Transcript
  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    1/19

    Amplificator audio in clasa B

    Student : Profesor indrumator:

    Radu Cristina,gr. 2125 Pop Ovidiu

    Seria B,an II ,ETTI

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    2/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    1

    Cuprins

    1.Tema proiectului

    2.Descrierea circuitului

    3.Componentele circuitului

    4.Calcule :

    4.1 Amplificator realizat in mod ideal cu datele de proiect

    4.2.Amplificator realizat cu componente reale

    5.Schema electrica

    6.Analize :

    6.1 Time Domain

    6.2 Analiza Fourier

    6.3 Analiza Monte Carlo

    6.4 Analiza DC Sweep

    6.5 Analiza Bias Point

    7.Bibliografie

    8.Anexe

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    3/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    2

    Amplificator audio in clasa B

    1.Tema proiectului:

    Sa se proiecteze un amplificator audio avand clasa de putere B , astfel incat daca tensiunea de intrare

    este 900uV , puterea de iesire a amplificatorului sa fie de 16W pe o sarcina de iesire de 16

    ohm.Rezistenta de intrare este de 28kohm.

    2.Descrierea circuitului:

    Nucleul oricarui sistem muzical il constituie amplificatorul de audiofrecventa , privit de obicei ca fiind

    alcatuit din doua parti principale, preamplificatorul si amplificatorul de putere.

    Amplificatoarele de putere in clasa B lucreaza fara curent static iar tranzistorul conduce numai cate

    o alternanta a semnalului in fiecare perioada.Pentru reconstituirea oricarui semnal intreg , orice

    amplificator in clasa B contine doua tranzistoare , de obicei complementare ,formand un etaj in

    contratimp.Acest etaj alcatuit din 2 tranzistoare complemenare contine de obicei un tranzistor bipolar

    de tip npn iar celalalt de tip pnp.Astfel , in fecare alternanta a semnalului de intrare va conduce un sigur

    tranzistor,celalalt fiind blocat.Se remarca faptul ca cele 2 emitoare sunt legate impreuna si tot aici ,

    sarcina Rl,ceea ce inseamna ca tranzistoarele functioneaza ca repetoare pe emitor,fiecare in cate o

    alternanta.Cele 2 tranzistoare conduc la crearea unui amplificator mult mai eficient (un randamentmediu de 75%) dar care nu straluceste la capitolul calitate din cauza erorilor aparute la combinarea celor

    2 semnale.Aceste erori se numesc distorsiuni liniare.

    Distorsiunile apar in cazul amplificatorului deoarece fiecare tranzistor nu conduce o jumatate de ciclu

    intreg ,el conduce cand Vbe este mai mare sau egal cu 0,7 V.In momentul in care semnalul de intrare

    trece prin 0V apare o zona moarta de 1,4V (-0,7V;0,7 V)unde semnalul nu este amplificat cauzand astfel

    o sectiune lipsa in semnalul de iesire. Efectul distorsiunii depinde de amplitudinea semnalului de

    intrare(cu cat amplitudinea cu atat distorsiunea va fii mai putin vizibila) dar si de frecventa la care

    lucreaza.

    3.Componentele circuitului:

    Circuitul pe care l-am proiectat are in componenta sa : o sursa de tensiune cu 900 uV ,2

    amplificatoare operationale TL082,un amplificator OPA445 , primul cu o amplificare de -4 , cel de-al

    doilea cu o amplificare de 50 si cea de-a 3 a amplificare -133 (amplificari reglate cu ajutorul 6

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    4/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    3

    rezistente :R1,R2,R4,R5,R7,R8 ).Amplificarea totala a circuitului este una de 26600 ,ceea ce determina

    ca semnalul dinainte de etajul de putere sa fie 23,96V iar cel de iesire sa fie egal cu 22,56 V.Puterea

    disipata pe sarcina de iesire R10 este egala cu 16W.In componenta acestui circuit mai intra si etajul de

    putere construit din 4 tranzistoare bipolar,complementare ,unul de tip pnp iar altul npn.Fiecare

    tranzistor conduce cate o alternanta a semnalului dupa cum am descris si mai sus in document.

