2.9 Розробка блока живлення.

Розробимо стабілізатор напруги за компенсаційною схемою, див.рис 2.12. Нехай струм подільника напруги буде рівний Ir45=0.1мА. Виберемо опорну напругу стабілітрона U0 = 3.3 В. Виберемо напругу живлення стабілізатора Uin = 33 [В]. Тоді опір резистора R5 можна визначити як: кОм. Потужність резистора R5: Вт Звідси виберемо резистор типу МЛТ-0,125-33кОм-10%.

Рисунок 2.12 – Стабілізатор системи живлення. Схема електрична принципова.

Onip резистора R4 визначається наступним чином: Ом.

Потужність резистора R4: Pr4 := (Ucc - U0)-Ir45 Pr4 = 2.67 х 10-3 [Вт]. Виберемо резистор МЛТ-0,125-270кОм-10%:

В якості джерела опорної напруги виберемо стабілітрон КС 133 А. . Напруга стабілізації складає 3,3В. Мінімальний струм стабілізації - 3мА. Виберемо робочий струм, що протікає через стабілітрон з деяким запасом по відношенню до мінімального значення: мА.

Onip резистора R3: кОм.

Потужність резистора R3: РRЗ = (Ucc – U0)Ir3 = 0,134 Вт.

Виберемо резистор МЛТ-0,25Вт-5,1кОм-10%.

В якості регулюючого елемента виберемо транзистор n-p-n типу КТ819А. Перевіримо можливість використання такого транзистора:

Коефіцієнт передачі за струмом h21e =20

Максимальне значення напруги колектор-емітер [В]: Ukemax = 100 В.

Максимальне значення струму колектора : Ikmax = 10A

Максимальне значення розсіюваної потужності : Pmax =100 Вт.

Зробимо перевірку можливості використання такого транзистора в каскаді підсилювача, з забезпеченням 30% запасу по надійності. Для напруги колектор-емітер, 70% від максимально допустимого значення складає

Ukdop = 0.7Ukemax Ukdop = 70 В

Максимальне значення напруги, що може бути прикладене до такого транзистора, визначається, як подвійне значення напруги живлення :

2Ucc = 60 Видно, що 2Ucc<Ukdop

За напругою транзистор працює в допустимому режимі.

Для струму колектора, 70% від максимально допустимого значення складає Ikdop= 0.7Ikmax = 7A

Максимальне значення струму, що може бути прикладене до такого транзистора, визначається, як :

I = 3.25 A Видно, що I<Ikdop

За струмом транзистор теж працює в допустимому режимі.

Для розсіюваної потужності, 70% від максимально допустимого значення складає

Pdop := 0.7-Ртах Pdop = 70 Вт

Максимальне значення потужності що може бути прикладене до такого транзистора, внаслідок дії розраховуваних струмів і напруг визначається так :

Uin-I = 107,25Вт. Видно, що Uin-I>Pdop

Тобто за потужністю транзистор не працює в допустимому режимі. Тому використаємо два однотипні транзистори, складені паралельно. Розрахуємо базовий струм транзистора, що відповідає значенню номінального навантаження:

А. Напруга на базі, що відповідає номінальному режиму

роботи: Ub1=Ucc+0,6=30,6В. Onip резистора R1: Ом

Потужність резистора R1:Pr1=(Uin-Ubl)Ibl=0,78Вт. Виберемо резистор
МЛТ-1Вт-6.8Ом-10%.

В якості регулюючого елемента виберемо транзистор n-p-n типу КТ630В. Основні параметри такого транзистора: h21e2 := 40

Максимальне значення напруги колектор-емітер [В]: Ukemax2 = 150В Максимальне значення струму колектора : Ikmax2 = 1 A

Максимальне значення розсіюваної потужності : Pmax2 = 0.8 Вт.

Зробимо перевірку можливості використання такого транзистора в каскаді підсилювача, з забезпеченням 30% запасу по надійності. Для напруги колектор-емітер, 70% від максимально допустимого значення складає

Ukdop = 0.7Ukemax2 Ukdop = 105В.

Максимальне значення напруги, що може бути прикладене до такого транзистора, визначається, як подвійне значення напруги живлення :

2Ucc = 60 Видно, що 2-Ucc<Ukdop

Тобто за напругою транзистор працює в допустимому режимі Для струму колектора, 70% від максимально допустимого значення складає

Ikdop= 0,7Ikmax2 = 0,7A.

Максимальне значення струму, що може бути прикладене до такого транзистора, визначається, як :

Ib1 = 0,325 A. Видно, що Ik02+Ib03<Ikdop

Тобто за струмом транзистор теж працює в допустимому режимі

Для розсіюваної потужності, 70% від максимально допустимого значення складає Pdop = 0,7Pmax2 = 0.56Вт.

Струм бази такого транзистора буде становити:А.

Onip резистора R2: Ом.

Потужність резистора R2: Рг2 := (0,6)Ib2 Рг2 = мВт. Виберемо резистор МЛТ-0,125Вт-36Ом-10%

Для забезпечення двохполярного живлення, використаємо однакову з розрахованою, схему блока живлення, яка буде живитися від окремої обмотки трансформатора але в якої зроблена заміна підключення- вивід +Uвих підключений на "землю", а вивід "земля" - на –Uвих. В якості операційного підсилювача використаємо мікросхему К140УД20А. Ця мікросхема містить два операційні шдсилювачі в одному корпусі. Перевірку працездатності системи стабілізації напруги здійснимо в середовищі MicroCap 8, шляхом подачі на вхід імпульса напруги 40В. Результат моделювання наведений на рис 2.13.

Рисунок 2.13 – Часові діаграми роботи стабілізатора живлення.

2.10 Конструкторсько-технологічна частина

Конструкторсько-технологічна частина, згідно до вимог технічного завдання на проектування, передбачає розробку друкованої плати. Набір, представлення та ручна розстановка електронних компонентів підсилювача здійснювалось в системі PCAD-2006.Трасування друкованих плат здійснювалось в автоматичному режимі в системі Cadence Specctra v.15. При проведенні процесу проектування з метою мінімізації шумових характеристик пристрою, замість розрахованих резисторів МЛТ-0,125Вт застосовані резистори МЛТ-0,5Вт. Трасування виконане таким чином, що більша частина провідників знаходиться зі сторони пайки, а менша – зі сторони деталей на друкованій платі. Це забезпечує можливість використання односторонніх плат у випадку необхідності. Результати трасування наведені на рисунках 2.14, 2.15, 2.16.

Рисунок 2.14 – Підсилювач. Вигляд зі сторони деталей.

Рисунок 2.15 – Підсилювач. Вигляд зі сторони пайки.

Рисунок 2.16 – Підсилювач. Розміщення деталей.

Риссунок 2.17 – Підсилювач. Макетний дослідний взірець.

3. Економічна частина.

В даному розділі з метою обґрунтування доцільності виробництва підсилювача потужності звукової частоти буде розраховано:

технічний рівень нової розробки;

визначена конкурентоспроможність;

розрахована собівартість та визначена договірна ціна;

визначений мінімальний обсяг продукції;

розрахований прибуток від реалізації підсилювача.

3.1. Аналіз ринку

В теперішній час все більша увага приділяється високоякісному відтворенню звукових сигналів (фонограм) в домашніх умовах.

Підсилювачі, які виробляються на території колишнього СРСР, не відповідають цим вимогам, і для забезпечення можливості високоякісного звуковідтворення проводиться доробка існуючої апаратури до відповідності стандартам, або встановлення апаратури іноземних виробників.

Обидва способи мають свої недоліки. Як правило, провідні