Сквозное проектирование усилителя звуковой частоты

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    1,19 Mb
  • Опубликовано:
    2011-05-07
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Сквозное проектирование усилителя звуковой частоты

Содержание

Введение

. Проектирование электронных приборов (ЭП)

1.1 Уровни аспекта проектирования

1.2 Задачи схемотехнического уровня и конструкторского аспекта

1.3 Системы моделирования принципиальной схемы

.4 Системы конструирования печатных плат

.5 Постановка задачи курсовой работы

2. Проектирование УЗЧ

2.1 Требования к УЗЧ

2.1.1 Измерение параметров УЗЧ

2.2 Структурная схема УЗЧ

.3 Принципиальная схема УЗЧ

3. Описание применяемых автоматизированных систем проектирования УЗЧ

3.1 Micro-Cap 7

.2 PSpice

.3 Layout

. Результаты технического моделирования

.1 Micro-Cap 7

.2 PSpice

.3 Layout

Вывод

Список литературы

Введение

Интегральная микросхема - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки сигнала и (или) накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Элемент интегральной микросхемы - это часть интегральной микросхемы, реализующая функцию какого-либо радиоэлемента (например, транзистора, диода, резистора, конденсатора), которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки.

Большая роль отводится радиоэлектронике в обеспечении высоких скоростей управления при высокой точности. В космонавтике, ядерной физике, вычислительной технике, кибернетики, электроэнергетике, на транспорте и во многих других отраслях широко применяют средства радиоэлектроники для управления и контроля самых различных процессов.

Основными задачами, которые должна решать радиоэлектроника, являются разработка и совершенствование ее элементной базы, особенно в области микроэлектроники (микросхемы, микропроцессоры и др.), внедрение последних достижений электроники в народное хозяйство, совершенствование технологии производства электронных изделий и систем, повышение качества и надежности этих изделий и т.д.

Операционный усилитель (ОУ) - усилитель постоянного тока <#"529648.files/image001.gif">

Рис. 1.2  Каскад предварительного усиления на ОУ

DA1- uA741; R1 - 51 кОм; R2 - 10 кОм, R3 - 200 кОм; C1 - 50 мкФ;

C2 - 25 мкФ

2. Проектирование УЗЧ

В курсовой работе рассматриваются усилители звуковых частот (УЗЧ) предназначенные для повышения мощности недетерминированных электрических сигналов при обработке звуковой информации. Усилители этой группы входят в состав аппаратуры вещания, а также звукового кино.

Особенностью этой группы усилителей является работа в широком спектральном и динамическом диапазоне и зависимость энергетических показателей 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 сложности

Минимальные требования по категории

Характеристика

0

1

Hi-Fi

Диапазон эффективно воспроизводимых частот, Гц:




нижняя предельная частота, fН

20

31,5

40

верхняя предельная частота, fВ

25 000

20 000

16 00

Допускаемые отклонения АЧХ, DK, дБ, не более, для:




линейных выходов предварительных усилителей

±0,3

±0,4

±1,5

усилителей мощности

±0,4

±0,6

полных усилителей

±0,7

±1,0

±1,5

усилителей - корректоров (относительно нормированной АЧХ)

±0,7

±1,5

±2,0

Рассогласование каналов по усилению в диапазоне частот 250 ¸ 6300 Гц, дБ, не более

2

4

4

Коэффициент гармоник, KГ, в диапазоне частот 40 ¸16000 Гц, %, не более, для:




предварительных усилителей

0,05

0,3

0,5

усилителей мощности

0,1

0,3

0,5

полных усилителей

0,15

0,5

0,7

Коэффициент интермодуляционных искажений, KИМ, %, не более, для:




предварительных усилителей

0,2

1,5

2,0

усилителей мощности

0,3

1,5

2,0

полных усилителей

0,4

2,0

3,0

Переходное затухание между стереоканалами, дБ, не менее, на частоте:




1000 Гц

48

40

40

от 250 до 10000 Гц

38

30

30

Отношение сигнал - взвешенный шум, NШ, дБ, не менее, для:




предварительных усилителей

80

66

63

усилителей мощности

100

86

86

полных усилителей

80

66

60

Коэффициент демпфирования в диапазоне воспроизводимых частот, не менее

20

10

3

Номинальная выходная мощность для усилителей мощности и полных усилителей, Вт, не менее

10

10

10


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 интермодуляционных искажений, Ким измеряют, подавая на вход усилителя сигнал через сумматор, схема которого изображена на рис.2.1.

