Разработка усилителя мощности звуковой частоты
Содержание
1. Назначение и область применения
. Анализ технических характеристик
. Описание принципиальной схемы
. Описание элементной базы системы усилителя мощности
. Составление структурной схемы УМЗЧ
. Расчёт трансформатора
. Расчет стабилизатора +15В
. Расчёт надёжности
. Описание конструкции усилителя мощности
. Экономическая часть
. Указание мер безопасности
Заключение
Список литературы
трансформатор стабилизатор усилитель звуковая частота
1. Назначение и область применения
Усилитель звуковой частоты (УЗЧ), усилитель низкой частоты (УНЧ),
усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) - прибор (электронный
усилитель ) для усиления электрических колебаний, соответствующих
слышимому человеком звуковому диапазону частот , таким образом к
данным усилителям предъявляется требование усиления в диапазоне частот
от 20 до 20 000 Гц по уровню -3 дБ, лучшие образцы УЗЧ имеют диапазон от
0 Гц до 200 кГц, простейшие УЗЧ имеют более узкий диапазон
воспроизводимых частот. Может быть выполнен в виде самостоятельного
устройства, или использоваться в составе более сложных устройствтелевизоров музыкальных центров, радиоприёмников , радиопередатчиков ,
радиотрансляционной сети.
Усилители низкой частоты наиболее широко применяются для
усиления сигналов, несущих звуковую информацию, в этих случаях они
называются, также, усилителями звуковой частоты, кроме этого УНЧ
используются для усиления информационного сигнала в различных сферах:
измерительной технике и дефектоскопии; автоматике, телемеханике и
аналоговой вычислительной технике; в других отраслях электроники.
Усилитель звуковых частот обычно состоит из предварительного
усилителя и усилителя мощности (УМ). Предварительный усилитель
предназначен для повышения мощности и напряжения и доведения их до
величин, нужных для работы оконечного усилителя мощности, зачастую
включает в себя регуляторы громкости, тембра или эквалайзер , иногда
может быть конструктивно выполнен как отдельное устройство. Усилитель
мощности должен отдавать в цепь нагрузки (потребителя) заданную
мощность электрических колебаний. Его нагрузкой могут являться
излучатели звука: акустические системы (колонки), наушники (головные
телефоны); радиотрансляционная сеть или модулятор . Усилитель низких
частот является неотъемлемой частью всей звуковоспроизводящей,
звукозаписывающей и радиотранслирующей аппаратуры.
Классификация:
По режиму работы выходного каскада
В зависимости от режима работы выходного каскада усилители делятся
на:
класс, или режим «A» - режим работы, в котором каждый
активный прибор (лампа или транзистор) выходного каскада всегда работает
в линейном режиме. При воспроизведении гармонических сигналов угол
отсечки активного прибора равен 360°: прибор никогда не закрывается и, как
•
правило, никогда не переходит в режим насыщения или ограничения тока.
Все линейные однотактные усилители работают в режиме А.
•
класс «AB» - режим работы двухтактного каскада,
промежуточный между режимами А и В. Угол отсечки каждого активного
прибора существенно больше 180°, но меньше 360°.
•
класс «B» - режим работы двухтактного каскада, в котором
каждый активный прибор воспроизводит с минимальными искажениями
сигнал одной полярности (либо только положительные, либо только
отрицательные значения входного напряжения). При воспроизведении
гармонических сигналов угол отсечки активного прибора равен 180° или
несколько превышает это значение. Для уменьшения нелинейных искажений
при переходе сигнала через ноль выходные лампы или транзисторы работают
с небольшими, но не нулевыми токами покоя. Установка нулевого тока покоя
переводит каскад из режима B в режим С: угол отсечки уменьшается до
менее 180°, при переходе через ноль оба плеча двухтактной схемы находятся
в отсечке. Режим С в звуковой технике не применяется из-за недопустимо
высоких искажений.
•
класс «D» - режим работы двухтактного каскада, в котором
каждый активный прибор работает в ключевом режиме . Управляющая схема
преобразует входной аналоговый сигнал в последовательность импульсов
промодулированных по ширине (ШИМ), управляющих мощными
выходными ключами. Выходной LC-фильтр, включённый между ключами и
нагрузкой, демодулирует импульсы выходного тока.
Режиму А свойственны наилучшая линейность при наибольших
потерях энергии, режиму D - наименьшие потери при удовлетворительной
линейности. Совершенствование базовых схем в режимах А, AB, B и D
породило целый ряд новых «классов» , от «класса АА» до «класса Z». Одни
из них, например, конструктивно схожие усилители звуковых частот «класса
S» и «класса АА», подробно описаны в литературе, другие («класс W»,
«класс Z») известны только по рекламе производителей.
По типу применения в конструкции усилителя активных элементов:
•
ламповые - на электронных лампах . Составляли основу всего
парка УНЧ до 70-х годов. В 60-х годах выпускались ламповые усилители
очень большой мощности (до десятков киловатт). В настоящее время
используются в качестве инструментальных усилителей и в качестве
звуковоспроизводящих усилителей. Составляют львиную долю аппаратуры
класса HI- END. А также занимают большую долю рынка профессиональной
и полупрофессиональной гитарной усилительной аппаратуры.
•
транзисторные - на биполярных или полевых транзисторах .
Такая конструкция оконечного каскада усилителя является достаточно
популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения большой
выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется
усилителями на базе интегральных микросхем.
•
интегральные - на интегральных микросхемах (ИМС).
Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как
предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности,
построенные по различным схемам и работающие в различных классах. Из
преимуществ - минимальное количество элементов и, соответственно, малые
габариты.
•
гибридные - часть каскадов собрана на полупроводниковых
элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными также
называют усилители, которые частично собраны на интегральных
микросхемах, а частично на транзисторах или электронных лампах.
•
на магнитных усилителях . В качестве усилителей звуковых
частот большой мощности предлагались, как альтернатива электронным
лампам в 30 - 50 годы американскими и немецкими инженерами. В
настоящее время являются "забытой" технологией.
По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой их
можно разделить на два основных типа:
трансформаторные - в основном такая схема согласования
применяется в ламповых усилителях. Обусловлено это необходимостью
согласования большого выходного сопротивления лампы с малым
сопротивлением нагрузки, а также необходимостью гальванической развязки
выходных ламп и нагрузки. Некоторые транзисторные усилители (Например,
трансляционные усилители, обслуживающие сеть абонентских
громкоговорителей, некоторые Hi-End аудиоусилители) также имеют
трансформаторное согласование с нагрузкой.
•
бестрансформаторные - в силу дешевизны, малого веса и
большой полосы частот бестрансформаторные усилители получили
наибольшее распространение. Бестрансформаторные схемы легко
реализуются на транзисторах. Обусловлено это низким выходным
сопротивлением транзисторов в схеме эмиттерного (истокового) повторителя,
возможностью применения комплементарных пар транзисторов. На лампах
бестрансформаторные схемы реализовать сложнее, это либо схемы,
работающие на высокоомную нагрузку, либо сложные схемы с большим
количеством параллельно работающих выходных ламп.
По типу согласования выходного каскада с нагрузкой:
•
• Согласование
по напряжению - выходное сопротивление УМ много
меньше омического сопротивления нагрузки. В настоящее время является
наиболее распространённым, охватывает практически все транзисторные
УМЗЧ. Позволяет передать в нагрузку форму напряжения с минимальными
искажениями и получить хорошую АЧХ, однако порождает сильные
нелинейные искажения (интермодуляция) в динамических головках АС;
чувствительно к внешним полям; отличается термической нестабильностью и
высокими теплопотерями.
•
Согласование по мощности - выходное сопротивление УМ равно
или близко сопротивлению нагрузки. Позволяет передать в нагрузку
максимум мощности от усилителя, из-за чего в прошлом было весьма
распространённым в маломощных простых устройствах. Сейчас является
основным типом для ламповой техники, чем, в первую очередь, и
объясняются особенности звучания ламповых систем. По сравнению с
предыдущим типом, обеспечивает несколько меньшие искажения формы
тока в катушках ГД АС, и меньшие нелинейные искажения в ГД, однако
ухудшает АЧХ.
•
Согласование по току - выходное сопротивление УМ много
больше сопротивления нагрузки. Наиболее перспективный тип для систем
звукоусиления, хотя в настоящее время используется крайне редко. В основе
такого согласования - следствие из закона Лоренца, согласно которому
звуковое давление пропорционально току в катушке ГД. Позволяет сильно
(на два порядка) уменьшить интермодуляционные искажения в ГД и их ГВЗ
(групповое время задержки), тепловые искажения пренебрежимо малы.