    4.Calcule:

    4.1 Amplificator realizat in mod ideal cu datele de proiect:

    -Puterea pe sarcina

    Ps= 2

    -Tensiunea de iesire

    Vout= 2=16216=162=22.56 V

    -Tensiunea la intrarea in etajul de putere B:

    Vout1=22.56V+1.4 V

    =23.96V

    -Amplificarea :

    A=1

    =23,9690010

    = 2,66 104=26600

    A=1 2=(106.4) (250)=26600

    >Etaj de amplificare 1:

    Amplificarea : Am considerat arbitrar

    amplificarea primului etaj de -106,4.

    = = 21 106.4 = 21100.24 1 = 2,1 = 28 R2=2979.2 Kohm (2,9792Mohm)

    Rezistenta de compensare (pentru curentul

    de polarizare ):

    R3=R1||R2

    =121+2

    = 27.74Mohm (conform E24 nu exista)

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    5/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    4

    Datorita faptului ca in realitate nu exista rezistente pentru toate valorile calculate atunci circuitul se

    adapteaza astfel:-3 etaje de amplificare cu urmatoarele valori : -4 ; 50 ; - 133 cu rezistentele adecvate.

    -3 etaje de amplificare :

    ->Etaj 1:1 = 21=-4

    R1=28k , R2=112k

    R3(R de compensatie)

    =22.4 k

    Vout1= 900uV x( -4)

    =-3.6mV

    ->Etaj 2:2 = 1 + 54=50

    R4=1 k , R5=49k

    R6(R de compensatie)

    =0.98k

    Vout2= -3,6mV x 14,72

    = -180 mV

    ->Etaj 3:3 = 87=-133

    R7=1 , R8=133k

    R9(R de compensatie)

    =0.99k

    Vout3= -92,73mV x (-133)

    = 23.94 V

    4.2 Amplificator realizat in mod real:

    - conform E96,E24:

    ->Etaj 1:

    R1=28k , R2=110k

    R3(R de compensatie)

    =22.4 k

    1 = 21=-3.928

    Vout1= 900uV x( -3.928)

    =-3.53mV

    ->Etaj 2:

    R4=1 k , R5=49,1k

    R6(R de compensatie)

    =0.98k

    2 = 1 + 54=50 .1

    Vout2= -3,53mV x 50,1

    = -176.85 mV

    ->Etaj 3:3 = 87=-133

    R7=1k , R8=133k

    R9(R de compensatie)

    =0.99k

    Vout3= -176.85 mV x (-133)

    = 23.52 V

    Vout4=23,52V-1,4V

    =22,12V

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    6/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    5

    Ps = 2

    =22,56

    2

    16

    =15,29V

    *cu tolerante si valori conform E94,E24:

    R1=28k(t=1%)

    R2=110(5%)

    R3=22,6k(t=1%)

    R4=1k(t=5%)

    R5=49k(t=1%)

    R6=1k(t=5%)

    R7=1k(5%)

    R8=133%(t=1%)

    R9=1k(t=5%)

    R10=16oh

    5.Schema electrica:

    5.1 Cu rezistente ideale:

    0

    R3

    22.4k

    R2

    112k

    U3A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    0

    0

    Q2

    BD222

    V3

    -30

    R10

    16

    R6

    0.98k

    out4

    +V

    0

    V2

    30

    0

    R5

    49k

    R8

    133k

    Q3

    BD225R4

    1k

    Q1

    BD222

    -VCC

    0

    0

    out1

    U4

    OPA445/BB

    3

    2

    7

    4

    6

    5

    1+

    -

    V+

    V-

    OUT

    T2

    T1

    VCC

    R7

    1k

    V5

    -10

    R9

    0.99k

    V6

    10

    V4

    FREQ = 1k

    VAMPL = 900u

    VOFF = 0

    U1A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    -V-VCC

    -V

    out3

    0

    -VCC

    R1

    28k

    out2

    Q4

    BD225

    +V

    0

    VCC

    VCC+V

    -V

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    7/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    6

    5.2 Cu rezistente si tolerante conform E96 si E24:

    6.Analize :

