Сквозное проектирование усилителя звуковой частоты
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
? усилителей от свойств звуковых сигналов. Это приводит к необходимости применения специальных методик определения искажений, учитывающих субъективную различимость в условиях усиления реальных звуковых передач. Однако ввиду сложности этих методов расчета в инженерной практике они практически не применяются.
2.1 Требования к УЗЧ
Свойства УЗЧ определяются следующими основными характеристиками:
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - K(f) показывает способность устройства одинаково усиливать составляющие сигнала различных частей спектра. Требования к АЧХ задают двумя параметрами: допустимым отклонением АЧХ относительно коэффициента передачи на частоте 1 кГц и диапазоном эффективно воспроизводимых частот, в котором отклонение АЧХ от заданного значения не превышает допустимого.
Поскольку нелинейность АЧХ приводит к появлению в выходном сигнале новых спектральных составляющих по сравнению с входным сигналом, то она может быть описана и задана коэффициентом гармоник - KГ и коэффициентом интермодуляционных искажений - KИМ. Нелинейность АЧХ обычно увеличивается с повышением уровня сигнала и поэтому ограничивает динамический диапазон сверху таким значением, при котором KГ и KИМ достигают предельно допустимого значения.
Отношение сигнал - взвешенный шум усилителя - NШ характеризует тот минимальный уровень сигнала, который еще может различить слушатель, и таким образом ограничивают динамический диапазон снизу. Уровень шума определяют относительно номинального выходного сигнала и измеряют в дБ. Так как чувствительность слуха для низших и для высших частот значительно ниже, чем для средних, то для согласования объективных значений и субъективных ощущений напряжение шумов подвергают частотной коррекции псофометрическим взвешивающим фильтром. АЧХ такого фильтра обратна частотной зависимости порогового уровня заметности шумов.
Коэффициент демпфирования - KД описывает оптимальность согласования УЗЧ и акустической системы (АС), являющейся нагрузкой усилителя. Он определяется как отношение сопротивления нагрузки - АС к выходному сопротивлению УЗЧ.
Нормы на параметры АС заданы ГОСТ 23262-83, поэтому при проектировании их значения следует выбирать из рядов:
-для сопротивлений АС (Ом): 4, 8, 16;
-для номинальной электрической мощности АС (Вт): 3, 6, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100 .
По ГОСТ 24388-83 УЗЧ по электрическим параметрам разделяются на две группы сложности: высшую (0) и первую (1). В зависимости от класса аппаратуры и вида усилителя эффективно воспроизводимая частота может лежать в диапазоне от 20 Гц до 25 кГц, максимальное значение отклонения АЧХ от? 0,3 до 1,5 дБ, максимальное значение KГ от 0,05 до 0,7, максимальное значение KИМ от 0,2 до 3, минимальное значение NШ от 100 до 60 дБ, минимальное значение KД от 20 до 3. В таблице 1 приведены соответствующие нормы на основные параметры, там же приведены минимальные требования к усилителям высокой верности воспроизведения категории Hi-Fi.
Таблица 1
Основные параметры УЗЧ
Норма ГОСТ 24388-83 по группам сложностиМинимальные требования по категорииХарактеристика01Hi-FiДиапазон эффективно воспроизводимых частот, Гц:нижняя предельная частота, fН2031,540верхняя предельная частота, fВ25 00020 00016 00Допускаемые отклонения АЧХ, DK, дБ, не более, для:линейных выходов предварительных усилителей0,30,41,5усилителей мощности0,40,61,5полных усилителей0,71,01,5усилителей - корректоров (относительно нормированной АЧХ)0,71,52,0Рассогласование каналов по усилению в диапазоне частот 250 6300 Гц, дБ, не более244Коэффициент гармоник, KГ, в диапазоне частот 40 16000 Гц, %, не более, для:предварительных усилителей0,050,30,5усилителей мощности0,10,30,5полных усилителей0,150,50,7Коэффициент интермодуляционных искажений, KИМ, %, не более, для:предварительных усилителей0,21,52,0усилителей мощности0,31,52,0полных усилителей0,42,03,0Переходное затухание между стереоканалами, дБ, не менее, на частоте:1000 Гц484040от 250 до 10000 Гц383030Отношение сигнал - взвешенный шум, NШ, дБ, не менее, для:предварительных усилителей806663усилителей мощности1008686полных усилителей806660Коэффициент демпфирования в диапазоне воспроизводимых частот, не менее20103Номинальная выходная мощность для усилителей мощности и полных усилителей, Вт, не менее101010
2.1.1 Измерение параметров УЗЧ
Диапазон эффективно воспроизводимых частот Df измеряют при установке регуляторов в положение линейной АЧХ. Сигнал на вход подают через резистор, сопротивление которого равно выходному сопротивлению источника сигнала, а к выходу усилителя подключают резистор с сопротивлением, равным номинальному сопротивлению нагрузки. Установив на частоте 1 кГц входное напряжения на 10 дБ ниже номинального уровня, его поддерживают постоянным, а частоту сигнала изменяют до тех пор, пока выходное напряжение не выйдет за пределы поля допустимых отклонений АЧХ.
Коэффициент гармоник, KГ измеряют при номинальной выходной мощности (для предварительных усилителей -при максимальном выходном напряжении). На вход подается сигнал частоты 1 кГц и определяется напряжение не менее чем пяти низших гармоник выходного сигнала. Коэффициент гармоник вычисляется по формуле, справедливой для KГ 10%,
,
где
Ui - амплитуда i - ой гармоники;
U1 - амплитуда основной гармоники.
Применение этой формулы допустимо, так как для рассматриваемых приборов KГ ~ 1%.
Рис. 2.1 Резистивный сумматор для измерения KИМ
Коэффициент интермо