Отличается
высокой
детальностью
и
натуральностью
звучания,
недостижимыми в других типах, расширяет полосу частот ГД (до двух октав).
Наиболее
распространены
аудиосистемы
с
полосовым
усилением
(мультиампинг), с соответствующей частотной коррекцией в полосах, что
позволяет практически идеально согласовать УМЗЧ с нагрузкой.
В конструировании высококачественных УМЗЧ с общей ООС многие
неудачи вызваны недооценкой требуемого от УМЗЧ быстродействия, а также
неоптимальным
выбором
частотной
коррекции.
Под
термином
«быстродействие» здесь подразумевается не столько широкая полоса
пропускания усилителя, сколько время задержки сигнала внутри контура
ООС (это не совсем одно и то же). В предлагаемом здесь УМЗЧ число
каскадов, находящихся в контуре общей ООС, сведено к минимуму.
Особенностью устройства является управление выходным повторителем от
источника
тока,
что
позволило
практически
полностью
устранить
«ступеньку».
Между точными цифровыми значениями гармонических искажений и
субъективно
воспринимаемым
качеством
звучания
практически
не
существует никакого прямого соответствия - по крайней мере, ниже
определённого порога, который находится на удивление высоко.
Нелинейными искажениями называются любые искажения, в составе
которых присутствуют такие частоты, которые изначально отсутствовали во
входном сигнале.
Например, если взять волну синусоидальной формы, то вследствие
привносимых нелинейных искажений её форма изменяется, становится
другой, и синусоидальный сигнал какой-то определённой частоты в
результате этих искажений начинает содержать также сигналы других частот.
Другими словами, если форма колебания не синусоидальна, значит, в его
составе обязательно есть ещё какие-то иные частоты. Если с помощью спектр
анализатора просмотреть получаемый в итоге выходной сигнал с усилителя,
мы увидим гармоники, частота которых в 2 раза, 3 раза, 4 раза и так далее
выше основной частоты волны синусоидальной формы. Точно таким же
образом прогрессирующая нелинейность громкоговорителей создаёт другие
(возможно более утончённые и менее заметные) искажения, которые
постепенно нарастают по мере увеличения громкости. Однако музыкальные
сигналы не являются синусоидальными. Они содержат одновременно
большое количество разных частот, и степень их присутствия в сигнале
постоянно изменяется во времени. Когда сигнал, состоящий из двух частот,
подаётся на вход усилителя с не очень линейной характеристикой, это
приведёт к генерированию гармоник (обертонов) не только от этих двух
частот (гармонические искажения), но также и от частот, являющихся их
математической суммой и математической разницей (интермодуляционные
искажения).
Например, если у нас есть сигнал, состоящий из двух частот - 1000Hz и
1100Hz, - то на выходе усилителя будут также генерироваться сигналы
частотой 2100Hz (1000Hz плюс 1100Hz) и частотой 100Hz (1100Hz минус
1000Hz). Причём это лишь производные гармоники первого порядка. Если же
мы берём две частоты, которые отстоят друг от друга на квинту - например,
сигналы частотой 1000Hz и 1500Hz, - то первыми парами гармонических
искажений будут сигналы на частотах 2000Hz и 3000Hz (гармоники второго
порядка), а также сигналы на частотах в 3000Hz и 4500Hz (гармоники
третьего порядка). Относительно сигнала частотой 1000Hz гармоники
частотой в2000Hz, 3000Hz и 4500Hz являются соответственно октавой,
квинтой через октаву (дуодецимой - А.К.), и секундой через две октавы
(ноной через октаву - А.К.). Относительно сигнала частотой 1500Hz
гармоники частотой в 2000Hz, 3000Hz и 4500Hz являются соответственно
квартой, октавой и квинтой через октаву. Таким образом, производные
гармоники обеих частот в музыкальном смысле соотносятся с обоими
основными тонами. Это не удивительно, потому что все музыкальные
инструменты создают естественные гармоники (обертоны).
Теперь, если мы рассмотрим интермодуляционные составляющие, то
они будут представлять собой на просто генерирование сигналов с
увеличением частот в определённое количество раз (что, собственно, и
является обертонами), а генерирование сигналов, частоты которых являются
суммой и разностью частот генерируемых обертонов, например: f1 + f2, f1 f2, 2*f1 - f2, 2*f2 + f1, и т.д. Эти комбинации могут производить
интермодуляционные частоты, которые в музыкальном смысле не всегда
соотносятся с основными частотами. Более того, когда создаётся или
воспроизводится
комплексный
музыкальный
сигнал,
то
сложное
спектральное распределение результатов интермодуляции не только не
способствует обогащению гармонической структуры музыки (как это
происходит за счёт проявления гармонических искажений, по крайней мере,
гармоник-обертонов низших порядков), но и всё больше начинает
напоминать обычное добавление шума.
2. Анализ технических характеристик
В предлагаемом здесь УМЗЧ число каскадов, находящихся в контуре
общей ООС, сведено к минимуму. Особенностью устройства является
управление выходным повторителем от источника тока, что позволило
практически полностью устранить «ступеньку».
Схема усилителя практически симметрична. Основным преимуществом
«вертикальной симметрии» является повышенная линейность, достигаемая за
счёт трёх основных факторов:
компенсация входного тока и нелинейностей первого каскада;
идентичные условия возбуждения обоих плеч выходного каскада;
компенсация нечётных гармонических искажений.
В УМЗЧ используется раздельное питание каскадов, причём выходной
каскад питается пониженным напряжением. Такой подход хорошо себя
зарекомендовал в усилителях промышленного производства. Основные его
преимущества следующие:
дополнительная развязка по питанию сильноточной и слаботочной
цепей УМЗЧ;
снижение рассеиваемой мощности транзисторами выходного каскада;
повышение исходной линейности УМЗЧ.
Последний
пункт
нуждается
в
дополнительном
разъяснении.
Линейность улучшается за счёт следующих факторов. В УМЗЧ с общим
питанием (предварительные и оконечные каскады питаются от общих
выпрямителей) на пиках выходной мощности транзисторы усилителя
напряжения входят в насыщение и/или ограничение гораздо раньше, чем
выходной повторитель, на котором в таком случае только бесполезно
расходуется мощность.
Технические характеристики
Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом, Вт .....................100
Входное сопротивление, кОм....................................................................10
Входное напряжение, В...........................................................................0,57
Коэффициент усиления, дБ .......................................................................30
Диапазон частот Гц........................................................................2...100000
Ток покоя, мА ...........................................................................................100
Коэффициент интермодуляционных искажений %............................0,003
Отношение сигнал/шум в полосе до 30 кГц, дБ, не менее....................102
Номинальная выходная мощность - это мощность на выходе УЗЧ, при
которой обеспечивается заданное среднее звуковое давление; при этом
коэффициент нелинейных искажений не должен превышать допустимого
значения.
Входное напряжение - минимальное напряжение, которое может
усилить усилитель в заданном допустимом коэффициенте нелинейных
искажений.
Коэффициент усиления - это отношение выходной мощности к входной
мощности сигнала. Коэффициент усиления показывает, на какую величину в
децибелах вырастает уровень выходного сигнала по сравнению с его
входным уровнем после прохождения через усиливающее устройство.
Коэффициент усиления это разность входного и выходного уровней.
Диапазон частот - полоса излучаемых источником частот, после
усиления в УМЗЧ
Коэффициент интермодуляционных искажений (от 1.9E-4 до 1.0 %) КИИ вместе с коэффициентом гармоник является показателем нелинейных
искажений усилителя.
При подаче на вход усилителя двух гармонических сигналов,
отличающихся частотой, на выходе помимо них появятся дополнительные
сигналы. Их частоты равны сумме и разности частот основных сигналов.
КИИ показывает, какую часть от основного сигнала составляют появившиеся
дополнительные сигналы.
Чем меньше коэффициент интермодуляционных искажений, тем выше
верность звучания. У усилителей высокого класса этот показатель составляет
сотые доли процента и меньше.
Отношение сигнал/шум - безразмерная величина, равная отношению
мощности полезного сигнала к мощности шума.
3. Описание принципиальной схемы
Входной сигнал поступает на ФНЧ R2C1 с частотой среза 160 кГц и
далее поступает на вход парафазного дифференциального усилителя,
выполненного на транзисторах VT1, VT5 и VT2, VT6. На транзисторах VT3,
VT4 выполнены генераторы тока. Их питание осуществляется напряжением с
фильтрацией
пульсаций
стабилитронами
VD1,
VD2.
