Учет и движение сотрудников по отделу кадров ТЭАКТ

 

Скорость нарастания выходного сигнала

 

Данный параметр характеризует  уровень динамических искажений, которые возникают вследствие ограничения скорости нарастания выходного сигнала в усилителе, охваченного глубокой обратной связью. Введение ООС, как правило, приводит к нестабильности усилителя на высоких частотах. Это вынуждает применять частотную коррекцию. В свою очередь недостаточно высокая частота среза образуемого фильтра низких частот и вызывает динамические искажения.

В музыкальном сигнале всегда присутствуют резкие всплески по уровню, например, при  работе ударных инструментов. Недостаточная скорость нарастания сигнала приводит к ухудшению звучания, которое выражается в потере энергичности.

 

Перекрестные помехи

 

Данный параметр определяет степень  проникновения сигнала из одного канала в другой. Высокий уровень  перекрестных помех приводит к незначительному ухудшению четкости восприятия стереобазы. Однако чуткий слушатель сразу ощутит, что звук не дает представления о взаимном расположении и размерах музыкальных инструментов, т.е. отсутствие или нечеткость звуковой 3D картинки.

Не в последнюю очередь при выборе усилителя обращается внимание на его внешний вид и удобство в эксплуатации. В силу субъективности эти показатели не поддаются никакому измерению и выражаются в виде звездочек в многочисленных рейтингах и наклеек типа «Gold Design» на корпусе устройства. Вне сомнений, это также является характеристикой усилителя мощности.

 

 

2.2 Описание структурной схемы устройства

 

УНЧ являются элементом усилительного  устройства, которое должно содержать  также источник сигнала, нагрузку и  источник питания (рисунок 2.4).

Основное назначение УНЧ – усиливать  мощность сигнала, т.е. при подаче на вход УНЧ электрического сигнала  малой мощности получать на нагрузке сигнал той же формы, но большей мощности. Для усиления мощности УНЧ преобразует  энергию источника питания с помощью усилительных приборов. В некоторых случаях УНЧ имеет и вспомогательное значение – осуществляет коррекцию формы сигнала.

 

Рисунок 2.4 - Структурная схема УНЧ

 

По полосе усиливаемых частот (от нижней частоты диапазона до верхней) УНЧ делятся на усилители постоянного и переменного тока. Усилители постоянного тока (УПТ) – усилители медленно изменяющихся напряжений или токов, усилители переменного тока усиливают только переменную составляющую тока в необходимой спектральной полосе. Усилители звуковых частот – УНЧ, усиливающие сигналы в полосе частот, воспринимаемых ухом человека.

Для оценки УНЧ  кроме коэффициента усиления, АЧХ  и ФЧХ часто используются следующие  электрические параметры:

Рабочий диапазон частот – интервал значений (от нижней частоты до верхней), в котором коэффициент усиления изменяется по определенному закону с известной степенью точности.

Неравномерность частотной характеристики – наибольшее отклонение коэффициента усиления в заданном диапазоне частот от значения K0 , определённого для средней частоты.

Коэффициент частотных искажений  М характеризует неравномерность АЧХ. М – отношение коэффициента усиления в области средних частот K0 к коэффициенту усиления на границе заданного диапазона частот. Различаются коэффициенты частотных искажений в области нижних частот и верхних частот.

Коэффициент нелинейных искажений  определяет степень искажения входного синусоидального сигнала усилителем и оценивается как квадратный корень из отношения мощностей всех высших гармоник выходного сигнала к полной выходной мощности:

 

 (2.1)

 

или близким к нему коэффициентом гармоник:

 

 (2.2)

 

где U₁ ,U₂ ,U_n - действующие (или амплитудные) значения первой, второй и т.д. гармоник выходного напряжения при синусоидальном сигнале на входе.

Номинальная выходная мощность P_{ном вых} – мощность, выделяемая УНЧ в нагрузке и заданная техническими требованиями.

Номинальное выходное напряжение ном U_{ном вых} – напряжение на нагрузке, соответствующее номинальной выходной мощности. Это напряжение связано с номинальным сопротивлением нагрузки R_н соотношением

 

 (2.3)

 

Номинальное входное напряжение U _{ном вх} – напряжение, подаваемое на вход УНЧ, при котором на выходе создается номинальная мощность. Напряжение ном U_вх соответствует чувствительности УНЧ.

Входное сопротивление Z_вх – сопротивление для токов низкой частоты, измеренное между входными зажимами УНЧ. В области средних частот входное сопротивление обычно оказывается активным R_вх .

Выходное сопротивление Z_вых – сопротивление для токов низкой частоты, измеренное между выходными зажимами УНЧ (при условии, что источник сигнала включен, но его напряжение равно нулю). В области средних частот выходное сопротивление обычно оказывается активным R_вых .

Общая потребляемая мощность P₀ – мощность, потребляемая УНЧ от источников питания, при номинальной выходной мощности ном P_вых .

Номинальная выходная мощность определяет верхний предел выходной мощности, при котором все характеристики качества звучания по электрическому напряжению соответствуют нормам.

Фон – среднеквадратическая сумма спектральных составляющих выходного сигнала, возникающих в результате недостаточной фильтрации напряжения питания.

Основными элементами структурной  схемы УНЧ (рисунок 2.4) являются предварительный  усилитель (ПУ) и усилитель мощности (УМ). К дополнительным элементам УНЧ относятся: цепи частотной коррекции и цепи обратной связи (ОС), кроме того в состав УНЧ часто включают регулятор усиления.

Усилитель мощности может содержать  один или несколько каскадов усиления и предназначен для создания необходимой мощности в нагрузке.

Предварительный усилитель (или усилитель  напряжения) служит для усиления слабого  входного сигнала и создания необходимого уровня напряжения на входе усилителя  мощности, он также может содержать  один или несколько усилительных каскадов, причем часто в качестве входного каскада применяют эмиттерные (истоковые) повторители для лучшего согласования с источником сигнала.

Регулятор усиления в усилителях звуковой частоты используется в качестве регулятора громкости.

Цепи коррекции используются для изменения частотной характеристики УНЧ, в частности, к цепям частотной коррекции относится регулятор тембра. Коррекция частотной характеристики УНЧ часто применяется для компенсации искажений АЧХ источника входного сигнала (например, звукоснимающей магнитной головки в магнитофонах) или АЧХ нагрузки (например, звуковых колонок).

 

 

2.3 Описание электрической  принципиальной схемы устройства

 

TDA7294 – микросхема усилителя  низкой частоты производства  французской фирмы THOMSON. Эта микросхема построена на полевых транзисторах, что обеспечивает высокое качество звучания, а минимум навесных элементов гарантирует хорошую повторяемость устройства. Правильно собранный усилитель из исправных деталей начинает работать сразу и в наладке не нуждается. Внешний вид микросхемы показан на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Электрической принципиальной схемы УНЧ TDA7294

 

Для сборки усилителя понадобятся  следующие детали

1. Микросхема TDA7294 (или TDA7293)

2. Резисторы мощностью 0.25 вата

• R1 – 680 Om
• R2, R3, R4 – 22 kOm
• R5 – 10 kOm
• R6 – 47 kOm
• R7 – 15 kOm

3. Конденсатор плёночный, полипропиленовый:

• C1 – 0.74 mkF

4. Конденсаторы электролитические:

• C2, C3, C4 – 22 mkF 50 volt
• C5 – 47 mkF 50 volt

5. Резистор переменный сдвоенный  - 50 kOm

Для стерео усилителя понадобится  двойной комплект деталей, за исключением  переменного резистора. Монтаж выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Её чертёж представлен на втором рисунке. Так же добавлен архив с платой в формате .cdr в масштабе один к одному. На плату устанавливается микросхема, у которой удалены не использующиеся выводы: 5, 11 и 12. Производите монтаж проводом с сечением не менее 0.74 мм2. Саму микросхему необходимо установить на радиатор площадью не менее 600 см2. Радиатор не должен касаться корпуса усилителя так, как на нём будет отрицательное напряжение питания. Сам же корпус необходимо соединить с общим проводом.

 

 

2.4 Обратная связь в усилителях

 

Под обратной связью (ОС) обычно понимают возвращение части энергии сигнала с выхода активного элемента (усилителя) на его вход или предшествующие цепи. Применение обратной связи может существенно изменить основные показатели усилителей сигналов.

Обратная связь может быть внутренней, связанной с физической природой усилительного прибора, паразитной, создаваемой за счет паразитных связей (ёмкостных или индуктивных) между цепями, и внешней, создаваемой преднамеренно. Обратная связь, охватывающая только один усилительный каскад, называется местной, а два и более каскада – общей.

