УМЗЧ с малыми интермодуляционными искажениями

 

КТ503А – СтруктураNPN

Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В        40

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)     0.15

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    40

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц   5.00

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)     0.35

 

КТ638А – СтруктураNPN

Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В        110

Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В        100

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)     0.1

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    50

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц   200.00

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)     0.5

 

КТ502Б1– СтруктураPNP

Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В        40

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)     0.15

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    80

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц   5.00

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)     0.35

 

КТ814А – СтруктураPNP

Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В        40

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)     1.5

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    40

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц   3.00

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)     1

 

 

2SC2238 – СтруктураNPN

Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В        160

Макс. напр. к-э(Uкэо макс),В        140

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)     2

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    70

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц   100

Максимальная рассеиваемая мощность,Вт      25

 

 

2SA1306 – СтруктураPNP

Макс. напр. к-б(Uкбо макс),В        160

Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В        160

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)     1.5

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    50

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц   100

Максимальная рассеиваемая мощность,Вт      20

 

2SC2922 – СтруктураNPN

Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В        180

Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В        160

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)     17

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    300

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц   50

Максимальная рассеиваемая мощность,Вт      200

 

2SA1216 – СтруктураPNP

Макс. напр. к-б (Uкбо макс),В        180

Макс. напр. к-э (Uкэо макс),В        180

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)     17

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    20

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц   40

Максимальная рассеиваемая мощность,Вт      200

 

КТ814Г – Структура PNP

Макс. напр. к-э (Uкэr макс),В        100

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)     1.5

Статический коэффициент передачи тока h21э мин    30

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц   3.00

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)     10

Диоды

 

1N4744A - Стабилитрон

Мощность рассеяния,Вт         1

Номинальное напряжение стабилизации,В      15

Номинальный ток стабилизации,мА       17

Минимальное напряжение стабилизации,В      14.25

Максимальное напряжение стабилизации,В      15.75

Статическое сопротивление Rст.,Ом       14

Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА     61

Рабочая температура, С         -55…200

 

КС133А – стабилитрон 

Мощность рассеяния,Вт         0.3

Минимальное напряжение стабилизации,В      3

Номинальное напряжение стабилизации,В      3.3

Максимальное напряжение стабилизации,В      3.6

Статическое сопротивление Rст.,Ом       65

при токе I ст,мА          10

Температурный коэффициент  напряжения стабилизации Uст.,%/С  0.11

Временная нестабильность напряжения стабилизации dUст.,В  1

Минимальный ток стабилизации Iст.мин.,мА     3

Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА     81

Рабочая температура,С         -60…125

 

КД521А – диод импульсный

Максимальное постоянное обратное напряжение, В    75

Максимальное импульсное обратное напряжение, В    100

Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток,А   0.05

Максимально допустимый прямой импульсный ток, А    0.5

Максимальное прямое напряжение,В       1

при Iпр.,А           0.05

Рабочая температура,С         -60…125

Максимальное время восстановления,мкс      4

Максимальный обратный ток,мкА       1

Общая ёмкость,Сд, пФ         3

 

1N4745A

Мощность рассеяния,Вт         1

Номинальное напряжение стабилизации,В      16

Номинальный ток стабилизации,мА       15.5

Минимальное напряжение стабилизации,В      15.2

Максимальное напряжение стабилизации,В      16.8

Статическое сопротивление Rст.,Ом       16

Максимальный ток стабилизации Iст.макс.,мА     57

Рабочая температура,С         -55…200

 

Резисторы постоянные

 

В качестве резисторов постоянного  номинала применены постоянные непроволочные  прецизионные резисторы С2-29В изолированного и неизолированного исполнения, предназначены  для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов. Резисторы 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 заданные напряжения, имеют малый ТКЕ.

 

Составление структурной схемы УМЗЧ

1)ФНЧ

2)Дифференциальный усилитель

3)Усилитель Напряжение

4)Эмиттерный повторитель

5)Термостабилизация

6)ФНЧ

7)Датчик тока

8)Токовая защита 

9) Триггер

В моей схеме сигнал проходит вот таким образом:

1) 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 выходного каскада. 
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		Примечание
		Номинальное значение	Предельное отклонение
КТ1, КТ2	Ток	3 мА	±5%	Токи дифференциальных усилителей должны находиться в установленных  пределах
КТ3, КТ4	Ток	5 мА	±5%	Токи усилителей напряжения должны находиться в установленных  пределах
КТ5 – КТ7	Напряжение   Амплитуда	0,417 В	±5%   ±5%	Установка напряжения покоя   Амплитуды полуволн должны быть одинаковы
КТ8	Напряжение	2 В	±10%	Не устанавливать сопротивления R57 в крайнее положение, из за свойств  переменного сопротивления
КТ9	Напряжение	-2 В	±10%	Не устанавливать сопротивления R58 в крайнее положение, из за свойств  переменного сопротивления

 

 

 

4. Расчётная часть  проекта

4.1 Расчёт трансформатора 

Расчет производится в  соответствии с[5]

U₁=220 В

F_c=50 Гц

U₂ = 38 В

U₃ = 48 В

I₂ = 2 А

I₃ = 0,2 А

1. Р_г = U₂ × I₂ + U₃ × I₃ = 38 × 2 + 48 × 0,2 ≈ 86 Вт                 (4.1)

2.1 Выбираем сталь марки  1511

2.2В = 1,35 Тл

J = 2,5 А/мм²

       η = 0,95

       К₀ = 0,31

2.3 К_с = 0,93

3. I₁ = P_г / U₁ × η × φ₁ = 86 / 220 × 0,95 × 0,9 = 0,457 А                  (4.2)

где φ₁ – коэффициент мощности трансформатора

4. (4.3)

5. Выбираем магнитопровод  Ш20х40

a = 20

c = 20

h = 50

H = 70

L = 80

в = 40

S_c = 7,82 см²

6. ΔU₁ = 5%

ΔU₂ = 9%

ω₁ = U₁ × (1 – 0,01 × ΔU₁) × 10⁴ / 4,44 × f_c × B × S_c =

     = 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 × f_c × B × S_c =

     = 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 × f_c × B × S_c =

= 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)

q₂ = I₂ / J = 2 / 2,5 = 0,8мм²

q₃ = I₃ / J = 0,2 / 2,5 = 0,08мм²

d₁ = 0,570 мм

d₂ = 1,160 мм

d₃ = 0,415 мм

 

8.1ω_1.1 = (h - 2ε₁) / d₁ = (50 – 2 × 1,5) / 0,570 = 82

ω_2.1 = (h - 2ε₁) / d₂ = (50 – 2 × 1,5) / 1,160 = 40                                            (4.8)

ω_3.1 = (h - 2ε₁) / d₃ = (50 – 2 × 1,5) / 0,415 = 113

гдеε₁ – расстояние от обмотки до ярма, обычно 1 – 2 мм.

8.2 m₁ = ω₁ / ω_1.1 = 892 / 82 = 11                                                                    (4.9)

m₂ = ω₂ / ω_2.1 =177 / 40 = 5

m₃ = ω₃ / ω_3.1 =224 / 113 = 2

8.3 U_1.1 = U₁ / m₁ = 220 / 11 = 20В, < 50В                                        (4.10)

U_2.1 = U₂ / m₂ = 38 / 5 = 7,6В, < 50 В