Курсовой проект усилитель звука.

Введение.
Производство РЭА в настоящее время находит все более широкое применение во многих областях народного хозяйства и в значительной мере определяет уровень научно-технического прогресса.
В связи с этим возникает потребность в расширении функциональных возможностей РЭА и серьезном улучше-нии таких технико-экономических показателей как надежность, стоимость, габариты, масса. Эти задачи могут быть решены только на основе рассмотрения целого комплекса вопросов системо- и схемотехники, конструи-рования и технологии, производства и эксплуатации. Именно на стадиях конструирования и производства РЭА реализуются системо- и схемотехнические идеи, создаются изделия, отвечающие современным требованиям.
Проектирование современных РЭА сложный процесс, в котором взаимно увязаны принципы действия элек-тронно-вычислительных систем, схемы, конструкции аппаратуры и технология её изготовления.
Основное требование при проектировании РЭА состоит в том, чтобы создаваемое устройство было эффектив-нее своего аналога, т.е. превосходило его по качеству функционирования, степени миниатюризации и технико-экономической целесообразности. Современные методы конструирования должны обеспечивать: снижение стоимости, в том числе и энергоемкости; уменьшение объема и массы; расширение области использования микроэлектронной базы; увеличение степени интеграции, микроминиатюризации межэлементных соединений и элементов несущих конструкций; магнитную совместимость и интенсификацию теплоотвода; высокую тех-нологичность; однородность структуры; максимальное использование стандартизации.
Все возрастающие требования к проектированию РЭА приводят к усложнению конструкций, повышению тру-доемкости их проектирования и изготовления, увеличению себестоимости.
Сокращение сроков проектирования до определенных пределов при использовании традиционных ручных методов возможно за счет увеличения численности конструкторов и разработчиков. Однако при этом снижает-ся удельная производительность труда из-за трудностей, возникающих при управлении, и ошибок, неизбежных при ручном проектировании (эти ошибки часто обнаруживаются уже в процессе производства, а даже не-большие коррекции в документации требуют разработки новых чертежей, объем которых сравним с основным объемом документации). Кроме того, число людей, занятых в сфере конструкторской деятельности, ограниче-но. Ускорить и удешевить проектно-конструкторские работы можно как за счет обоснованного применения типовых базовых конструкций, так и путем разработки и внедрения прогрессивных методов конструирования на основе достижений вычислительной техники.
Цель курсовой работы заключается в приобретении навыков конструирования и микроминиатюризации изде-лий РЭА, способствующих формированию конструкторского мышления, которое развивается на базе накоп-ленных в процессе обучения технологических решений.


1.Техническое задание.
Наименование изделия: усилитель мощности звуковой частоты.
Назначения: устройство предназначено для использования в быту.
Комплектность: один блок.
Технические параметры:
-напряжение питания - +24В, -24В;
-номинальный диапазон частот - 20…20000 Гц;
-номинальная выходная мощность – 30 Вт;
- номинальное входное напряжение – 0,8 В;
- выходное сопротивление 4Ом.
Требования к конструкции:
- модуль защиты радиоаппаратуры относится к группе монтируемых устройств;
- внешний вид устройства должен отвечать современным требованиям к аппаратуре;
-масса не более 1 кг;
- габаритные размеры не более 100х100х20 мм.
6. Характеристики внешних воздействий:
- окружающая температура -20 ... +40 0С;
- относительная влажность 80% при температуре +25 0С.
7. Среднее время наработки на отказ должно быть не менее 150000ч.
8. Тип производства - серийный.

2. Назначение и область применения изделия ЭС.

Разрабатываемый усилитель мощности звуковой частоты предназначен для усиления электрических колеба-ний звуковых частот и может быть использован в комплекте бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры, а также в комплекте звуковоспроизводящей аппаратуры, предназначенной для оборудования концертных пло-щадок.
При своей относительной простоте усилитель мощности звуковой частоты обладает хорошими параметрами, что позволяет получить высокое качество звучание при применении внешних акустических систем.













3. Анализ технического задания и постановка задач проектирования изделия ЭС.

Анализ технического задания:
В процессе проектирования ЭС необходимо учитывать множество взаимосвязанных, а иногда и противоречи-вых технических требований, предъявляемых к конструкции отдельных устройств и ЭС в целом.
Такими требованиями являются:
назначение и область применения ЭС;
заданные электрические характеристики;
условия эксплуатации;
конструкционные параметры;
технико-экономические характеристики;
организационно-производственные факторы;
наличие и уровень элементной базы.
Согласно техническому заданию разрабатываемое устройство относится к группе аппаратуры, для которых требованиями являются: высокая надёжность, малая интенсивность отказов, небольшие потребляемая мощ-ность и стоимость. При выборе варианта конструкторского решения необходимо, прежде всего, стремиться к идеализированию этих характеристик. Это достигается путем применения недорогой и надежной элементной базы, соответствием используемых элементов заданным характеристикам внешних воздействий, использова-нием типовых конструкторских решений, повышением помехоустойчивости схемы, совместимостью ЭРЭ и ИС.
В соответствии с этим из возможных вариантов конструкторских решений был произведен выбор наиболее оптимального, который может быть реализован в соответствии с техническим заданием.
Выводы:
необходимо учесть требования по диапазону температур, влажности и атмосферному давлению при выборе элементной базы устройства. Таким образом предусматривать особые меры защиты от механических и клима-тических воздействий нет необходимости;
для обеспечения требований, предъявленных в техническом задании, необходимо провести расчеты компонов-ки, помехозащищенности, надежности и теплового режима.


