Т Е М А РА Б ОТ Ы :
РА З РА Б ОТ К А УС И Л И Т Е Л Я
М О Щ Н О С Т И З В У КО В О Й
Ч А С ТОТ Ы
Г Б П О У М ГО К
Студент: Бачакашвили Денис
Константинович
Группа: ТЭП-518
Научный руководитель:
Николай Лавренов
Актуальность
• Усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ) предназначен для
усиления аудио-сигнала и вывода его на громкоговорители. Он
используется в различных аудио-устройствах, таких как
профессиональные звуковые усилители, акустические системы,
наушники, автомобильные аудиосистемы, домашние кинотеатры и
т.д. Область применения УМЗЧ может варьироваться от маломощных
устройств для домашнего использования до больших систем,
используемых в концертных залах, студиях звукозаписи, кинотеатрах
и др. Важной особенностью УМЗЧ является его способность
обеспечить высококачественное звучание с минимальным уровнем
шума и искажений, что делает его необходимым компонентом в
профессиональном звукорежиссерском оборудовании.
Цель и задачи
• Цель УМЗЧ: (усилитель мощности звуковой частоты) предназначен для усиления звукового сигнала
до уровня, достаточного для приведения в движение динамика акустической системы. Ключевой
целью УМЗЧ является обеспечение чистого и мощного звука при минимальном искажении, что
обязательно для достижения высококачественного звучания.
• Задачи УМЗЧ:
• Усиление звукового сигнала: главная задача УМЗЧ заключается в усилении звукового сигнала до
уровня, необходимого для приведения в движение акустической системы.
• Контроль искажений: возможность УМЗЧ контролировать искажения сигнала, вызванные какимилибо факторами, такими как шумы, синфазные и асинфазные искажения, помехи и т.д.
• Регулирование уровня звука: возможность регулирования уровня звука позволяет адаптировать
звуковую систему к различным условиям и ситуациям.
• Защита акустической системы: УМЗЧ должен предоставлять механизмы защиты акустической
системы от перегрузок и различных видов повреждения.
• Эффективность: УМЗЧ должен быть эффективным, т.е. потреблять меньший объем энергии для
порционного и точного усиления звуковых сигналов.
•
Теоретическая часть
• УМЗЧ (усилитель мощности звуковой частоты) – это электронное устройство, предназначенное для
усиления мощности аудиосигнала. Принципиальная схема УМЗЧ включает несколько основных
элементов.
• Входной каскад – это усилитель напряжения, который преобразует сигнал от источника звука в
уровень напряжения, который может быть заметно усилен следующим каскадом.
• То есть, он выполняет функцию подготовки сигнала для дальнейшей обработки.
• Драйверный каскад – этот каскад усиливает сигнал, который был подготовлен входным каскадом,
чтобы достичь более высокого уровня напряжения, который может быть использован усилителем
мощности.
Теоретическая часть 2
• Усилитель мощности – это главный каскад УМЗЧ, который усиливает мощность сигнала до уровня,
который может использоваться для привода динамиков. Он имеет на выходе нагрузку (динамик),
которая потребляет переданные электрические сигналы.
• Блок питания – это основа УМЗЧ. Без правильной подачи питающего напряжения устройство не
будет работать. Его функция заключается в трансформации и стабилизации напряжения для
обеспечения необходимых элементов УМЗЧ.
• Эти элементы вместе образуют принципиальную схему УМЗЧ, которая может быть варьирована для
достижения различных целей, таких как усиление мощности, экономия питания или повышение
качества звука.
Теоретическая часть 3
• Элементная база усилителя мощности звуковых частот обычно включает следующие элементы:
• Транзисторы мощности – основной элемент усилителя, обеспечивающий усиление звукового сигнала. В состав
усилителя входят как мощные биполярные транзисторы, так и полевые транзисторы.
• Конденсаторы – используются для фильтрации постоянной составляющей сигнала, а также для подавления шумов
и помех.
• Резисторы – являются элементами, обеспечивающими сопротивление в цепи усиления и правильное соотношение
параметров цепи.
• Катушки индуктивности – используются для фильтрации высокочастотных помех и коррекции частотной
характеристики усилителя.
• Диоды – используются для защиты усилителя от обратных токов и перенапряжений.
• Трансформаторы – используются при работе усилителя в классе АВ для снятия сигнала с выхода и снижения
выходного сопротивления.
• Охлаждающие радиаторы – используются для отвода тепла, создаваемого при работе мощных транзисторов.
Теоретическая часть 4
• Кроме того, элементы усилителя могут включать в себя различные интегральные
микросхемы и операционные усилители, которые облегчают проектирование и
повышают качество звука. Все элементы собираются в схеме усилителя мощности
звуковых частот и ее импедансной корректировки, ориентированной на высокое качество
звука и надежность работы.
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.
Расчёт надёжности 2
• 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 для различных типов радиокомпонентов является
экспериментально определённой величиной и имеет статистический характер и
определяется в нормальных условиях работы.
Расчёт надёжности 3
• 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 коэффициентом нагрузки элемента и
температурой окружающей среды по графикам
зависимости или по соответствующим таблицам из
РТМ (руководящих технических материалов).
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.
Потенциальные компании
• Harman International Industries - производитель аудио систем для автомобилей, дома и
профессионального использования. Они занимаются также производством процессоров и УМЗЧ.
Обычно они используют УМЗЧ в своих продуктах, чтобы усилить мощность и улучшить качество
звука.
• Pioneer Corporation - японская компания, специализирующаяся на разработке множества продуктов
для дома, автомобилей, профессионального использования и многих других областей. УМЗЧ
является ключевым элементом в большинстве из их продуктов, таких как усилители мощности,
контроллеры, предусилители и т.д.
• Yamaha Corporation - японская компания, производитель продукции для дома и профессионального
использования, включая музыкальные инструменты, звуковые карты и акустические системы. УМЗЧ
является важной частью многих из их продуктов, и они постоянно работают над
усовершенствованием технологии и звучания.
Выводы
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.
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!