135782 (722623), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Принципиальная схема УМЗЧ приведена на рис. 2. Каскад предварительного

усиления вы­полнен на быстродействующем ОУ DAI (К544УД2Б), который наряду с необходимым усиле­нием по напряжению обеспе­чивает устойчивую работу усилителя с глубокой ООС. Резистор обратной связи R5 и резистор R1 определяют коэф­фициент усиления усилителя. Выходной каскад выполнен на транзисторах VT1—VT8. Его работа была рассмотрена выше. Конденсаторы С6—С9 кор­ректируют фазовую и частот­ную характеристики каскада. Стабилитроны VDI, VD2 ста­билизируют напряжение пита­ния ОУ, которое одновременно используется для создания не­обходимого напряжения смеще­ния выходного каскада.

Делитель выходного напря­жения ОУ R6, R7, диоды VD3— VD6 и резистор R4 образуют цепь нелинейной ООС, которая уменьшает коэффициент усиления ОУ, когда выходное напря­жение усилителя мощности до­стигнет своего максимального значения. В результате умень­шается глубина насыщения транзисторов VT1, VT2 и сни­жается вероятность возникнове­ния сквозного тока в выходном каскаде. Конденсаторы С4, С5 — корректирующие. С увели­чением емкости конденсатора С5 растет устойчивость усили­теля, но одновременно увели­чиваются нелинейные искаже­ния, особенно на высших звуко­вых частотах.

Усилитель сохраняет работо­способность при снижении напряжения питания до ±25 В. Возможно и дальнейшее сниже­ние напряжения питания вплоть до ±15 и даже до ±12 В при уменьшении сопротивления ре­зисторов R2, R3 или непосред­ственном подключении выводов питания ОУ к общему источ­нику питания и исключении стабилитронов VDI, VD2.

Снижение напряжения пита­ния приводит к уменьшению максимальной выходной мощно­сти усилителя прямо пропор­ционально квадрату изменения напряжения питания, т. е. при уменьшении напряжения пита­ния в два раза максимальная выходная мощность усилителя уменьшается в четыре раза.

Усилитель не имеет защиты от короткого замыкания и пере­грузок. Эти функции выполняет блок питания.

В журнале «Радио» высказы­валось мнение о необходимости питания УМЗЧ от стабилизи­рованного источника питания для обеспечения более есте­ственного его звучания. Дей­ствительно, при максимальной выходной мощности усилителя пульсации напряжения неста­билизированного источника мо­гут достигать нескольких вольт.

При этом напряжение питания может существенно снижаться за счет разряда конденсаторов фильтра. Это незаметно при пиковых значениях выходного напряжения на высших звуко­вых частотах, благодаря доста­точной емкости фильтрующих конденсаторов, но сказывается при усилении низкочастотных составляющих большого уровня, так как в музыкальном сигнале они имеют большую длитель­ность. В результате фильтрующие конденсаторы успевают разряжаться, снижается напряжение питания, а значит, и максимальная выходная мощность усилителя. Если же снижение напряжения питания приводит к уменьшению тока покоя вы­ходного каскада усилителя, то это может приводить и к возник­новению дополнительных нели­нейных искажений.

С другой стороны, использо­вание стабилизированного ис­точника питания, построенного по обычной схеме параметри­ческого стабилизатора, увели­чивает потребляемую им от сети мощность и требует применения сетевого трансформатора боль­шей массы и габаритов. По­мимо этого, возникает необходи­мость отвода тепла, рассеива­емого выходными транзисто­рами стабилизатора. Причем за­частую мощность, рассеиваемая выходными транзисторами УМЗЧ, равна мощности, рассеиваемой выходными транзисторами ста­билизатора, т. е. половина мощ­ности тратится впустую. Им­пульсные стабилизаторы напря­жения имеют высокий КПД, но достаточно сложны в изго­товлении, имеют большой уро­вень высокочастотных помех и не всегда надежны.

