Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Уральский государственный технический университет – УПИ

МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
 

Екатеринбург 2004

Введение

 

Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) предназначен для передачи сигнала от источника возбуждения в нагрузку с одновременным усилением сигнала по мощности. УМЗЧ можно рассматривать и как генератор, в котором энергия источника питания преобразуется в энергию переменного сигнала под воздействием входного напряжения определенной амплитуды. Поэтому УМЗЧ также называют генераторами с внешним возбуждением.

УМЗЧ в общем случае характеризуются параметрами:

·  Pвых – выходная мощность;

·  К – коэффициент усиления;

·  КПД – коэффициент полезного действия;

·  DF – диапазон рабочих частот;

·  АЧХ – амплитудно-частотная характеристика;

·  N – уровень нелинейных искажений;

·  Ш – уровень собственных шумов.

В данной работе исследуется мостовой УМЗЧ, характерными особенностями которого являются:

·  максимальное использование напряжения источника питания;

·  большая выходная мощность, относительно других простых УМЗЧ;

·  высокая устойчивость схемы;

·  широкая полоса воспроизводимых частот в режиме номинальной мощности;

·  сравнительно низкий коэффициент гармоник.

1. Техническое задание

 

·  Спроектировать мостовой УМЗЧ, используя данные из журнала Радио №1/1992

·  Технические требования к УМЗЧ:

Номинальное входное напряжение 0.35 В

Номинальная (максимальная) выходная мощность при сопротивлении нагрузки 4 Ом 16 (20) Вт

Номинальный диапазон частот 40…20000 Гц

Скорость нарастания выходного напряжения 25 В/мкс

Коэффициент гармоник при номинальной мощности на частоте:

20 кГц 0.35%

10 кГц 0.32%

1 кГц 0.32%

·  Принципиальная электрическая схема мостового УМЗЧ

 

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема мостового УМЗЧ

2. Принцип работы схемы мостового УМЗЧ

УМЗЧ состоит из двух усилителей. Рассмотрим один из них выполненный на базе усилителя мощности. Транзистор VT1 работает в каскаде усиления напряжения, а остальные VT2‑VT5 (все с малыми напряжениями насыщения Uнас) образуют составной эмиттерный повторитель усиления мощности, работающий в режиме АВ (ток покоя 20…30 мА).

Диоды VD1 и VD2 улучшают термостабильность тока покоя. Транзистор VT3 обеспечивает необходимую раскачку транзистора VT5. С целью максимального использования напряжения источника питания в усилитель введены две цепи положительной обратной связи (ПОС) по напряжению. При положительной полуволне усиливаемого сигнала работает цепь R5R6C3, а при отрицательной R8R9C4.

Отличительная особенность такой обратной связи – введение ее в цепь коллекторов транзисторов VT2, VT3, что приводит к увеличению амплитуды сигнала на выходе усилителя до максимально возможной.

С целью уменьшения нелинейных искажений, обусловленных несимметричностью плечоконечного каскада и действием ПОС, усилитель охвачен общей отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению через цепь R1 – R4C1. Параметры этой цепи подобраны таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить стабильность режима работы усилителя по постоянному току (за счет действия гальванической обратной связи через резистор R4), а с другой – получить необходимый коэффициент усиления всего усилителя (R1, R4).Глубина ООС по переменному напряжению – около 28 дБ. ............