Внутренними и паразитными обратными  связями нельзя управлять, но они  нередко изменяют свойства усилителя  в нежелательном направлении, например, приводят к самовозбуждению, поэтому  предусматриваются специальные меры по их устранению (или ослаблению). Внешняя обратная связь легко управляема и её вводят для улучшения показателей усилителя: снижения искажений всех видов, уменьшения собственных помех, изменения входного и выходного сопротивлений и др.

Усилитель (усилительный каскад) и  цепь ОС образуют замкнутое кольцо – петлю обратной связи. Если свойства цепи обратной связи не зависят от частоты, ОС называется частотнонезависимой, в противном случае – частотнозависимой. Существуют различные способы подключения цепи обратной связи к выходу и входу усилителя. Если цепь обратной связи присоединить к выходу схемы параллельно нагрузке, то сигнал обратной связи будет пропорционален напряжению на нагрузке; такую обратную связь называют обратной связью по напряжению. Отношение напряжения связи к выходному напряжению усилителя называется коэффициентом передачи цепи обратной связи или коэффициентом обратной связи . Если цепь обратной связи присоединить к выходу устройства последовательно с нагрузкой, то сигнал обратной связи будет пропорционален току в нагрузке, и обратную связь называют обратной связью по току.

 

Рисунок 2.5 - Способы  подключения обратной связи к  входу усилителя

 

К входу усилительного устройства цепь обратной связи также может  подключаться двумя способами: последовательно с источником сигнала (рисунок 2.5а) и параллельно ему (рисунок 2.5б). В этом случае обратную связь называют соответственно последовательной и параллельной. Для того чтобы определить, какой является связь - по току или по напряжению, необходимо учитывать, что ОС по току исчезает при обрыве нагрузки, а ОС по напряжению – при коротком замыкании. Чтобы определить, является ли ОС последовательной или параллельной, необходимо учесть, что последовательная ОС исчезает при обрыве источника сигнала, параллельная ОС исчезает при коротком замыкании источника сигнала. Из теории цепей с обратной связью известно выражение для результирующего коэффициента усиления напряжения

 

    (2.4)

 

Обратную связь называют положительной (ПОС, >0 ), если напряжение связи находится в фазе с напряжением сигнала, подводимого к входу усилителя. Если же напряжение обратной связи находится в противофазе с входным ( <0 ), обратную связь называют отрицательной (ООС). При сдвиге фаз между напряжением обратной связи и входным напряжением, отличающимся как от 0, так и от 180⁰, обратную связь называют комплексной.

Для количественной оценки ОС используется ряд показателей  – петлевое усиление, глубина ОС, фаза петли ОС.

Петлевое усиление – усиление вдоль разомкнутой петли ОС |K| = |K₀ | . Глубина ОС показывает, во сколько раз изменяется полное усиление при введении ОС. Фаза петли ОС – сумма фазовых сдвигов, вносимых усилителем (или усилительным каскадом) и цепью ОС. Величина фазы петли ОС определяет характер ОС. Глубина ООС связана с петлевым усилением соотношением: A = 1 + K .

В УНЧ в основном применяют  отрицательную обратную связь по напряжению. При последовательной ООС по напряжению напряжение сигнала снимается с нагрузки Rн и через цепь обратной связи с коэффициентом передачи | |<1 подается во входную цепь, где вычитается напряжение обратной связи UOC из входного напряжения U_вх . При параллельной ООС из входного тока вычитается ток обратной связи.

ООС приводит к уменьшению полного  коэффициента усиления пропорционального глубине ОС. При достаточно глубокой ООС полный коэффициент усиления практически определяется только цепью ОС (обратно пропорционален ). В связи с этим за счет ООС повышается стабильность коэффициента усиления: относительное изменение коэффициента усиления под влиянием соответствующего дестабилизирующего фактора снижается пропорционально глубине ООС. При увеличении глубины ООС пропорционально уменьшаются также нелинейные искажения и уровень фона и собственных шумов усилителя. При введении последовательной ООС по напряжению уменьшается коэффициент гармоник при условии, что ОС является отрицательной как для первой, так для высших гармоник сигнала. Однако введением ООС нельзя сделать искажения меньшими, чем они были на входе усилителя.