Частоты сигналов равны: f1= 250 Гц, f2 = 8 кГц. Амплитуда первого сигнала выбирается такой, чтобы при выключенном втором сигнале выходное напряжение равнялось 0,8 от номинального. Амплитуда второго сигнала выбирается такой, чтобы при выключенном первом сигнале выходное напряжение равнялось 0,2 от номинального. После этого при подаче обоих сигналов снимается спектр выходного сигнала на частотах:

f+1 = f2 + f1; f-1 = f2 - f1;

f+2 = f2 + 2f1; f-2 = f2 - 2f1;

f+3 = f2 + 3f1; f-3 = f2 - 3f1;

 ,

где индексы амплитуд соответствуют индексам частот составляющих спектра выходного сигнала.

Отношение сигнал - взвешенный шум, NШ измеряют с помощью подключенного к выходу усилителя специального взвешивающего фильтра, приближающего результат измерений к субъективной оценке уровня шума. АЧХ взвешивающего фильтра стандартизована международной электротехнической комиссией, соответствует, примерно, кривой равной громкости 30 фон и носит название «МЭК-А». Схема взвешивающего фильтра приведена на рис.2.2. В фильтре можно использовать практически любой ОУ, АЧХ которого скорректирована для обеспечения устойчивости при коэффициенте усиления, равном 1. Если номиналы элементов отличаются от указанных в схеме не более чем на 5%, то налаживание устройства состоит в установке резистором R5 коэффициент передачи, равного 1, на частоте 1кГц.

Рис. 2.2 Взвешивающий фильтр для определения NШ

Для измерения уровня шумов к выходу фильтра МЭК-А подключают среднеквадратичный милливольтметр (не допускается использовать милливольтметр средневыпрямленных значений), а вход усилителя соединяют с общим проводом через эквивалент внутреннего сопротивления источника сигнала. При испытании усилителей-корректоров для магнитной головки звукоснимателя вход заземляют через резистор сопротивлением 2,2 кОм, а при испытании усилителей для пьезоэлектрических головок - через конденсатор емкостью 1000 пФ.

Отношение сигнал - взвешенный шум вычисляют в децибелах по формуле:

  ,

гдеВЫХ - номинальное выходное напряжение,Ш - взвешенное среднеквадратичное значение напряжения шумов.

При испытаниях усилителей мощности регулятор громкости устанавливают в положение, обеспечивающее номинальную выходную мощность при минимально допустимом входном напряжении. При испытании усилителей-корректоров для магнитных головок звукоснимателей за номинальное принимают выходное напряжение, соответствующее входному сигналу 5 мВ на частоте 1 кГц.

Коэффициент демпфирования, KД определяют при входном синусоидальном сигнале частотой 1 кГц, обеспечивающем номинальную выходную мощность, путем измерения выходного напряжения при номинальном сопротивлении нагрузки и в режиме холостого хода. Коэффициент демпфирования определяют по формуле:

 ,

гдеВЫХ - выходное напряжение на номинальном сопротивлении нагрузки,ХХ - выходное напряжение холостого хода.

Номинальную выходную мощность, P измеряют при установке регулятора громкости в положение максимальной громкости. Плавно изменяя амплитуду синусоидального напряжения частотой 1 кГц на входе усилителя, устанавливают такое выходное напряжение на эквиваленте нагрузки, при котором коэффициент гармоник достигает предельно допустимого значения. Выходную мощность вычисляют по формуле


гдеВЫХ - выходное напряжение на частоте 1 кГц, соответствующее заданному значению коэффициента гармоник,ном - номинальное сопротивление нагрузки.