4. Конструкторский анализ электрической принципиальной схемы ЭС
Разрабатываемое устройство представлено на рис. (здесь и далее см. Приложение А).
ОУ DA1 питается через транзисторы VT1, VT2, которые снижают напряжение питания до требуемых значе-ний. Токи покоя транзисторов создают падение напряжения на резисторах R8 и R9, достаточные для обеспе-чения необходимого напряжения смещения на базах транзисторов VT3, VT4 и VT5, VT6. При этом напряжения смещения для транзисторов оконечного каскада выбраны такими, чтобы они оставались надёжно закрытыми при повышении напряжения питания на 10…15% и перегреве на 60…80 0C. Снимаются напряжения смещения с резисторов R12, R13, которые одновременно стабилизируют режим работы транзисторов предоконечного каскада и создают местные ООС по току. ФНЧ R3C2 и ФВЧ C3R10 с частотами среза в области 60 кГц предот-вращают работу сравнительно низкочастотных транзисторов VT3-VT6 на более высоких частотах во избе-жание их пробоя. Конденсаторы C4, C5 корректируют АЧХ предоконечного и оконечного каскадов, предот-вращая их самовозбуждение при неудачном монтаже.
Вывод: анализ принципиальной схемы показал, что при конструировании усилителя необходимо придержи-ваться основных правил, установленных для усилителей низкой частоты, главным из которых является хоро-шая развязка входных цепей от выходных для снижения склонности к самовозбуждению.
Применение транзисторов выходного каскада в схеме с ОЭ, а предоконечного – с разделённой нагрузкой в це-пях эмиттеров и коллекторов позволяет разместить все четыре транзистора на общем радиаторе без изолиру-ющих прокладок, что значительно повышает термостабильность параметров усилителя в целом.


Поиск аналогов:
Разрабатываемый усилитель является улучшенным вариантом разработанных ранее изде¬лий. Был произведен поиск аналогов и прототипов, основные технические и эксплуатационные характеристики ко¬торых приведены в таблице 1.
Таблица 1 Сравнительные характеристики аналогов
Показатели Выходная мощность,
Вт
Полоса частот, Гц Цена, руб Наличие встроен-ного
эквалайзера Масса, кг
Разрабатываемое устройство 30 20…20000 4000 есть 5
РОМАНТИКА-
-50У-220С 50 20…20000 1000 отсутствует 1

Вывод: как видно из таблицы, разрабатываемое устройство превосходит аналог показателю стоимости, но в тоже время имеет меньшую выходную мощность. Разрабатываемое устройство будет состоять из стандартных ИС и ЭРЭ; конструкцию необходимо выполнить в виде ТЭЗа; меры защиты от внешних воздействий стандарт-ные; в качестве материала печатной платы необходимо выбрать стеклотекстолит.


5. Разработка и расчёт варианта компоновки печатной платы заданной ЭС.

От правильного размещения корпусов ИС и ЭРЭ на печатной плате конструктивной иерархии первого уровня зависят их габаритные размеры, масса, помехоустойчивость и т.д. Естественно, чем плотнее будут расположе-ны корпуса ИС на печатной плате, тем жестче будет тепловой режим, помехи при работе, и наоборот, чем больше расстояние между корпусами ИС, тем не эффективней используется объем и длина электрических свя-зей, следовательно, возникают помехи. Поэтому на установку ИС необходимо обращать серьезное внимание с учётом назначения электрического средства и режимов его работы.
Печатная плата (ПП) является конструктивно законченным элементом и служит для электрического и механи-ческого соединения различных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), интегральных микросхем (ИМС) и электриче-ских соединений (разъемы, розетки и т. п.), расположенных на ней.
Размещение ИС проводят с определенными требованиями по помехоустойчивости и в соответствии с шагом установки. Выбор шага установки ИС определяется из условий: назначения и эксплуатации ЭС. Вне зависимо-сти от типа ИС шаг установки применяется равным: 2,5мм, 1,25мм, 0,625мм.
Микросхемы на печатной плате располагаются линейно в ряды или в шахматном порядке. Такое расположе-ние ИС и ЭРЭ позволяет автоматизировать процесс сборки и монтажа.
Установка ИС на печатные платы производится в соответствии с ОСТом 4ГО.010.030- 97 «Установка навес-ных элементов на печатные платы».
Печатная плата содержит две зоны (рис 1.):
1) зону установки ИС и ЭРЭ;
2) технологическую зону, которая в свою очередь делится на две части: