В [3].

Тому напруга живлення визначається:

Оскільки джерело живлення універсальне і необхідно забезпечити живлення варикапів з U_ж=10В то величина Е_ж береться рівною 12В.

1.3.2.1 Проводиться вибір схеми підсилювача потужності ПЗЧ

Використання підсилювача в режимі класу А недоцільне через його незадовільні показники. Трансформаторний каскад недоцільний через значну вартість трансформатора, його габарити і вагу. Крім того трансформатор зносить затухання в смузі ВЧ. Двотактний режим класу В усуває ці недоліки, тому він може бути використаний в схемі БПП. Оскільки величина вихідної потужності Р_вих = 2 Вт (більша 0, 3 Вт і менша 5Вт) то в вигляді схеми ПЗЧ може бути використана мікросхема К174УН8 яка представляє собою однокаскадну схему підсилювача в якій каскади реалізовані на ПТ, підсинювальний каскад представляє собою диференціальний ППС, сигнал з якого поступає на вихідний каскад, який реалізований на витоковому повторювачi.

Мікросхема має такі параметри:

- вихідна потужність Р_вих = 1 Вт;

- опір навантаження R _н = 4 Ом;

- напруга живлення Е _МС= 12 В, при вихідній потужності 2 Вт;

- коефіцієнт нелінійних спотворень К _н = 2 % при вихідній потужності 02 Вт, (на що вказує графік залежності коефіцієнта нелінійних спотворень від вихідної потужності мікросхеми [за Л2.ст 8.]);

- смуга робочих частот Δ F = 30 Гц…20 кГц;

- мінімальний коефіцієнт підсилення за напругою К_{U min} = 80;

- вхідний опір мікросхеми R _вх =10 кОм;

- частотні спотворення мікросхеми на краях смуги пропускання М _н = 2 дБ і М _в = 0, 5 дБ.

Вказані параметри свідчать про те, що мікросхема дійсно задовольняє вимогам схеми ПЗЧ і може бути використана.

1.3.3 Визначається загальна величина коефіцієнта підсилення ПЗЧ за потужністю

;

де

а₁ – поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ, яким буде охоплено мікросхему ПЗЧ. А₁ = 5, тому а₁ = А₁² = 25.

а₂ – поправочний коефіцієнт, що враховує введення НЗЗ в мікросхему попереднього підсилення сигналу. А₂ = 4 тому а₂ = А₂² = 16.

а₃ – поправочний коефіцієнт, що враховує затухання сигналу в схемі регулятора тембру: оскільки величина затухання N =±17дБ (7, 1раза), то величина а₃ = 7, 1² = 50, 41.

1.3.4 Визначення загальної кількості каскадів ПЗЧ

Число каскадів визначається виходячи з необхідного загального коефіцієнта підсилення за потужністю К_{p заг}, таким чином щоб:

К_{p заг(дБ)} = К_р1(дБ)+ К_{p мс1(дБ)}+…+ К_{p мсN(дБ)}+ К_{p ПП(дБ)},

де К_р1, К_{p мс}, К_{p мсN,} К_{p ПП} − коефіцієнти підсилення за потужністю першого (узгодуючого) каскаду ПЗЧ, першої N-ї мікросхеми попереднього підсилення і підсилювача потужності. Для розраховуваної схеми К_{p заг} буде рівним:

К_{p заг(дБ)} = К_{РВП (дБ)} + К_РПП(дБ),

і його розрахунок проводиться таким чином:

Визначається коефіцієнт підсилення за потужністю вибраної мікросхеми підсилювача потужності:

1.3.5 Визначається тип узгоджуючого каскада і його коєфіцієнт підсилення за потужністю

Оскільки К_{p заг} більший від суми коефіцієнтів підсилення за потужністю підсилювача потужності, то потрібно використати узгоджуючий каскад з відповідним вхідним опором який дорівнює вхідному опору ПЗЧ. Оскільки R_вхПЗЧ в розрахованій схемі дорівнює 1, 2 МОм, тому в вигляді узгоджуючого каскаду може використовуватися тільки схема витокового повторювача.

Тому за табл.5 проводиться вибір малопотужного біполярного транзистора КП303Г з такими параметрами:

- Допустима потужнiсть стоку Pcдоп = 200 мВт;

- Допустимий струм стоку Iсдоп = 20 мА;

- Крутiсть транзистора S0 = 3 мА/В.

Для витокового повторювача коефіцієнт підсилення за потужністю визначається:

64, 69(дБ),

де К_{u еп} - коефіцієнт за напругою схеми ВП, лежить в межах 0, 7...0, 9;

R_{вх ЕП} = R_{вх ПЗЧ} Ом.

Отже визначений коефіцієнт пісилення за потужністю дорівнює:

К_{p ПП(дБ)} + К_РМС(дБ) + К_{p ВП(дБ)} = 74, 04 + 64, 69 = 138, 73 дБ.

Це значення коефіцієнта підсилення за потужністю відповідає вимогам схеми, оскільки визначене значення К_рПЗЧ майже дорівнює розрахованому К_pзаг = 143, 01дБ.