Если к блоку питания не предъявляется жестких требо­ваний по стабильности напряже­ния и уровню пульсации, что характеризует, в частности, опи­санный выше усилитель мощно­сти, то в качестве источника питания можно использовать обычный двуполярный блок питания, принципиальная схема которого показана на рис. 3.

Мощные составные транзисторы VT7 и VT8, включенные по схеме эмиттерных повтори­телей, обеспечивают достаточно хорошую фильтрацию пульса­ции напряжения питания с ча­стотой сети и стабилизацию выходного напряжения благо­даря установленным в цепи баз транзисторов стабилитронам VD5 – VD10. Элементы LI, L2, R16, R17, С11, С12 устраняют возможность возникновения высокочастотной генерации, склонность к которой объясня­ется большим коэффициентом усиления по току составных транзисторов.

Величина переменного напря­жения, поступающего от сете­вого трансформатора, выбрана такой, чтобы при максимальной выходной мощности УМЗЧ (что соответствует току в нагрузке 4А) напряжение на конден­саторах фильтра С1—С8 сни­жалась примерно до 46...45 В. В этом случае падение напряже­ния на транзисторах VT7, VT8 не будет превышать 4 В, а рас­сеиваемая транзисторами мощ­ность составит 16 Вт. При уменьшении мощности, потреб­ляемой от источника питания, увеличивается падение напря­жения на транзисторах VT7, VT8, но рассеиваемая на них мощность остается постоянной из-за уменьшения потребляемо­го тока. Блок питания работает как стабилизатор напряжения при малых и средних токах нагрузки, а при максимальном токе — как транзисторный фильтр. В таком режиме его выходное напряжение может снижаться до 42-41В, уровень пульсаций на выходе достигает значения 200 мВ, КПД равен 90 %.

Как показало макетирование, плавкие предохранители не мо­гут защитить усилитель и блок питания от перегрузок по току из-за своей инерционности. По этой причине было применено устройство быстродействующей защиты от короткого замыкания и превышения допустимого тока нагрузки, собранное на тран­зисторах VTI—VT6. Причем функции защиты при перегруз­ках положительной полярности выполняют транзисторы VTI, VT2, VT5, резисторы R1, R3, R5. R7 — R9, R13 и конден­сатор С9, а отрицательной — транзисторы VT4, VT3, VT6, резисторы R2, R4, R6, RIO— R12, R14 и конденсатор С10. Рассмотрим работу устрой­ства при перегрузках положи­тельной полярности. В исходном состоянии при номинальной на­грузке все транзисторы устрой­ства защиты закрыты. При уве­личении тока нагрузки начинает расти падение напряжения на резисторе R7, и если оно превы­сит допустимое значение, начи­нает открываться транзистор VTI, а вслед за ним и тран­зисторы VT2 и VT5. Последние уменьшают напряжение на базе регулирующего транзистора VT7, а значит, и напряжение на выходе блока питания. При этом за счет положительной обратной связи, обеспечиваемой резисто­ром R13, уменьшение напряже­ния на выходе блока питания приводит к ускорению дальней­шего открывания транзисторов VTI, VT2,VT5 и быстрому закрыванию транзистора VT7. Если сопротивление резистора положительной обратной связи R13 мало, то после срабатыва­ния устройства защиты напря­жение на выходе блока питания не восстанавливается даже пос­ле отключения нагрузки. В этом режиме необходимо было бы предусмотреть кнопку запуска, отключающую, например, на ко­роткое время резистор R13 пос­ле срабатывания защиты и в мо­мент включения блока питания. Однако, если сопротивление ре­зистора R13 выбрать таким, чтобы при коротком замыкании нагрузки ток не был равен нулю, то напряжение на выходе блока питания будет восстанавливать­ся после срабатывания устройства защиты при уменьшении тока нагрузки до безопасной величины.