Танталовые
конденсаторы С2, СЗ блокируют шумы, создаваемые стабилитронами.
Применение высокочастотных полевых транзисторов в генераторах тока не
только упрощает устройство, но и сводит к минимуму проявления
нелинейностей.
Дроссели L1 (L2) являются элементами частотной коррекции УМЗЧ.
АЧХ внутрипетлевого усиления этого УМЗЧ имеет два основных частотных
полюса: «ближний» (относительно низкочастотный) - на частоте f, и
«дальний» (более высокочастотный) - на f2. Ближний полюс определяется
частотой среза усилителя напряжения на VT8, VT9, нагруженного на
корректирующую ёмкость С11, дальний - выходным повторителем. Чем
выше будет частота f1 тем эффективнее будет действовать обратная связь на
высших частотах звукового диапазона. Но для обеспечения устойчивости
приходится искусственно снижать f] до такого значения, при котором на
частоте f2 усиление в контуре ООС было минимально. Чтобы не снижать
частоту f1 увеличением ёмкости С11, между эмиттерами транзисторов
дифференциального каскада включены дроссели L1, L2. Их индуктивность
совместно с сопротивлениями резисторов в этих цепях, снижая усиление на
частотах ниже f2, не оказывает никакого влияния на более высоких частотах.
Таким образом, применение индуктивной коррекции «дальнего»
полюса позволило выбрать частоту первого среза f1 более высокой, в
результате чего повысить эффективность ООС. Положительной стороной
применения дросселей является и то, что линейность дифференциальных
каскадов с ростом частоты существенно увеличивается.
Коррекция на опережение в этом УМЗЧ не применена, так как
использованный выше метод двухзвенной коррекции (каждая из которых
отвечает за свой частотный участок) позволил получить достаточно высокие
параметры, подтверждаемые слуховой экспертизой. К тому же подъем на ВЧ
приводит к обострению высокочастотных гармоник (которыми и без того
богаты транзисторные усилители) и на практике почти всегда подразумевает
снижение исходной линейности с увеличением частоты. Поэтому не
удивительно, что большого выигрыша от такого вида коррекции не
происходит.
Следует обратить внимание на то, что сигнал для дальнейшего
усиления снимается с того же плеча дифференциального усилителя, на
которое приходит сигнал обратной связи. Таким образом, в петле ООС
сокращено число активных элементов, находящихся в контуре общей
обратной связи.
Усилитель напряжения на VT7-VT10 построен по схеме каскода ОКОБ вместо традиционной структуры ОЭ- ОБ. Он отличается высоким
входным сопротивлением, исключающим влияние на предыдущие каскады,
имеет более высокую линейность и широкую полосу. Резисторы R20, R21
создают местную ООС по току. Низкоомные резисторы R3, R4, R17, R18
предотвращают
вспышки
ВЧ
генерации
транзисторов,
исключают
детектирование высокочастотных радиопомех.
С
выхода
усилителя
напряжения
сигнал
поступает
на
вход
трёхэлементного составного эмиттерного повторителя выполненного на
транзисторах
VT16-
VT21.
Ограничительные
диоды
VD7,
VD8
предотвращают деградацию коллекторных переходов транзисторов VT16,
VT17.
Как уже вкратце упоминалось в начале статьи, особенностью схемы
является управление выходным составным повторителем от источника тока,
которым является усилитель напряжения. С этой целью традиционный
нагрузочный резистор был исключён.
Низкоомные резисторы R38, R39, R41, R43, R44, R45 выполняют сразу
несколько функций. Они снижают уровень резонансных явлений составного
повторителя
на
высокочастотные
близких
к
граничным
возбуждения
частотах,
транзисторов,
предотвращают
повышают
токовую
перегрузочную способность и таким образом способствуют увеличению
надёжности.
На транзисторе VT15 и элементах R34-R36, С12 выполнено устройство
температурной стабилизации тока покоя. Транзистор VT15, выполняющий
роль термодатчика, установлен на одном общем для мощных транзисторов
теплоотводе.
Конденсатор
С12
блокирует
модуляцию
тока
покоя
усиливаемым сигналом. На транзисторах VT11-VT14 и VT22 выполнено
триггерное устройство защиты от короткого замыкания в нагрузке. При
возникновении короткого замыкания VT11 (VT12) шунтируют стабилитроны
VD5 (VD6), что приводит к закрыванию выходных транзисторов. Светодиод
HL1 индицирует аварийный режим, резистором R49 устанавливается порог
срабатывания.
Триггер
возвращается
в
исходное
состояние
после
выключения питания.
Для исключения постоянного напряжения на выходе усилителя при
отсутствии
конденсаторов
в
сигнальных
цепях
используется
неинвертирующий интегратор на прецизионном ОУ DA1. Особенностью
схемы является то, что интегратор участвует в формировании нижней
граничной частоты усиления, равной 2 Гц. Таким образом удалось избежать
разного рода явлений, связанных с так называемым «дыханием» усилителя
на инфранизких частотах.
4. Описание элементной базы системы усилителя мощности
Микросхемы
В качестве операционного усилителя DA1 используется операционный
усилитель
К140УД17,представляющий
собой
прецизионный
ОУ,
предназначенный для использования в радиоэлектронной аппаратуре
народнохозяйственного назначенияс расширенным
Диапазоном рабочих температур.
Напряжение питания, В (Ucc)±16,5
Синфазное входное напряжение, В±10
Сопротивление нагрузки, кОм2,0
Максимальное выходное напряжение, В± 12
Коэффициент усилениянапряжения200000
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений, дБ106
В качестве операционного усилителя DA2 используется операционный
усилитель КР1040УД1 - сдвоенный операционный усилитель с внутренней
частотной коррекцией и широким диапазоном напряжений однополярного
питания.
Напряжение питания, В (Ucc)5 - 33
Синфазное входное напряжение, ВUcc-2
Выходной ток, мА 15
Максимальное выходное напряжение, ВUcc-1,5
Коэффициент усилениянапряжения250000
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений, дБ65
Транзисторы
BC546B - структура NPN
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В80
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В65
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин240
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц150
Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт0.63B - СтруктураPNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В80
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В65
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин75
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц300
Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт0.5
КП307Г - полевой транзистор с управляющим Р-N переходом, N-типа
Максимальное напряжение сток-исток Uси,В25
Максимальный ток стока Ic макс при 25С, мА0.027
Максимальное напряжение затвор-исток Uзи макс.,В27
Максимальная рассеиваемая мощность Pси макс.,Вт0.25
Крутизна характеристики S,мА/В6…12C - СтруктураNPN
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В50
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В45
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин100
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц300
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт0.5C - СтруктураPNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В40
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В50
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин330
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц250
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт0.625
SA1380E - СтруктураPNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В200
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В200
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин40
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц150
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт5
SC3502E - Структура NPN
Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В200
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В130
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин125
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц150
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт5
КТ502А - Структура PNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В40
Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)0.15
Статический коэффициент передачи тока h21э мин40
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц5.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)0.35
КТ503А - Структура NPN
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В40
Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)0.15
Статический коэффициент передачи тока h21э мин40
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц5.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)0.35
КТ638А - Структура NPN
Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В110
Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В100
Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)0.1
Статический коэффициент передачи тока h21э мин50
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц200.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)0.5
КТ502Б1- Структура PNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В40
Максимально допустимый ток к ( Iк макс, А)0.15
Статический коэффициент передачи тока h21э мин80
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц5.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)0.35
КТ814А - Структура PNP
Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В40
Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)1.5
Статический коэффициент передачи тока h21э мин40
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц3.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)1
SC2238 - Структура NPN
Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В160
Макс. напр. к-э(Uкэо макс),В140
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)2
Статический коэффициент передачи тока h21э мин70
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц100
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт25
SA1306 - Структура PNP
Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В160
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В160
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)1.5
Статический коэффициент передачи тока h21э мин50
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц100
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт20
SC2922 - Структура NPN
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В180
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В160
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)17
Статический коэффициент передачи тока h21э мин300
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц50
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт200
SA1216 - Структура PNP
Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В180
Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В180
Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)17
Статический коэффициент передачи тока h21э мин20
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц40
Максимальная рассеиваемая мощность,Вт200
КТ814Г - Структура PNP
Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В100
Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)1.5
Статический коэффициент передачи тока h21э мин30
Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц3.00
Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)10
Диоды
1N4744A - Стабилитрон
Мощность рассеяния,Вт1
Номинальное напряжение стабилизации,В15
Номинальный ток стабилизации,мА17
Минимальное напряжение стабилизации,В14.25
Максимальное напряжение стабилизации,В15.75
Статическое сопротивление Rст.,Ом14
Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА61
Рабочая температура, С-55…200
КС133А - стабилитрон
Мощность рассеяния,Вт0.3
Минимальное напряжение стабилизации,В3
Номинальное напряжение стабилизации,В3.3
Максимальное напряжение стабилизации,В3.6
Статическое сопротивление Rст.,Ом65
при токе I ст,мА10
Температурный коэффициент напряжения стабилизации Uст.,%/С0.11
Временная нестабильность напряжения стабилизации dUст.,В1
Минимальный ток стабилизации Iст.мин.,мА3
Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА81
Рабочая температура,С-60…125
КД521А - диод импульсный
Максимальное постоянное обратное напряжение, В75
Максимальное импульсное обратное напряжение, В100
Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток,А0.05
Максимально допустимый прямой импульсный ток, А0.5
Максимальное прямое напряжение,В1
при Iпр.,А0.05
Рабочая температура,С-60…125
Максимальное время восстановления,мкс4
Максимальный обратный ток,мкА1
Общая ёмкость, Сд, пФ3
N4745A
Мощность рассеяния,Вт1
Номинальное напряжение стабилизации,В16
Номинальный ток стабилизации,мА15.5
Минимальное напряжение стабилизации,В15.2
Максимальное напряжение стабилизации,В16.8
Статическое сопротивление Rст.,Ом16
Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА57
Рабочая температура,С-55…200
Резисторы постоянные
В качестве резисторов постоянного номинала применены постоянные
непроволочные
прецизионные
неизолированного
постоянного,
исполнения,
переменного
и
резисторы
С2-29В
предназначены
импульсного
для
изолированного
работы
токов. Резисторы
в
и
цепях
С2-29В
изготовляют в климатическом исполнении В. Точность - ±5% Резисторы С1-4
с углеродным проводящим слоем предназначены для работы в цепях
постоянного, переменного и импульсного тока. Точность - ±5%
Конденсаторы
В
качестве
электролитических
конденсаторов
использованы
электролитические конденсаторы типа К50-68. Они применены, так как
имеют небольшие габаритные размеры, распространены, недороги, имеют
надёжность большую, чем К50-35, обеспечивают необходимую точность
ёмкости, работают в заданном температурном режиме.