Входное сопротивление, RВХ определяют методом замещения. Для этого на вход усилителя через добавочный резистор, сопротивление которого по крайней мере в 10 раз больше ожидаемого входного, подают синусоидальное напряжение заданной частоты (1 кГц, если она не указана особо). Напряжение на входе усилителя устанавливают по электронному вольтметру равным номинальному. После этого вместо усилителя к добавочному резистору подключают переменный резистор и изменяют его сопротивление так, чтобы вольтметр показал номинальное входное напряжение усилителя. Измеренное омметром сопротивление этого переменного резистора будет соответствовать модулю полного входного сопротивления усилителя.

2.2 Структурная схема УЗЧ

На Рис. 2.3 приведена общая структурная схема УЗЧ. Источник сигналов (ИС) является входом усилителя, которым может тюнер, магнитофон, электрофон, микрофон.  Усиленный сигнал поступает в нагрузку усилителя (Н), которой является электродинамическая головка АС. Оконечный усилительный каскад (ОК), предназначен для выделения в цепь нагрузки полезной (выходной) мощности. Предоконечный каскад (ПОК), управляет транзисторами ОК. Если ОК является двухтактным с транзисторами одинакового типа проводимости, ПОК выполняет одновременно инверсию фазы напряжения сигнала. Каскады предварительного усиления (ПРК),  увеличивают уровень сигнала источника до величины, необходимой для управления транзисторами ПОК. Выходное устройство (ВыУ), служит для согласования сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением ОК, а также для изоляции цепи нагрузки от постоянных напряжений и токов, действующих в цепях усилителя. Входное устройство (ВУ), служит для согласования внутреннего сопротивления источника сигналов с входным сопротивлением первого каскада усилителя, симметрирования входной цепи усилителя, а также для изоляции цепи источника сигналов от постоянных напряжений и токов, действующих в цепях усилителя. Цепь общей отрицательной обратной связи (ООС), выполняет функции снижения искажений и шумов, стабилизации усиления, а также стабилизации исходных режимов работы транзисторов. Цепи ООС могут быть разделены по переменному и постоянному току, охватывать или не охватывать выходное устройство, все или часть ПРК. С помощью устройства регулировки (УР) выполняется ручная или автоматическая регулировка усиления и тембра. Устройство безинерционной защиты (УБЗ) предотвращает перегрузки усилителя по выходу. Устройство инерционной защиты (УИЗ) предохраняет усилитель от перевозбуждения по входу и перегрузки по выходу. Цепь управления (ЦУ)  вырабатывает управляющие сигналы для работы УИЗ. Устройство электропитания (УЭП) и фильтры в цепях питания каскадов (ФП) обеспечивают необходимое качество питающих напряжений.

звуковой усилитель автоматизированный моделирование

Рис. 2.3 Общая структурная схема УЗЧ

ИС - источник сигналов,

ВУ - входное устройство,

УИЗ - устройство инерционной защиты,

УР - устройство регулировки,

ПРК - каскады предварительного усиления,

ПОК - предоконечный каскад,

ОК - оконечный усилительный каскад,

ВыУ - выходное устройство,

Н - нагрузка усилителя,

ООС - цепь общей отрицательной обратной связи,

УБЗ - устройство безинерционной защиты,

ЦУ - цепь управления УИЗ,

УЭП - устройство электропитания,

ФП - фильтры в цепях питания каскадов.

При использовании для построения ПОК и ОК  операционного усилителя мощности (УМ) эти каскады объединяются в единый каскад - УМ

При выполнении курсовой работы усилительные каскады разрабатываются на ОУ.

2.3 Принципиальная схема УЗЧ

Выполняя курсовую работу создаём УЗЧ, состоящий из следующих блоков: ОК, ПОК, ПРК. Поэтому далее приведены принципиальные схемы этих каскадов.

Для создания УМ применяется ОУ OPA544/BB, типовая схема включения которого приведена на Рис. 2.4 а.  Для создания ПРК применяется ОУ uA741, типовая схема включения которого приведена на Рис. 2.4 б.

Перечень элементов принципиальной электрической схемы приводится в таблице 2.

Таблица 2

Позиционное обозначение

Наименование

Количество

Операционные усилители

DA1

ОУ OPA544/BB

1

DA2

ОУ uA741

1

Диоды

VD1 - VD2

Диод 1N4007

2

Конденсатор

С1

1

C2

Конденсатор 22 мкФ

1

C3 - С4

Конденсатор 0,01 мкФ

2

С5

Конденсатор 0,22 мкФ

1

C1

Конденсатор 100 мкФ ´ 6 В

1

С2

Конденсатор 0,1 мкФ

1

Резистор

R1, R3

Резистор 22 кОм

2

R2

Резистор 680 Ом

1

R4, RН

Резистор 1 Ом

2

R1

Резистор 10 кОм

1

R2, R3

Резистор 51 кОм

2

R4

Резистор 4 Ом

1



Рис. 2.4 а. Схема усилителя мощности низкой частоты на ОУ

DA1 - OPA544; VD1, VD2 - 1N4007; R1, R3 - 22 кОм; R2 - 680 Ом;

R4-1 Ом; RН - 4Ом;C1 - 1 мкФ; C2 - 22 мкФ; C3,C4 - 0,01 мкФ; C5 -

,22 мкФ

Рис.2.4 б. Каскад предварительного усиления на ОУ

DA1- uA741; R1 - 10 кОм; R2, R3 - 51 кОм; C1 - 100 мкФ ´ 6 В; C2 -

,1 мкФ

Рис.2.4 в. Принципиальная схема усилителя звуковой частоты (УЗЧ).

3. Описание применяемых автоматизированных систем проектирования УЗЧ

3.1 Micro-Cap 7

Для проектирования УЗЧ используем программу Micro-Cap 7.

Система Micro-Cap 7 состоит из двух программ:

-  Micro-Cap 7 - основная программа;

-       MODEL - программа расчета параметров математических моделей компонентов по паспортным данным. В данной курсовой работе эта программа не используется.

MCAP.DAT - файл конфигурации программы MC7 (создается автоматически после первого запуска программы, в частности, в нем указываются полные имена подкаталогов, аналогичных подкаталогам \DATA и \LIBRARY).

В процессе работы с программой MC7 используется манипулятор «мышь» и клавиатура. На клавиатуре используются функциональные клавиши, комбинации клавиш и «горячие клавиши». В системе MC7 используется многооконный интерфейс с ниспадающими и разворачивающимися меню, который уже стал стандартным.

При анализе цифровых схем программа сама проверяет правильность составления схемы.

При отсутствии ошибок в схеме составляет ее топологическое описание, выполняет подготовку к численному расчету переходных процессов и открывает окно задания параметров моделирования. Результаты моделирования могут быть выведены в численном  или графическом виде. После выполнения моделирования на экран выводятся графики функций.

3.2 PSpice

Пакет программ PSpice состоит из моделирующей программы PSPICE1.EXE,  графического постпроцессора (осциллоскопа) PROBE.EXE, редактора входных сигналов STMED.EXE  и программы идентификации (определения) spice-параметров полупроводниковых компонентов по справочным и (или) экспериментальным данным  PARTS.EXE.

Моделирующая программа PSPICE1.EXE позволяет моделировать электронные схемы, в состав которых могут входить следующие аналоговые электрорадиоэлементы: резисторы (R), конденсаторы (C), индуктивности  (L),  независимые источники напряжения (V) и тока (I), диоды (D), биполярные транзисторы (Q), МОП - транзисторы (M), полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом  (J), взаимосвязанные индуктивности и трансформаторы (K).

Примечание: в скобках даны буквенные обозначения этих элементов на  входном языке программы PSpice.

Моделирование производится на электрическом уровне: рассчитываются все токи  и напряжения электрической цепи.

PSpice позволяет проводить следующие основные виды анализа (выделенным шрифтом указаны соответствующие директивы входного языка):

OP - расчет рабочей точки с подробной распечаткой в выходном файле <имя (файла)>.out режимов работы на постоянном токе нелинейных элементов;

DC - расчет по постоянному току  зависимостей токов и напряжений схемы от величины входных сигналов, параметров моделей, температуры, питающих напряжений  и токов;

AC - частотный анализ;

NOISE - анализ шумов;

SENS - анализ чувствительности на постоянном токе;

TRAN - расчет переходных процессов;

TF - расчет передаточных слабосигнальных функций;

FOUR - Фурье-преобразование результатов расчета переходных процессов;

MC - статистический анализ разброса выходных параметров методом Монте-Карло;

STEP - расчет зависимостей характеристик схемы от параметров моделей элементов и от температуры.

Примечания:

) Каждый вид анализа задается включением соответствующей директивы (карты, строки) во входное описание. Порядок выполнения анализов определяется последовательностью записи во входном файле директив. Если будет две и более карты на выполнение одного и того же   анализа, выполняется лишь последняя. Остальные игнорируются.

2)   Признаком директивы является точка вначале строки (слева).

3)   Слабосигнальной функцией называется функция, рассчитанная при малом уровне входных сигналов. Уровень входного сигнала считается малым, если нелинейностью элементов электронной схемы можно пренебречь.

Входной (загрузочный) файл, имеющий обычно для DOS-версий PSpice расширение .cir создается обычно с помощью текстового редактора или трансляцией изображения схемы, сделанного графическим редактором одного из пакетов прикладных программ PCAD,  MicroCAP,  Electronics Workbench и др.

3.3 Layout

Семейство программ OrCAD Layout решает комплекс задач для обеспечения коллективной работы над топологией печатных плат для электронных устройств, описание которых было создано в одном из графических редакторов и отмоделировано на программном тренажере PSpice.

Кроме того с помощью OrCAD Layout выполняются, в частности, следующие операции:

-  размещение элементов схемы на печатной плате;

-       общая трассировка проводников (в наиболее критичных местах), устранение взаимовлияния и обеспечение надежности электрических связей;

-       настройка и контроль технологических требований и ограничений к элементам, установочным отверстиям, проводникам на печатной плате.

Для создания с помощью OrCAD Capture принципиальной схемы, предназначенной для разработки печатной платы с помощью OrCAD Layout, необходимо  выполнить ряд условий, чтобы в будущем не возникало ошибок при попытке перенести схему на ПП.

Всем компонентам схемы необходимо поставить в соответствие их корпуса с помощью атрибута Footprint (из числа тех, которые имеются в библиотеках OrCAD Layout); С помощью атрибутов компонентов, цепей и выводов компонентов. Можно задать дополнительные данные на печатную плату (в атрибутах разрешается использовать только заглавные буквы). Атрибуты задаются либо вручную, либо заполняя стандартные формы, которые вызываются по командам Macro>Configure.

Для создания новой печатной платы в OrCAD Layout выполняется команда File>New и в диалоговых окнах указывается имя файла шаблона печатной платы (*.tch), имя файла списка соединений (*.mnl) и имя файла создаваемой печатной платы (*.mах).

4. Результаты технического моделирования

.1 Micro-Cap 9

В соответствии с заданными параметрами была разработана и введена, с применением графического редактора MC9, схема усилителя мощности низкой частоты на ОУ рис.4.1. В режиме Analysis/Transient Analysis... были рассчитаны временные зависимости входных и выходных сигналов от времени. В качестве входного выбран синусоидальный сигнал, который формируется источником G1 на рис.4.1 . В качестве источника сигнала выбрана стандартная модель GENERAL, которая была отредактирована в окне текста.

Рис. 4.1 Схема усилителя звуковой частоты на ОУ

На рис.4.2 приведены кривые зависимости напряжения источника сигнала и сигнала на выходе УЗЧ от времени.

Рис. 4.2 Зависимости напряжения источника сигнала и  сигнала на выходе от времени

Далее переходим к модуляции АЧХ, который осуществляется в меню Analysis/AC Analysis... В режиме Stepping исследуется линейность АЧХ в звуковом диапазоне от 50 кГц до 100 МГц. Результат модуляции приведён на рис.4.3.

Рис. 4.3 АЧХ

.2 PSpice

В соответствии с заданными параметрами была разработана и введена, с применением графического редактора OrCad Capture CIS, схема усилителя мощности низкой частоты на ОУ и каскада предварительного усиления на ОУ рис.4.4.

После создания чертежа принципиальной схемы проводится моделирование. Для этого открывается меню PSpice, в котором запускается команда Create Netlist. По этой команде создается список соединений и выполняется проверка отсутствия ошибок в схеме. Сообщения об ошибках можно увидеть, вызвав команду View Output File. После устранения ошибок вызывается команда Edit Simulation Profile. В открывающемся окне Simulation Settings выбирается страничка Analysis, на которой производится выбор Time Domain (Transient) - расчет временных зависимостей,

На рис.4.5 а, приведены кривые зависимости напряжения источника сигнала от времени для предварительного каскада, а на рис.4.5 б, изображена АЧХ усилителя. По этим графикам можно судить о том, что схемы работоспособны, и сигнал увеличивается.

Рис.4.4 Схема усилителя

Рис.4.5 а. Кривые зависимости напряжения источника сигнала от времени для схемы усилителя мощности низкой частоты на ОУ.

Рис.4.5 б. АЧХ усилителя

4.3 Layout

В соответствии с заданными параметрами была разработана в OrCad Layout печатная плата усилителя мощности низкой частоты на ОУ и каскада предварительного усиления на ОУ рис.4.6.

Для этого в редакторе OrCAD Capture в окне Project Manager выделяется значок проекта *DSN и выбирается команда Tools/Create Netlist… Во всплывающем окне Create Netlist открывается страничка Layout. Устанавливается переключатель User Properties are in millimeters, а в панели Netlist File задается папка, где будет сохранен файл и его имя. После щелчка на OK создается файл соединений с расширением *.MNL.

Затем редактор OrCAD Capture закрывается и запускается программа OrCAD Layout. После запуска выбирается команда File/New и открывается шаблон ПП. Следует открыть шаблон metric.tch, хранящийся в папке Data. Этот шаблон предназначен для создания двусторонних ПП в метрической системе единиц для компонентов со штыревыми или планарными выводами.

Затем следует открыть созданный ранее список соединений схемы. Программа предложит сохранить схему соединений в файле с расширением *.MAX. Следует нажать OK.

Далее решается задача размещения. Для этого используется команда Auto/Place. Предварительно выбирается стратегии размещения, окно настройки которых выводится командой Options/Placement Strategy… Если программа не смогла произвести автоматическое размещение, то следует с помощью перетаскивания, вращения, отражения разместить элементы "в ручную" и повторить автоматическое размещение. Эта процедура повторяется, пока все элементы не будут размещены на экране так, что отсутствуют пересечения связей одного и того же элемента.

После решения задачи размещения производится трассировка командой Auto/Autorout. Изображение различных элементов ПП проводится в различных слоях, которых в системе 28. Каждому слою присвоен свой цвет, который может быть изменен. Командой View/Visible<>Invisible любой слой может быть сделан невидимым. Таким способом может быть выведено на экран или твердую копия изображение различных конструктивных слоев.

ПП для УЗЧ разрабатывается как двусторонняя, с расположением компонентов на верхнее стороне ПП - Top, а проводники - на верхней Top и нижней Bottom сторонах платы. Редактирование различных элементов ПП осуществляется в меню Tools.

Рис.4.6 Печатная плата усилителя мощности низкой частоты на ОУ и каскада предварительного усиления на ОУ.

Вывод

В данной курсовой работе было произведено проектирование усилителя звуковой частоты на ОУ. Для этого использовались: программа Micro-Cap 9 и пакет прикладных программ OrCad 9.2.


Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!