Аналіз схеми електричною принциповою і принцип її дії 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Аналіз схеми електричною принциповою і принцип її дії



 

По функціональності схему електричну принципову можна розбити на наступні підсхеми (блоки):

ü підсилювач-регулятор гучності і балансу каналів;

ü регулятор тембру;

ü змішувач;

ü розділові фільтри низької і високої частоти;

ü підсилювачі потужності двох частотних діапазонів;

ü динамічні головки;

ü блоку живлення.

Наявність джерела живлення необхідна для надійної роботи акустичної системи, здатного забезпечити необхідну вихідну потужність при напрузі живлення +15В. Для зменшення маси і габаритів основного виробу джерело живлення доцільно виконати окремим блоком у власному корпусі і сполучати з основною схемою шнуром. У даному проекті він не розробляється, а приймається вже готовим виробом.

Вхідний сигнал через роз'єм Х1 подається на електронний регулятор гучності, виконаний на мікросхемі DA1 К174ун12 (малюнок 1.2). Через розділові конденсатори С3 і С4 сигнал поступає на керовані напругою підсилювачі регулятора балансу і регулятора гучності мікросхеми К174ун12.Громкость регулюється змінним резистором R3,баланс каналів – R4. Елементи R5, R6 задають ланцюг тонкорекції. Змінним резистором R5 здійснюють регулювання тонкорекції.

 

Малюнок 1.2-Регулятор гучності на мікросхемі К174УН12

 

Елементи R1, R2, R5–R16, С2, С4–с11 задають ланцюги зворотних зв'язків і режими роботи керованих підсилювачів мікросхеми. Далі сигнал проходить через розділові конденсатори С3 і С4 (малюнок 1.3) поступаючи на регулятор тембру, що складається з мікросхеми DA2 К174УН10 і задаючих RC ланцюгів R2–R 17, С5–с 12. За допомогою змінного резистора R2 коректується область низьких частот, а область високих частот – резистором R1. Щоб підсилити низькі частоти сигналу лівого і правого каналів з виходу регулятора тембру (виводи 3 і 5 DA2) необхідно провести змішування на резисторах R36–R37 і подати на фільтр низької частоти (ФНЧ). З виводів 3 і 5 сигнал також поступають на фільтр високої частоти (ФВЧ).

ФНЧ виконаний на пасивному ланцюзі RC що складається з елементів R40 і С19. Фільтр налаштований на частоту зрізу f=150 Гц. Фільтр високої частоти лівого і правого каналів виконані на елементах R38, С20 і R39, С21 і частота їх зрізу складає також 150 Гц.

Підсилювач потужності низьких частот звукового діапазону (малюнок 1.4) складається з мікросхеми DA3 К174УН19 і елементів R1–R9,С1–С7. З розділового конденсатора С1 сигнал поступає на не інвертуючий вхід DA3. Резистор R5 задає ланцюг негативного зворотного зв'язку. Елементи R4, С5 включені для запобігання самозбудженню підсилювача на високочастотній ділянці робочої смуги (так званий «антизвонний» ланцюг). Посилений сигнал з виводу 4 DA3 поступає на динамічну головку ВА3.

 


Малюнок 1.3-Регулятор тембру на мікросхемі К174УН10

 

Малюнок 1.4-Усилитель потужності на мікросхемі К174УН19

 

Підсилювач потужності високих частот звукового діапазону побудований на мікросхемі DA4 К174УН15 і елементах R1- R9,С1-С10(малюнок 1.4). Сигнали лівого і правого каналів подаються на виводи 10 і 2, посилені сигнали знімаються з виводів 7 і 5 і поступають на динамічні головки ВА1 ВА2 відповідно. Резистори R1 і R10 встановлюють при виникненні самозбудження. Демпфуючі ("антизвонні") ланцюги R4 C6 і R7 C8 необхідні при виникненні характерного резонансного призвуку під час роботи підсилювача.

 

Малюнок 1.5-Підсилювач потужності на мікросхемі К174УН15

 

Електричне з'єднання підсилювачів і динамічних головкок здійснюється за допомогою джгутів. Як видно з приведеного вище опису, проектована акустична система не містить високовольтних ланцюгів, що не накладає обмежень на перетин провідників (для друкарського монтажу – на ширину провідних доріжок).

Відмітно навантаженими елементами в схемі є підсилювачі потужності на мікросхемах DA3 К174УН15 і DA4 К174УН19. Для забезпечення нормального теплового режиму, сказаних елементів, а також для зменшення впливу на теплочутливі прилади (напівпровідникові елементи) необхідно рівномірно розподілити теплонагруження елементи по поверхні друкарської плати і встановити мікросхеми на П-образне алюмінієві радіатори. Схема даного пристрій не містить оригінальних елементів. Це дозволяє зменшити кількість типорозмірів і трудомісткість збірки за рахунок застосування автоматизованих методів, що зрештою приводить до підвищення технологічності конструкції і зниження собівартості.

У пристрої ланцюга живлення і «землі», що розробляється, є найбільш довгими ланцюгами, чим інші. Тому їх трасування необхідно виконати в першу чергу, оскільки від їх довжини залежатиме сумарна довжина ліній зв'язку всього пристрою в цілому.

На базі аналізу схеми та прикладу дії можна зробити слідуючи висновки:

а) схема доволі проста, тому її можна реалізувати на друкованій платі з класом точності – 3 та двостороннім розташуванням друкованих провідників;

б) підсилювач DA1потрібно розташувати в безпосередній близькості від роз’єму Х2;

в) діодний міст та фільтри С47…С49 необходімо розташувати близько до роз’єму Х5;

г) DA4 та DA5 є найбільші тепло навантаженими елементами, тому їх треба розміщувати на радіаторах на протилежних сторонах плати.

 

Аналіз умов експлуатації

Електронна апаратура класифікується по інтенсивності і характеру дії кліматичних, механічних і радіаційних чинників. Існують стаціонарні і ЕА, що транспортуються. Відповідно до ДСТУ 203397-82 «Загальні технічні вимоги, приймання, методи випробувань, маркування, упакування, транспортування й зберігання, гарантії виготовлювача акустична система відноситься до групи 1, тобто вона призначена для роботи в сухих опалювальних приміщеннях і належить до наземної стаціонарної апаратури. Сукупність кліматичних і механічних чинників, яким повинна відповідати така апаратура, приведена в таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1 – Кліматичні і механічні чинники умов експлуатації

Впливаючі чинники Параметри Значення
Кліматичні: підвищена вологість   знижена температура   підвищена температура   знижений тиск Відносна вологість % температура, оС Гранична, оС робоча, оС Гранична, оС робоча, оС Тиск, Па час витримки, ч 90 25 -10 5 55 40 6,1*104 2 - 6
Механічні: вібрація на одній частоті     лінійні навантаження на кнопки Частота, Гц прискорення, g час витримки, ч Удари одиночние: число ударів в одну хвилину прискорення, g Удари багатократні: число ударів в одну хвилину 25 3 0,5   25 2   60

 

Проаналізувавши дані, приведені в таблиці 1.1, дозволяє зробити висновок про те, що для даної розробки не потрібна теплоізоляція, конструювання елементів примусового охолоджування і забезпечення герметичності блоку від дій кліматичних чинників.

 

Аналіз елементної бази

 

Розгляд параметрів елементів, які входять до складу акустичної системи дозволити зробити висновок про можливість застосування їх у даному виробі й відповістити на запитання, чи відповідають обрані ЕРЕ їх характеристики умовам роботи прибудую, зазначеним у розділі 1.3, чи придатні вони для автоматизованого друкованого монтажу, чи відповідає елементна база необхідному значенню надійності.

Мікросхема К174УН10

Мікросхема К174УН10 розроблена для використання в звуковідтворюючій і приймально-підсилювальній апаратурі 1-го і 2-го класів як електронний двоканальний регулятор тембру високих і низьких частот. Конструкційні параметри та наобхідні нам характеристики мікросхеми зазначені нижче.


Малюнок 1.6 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН10

 

Таблиця 1.2 Основних електричних параметрів мікросхеми К174УН10А

Параметр Знач
1 Номінальна напруга живлення, В 15
2 Номінальний споживаний струм, мА 40
3 Коефіцієнт гармонік при U =1 В %, не більш К174УН10А 0,2
4 Відношення сигнал/шум, дБ, не менше, К174УН10А 66
5 Глибина регулювання тембру на частотах 40 Гц і 16 кГц. дБ. не менше ± 15
6 Вхідний опір регулятора, кОм. не менше 15

 

Таблиця 1.3 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхем К174ун10а

Параметр Значення
1 Діапазон живлячої напруги, В 13,5...16,5
2  Максимальна постійна напруга, що управляє, на виводах 4 і 12, В, не більш 12
3 Максимальна напруга сигналу на виводах 1, 2, 6, 7, 9, 10. 14. 15, В (ефф.), не більш 1
4 Опір навантаження, кОм. не менше 5

 

Мікросхема К174УН12

Дана мікросхема є двоканальним електронним регулятором гучності і балансу каналів. У неї є така можливість, як підключення і вибору оптимальної тонкорекції. Призначення її – це використання в звуковідтворюючій і приймально-підсилювальній апаратурі 1-го і 2-го класів спільно з К174УН10. До складу мікросхем входять керовані напругою підсилювачі і перетворювачі напруги. У даної мікросхеми існує аналог – мікросхема TСA730, яка містить 215 інтегральних елементів.

 

Малюнок 1.7 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН12

 

Таблиця 1.4 Основних електричних параметрів мікросхеми К174УН12

Параметр Значення
1 Номінальна напруга живлення 15 В
2 Струм споживання при Uп = 15 В типове значення 40 мА 35 мА
3 Коефіцієнт посилення вхідної напруги при  Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц, Rн = 5,6 кОм  типове значення 17 Дб 20 Дб
4 Коефіцієнт ослаблення вхідної напруги при  Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц, Rн = 5,6 кОм  типове значення 70 Дб 80 Дб
5 Вхідний опір регулятора при Uп = 15 В, f = 1 кГц 3 МОм
6 Вхідний струм по виводах 11 і 14 при Uп = 15 В 2 мкА
7 Вхідна напруга при Uп = 15 В, f = 1кГц, Кг = 0,2 %: типове значення 1,0 В
8 Коефіцієнт гармонік при Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц  типове значення 0,2 % 0,1 %
9 Струм управління при Uп = 15 В:  через вивід 13, U13 = 6,9 В  типове значення  через вивід 12, U12 = 5,9 В  типове значення     50 мА- 15 мА 25 мА - 8 мА

 

Таблиця 1.5 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН12

Параметр Значення
1 Максимальна напруга живлення 18 В
2 Максимально постійна управляюща напруга  на виводах 12 і 13  на виводі 4 12 В 3 В
3 Максимальна напруга вхідного сигналу 1 В
4 Мінімальний опір навантаження 5 кОм
5 Температура навколишнього середовища - 10 - +55°С

 

Мікросхема К1401УД1

 

Малюнок 1.8 - Конструкційні параметри мікросхеми К1401УД1

 

Таблиця 1.6 Електричні режими експлуатації мікросхеми К1401УД1

Параметр Значення
1 Максимальна напруга живлення 18 В
2 Вхідний струм 150 нА
3 Коефіціент підсилення по напрузі 70 дБ
4 Вхідний опір 1 МОм
5 Споживаюча потужність 186 мА
6 Ширина полоси пропускання 2,5 МГц
7 Тип корпусу DIP14
8 Температура навколишнього середовища - 10 - +55°С

Мікросхема К174УН15

Мікросхема К174ун15 є здвоєним підсилювачем потужності ЗЧ номінальною вихідною потужністю до 2х6 Вт на навантаженні опором 2Ом. Кожен підсилювач має вбудований вузол теплового захисту і захисту від замикань вихідного ланцюга. Мікросхема призначена для використання в переносній, автомобільній і стаціонарній побутовій стереофонічній радіоапаратурі. Наявність двох підсилювачів в єдиному корпусі дозволяє в монофонічній апаратурі ЗЧ підвищити вихідну потужність в два рази без зміни живлячої напруги шляхом включення їх по мостовій схемі.

 

Малюнок 1.8 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН15

 

Таблиця 1.7 Основних електричних параметрів мікросхем К174УН15 при Uпит.ном = 15В і Токр.ср.=+25°с

Параметр Знач
1 Споживаний струм, при опорі навантаження 2 Ом і відсутності сигналу, мА 40...120
  2 Номінальна вихідна потужність при частоті сигналу 1 кГц та коефіциенті гармонік не більше 1 %, Вт, не менше, для опору навантаження 2 Ом       4 Ом     6 2,5
3 Вихідна напруга при опорі навантаження 2 Ом частоті сигналу 1 кГц і коефіцієнті посилення напряженияне менше 40 дБ, В, не менше      3,8
    4 Вхідна напруга при частоті сигналу 1 кГц, вихідній потужності 6 Вт і коефіцієнті гармонік не більше 1 %, мВ типове значення     10...38 30
5 Приведена до входу напруга шуму при опорі навантаження 2 Ом, частоті сигналу 30 Гц...20 кГц і коефіцієнті посилення напруги не менше 40 дБ, мкВ, не більш 5
6 Гранична частота при коефіцієнті посилення не менше 40 дБ і опорі навантаження 2Ом, Гц нижняя, не більш верхня, не менше     30 20 000
7 Коефіцієнт посилення напруги при вхідній напрузі 10 мВ і частоті сигналу 1 кГц, дБ  40...44

 

Таблиця 1.8 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН15  

Параметр Значення
1 Напруга живлення, В 10,5... 16,5
2 Максимальна вхідна напруга, мВ 500
3 Максимальна вихідна потужність, Вт 9
4 Мінімальний опір навантаження, Ом 1,6
5 Температура навколишнього середовища °С - 25... +55

 

Мікросхема К174УН19

Приведена мікросхема є підсилювачем потужності звукової частоти, який має номінальну вихідну потужність 15 Вт на навантаженні опором 4 Ом і призначена для застосування у високоякісній звуковідтворюючій і телевізійній апаратурі. Вона стійка до теплових перевантажень і не виходить з ладу при замиканнях в ланцюзі навантаження. Дана деталь виготовлена в пластмасовому корпусі 1501.5-1 з плоскими жорсткими виводами і забезпечена теплообмінним мідним фланцем з отвором для монтажу на тепловідводі. Креслення корпусу представлене на малюнку 1.4. Маса приладу не більше 2 грам.


Малюнок 1.9 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН19

 

Таблиця 1.9 Основних електричних параметрів (мікросхема К174УН19, мікросхема К174УН15 при Uпит.ном = 2 х 15B і Токр.ср = 25 °C)

Параметр Значення
1   Споживаний струм, мА при опорі навантаження Rн = 4 Ом   <65
2 Вихідна потужність, Вт, при Rн = 4 Ом, коефіцієнті посилення по напрузі Кu = 30 дБ частоті сигналу f == 1 кГц і коефіцієнті гармонік Кг = 10 % типове значення     >15 18
3 Вихідна напруга, В (Rн = 4 Ом, fс = l кГц) при Uпит = 2 х 16,5 В і вхідній напрузі Uвх = 235 мВ при Uпит = 2 х 12 В і вхідній напрузі - Uвх = 175 мВ Tокр.ср = -10... +70 °C   7... 7,9 5... 6
4 Вихідна напруга спокою (Uвх = 0), мВ 20
5 Приведена до входу напруга шуму, мкВ при Rн = 4 Ом   <10
6 Коефіцієнт посилення напруги (типове значення), дБ, при Uвх = 200 мВ, fс = 1 кГц, Rн = 4 Ом   30
7 Коефіцієнт гармонік %(fc = 1 кГц, Rн = 4 Ом), при вихідній напрузі Uвих = 0,632 В і вихідній потужності Рвих = 0,1 Вт приUвих = 7,74 В і Pвих = 15 Вт     0,5 10
8 Температура кристала, при якій спрацьовує система теплового захисту °С   145

Таблиця 1.10 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН19

Параметр Значення
1 Напруга живлення, В (двохполярне) (однополярное) (2х6... 2х18),(12... 36)
2 Максимальний вихідний струм, А 3,5
3 Максимальна вхідна напруга, В 2х(Uпит - 1,5)
4 Мінімальний опір навантаження, Ом 3,2

 

Діоди

У даному приладі використовуються діоди КД202А і КД226А.

Діоди типу КД226А і КД202А - кремнієві дифузійні, випрямні діоди, призначений для роботи в приймальнею, підсилювальною і іншій радіоелектронній апаратурі при частоті живлячої напруги до 50кГц. Діоди цих типів відповідають технічним умовам АО.336.543 ТУ.

 

Таблиця 1.11- Основні електричні параметри діодів КД202А і КД226А

Назва КД202А КД226А
Матеріал Si Si
Iпр max, A 5 2
Iпр, і max, A 30 10
При tи, мкс 10000 -
Iобр max(Iобр max имп), мкА 800 10
Uобр max(Uобр max имп), B 140 100
Uпр, і max, B 50 1,3
Uобр, і max, B 0,9 100
При Iпр, A 3 2
fp, кГц 1,2 50
T, C -60.+125 -45.+85
t вос обр max, нс - 250

 


Малюнок 1.10-Габаритні розміри діода Кд202а

 

Малюнок 1.11-Габаритні розміри діода КД226А

 

Резистори

Резистори типу С2-23, які будуть використані для установки на ДП в моїй схемі – резистори загального призначення, з металодіелектричним провідним шаром. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струмів як елементи навісного монтажу.

 

Малюнок 1.12 - Конструктивні параметри і спосіб установки резисторів


Таблиця 1.12- Граничні експлуатаційні параметри резисторів С2-23

Параметр Значення
Діапазон номінальних опорів, Ом 10.1*106
Допустиме відхилення від номінала % ±10
Гранична робоча напруга, В 150
Номінальна потужність, Вт 0,25
Температура навколишнього середовища, при номінальному електричному навантаженні, °С від - 60 до +85
Відносна вологість повітря, при t=35С до 98 %
Знижений атмосферний тиск до 0,00013 Па
Максимальне напрацювання, годинника 30000
Термін сохраняемости, років 20
Рівень власних шумів, мкВ/В 5

 

Таблиця 1.13-Конструктивні параметри резисторів С2-23

Позиція на схемі

Габаритні розміри

Маса
L, мм D, мм L, мм D, мм m, мм
R1-R2, R6-R19, R22-R44, R46-54, R56, R57 0,25 7 3 12,5 0,7 0,25
R45 0.5 10,8 4,2 15 0,9 1,0
R55 1 13 6,6 17,5 0,9 2,0

 

Конденсатори

Конденсатори типу К50-35 та К50-38 - конденсатори алюмінієві оксидно-діелектричні загального призначення з однонаправленими дротяними виводами. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, пульсуючого і імпульсного струму. Положення анода маркірується знаком "+" на корпусі конденсатора або анодний вивід робиться на 3-5 мм коротше, ніж катодний.

 

Таблиця 1.14 Граничних експлуатаційних даних конденсаторів

Параметр Значення
1 Температура навколишнього середовища від –60 до +85 °З
2 Відносна вологість повітря при температурі 35 °С... до 98 %
3 Знижений атмосферний тиск до 194 Гпа (145 мм рт. ст.)
4 Допустиме відхилення ємкості від номінальної від +5 до –20 %
5 Допустимий рівень змінної складової напруги 4.25%

 

Малюнок 1.13 - Конструктивні параметри конденсатора типу К50-35

 

Таблиця 1.15- Технічні дані електролітичного конденсатора К50-35

Позиція на схемі

Номінал

Габаритні розміри

Маса
L, мм D, мм A, мм d, мм
С40, С41, С46, С47 2200 x 25 В 40 18 7,5 0.8 20
С35, C38 470 х 16 В 19 12 5 0,8 4,5
С2 47 х 16 В 12 6,3 2,5 0,6 0,8
С33 22 х 25 В 12 6,3 2,5 0,6 0,8

 

Таблиця 1.16- Технічні дані електролітичного конденсатору К50-38

Позиція на схемі

Номінал

Габаритні розміри

Маса
L, мм D, мм A, мм d, мм
С49 10000 x 16 В 57 21 7,5 0.8 40

 

Конденсатори типу К10-17 – це конденсатори з неорганічним діелектриком, низьковольтні, керамічні монолітні. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струму. Конструктивно виконані ізольованими з однонаправленими виводами.


Малюнок 1.14 - Конструктивні параметри конденсатора К10-17

 

Таблиця 1.17-Технічні дані конденсатора К10-17

Параметри Значення
1 Номінальна ємкість, нФ 22
2 Допустиме відхилення ємкості від номінальної % +50.- 20
3 Номінальна напруга при температурі до +85°С, У 25
4 Допустима реактивна потужність, ВА 0,5
5 Допустимий діапазон температур, °С - 60.+125

 

Таблиця 1.18 - Технічні дані конденсатора К10-17

Позиція на схемі

Габаритні розміри

Маса
L,мм B,мм H,мм A, мм d,мм
С1, C3, C42, C43 12 8,4 5,5 7,5 0,7 2,0
С4, C5, C8, C9, C12-C15, C18-C21, C24, C29, C30, C35, C40 8,4   4,6 5,5 5,0 0,7 0,8
C6, С7, С10, C11, C16, C17, C20-32, C25, C27, C35 6,8 4,6 5,5 2,5 0,7 0,5

 

Вилка

В даній розробці вилка нам необхідна для з’єднання з блоком живлення, звуковою картою комп’ютера та для з’єднання ЕРЕ на ДП. Вибираємо вилку 644631. У даного виду вилки може бути до 12 роз’ємів.

 

Таблиця 1.19 Основні параметри вилки 644631

Виробник Макс. напруга, В Макс. струм, А Діапазон робочих температур, °С
AMP 250 2 -40…+125

Малюнок 1.15 - Конструкційні параметри вилки 644631

 

Проаналізувавши технічні дані елементної бази, можна зробити наступні виводи:

ü акустична система заснована на вітчизняній елементній базі з максимальним використанням мікросхем;

ü навісні елементи встановлюються однаково, тому спеціальних мерів по формуванню виводів проводити не передбачається;

ü інтегральні схеми знаходяться в прямокутних корпусах, що дозволяє автоматизувати процес установки мікросхем на друкарську плату;

ü мікросхеми К174ун15 і К174ун19 необхідно розташовувати на максимально можливому видаленні від теплочутливих елементів, оскільки відбувається розсіювання великої кількості теплової енергії;

ü для полегшення трасування друкарської плати, мікросхеми необхідно мати в своєму розпорядженні групу (максимальна завантаженість друкарської плати провідниками буде усередині функціонального блоку);

ü вибрані елементи мають достатньо високу надійність, що дозволяє спроектувати пристрій, що має великий ресурс роботи;

ü елементна база комплектувалася по ознаках відповідності технічних характеристик експлуатаційних вимог;

ü інтервал робочих температур елементної бази, допустима величина відносної вологості повітря, атмосферного тиску, вібрації, одиночних ударів і лінійних навантажень дозволяє спроектувати пристрій, що працює за заданих в технічному завданні умов експлуатації.

В результаті проаналізованих фактів і вимог до ЕРЕ, вибираємо двосторонню друковану плату. Трасування з'єднань на платі проводитимемо з обох сторін плати. Дивлячись на те, що відстань між виводами мікросхем складає 2,5 мм, необхідно прийняти крок координатної сітки рівний 1,25 мм. По пред'явленню вимог мінімальних розмірів до акустичної системи вибираємо 3 клас точності для друкарської плати підсилювача. Для уникнення паразитних наведень необхідно прокладати, в першу чергу, провідники ланцюгів живлення і землі, а тільки потім сигнальні провідники.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2020-03-02; просмотров: 202; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.210.103.233 (0.088 с.)