В качестве неполярных конденсаторов выбраны конденсаторы типа
К73-17 с рабочим напряжением Uраб = 100В, так как они имеют достаточно
высокую стабильность параметров, небольшое значение ТКЕ, имеют
заданную ёмкость при небольших габаритных размерах. Данный тип
конденсаторов широко распространён, имеет высокую надёжность, недороги,
работают
в заданном частотном диапазоне,
выдерживают
напряжения, имеют малый ТКЕ.
5. Составление структурной схемы УМЗЧ
1)ФНЧ
)Дифференциальный усилитель
)Усилитель Напряжение
)Эмиттерный повторитель
)Термостабилизация
)ФНЧ
)Датчик тока
)Токовая защита
) Триггер
В моей схеме сигнал проходит вот таким образом:
заданные
) Сигнал поступает в ФНЧ где подавляется высокочастотная часть
сигнала Далее сигнал поступает дифференциальный усилитель который
усиливает сигнал Далее сигнал поступает на усилитель напряжения на
которым сигнал усиливается Далее сигнал поступает на эмиттерный
повторитель в котором используется свойство входное сопротивление
большое, а выходное - мало Далее сигнал поступает на ФНЧ, датчик тока и
схему термостабилизации , Датчик тока реагирует на изменения входного
напряжения вследствии которого срабатывает токовая защита которая в свою
очередь размыкает схему перед усилителем напряжения. Термостабилизация
защищает схему от перегрева. ФНЧ отсеивает высокие частоты возникающие
в процессе усиления.
Фильтр нижних частот (ФНЧ) - один из видов аналоговых или
электронных фильтров, эффективно пропускающий частотный спектр
сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий
(подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления
каждой частоты зависит от вида фильтра.
Эмиттерный
повторитель
-
частный
случай
повторителей
напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким
усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к
единице. При этом входное сопротивление относительно велико, а
выходное - мало. Дифференциальный усилитель - электронный усилитель
с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных
напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда
необходимо
выделить
небольшую
разность
напряжений
на
фоне
значительной синфазной составляющей.
Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как
однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой
выходногокаскада.
Транзисторы дифференциального усилителя могут быть биполярными,
полевыми
или
баллистическими.
Наиболее
высокочастотными
(ТГц
диапазон) являются дифференциальные усилители на интегральной паре
баллистических транзисторов
Датчик тока- срабатывает при изменение проходящего тока внутри
цепи и активирует цепь ОС
Токовая защита- позволят защитить устройство от КЗ а следствие
сгоранию элементов схемы.
Усилитель- элемент системы управления (или регистрации и
контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня,
достаточного
для
срабатывания
исполнительного
механизма
(или
регистрирующих элементов), за счёт энергии вспомогательного источника,
или за счёт уменьшения других характеристик входного сигнала (под
термином «сигнал» здесь и далее понимается любое явление (или процесс),
характеристики которого необходимо увеличить).
Триггер - класс электронных устройств, обладающих способностью
длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний
Перечень параметров, по которым производится настройка
КТ1, КТ2 - установка тока дифференциальных усилителей 3мА
КТ3, КТ4 - установка тока усилителей напряжения 5мА
КТ5, КТ6, КТ7 - установка тока покоя выходного каскада регулировка
симметрии
КТ8 - Регулировка узла защиты положительной полярности
КТ9 - Регулировка узла защиты отрицательной полярности
Выбор контрольных точек
Таблица 1. Номера и значения контрольных точек
Номер
контрольной
точки
Наименование
параметра
Величина параметра
КТ1, КТ2
Ток
Номинальное
значение
3 мА
Предельное
отклонение
±5%
КТ3, КТ4
Ток
5 мА
±5%
КТ5 - КТ7
Напряжение
Амплитуда
0,417 В
±5% ±5%
КТ8
Напряжение
2В
±10%
КТ9
Напряжение
-2 В
±10%
Примечание
Токи дифференциальных
усилителей должны
находиться в установленных
пределах
Токи усилителей
напряжения должны
находиться в установленных
пределах
Установка напряжения
покоя Амплитуды полуволн
должны быть одинаковы
Не устанавливать
сопротивления R57 в
крайнее положение, из за
свойств переменного
сопротивления
Не устанавливать
сопротивления R58 в
крайнее положение, из за
свойств переменного
сопротивления
6. Расчёт трансформатора
Расчет производится в соответствии с[5]
U1=220 В
Fc=50 Гц
U2 = 38 В
U3 = 48 В
I2 = 2 А
I3 = 0,2 А
. Рг = U2 × I2 + U3 × I3 = 38 × 2 + 48 × 0,2 ≈ 86 Вт (4.1)
2.1 Выбираем сталь марки 1511
.2В = 1,35 Тл
J = 2,5 А/мм2
η = 0,95
К0 = 0,31
.3 Кс = 0,93
. I1 = Pг / U1 × η × φ1 = 86 / 220 × 0,95 × 0,9 = 0,457 А (4.2)
где φ1 - коэффициент мощности трансформатора
(4.3)
. Выбираем магнитопровод Ш20х40
a = 20
c = 20
h = 50
H = 70
L = 80
в = 40
Sc = 7,82 см2
. ΔU1 = 5%
ΔU2 = 9%
ω1 = U1 × (1 - 0,01 × ΔU1) × 104 / 4,44 × fc × B × Sc = 220 × (1 - 0,01 × 5) ×
10 000 / 4,44 × 50 × 1,35 × 7,82 = 892 (4.4)
ω2 = U2 × (1 + 0,01 × ΔU2) × 104 / 4,44 × fc × B × Sc =
= 38 × (1 + 0,01 × 9) × 10 000 / 4,44 × 50 × 1,35 × 7,82 = 177 (4.5)
ω3 = U3 × (1 + 0,01 × ΔU2) × 104 / 4,44 × fc × B × Sc = 48 × (1 + 0,01 × 9) ×
10 000 / 4,44 × 50 × 1,35 × 7,82 = 224 (4.6)
7. q1 = I1 / J = 0,457 / 2,5 = 0,1828мм2 (4.7)2 = I2 / J = 2 / 2,5 = 0,8мм23 = I3 / J =
0,2 / 2,5 = 0,08мм21 = 0,570 мм2 = 1,160 мм3 = 0,415 мм
.1ω1.1 = (h - 2ε1) / d1 = (50 - 2 × 1,5) / 0,570 = 82
ω2.1 = (h - 2ε1) / d2 = (50 - 2 × 1,5) / 1,160 = 40 (4.8)
ω3.1 = (h - 2ε1) / d3 = (50 - 2 × 1,5) / 0,415 = 113
гдеε1 - расстояние от обмотки до ярма, обычно 1 - 2 мм.
