2.2 Опис роботи активної акустичної системи по її схемі електричній принциповій

Зараз я опишу роботу підсилювача активної акустичної системи до персонального комп’ютера.

Він призначений для підсилення сигналу низької частоти в діапазоні частот від 20 Гц до 20 кГц, до потужності, достатньої при відтворені звуку в побутових умовах.

На вхід підсилювача, тобто на регулятор звуку, зібраний на R1, з джерела сигналу поступає сигнал низької частоти. З резистора R1 сигнал поступає на активний регулятор тембру в області низьких і високих частот. Активним він називається тому, що спад (напруги) сигналу на масивних елементах R2 – R7 та С1 – С3 компенсується підсилювачем, що зібраний на операційному підсилювачі DA1. Резистори R8 – R11 підібрані так, що коефіцієнт підсилення операційного підсилювача рівний спаду сигналу на пасивних елементах регулятора, тобто рівень сигналу на виході тембрблоку такий самий як і на вході.

З виходу тембрблоку сигнал через розділюючий конденсатор С4, що забезпечує захист входів операційних підсилювачів від постійного струму, поступає на неінвертований вхід операційного підсилювача. Резистори R12 – R15, так як і в попередньому випадку призначені для задання коефіцієнту підсилення операційним підсилювачем по напрузі. До інвертованого входу операційний підсилювач під’єднала лапка зворотнього зв’язку, що являє собою резистор R16.

Операційні підсилювачі живляться від постійного параметричного стабілізатора напруги, що зібраний на резисторі R17, стабілізаторі VD1 і фільтрі С5 і забезпечує постійну напругу на виході біля 12 вольт при максимальному споживчому струмі 50 mA.

З виходу другого операційного підсилювача низькочастотний сигнал уже величиною біля 10 В поступає на вихідний каскад, що зібраний на транзисторах VT1чVT4. він являє собою емітерний повторювач, в якому транзистори працюють в режимі В, тобто кожне плече каскаду підсилює окрему вітку синусоїди вхідного сигналу.

Резистори R18, R19 звужать зміщення на вихідних транзисторах, а резистори R20, R21 – це опри насичення, що зменшують коефіцієнт нелінійних спотворень на виході підсилювача.

Так як підсилювач живиться від однополярного джерела, то на виході каскаду буде якесь значення напруги в режимі спокою.

Живитьсяя підсилювач від нестабілізованого джерела живлення зібраного з випрямляча та фільтра.

2.3 Розрахунок елементів схеми

Розрахунок вихідного каскаду підсилювача низької частоти

Для розрахунку даного каскаду задавались таким вихідними даними:

Рвих = 5 Вт;

Rн = 4 Ом;

fн = 20 Гц;

fв = 2000 Гц;

кг ? 10 %.

Визначаємо величину напруги джерела живлення:

Ек = +1= +1 = 15(В).

Знаходимо значення колекторного струму транзисторів:

Іmax роз = Ек/2Rн = 15/8 = 1,5 (А).

Вибираємо значення струму спокою (в робочій точці для транзисторів VT3 і VT:

Ік.п (0,01ч 0,02), І к. max роз = (0,01...0,02)Ч4 = 0,06 А = 60 (mA).

Визначаємо максимальну потужність, що розсіюється колекторним переходом, кожного з вихідних транзисторів:

Рк. max роз = Е2к /4р2Rн = 152/4Ч3,14Ч2Ч4 = 3,5 Вт.

По отриманих значеннях Ек, Рк, Ік та заданому значенні fв вибираємо тип кінцевих транзисторів. Отримані транзистори типу КТ 816А.

Перевіряємо чи справджується система нерівностей до правильності вибраних транзисторів:

І к. max > І к. max роз ,

2 A > 1,5 A,

Uкс > кк

40В > 15 В,

Рк. max > Рк. max роз

20 Вт A > 5 Вт.

Дані нерівності справджуються, отже тип транзистора вибрано правильно.

Гранична частота підсилення транзистора повинна перевищувати верхню частоту заданого частотного діапазону не менше ніж в 2-а рази:

fh21e ? 2fв,

3 МГц > 0,03 МГц.

Знаходимо максимальне значення колекторного струму перед кінцевих транзисторів VT, VT:

1,5/20 = 0,08 А.

Опори R, R однакові і підбираються при практичній настройці підсилювача і знаходяться в межах від 100 до 1000 Ом. Вибираємо середнє значення цих опорів – 500 Ом.

Визначаємо потужність, що розсіюється на кожному з передкінцевих транзисторів:

Рк. max роз перед = Рк. max роз /h21min(1-0,9)RІ к. роз перед =

= 1,5/20Ч(1-0,9) Ч500Ч0,08 = 0,2 mВт

По отриманих даних Рк. max роз перед, Ік. max роз перед, fв вибираєм по довіднику тип передкінцевих транзисторів VT p-n-p, VT p-n-p, VT n-p-n.

Вибрані транзистори П605А p-n-p і КТ608А n-p-n.

Перевіряємо правильність вибраних транзисторів:

Uк e. max перед > кк

40 > 15 B

Рк. max перед > Рк. max перед роз

0,2 Вт > 0,002 Вт

Ік. max перед > Ік. max роз перед

280 mA > 270 mA

Нерівності справджуються, отже тип транзистора вибраний правильно.

Гранична частота підсилення передкінцевих транзисторів повинна перевищувати верхню частоту заданого частотного діапазону не менше ніж в 5 раз

fh21e.н. ? 5fв,

90 МГц > 0,03 МГц.

Знаходимо ємність роздільного конденсатора С:

С ? 1 / р fн Rн = 1/ р Ч30Ч4 = 0,002623 Ф = 2623 МкФ.

Вибираємо ємність С – з ряду стандартних 4000МкФ.

Вихначаєм частотні спотворення каскаду в області високих та низьких частот.

Мн.роз== 9,9%

Мв.роз== 10,9%

Розрахунок активного симетричного регулятора тембру (ВЧ, НЧ).

Вхідні дані:

Коефіцієнт передачі = 10 раз,

Rз =100 кОм,

fн = 20 Гц,

fв= 10000 Гц.

1. Визначаємо опір резисторів R2 (R4)

(R2 + R3 ) / R2 = 10,

R2 = R3 / (10 - 1) = 100/9 = 11,1 кОм,

2. Вибираєм f1 = 20 Гц, тоді f2 = 10, f = 200 Гц.

3. Визначаємо ємність конденсатора С1 (С2):

С1 = 1 / 2р f2 R2 = 1 / 210103200 = 0,007310-6Ф = 0,073 мкФ.

Вибираєм ємність з ряду стандартних

С1 = С2 = 68 нФ.

Вибираєм R5 = 10 кОм.

5. Визначаєм опір резистора R6 (R8)

(R6 + R2 + 2R5 ) / R6 = 10,

R6 = (R2 + 2R5 ) / (10 - 1)