Практически сопро­тивление резистора R13 выбира­ется такой величины, при кото­рой обеспечивается надежное включение блока питания при ограничении тока короткого замыкания значением 0,1...0,5 А. Ток срабатывания устройства защиты определяет резистор R7.

Аналогично работает устрой­ство защиты блока питания при перегрузках отрицательной по­лярности.

К онструкция и детали. Все детали УМЗЧ и блока питания размещены на одной плате. Ис­ключение составляют транзи­сторы VT3, VT4, VT6, VT8 УМЗЧ, установленные на общем теплоотводе с площадью рас­сеивающей поверхности 1200 См² и транзисторы VT7, VT8 блока питания, размещенные на от­дельных теплоотводах с площа­дью рассеивающей поверхности 300 См² каждый. Катушки LI, L2 блока питания (рис. 3) и LI усилителя мощности содержат 30—40 витков провода ПЭВ-1 1,0, намотанного на корпусе ре­зистора С5-5 или МЛТ-2. Рези­сторы R7, R12 блока питания представляют собой отрезок медного провода ПЭЛ, ПЭВ-1 или ПЭЛШО диаметром 0,33 и длиной 150 мм, намотан­ного на корпусе резистора МЛТ-1. Трансформатор пита­ния выполнен на тороидальном магнитопроводе из электротех­нической стали Э320, толщиной 0,35 мм, ширина ленты 40 мм, внутренний диаметр магнитопровода 80, наружный — 130 мм. Сетевая обмотка содержит 700 витков провода ПЭЛШО 0,47, вторичная —2х130 витков провода ПЭЛШО 1,2.

Вместо ОУ К544УД2Б мож­но использовать К544УД2А, К140УД11 или К574УД1. Каж­дый из транзисторов КТ825Г можно заменить составными транзисторами КТ814Г, КТ818Г, а КТ827А — составными тран­зисторами КТ815Г, КТ819Г. Диоды VD3—VD6 УМЗЧ мож­но заменить любыми высоко­частотными кремниевыми дио­дами, VD7, VD8 — любыми кремниевыми с максимальным прямым током не менее 100 мА. Вместо стабилитронов КС515А можно использовать соединен­ные последовательно стабилитроны Д 814А и КС512А.

Налаживание усилителя сводится к установке (подстроечным резистором R12) тока по­коя выходных транзисторов VT6, VT8 в пределах 10... 15 мА.

Включают усилитель после проверки исправности блока питания. Для этого, заменив резисторы R7, R12 блока пита­ния более высокоомными (при­мерно 0,2...0,3 0м), проверяют работоспособность блока пита­ния устройства защиты. Оно должно срабатывать при токе нагрузки 1...2 А. Убедившись в нормальной работе блока пита­ния и УМЗЧ, устанавливают резисторы R7, R12c номиналь­ным сопротивлением, указан­ным на принципиальной схеме, и проверяют работу усилителя при максимальной мощности, контролируя отсутствие срабатывания устройств защиты.

6.Расчет коэффициента заполнения платы

Для компоновки блоков радиоаппаратуры необходимо иметь принципиальную схему устройства, а также габаритно-установочные размеры деталей, узлов и приборов.

Аналитическую компоновку производят на начальных этапах проектирования аппаратуры с целью получения обобщенных характеристик, на основании которых складывается первое представление о некоторых конструктивных параметрах.

Формула для расчета коэффициента заполнения платы имеет вид:

,

где Кзап -коэффициент заполнения

Sуст - установочная площадь элементов

Sоб - общая площадь платы

Sуст = A*B*N,

где А,В – установочные размеры элемента

N – количество элементов

7.Расчет надежности схемы

Данное устройство содержит большое количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтому необходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все эти элементы. Для удобства расчетов все эти элементы сведены в таблицу.

Интенсивность отказов всей схемы можно рассчитать по формуле:

где - - интенсивность отказов всей схемы.

Характеристики

Список файлов реферата