.2 m1 = ω1 / ω1.1 = 892 / 82 = 11 (4.9)
m2 = ω2 / ω2.1 =177 / 40 = 5
m3 = ω3 / ω3.1 =224 / 113 = 2
.3 U1.1 = U1 / m1 = 220 / 11 = 20В, < 50В (4.10)
U2.1 = U2 / m2 = 38 / 5 = 7,6В, < 50 В
U3.1 = U3 / m3 = 48 / 2 = 24В, < 50 В
изоляция слоёв нигде не требуется
δ1 = m1 × (d1 + γ1) = 11 × (0,57 + 0) = 6,27 мм (4.11)
δ2 = m2 × (d2 + γ1) = 5 × (1,16 + 0) = 5,8 мм
δ3 = m3 × (d3 + γ1) = 2 × (0,415 + 0) = 0,83 мм
где γ1 - толщина изоляции между слоями, 0,05 мм (не требуется)
.4 Снеобх = K(ε2 + δ1 + δ1.2+ δ2 + δ2.3+ δ3 + ε3) + ε4 = 1,15 × (1,5 + 6,27 + 0,5 + 5,8
+ 0,5 + 0,83 + 1) + 1 = 19,86 <C = 20. (4.12)
где К - коэффициент не плотности прилегания слоёв, 1,1 - 1,2
ε2 - толщина изоляции между обмотками и стержнем, 1 - 2 мм
ε1.2, ε2.3 - толщина изоляции между обмотками, 0,5 - 1 мм
ε3 - толщина наружной изоляции, 0,5 - 1 мм
ε4 - расстояние от катушки до второго стержня, 1 - 4 мм
Снеобх<C, обмотки помещаются в окне выбранного магнитопровода.
7. Расчет стабилизатора +15В
Расчет производится в соответствии с[5]
Произведем
расчет
параметрического
стабилизатора
без
термокомпенсации.
Исходные данные для расчета:
Uвых = +16В
Iн = 20мА
Iн1 = Iн11 = 2мА
Uвх1/Uвх = Uвх11/Uвх = 0,1
Кст 10
• выбираем стабилитрон типа 1N4745A , имеющий следующие
технические характеристики: Uст = 16 В
•
Iст мин = 5мА
•
Iст макс = 57мА
•
Iст н = 15,5мА
•
Rд = 16 Ом
• задаемся значением nст, где nст - величина обратная коэффициенту
передачи стабилизатора, nст выбирается в пределах 1,4 … 2,5
•
Примем nст = 2,3 При этом необходимое входное напряжение
стабилизатора:
•
•
Uвх = nст*Uвых(4.13)
•
Uвх = 2,3*16 = 36,8 В
•
• сопротивление балластного резистора:
•
•
•
Rо = Uвых (nст -1) / (Iст н + Iн) (4.14)
•
Rо = 16(2,3 - 1) / (15,5 + 20)*10-3 = 586оМ
•
Из ряда номинальных значений сопротивлений выбираем
•
Rо = 560оМ
• токи, протекающие через стабилитрон:
•
•
Iмин = Iст-(Uвх11/Rо+Iн11) (4.15)
•
Iмин = 16-(3,8/560+2)*103 =9,2мА
•
Iмакс = Iст+(Uвх1/Rо+Iн1) (4.16)
•
Iмакс = 16+(3,8/560+2)*103=22,7мА,
•
где Uвх1 = Uвх11 = 0,1Uвх (4.17)
•
Uвх1 = Uвх11 = 0,1 * 38 = 3,8В
•
• коэффициент стабилизации напряжения:
Кст = (Rо / Rд + 1) / nст (4.18)
Кст = (560/16 + 1)/2,3 = 14,3  10, что соответствует заданным условиям.
8. Расчёт надёжности
Надёжность - комплексное свойство изделия, включающее в себя
безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Эти
свойства имеют соответствующие количественные показатели. Показатели
надёжности имеют статистический характер и зависят от допустимых границ
изменения контролируемого параметра.
Из всех количественных показателей наибольшее значение имеют
показатели безотказности:
- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в течение
заданной наработки отказ объекта не наступает
средняя наработка на отказ - математическое ожидание наработки
объекта до отказа
интенсивность отказов - статистическая характеристика, определяемая
как количество отказов в единицу времени, приходящееся на одно изделие,
продолжающее исправно работать в рассматриваемый момент времени.
Интенсивность отказов одля различных типов радиокомпонентов является
экспериментально определённой величиной и имеет статистический характер
и определяется в нормальных условиях работы. В реальных условиях работы
на интенсивность отказов влияют различные факторы (температура,
механические воздействия, электрический режим работы и т. д.). Влияние
этих факторов учитывают с помощью коэффициента влияния , который
определяется
окружающей
коэффициентом
среды
по
нагрузки
графикам
элемента
зависимости
и
(Кн,
температурой
tо)
или
по
соответствующим таблицам из РТМ (руководящих технических материалов).
тогда i = о * (4.20)
Интенсивность отказов всего изделия рассчитывается как сумма
интенсивностей отказов групп компонентов, входящих в состав изделия:
изд = Ni * i(4.21)
где Ni - количество компонентов в изделии.
Средняя наработка на отказ за время эксплуатации определяется по
формуле:
Тср = 1/изд = 1/Ni * i(4.22)
Вероятность
безотказной
работы,
изменяющаяся
по
экспоненциальному закону, определяется за заданное время работы:
tзад = 100 час.
Р(t) = е - изд*tзад - если изд* tзад<1, то е - изд*tзад=1-изд* tзад(4.23)
Данные показателей безотказной работы сведены в таблицу
Общая интенсивность отказов:
изд = 74,033* 10-6 1/час
Средняя наработка на отказ:
Тср = 1/(74,033*10-6) = 13507,5час(4.24)
Вероятность безотказной работы устройства:
Р(t) = (1-74,033*10-6*100)=0,9925967(4.25)
Наименован
ия элемента
Ао
10^
-6
1/ч
коофнагруз
ки
Окр.температ
ура
попровавочныекоофи
циет
Резистор
0,4
0
1,0
0
0,7
30
0,5
30
Конденсатор
Кол-во
элемент
ов
АI N
10^-6
0,7
Ао
10^6=А
оа
10^6
10ч
0,28
58
15,12
0,51
0,51
25
12,75
Катушка
индуктивнос
ти
Трансформат
ор
Диод
Транзистор
Разъемы
пайки
Гетинакс
Микросхемы
1,0
0
0,5
30
0,32
0,32
3
1,04
1,3
0
2,0
0
3,0
0
4,3
0
0,0
1
0,1
0
1,0
0
1
30
0,31
1
0,403
0,7
30
0,7
0,40
3
1,4
12
16,8
0,6
30
0,37
1,11
22
24,42
0,8
30
0,25
0,6
30
1
1,07
5
0,01
0,6
30
1
0,1
3
0,3
1,00
30
1,00
1,00
3,00
3,00
0
0
74,03
3
9. Описание конструкции усилителя мощности
В настоящее время электрический монтаж РЭА осуществляется
методами объемного и печатного монтажа. Так как объемный монтаж имеет
большую трудоемкость и проблемы автоматизации и механизации операций,
то данное устройство выполняем на печатной плате, которая имеет
следующие преимущества: обеспечение малогабаритности, уменьшение
трудоемкости монтажно-сборочных работ, конструкция печатных плат имеет
большую механическую прочность и, соответственно, большую стабильность
электрических
параметров
платы,
обеспечивается
максимальная
идентичность отдельных функциональных блоков, что дает высокую
взаимозаменяемость при сборке радиоэлектронной аппаратуры, высокая
ремонтопригодность
и
технологичность
конструкции,
обеспечивается
автоматизация ручных процессов. Для изготовления печатной платы
используют фольгированные и нефольгированные диэлектрики. Данное
устройство выполнено на фольгированном диэлектрике - стеклотекстолите.
Стеклотекстолит по сравнению с гетинаксом обладает более высокими
электромеханическими характеристиками.
Фольгированное покрытие выполнено из меди, так как она обладает
хорошими проводящими свойствами.
Детали
блока
питания
смонтированы
на
печатной
плате
из
одностороннего фольгированного стеклотекстолита
Расположение контрольных точек и органов регулировки
Контрольные точки выполнены на плате в виде стержней (штырьков)
Все
контрольные
точки
пронумерованы
в
соответствии
с
принципиальной схемой.
До проведения настройки необходимо.
1. Проверить не истёк ли срок проверки используемых приборов
2.
Расположить на рабочем месте проверяемое устройство и
приборы таким образом чтобы в процессе работы не производить лишних
перемещений не путаться в проводящих шлейфах, не нарушать алгоритм
регулировки и технику безопасности.
.
Перевести органы управления приборами в исходное положение.
Генератор НЧ установить на заданные частоты, амплитуды выходных
сигналов установить на минимальное значение.
В частотомере все органы управления установить в среднее положения.
В осциллографе Развертку и Чувствительность перевести в среднее
положение. Убедится что все плавные регуляторы переведены в крайнее
положение до «щелчка» Вольтметр постоянного напряжения установить на
предел измерения 20В
Порядок регулировки.
1) Установка тока усилителей напряжения 5мА
)Установка тока покоя выходного каскада.
) Регулировка симметрии
) Установка тока дифференциальных усилителей 3мА
) Регулировка узла защиты положительной полярности.
) Регулировка узла защиты отрицательной полярности.
7) Регулировка узла токовой защиты
Методы настройки.
1)КТ3, КТ4. Установка тока каждого плеча 5мА
До установки на плату элементов R32, R33, R26 подбором резисторов
R9, R10. Подключая миллиамперметр одним выводом к общему проводу, а
другим - поочерёдно к коллектору VT8 и VT9.Устанавливают ток,
вытекающий из коллекторов соответственно VT8, VT9, одинаковым для
каждого плеча (5 мА). Эту операцию следует проделать, подключая
миллиамперметр одним выводом к общему проводу, а другим - поочерёдно к
коллектору VT8 и VT9.
) КТ5 - КТ7 устанавливаем ток покоя.
Подключить вольтметры к КТ5, КТ7 и к КТ6 как общей точке. Вращая
движок переменного резистора R34, установить ток покоя равным 100 мА,
контролируя его по падению напряжения на резисторах R47, R48. Это
напряжение вычисляется по формуле U = I0 / R47 = 0,1/0,24 = 0,417 В.
)КТ5 - КТ7 Регулировка симметрии
Подключить оба канала осциллографа к КТ5, КТ7, аКТ6 - общий.
Подать на вход УМЗЧ гармонический сигнал амплитудой 1В, частотой 1 кГц.
Амплитуда полуволн на R47и R48 должна быть одинаковой. Этого можно
добиться подбором R32 и R33.
)КТ1, КТ2 Установка тока дифференциальных усилителей 3мА
Включить миллиамперметр в разрыв стока VT3, затем VT4. Подбором
резисторов R9 иR10 Выставляем ток источников тока на транзисторах VT3-4
равным 3 мА. Ток измеряется в разрывах стоков VT3-4.
) КТ8 Регулировка узла защиты положительной полярности.
Подключить
вольтметр
к
КТ8.
Подстройкой
R54
установить
напряжение в КТ8 равным 2 В.
) КТ9 Регулировка узла защиты отрицательной полярности.
Подключить
вольтметр
к
КТ9.
Подстройкой
R55
установить
напряжение в КТ9 равным -2 В.
)Регулировка узла токовой защиты
Подключить ГНЧ к входу УМЗЧ. К выходу подключить эквивалент
нагрузки с сопротивлением 8 Ом. Подстройкой резистора R49 добиваются,
чтобы узел защиты не срабатывал на пиках максимального сигнала.
Алгоритм поиска неисправности
1)Есть ли неисправности при внешнем осмотре?
)Устранить неисправность.
)Включить.
)Работает ли устройство?
) Регулировка.
) Все напряжения питания в норме?
)Устранение неисправностей БП.
)Установить ГНЧ на частоту 1 кГц, амплитуду 100 мВ.
Подключить ГНЧ к базам VT20 и VT21.
Подключить осциллограф к выходу УМЗЧ.
)На выходе есть обе полуволны сигнала?
)Заменить VT20 и/или VT21.
)Подключить ГНЧ к базам VT18 и VT19.
) Есть ли сигнал на выходе УМЗЧ ?
) Заменить VT18 и/или VT19.
) Подключить ГНЧ к эмиттеру и коллектору VT15.
) Есть ли сигнал на выходе УМЗЧ ?
) Подключить осциллограф эммиттеру и базе VT15.
) На осциллографе есть сигнал?
)Заменить VT15.
)Проверить и заменить VT16 и/или VT17.
) Подать сигнал с ГНЧ на базы VT7 и VT10. Осциллограф подключить
к выходу УМЗЧ.
) Есть ли сигнал на выходе УМЗЧ ?
) Сработала ли защита?
) Проверить VT7 - VT10, VD5 VD6. Неисправные элементы заменить.
) Отпаять R40. Отключить напряжение питания ± 38 В.
) Проверить VT12, VT14 и заменить неисправные элементы.
) Проверить VT22, DA1, DA2. Неисправные элементы заменить.
) Подключить осцилогроф к колекторам VT5 и VT6 ГНЧ к их эмитрам
) Проходит ли сигнал через VT5 и VT6?
)Заменить VT5 или VT6
) Подать сигнал на вход УМЗЧ
)Если сигнал на осцилографе?
)Проверить и заменить VT1,VT2,VT3,VT4,VD1,VD2
) Проверить печатные проводники на наличее микротрещин, сухой
пайки, коротких замыканий.
Также проверить правильность монтожа элементов и их соответствие
требуемым типом элементов
Обноруженные неисправности устранить
Таблица возможных неисправностей
Характерная особенность
Постоянно горит индикатор
HL
Возможные причины
Не правильно настроен
аварийный режим. Или есть
короткое замыкание на выходе.
УМЗЧ не включается
Неисправен блок питания.
Нет звука на колонках.
Не исправны Входные или
Выходные цепи усилителя.
Неисправны Соединительные
провода.
Способ устранения
Отрегулировать
сопротивление R45 или
устранить короткое
замыкание
Проверить напряжения на
выходе блока питания.
Восстановить Входные
или Выходные цепи
усилителя. Восстановить
провода.
10. Экономическая часть
Расчет
стоимости
УМЗЧ
с
малыми
интермодуляционными
искажениями.
Расчет стоимости материалов и комплектующих изделий
.Расчет стоимости стеклотекстолита
Сед м = Ом • Цм *Кт-з
Ом= 28,2*10,2*0,15*2,1=90г
Сед м =0,09*200*1,4=25,2
Ом - масса стеклотекстолита на единицу изделия, кг:
Цм - пена стеклотекстолита за килограмм, руб/кг;
Кт-з - коэффициент транспортно-заговительных работ [1,03- 1,05]
. Рассчитаем массу стеклотекстолита на ед, изделия
Coм = Седм*N
Coм =25,2*1=25,2
Coм = 28,2*10,2*0,15*2,1=90г
где
а - ширина, см;
Ь - длина, см; с - толщина платы, см;
Р - удельная плотность стеклотекстолита, г/см\
3.Расчёт стоимости вспомогательных материалов.
Таблица №1
№
Наименование
товара
Единица
измерения
Норма
расхода Кг.
Цена
Кг.
1
2
Стеклотекстолит
Вспомогательные
материалы
кг
%
0,09
10
200
стоимость на
единицу В
рублях
18
1,8
19,8
Расчет стоимости покупных изделий
Спд=Р*Ц*Ктз
СпдR=53*577=306
СпдC=25*10,98=274,5
СпдL=7*4,59=32,17
СпдVD=12*8,82=105
СпдVT=22*12 =264
Спд.Общ=982,9р
Расчёт стоимости покупных изделий на программу выпуска
Таблица №2. Стоимость покупных изделий.
С=Нрас*КТЗ*Ц
С=1*0,05*1,62=1,69 С=1*0,05*1,75=1,83
№
Характеристики
R1
R2
R3
цена
стоимость
C2-29В-0,125-10 кОм 1%
С2-29В-0,125-1 кОм 1%
С2-29В-0,125-100 Ом 1%
Норма
расх
1
1
1
1,62
1,75
1,97
1,69
1,83
2,07
R4
R5
R6
R7
R8
С2-29В-0,125-100 Ом 1%
С1-4-0,125-4,7 кОм 5%
С1-4-0,125-4,7 кОм 5%
C2-29В-0,125-820 Ом 1%
С2-29В-0,125-270 Ом 1%
1
1
1
1
1
1,29
1,49
1,60
1,47
1,62
1,35
1,56
1,68
1,54
1,69
R9
R10
R11
R12
1
1
1
1
1,88
3,03
3,12
4,20
1,97
3,17
3,27
4,41
R13
С1-4-0,125-1 кОм 5%
C2-29В-0,125-820 Ом 1%
С2-29В-0,125-510 Ом 1%
С2-29В-0,125-510 Ом 1%
C2-29В-0,125-820 Ом 1%
1
5,23
5,49
R14
R15
R16
R17
R18
R19
С2-29В-0,125-270 Ом 1%
C2-29В-0,125-820 Ом 1%
С1-4-0,125-1 кОм 5%
С1-4-0,125-100 Ом 5%
С1-4-0,125-100 Ом 5%
С1-4-1-220 Ом 5%
1
1
1
1
1
1
1,80
1,80
1,80
1,80
2,03
1,70
1,88
1,88
1,88
1,88
2,13
1,78
R20
C2-29В-0,125-56 Ом 1%
1
1,70
1,78
R21
R22
C2-29В-0,125-56 Ом 1%
С1-4-1-15 кОм 5%
1
1
1,84
2,08
1,93
2,17
R23
R24
R25
С1-4-0,125-470 Ом 5%
С1-4-1-15 кОм 5%
C2-29В-0,125-18 Ом 1%
1
1
1
1,36
1,56
1,69
1,42
1,64
1,77
R26
R27
R28
R29
R30
R31
R32
R33
R34
R35
С1-4-0,125-1 кОм 5%
С1-4-0,125-200 Ом 5%
C2-29В-0,125-18 Ом 1%
С1-4-0,125-750 Ом 5%
С1-4-0,125-1 кОм 5%
С1-4-0,125-1 кОм 5%
C2-29В-0,125-56 Ом 1%
СП3-16-100 Ом 10%
С1-4-0,125-120 Ом 5%
С1-4-0,125-1 кОм 5%
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1,55
1,70
1,98
3,19
3,29
4,42
5,50
1,89
1,89
1,89
1,62
1,78
2,07
3,34
3,44
4,64
5,77
1,98
1,98
1,98
R36
R37
R38
R39
R40
R41
C2-29В-0,125-56 Ом 1%
С2-29В-0,125-8,2 Ом 1%
С1-4-0,125-620 Ом 5%
С2-29В-0,125-8,2 Ом 1%
С1-4-0,5-1 Ом 5%
С1-4-0,5-47 Ом 5%
1
1
1
1
1
1
1,89
2,14
1,35
1,46
1,64
1,07
1,98
2,24
1,41
1,53
1,72
1,12
R42
R43
R44
R45
R46
С1-4-0,5-1 Ом 5%
С1-4-5-0,24 Ом 5%
С1-4-5-0,24 Ом 5%
СП3-16-3,3кОм 10%
С1-4-0,5-1 кОм 5%
1
1
1
1
1
1,24
1,33
1,22
1,35
1,56
1,30
1,40
1,28
1,41
1,64
R47
R48
R49
R50
R51
R52
R53
R54
R56
R57
С1-4-1-3,3 кОм 5%
С1-4-1-3,3 кОм 5%
С1-4-2-12 Ом 5%
С1-4-2-12 Ом 5%
С2-29В-1-7,5 кОм 1%
С2-29В-0,125-1 МОм 1%
С2-29В-0,125-47 кОм 1%
С2-29В-0,125-1 МОм 1%
С1-4-0,125-50 кОм 5%
СП3-16-100кОм 10%
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2,52
2,60
3,50
4,36
1,50
1,6
1,51
1,52
1,51
1,50
2,64
2,73
3,67
4,57
1,57
1,57
1,57
1,57
1,57
1,57
R58
СП3-16-100кОм 10%
1
1,50
1,57
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
VT7
BC546B
BC546B
BC556B
BC556B
КП307Г АА0.336.046ТУ
КП307Г АА0.336.046ТУ
BC550C
1
1
1
1
1
1
1
16,18
17,51
19,72
12,89
14,86
16,01
14,69
16,99
18,38
20,70
13,53
15,60
16,81
15,42
VT8
VT9
VT10
VT11
VT12
VT13
VT14
VT15
VT16
VT17
VT18
VT19
VT20
VT21
VT22
C1
C2
C3
C4
C5
2SA1380E
2SC3502E
BC560C
КТ502А ААО. 336.182 ТУ
КТ503А ААО. 336.183 ТУ
КТ638А АДБК.432140.113ТУ
КТ502Б1 ААО. 336.432 ТУ
КТ814А ААО. 336.184 ТУ / 02
2SC3502E
2SA1380E
2SC2238
2SA1306
2SC2922
2SA1216
КТ814Г ААО. 336.184 ТУ / 02
К31-11-3Г-250В-1000 пФ-5%
К53-52-20В 10мкФ 20%
К53-52-20В 10мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
16,15
18,77
30,26
31,21
42,02
52,29
17,95
17,95
17,95
17,95
20,30
20,23
21,89
24,65
16,11
3,23
3,50
3,94
2,57
2,97
16,95
19,70
31,77
32,77
44,12
54,90
18,84
18,84
18,84
18,84
21,31
21,24
22,98
25,88
16,91
3,39
3,67
4,14
2,70
3,12
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
VD1
VD2
VD3
VD4
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
К73-17-0,1мкФ 10%
К50-68-63В 1000мкФ ±20%
К53-52-6,3В 10мкФ ±20%
КСО-1Г-250В-62пФ Н33
К50-68-63В 1000мкФ ±20%
К10-17-1,5мкФ М1500 10%
К50-68-50В 2200мкФ ±20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
КД-2-50В 0,1мкФ 20%
К50-68-50В 2200мкФ ±20%
К50-68-25В 220мкФ ±20%
К50-68-25В 220мкФ ±20%
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3,20
2,93
3,23
3,75
6,05
6,24
8,40
10,45
3,59
3,59
3,59
3,59
4,05
2,85
3,07
2,82
3,10
3,60
5,81
6,00
3,23
3,50
3,94
2,57
3,36
3,08
3,39
3,94
6,35
6,55
8,82
10,98
3,76
3,76
3,76
3,76
4,26
3,00
3,23
2,96
3,26
3,78
6,11
6,30
3,39
3,67
4,14
2,70
К73-17-0,1мкФ 10%
К73-17-0,47мкФ 10%
К73-17-0,47мкФ 10%
К73-17-2,2мкФ 10%
1N4744A
1N4744A
КС133А СМЗ.362.812 ТУ
КС133А СМЗ.362.812 ТУ
VD5
VD6
VD7
VD8
VD9
VD10
L1
L2
L3
КД521А ДР3.362.035 ТУ
КД521А ДР3.362.035 ТУ
1N4745A
1N4745A
КД521А ДР3.362.035 ТУ
КД521А ДР3.362.035 ТУ
ДМ-0,1-1005мкГн
ЦКСН.671342.001ТУ
ДМ-0,1-1005мкГн
ЦКСН.671342.001ТУ
Ø4мм • 20мм 30 витков
1
1
1
1
1
1
1
2,97
3,20
2,93
3,23
3,75
6,05
20,59
3,12
3,36
3,08
3,39
3,94
6,35
22,76
1
30,59
32,76
1
25,59
Всего
27,76
811,53
Расчет стоимости оборудования.
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Наименования
оборудования
Полуавтомат укладки
радиоэлементов в
плату
установка лужения
плат
Приспособления
для обрезки выводов
установка лужения
элементов
Прибор для
изменения
температуры жала
паяльника
Прибор для снятия
изоляции с проводов
Компьютер офисный
Компьютер Сервер
кол-во
ед
85
Цена за
единицу
75000
трансп
расходы
3750
полная
стоимость
78750
1
1
70
20000
1000
21000
1
Х
30000
1500
31500
1
Х
98000
4900
102900
1
75
30000
1500
31500
1
Х
9000
450
9450
1
1
700
600
19000
25000
950
1250
15300
19950
26250
321300
Стоимость
Программные средства
№
1
Наименования
оборудования
Антивирус
кол-во
1
Цена за
единицу
10000
стоимость
всего
10000
полная
стоимость
10000
Касперского
ОС Windows
Редактор Оffice
1c Бугалтерия
2
3
4
Стоимость инструментов
№
Наименования
1
паяльник
2
набор отверток
3
пинцет
4
бокорезы
5
кисть для
фиксации
1
1
1
9500
9000
7000
Всего
9500
9000
7000
35500
Кол-во
6
6
6
6
6
цена
1000
800
200
300
100
Стоимость
6000
4800
1200
1800
600
9500
9000
7000
35500
14400
смета капитальных затрат
№
1.
2.
3.
4.
5.
наименование основных производственных фондов
рабочие машины и оборудование
измерительные и регулировочные устройства
программные средства
инструменты и приспособления
производственный и хозяйственный инвентарь
Всего
Расчет фондов заработной платы.
1. Расчет ФЗП производственным рабочим.
Р ед. = Т шт. * (S час. / 60)
Р ед. - расценка за операцию.
Т шт. - норма на операцию.
S час. - часовая тарифная ставка.
Р ед. = 42 * (61 / 60 ) = 58,8
Сумма
321300
51750
35500
14400
2300
425250
ФЗП производственных рабочих.
ФЗП производственных рабочих
1
2
Содержание
операции
Монтаж ЭРЭ
с 2 выводами
Монтаж ЭРЭ
с 3 выводами
Nпр
Разряд
Норма времени
Расценка
42
часовая
тарификация
63
6
3
6
3
14
63
14,7
44,1
58,8
Начисление зарплаты производственным рабочим.
ЗоМонтажника. = З н. + П + Р+ДопЗп = 58,8+29,4+13,23+4,1=105.53
ЗоРегулировщика. = З н. + П + Р +ДопЗп= 81,2+40,6+18,27+5,6=145,6
Фзп=105,53+145,6=251,13
З н. - нормированная зарплата.
П - премия.
Р - районный коэффициент.
З н. = ∑ Р. * N=58,8*1=58,8 Рсд. - расценка за операцию.
N - годовая программа выпуска.
П = З н. * 50%=58,8*50%=29,4
Р = (З н. + П) * 15% =(58,8+29,4)*15%= 13,23
Себестоимость и цена единицы изделия
№
Наименование статей
1
2
3
Стоимость основных производственных материалов
стоимость покупных и комплектующих изделий
Общая сумма материальных затрат
Сумма в
рублях
19,80
811,00
830,80
Основная заработная плата производственных рабочих
Дополнительная заработная плата производственных рабочих
отчисление на налоги
накладные расходы
производственная себе стоимость изделия
внепроизводственный расходы
полная себестоимость
себестоимость за вычетом прямых и мат
норматив рентабельности
Прибыль
оптовая цена изделия
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
58,80
4,12
16,36
190,75
1100,82
55,04
1155,86
325,06
40,00
130,02
1285,89
Расчет трудоемкости монтажных работ
Тшт=Топ*Р*(1+К/100)
Тшт2=42*(1+ 9,3/100)=45,9
Тшт3=14*(1+ 9,3/100)=15,32
Тшт=Тшт2+Тшт3=61,20
Топ- время на операцию
Р- количество однотипных изделий
К- коэффициент учитывающий однотипные работы
Фзп Регулировщика
Содержание
операции
№ пр
разряд
Норма времени
КТ1-КТ2
КТ6-КТ6’
КТ3-КТ4-КТ5’
КТ7-КТ7'
1
1
1
1
----------------------------
10
10
20
10
Часовая
тарифная
ставка
97
97
97
97
Всего
Расценка
16,1
16,1
32,2
16,1
81,2
Расчет Трудоемкости регулировочных операций
Тшт= Топ*Р*(1+К/100)
Тшт2=10*(1+ 9,3/100)=10,93
Тшт3=10*(1+ 9,3/100)=10,93
Тшт4=20*(1+ 9,3/100)=21,86
Тшт4=10*(1+ 9,3/100)=10,93
Тшт=Тшт2+Тшт3+Тшт4=54,65
Заработная плата
З о. = З н. + П + Р = 81,2+40,6+18,27=140,0
З н. - нормированная зарплата.
П - премия.
Р - районный коэффициент.
З н. = ∑ Р. * N=81,2*1=81,2
Рсд. - расценка за операцию.
N - годовая программа выпуска.
П = З н. * 50%=81,2*50%=40,6
Р = (З н. + П) * 15% =(81,2+40,6)*15%= 18,27
Приборы и оборудование
Наименование
Блок питания
Осциллограф
ГНЧ
Мультиметр
Стоимость
20000
15000
8000
2000
Ктз
3000
2250
1200
200
Всего
Ведомость Амортизационных отчислений.
23000
17250
9200
2200
51750
наименование
Полная ОПФ
Норма амортизации, в %
Блок питания
Осциллограф
ГНЧ
Мультиметр
23000
17250
9200
2300
18
21
21
21
Всего
Сумма
амортизации в
рубл.
4140
3622,5
1932
435
10177,3
Расчет сумма амортизации На 1 изделие
,3/6216=1,6
Затраты на проведения регулировки
∑=140+1,6=141,6
Таким образом, стоимость изделия по прямым затратам составила
1285,89.
Затраты на регулировку - 141,6
11. Указание мер безопасности
При подготовке рабочего места и изделия к работе, выполнении
монтажных, ремонтных и регулировочных работ необходимо соблюдать
следующие правила техники безопасности:
1. К работе допускаются только лица достигшие 18-ти лет и имеющие
группу по электробезопасности не ниже 3;
2.
Убедиться в исправности заземления, не отключать его, не
использовать приспособлений прерывающих цепь заземления;
Не вносить изменения в схему защиты, не отключать блокировки.
Убедиться что они работают исправно;
Убедиться, действительно ли обесточена схема, приборы, модули и т.д.,
проверять наличие напряжения при помощи специальных приборов;
Не использовать для измерения приборы с неисправными щупами и
изоляцией;
Использовать приборы, оборудование и инструменты, указанные в
инструкции;
Использовать приборы, инструменты и оборудование только по
назначению;
Производить пайку, доработку монтажа и т.д. только после отключения
питания;
Перед началом работы необходимо снять все кольца, браслеты и др.
металлические предметы;
10. Не работать во влажной одежде;
11.
При работе использовать диэлектрические коврики или другие
изолирующие подставки. Не допускается применения ковриков размеров
менее 50X50 см.
Электрооборудование, механизмы, приборы, конструкции и т.д.,
которые могут оказаться под напряжением должны быть заземлены;
Не реже раза в год необходимо проходить медицинский осмотр;
14.
После работы тщательно вымыть руки с мылом;
Спец одежду необходимо регулярно стирать;
Все доступные для прикосновения токоведущие части должны быть
ограждены;
Рабочий электроинструмент, лампы местного освещения должны быть
рассчитаны на напряжение 36 или 42 вольта. При необходимости- понизить
сетевое напряжение до 36 или 42 вольтов используя понижающий
трансформатор. Применять для этих целей автотрансформатор запрещается.
Соблюдение данных требований и выполнение правил техники
безопасности,
регулярное
проведение
соответствующих
мероприятий
способствуют повышению производительности труда, качеству продукции и
сохранению здоровья трудящихся.
Заключение
В результате проделанной работы было выполнено техническое
задание дипломного проекта в полном объеме.
Были обоснованы тема дипломного проекта - разработка документации
на регулировку и диагностику УМЗЧ с малыми интермодуляционными
искажениями, был обоснован выбор узлов структурной схемы, контрольных
точек и их назначение.
Далее были рассмотрены и объяснены структурная схема, принцип
работы, описание элементной базы УМЗЧ.
В расчетной части дипломного проекта была определена надежность,
был произведен расчет трансформатора и стабилизатора питания.
В конструктивной части дипломного проекта была рассмотрена
конструкция УМЗЧ.
В технологической части дипломного проекта была разработана
инструкция по регулировке УМЗЧ, порядок диагностики источника.
В экономической чести дипломного проекта была определена величина
стоимости устройства, затрат на регулировку и диагностику УМЗЧ.
Таким образом, тема дипломного проекта раскрыта полностью в
соответствии с заданием на проектирование.
Список литературы
1. Журнал «Радио»: №8, 2003 г; №7, 2006 г.
. Варварин В. К. Выбор и наладка электрооборудования. М.: Фокус 2008 г.
. Сибикин Ю. Д. Охрана труда и электробезопасность. М.: РадиоСофт. 2007 г.
. Транзисторы. Справочник. Под редакцией Перельмана Б.
М.: радио и связь. 1981 г.
. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания
радиоэлектронных устройств. М. «Энергоатомиздат» 1990г.
. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. - М.: Высшая
школа, 1989.
. Бессонов Л. А. «Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи»2001
8. Жеребцов И. П. «Основы электроники»2006
. В.А. Шахнов «Конструкторско-технологическое проектирование
электронной аппаратуры»2008