    6.1 Time Domain :

    *cu rezistentele ideale :

    Vout1,Vout2:

    -V

    V5-10

    -VCC

    out3

    out2

    0

    out4

    R9

    1k

    5%

    R4

    1k

    5%

    U3A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    U1A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    R10

    16

    Q3

    BD225

    VCC

    Q4

    BD225

    VCC

    +V

    -VCC

    R7

    1k

    5%

    +V

    -V

    out1

    -VCC

    0

    V610

    -V

    R8

    133k

    1%

    V230

    R5

    49.1k

    1%

    0

    R2

    110k

    5%

    R1

    28k

    1%

    0

    V4

    FREQ = 1k

    VAMPL = 900u

    VOFF = 0

    0

    0

    +V

    0

    R3

    22.6k

    1%

    Q2

    BD222

    0

    R6

    1k

    5%

    VCC

    U4

    OPA445/BB

    3

    2

    7

    4

    6

    5

    1+

    -

    V+

    V-

    OUT

    T2

    T1

    Q1

    BD222

    0

    V3-30

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    8/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    7

    Vout3,Vout4:

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    9/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    8

    Puterea pe sarcina :

    *cu rezistente reale si tolerante:

    Vout1,Vout2:

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    10/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    9

    Vout3,Vout4:

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    11/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    10

    6.2 Analiza Fourier:

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    12/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    11

    6.3 Analiza Monte Carlo :

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    13/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    12

    6.4 Analiza DC Sweep:

    VCC

    0

    V5

    -10

    -VCC

    00

    -V

    0

    V3

    -30

    U4

    OPA445/BB

    3

    2

    7

    4

    6

    5

    1+

    -

    V+

    V-

    OUT

    T2

    T1

    +V

    R3

    22.6k

    1%

    -VCC

    V2

    30

    R9

    1k

    5%

    U1A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    R8

    133k

    1%

    R10

    16

    R1

    28k

    1%

    R6

    1k

    5%

    0

    -VCC

    0

    0

    VCC

    R2

    110k

    5%

    V6

    10

    out3

    VCC

    out1

    R4

    1k

    5%

    0

    -V

    Q2

    BD222

    0

    R7

    1k

    5%

    Q3

    BD225

    +V

    out2

    U3A

    TL082

    3

    2

    8

    4

    1

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    out4

    V7

    1

    -V

    Q4

    BD225

    +V

    Q1

    BD222

    R5

    49.1k

    1%

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    14/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    13

    6.5 Analiza Bias Point:

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    15/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    14

    7.Bibliografie:

    1. Ovidiu Pop, Proiectare asistata de calculator, Ed. Mediamira, Cluj-

    Napoca,2007

    2. Oltean, G., Circuite Electronice,UT Pres, Cluj-Napoca, 2007

    3. Oltean, G., Dispozitive si circuite electronice. Dispozitive electronice,

    Risoprint, Cluj-Napoca

    4. http://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/E96tab.php

    5. http://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/E24tab.htm

    6. http://www.didactic.ro/materiale-didactice/amplificatoare-operationale

    7. http://www.datasheetarchive.com/

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    16/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    15

    8.Anexe:

    E96 Valori rezistente 1%

    1R02 10R2 102R 1K02 10K2 102K 1M02

    1R05 10R5 105R 1K05 10K5 105K 1M05

    1R07 10R7 107R 1K07 10K7 107K 1M07

    1R1 11R 110R 1K1 11K 110K 1M1

    1R13 11R3 113R 1K13 11K3 113K 1M13

    1R15 11R5 115R 1K15 11K5 115K 1M15

    1R18 11R8 118R 1K18 11K8 118K 1M18

    1R21 12R1 121R 1K21 12K1 121K 1M21

    1R24 12R4 124R 1K24 12K4 124K 1M24

    1R27 12R7 127R 1K27 12K7 127K 1M27

    1R3 13R 130R 1K3 13K 130K 1M3

    1R33 13R3 133R 1K33 13K3 133K 1M33

    1R37 13R7 137R 1K37 13K7 137K 1M37

    1R4 14R 140R 1K4 14K 140K 1M4

    1R43 14R3 143R 1K43 14K3 143K 1M43

    1R47 14R7 147R 1K47 14K7 147K 1M47

    1R5 15R 150R 1K5 15K 150K 1M5

    1R54 15R4 154R 1K54 15K4 154K 1M54

    1R58 15R8 158R 1K58 15K8 158K 1M58

    1R62 16R2 162R 1K62 16K2 162K 1M62

    1R65 16R5 165R 1K65 16K5 165K 1M651R69 16R9 169R 1K69 16K9 169K 1M69

    1R74 17R4 174R 1K74 17K4 174K 1M74

    1R78 17R8 178R 1K78 17K8 178K 1M78

    1R82 18R2 182R 1K82 18K2 182K 1M82

    1R87 18R7 187R 1K87 18K7 187K 1M87

    1R91 19R1 191R 1K91 19K1 191K 1M91

    1R96 19R6 196R 1K96 19K6 196K 1M96

    2R 20R 200R 2K 20K 200K 2M

    2R05 20R5 205R 2K05 20K5 205K 2M05

    2R1 21R 210R 2K1 21K 210K 2M1

    2R15 21R5 215R 2K15 21K5 215K 2M152R21 22R1 221R 2K21 22K1 221K 2M21

    2R26 22R6 226R 2K26 22K6 226K 2M26

    2R32 23R2 232R 2K32 23K2 232K 2M32

    2R37 23R7 237R 2K37 23K7 237K 2M37

    2R43 24R3 243R 2K43 24K3 243K 2M43

    2R49 24R9 249R 2K49 24K9 249K 2M49

    2R55 25R5 255R 2K55 25K5 255K 2M55

    http://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/rezistente.phphttp://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/rezistente.php
  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    17/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    16

    2R61 26R1 261R 2K61 26K1 261K 2M61

    2R67 26R7 267R 2K67 26K7 267K 2M67

    2R74 27R4 274R 2K74 27K4 274K 2M74

    2R8 28R 280R 2K8 28K 280K 2M8

    2R87 28R7 287R 2K87 28K7 287K 2M87

    2R94 29R4 294R 2K94 29K4 294K 2M943R01 30R1 301R 3K01 30K1 301K 3M01

    3R09 30R9 309R 3K09 30K9 309K 3M09

    3R16 31R6 316R 3K16 31K6 316K 3M16

    3R24 32R4 324R 3K24 32K4 324K 3M24

    3R32 33R2 332R 3K32 33K2 332K 3M32

    3R4 34R 340R 3K4 34K 340K 3M4

    3R48 34R8 348R 3K48 34K8 348K 3M48

    3R57 35R7 357R 3K57 35K7 357K 3M57

    3R65 36R5 365R 3K65 36K5 365K 3M65

    3R74 37R4 374R 3K74 37K4 374K 3M74

    3R83 38R3 383R 3K83 38K3 383K 3M833R92 39R2 392R 3K92 39K2 392K 3M92

    4R02 40R2 402R 4K02 40K2 402K 4M02

    4R12 41R2 412R 4K12 41K2 412K 4M12

    4R22 42R2 422R 4K22 42K2 422K 4M22

    4R32 43R2 432R 4K32 43K2 432K 4M32

    4R42 44R2 442R 4K42 44K2 442K 4M42

    4R53 45R3 453R 4K53 45K3 453K 4M53

    4R64 46R4 464R 4K64 46K4 464K 4M64

    4R75 47R5 475R 4K75 47K5 475K 4M75

    4R87 48R7 487R 4K87 48K7 487K 4M87

    4R91 49R1 491R 4K91 49K1 491K 4M915R11 51R1 511R 5K11 51K1 511K 5M11

    5R23 52R3 523R 5K23 52K3 523K 5M23

    5R36 53R6 536R 5K36 53K6 536K 5M36

    5R49 54R9 549R 5K49 54K9 549K 5M49

    5R62 56R2 562R 5K62 56K2 562K 5M62

    5R76 57R6 576R 5K76 57K6 576K 5M76

    5R9 59R 590R 5K9 59K 590K 5M9

    6R04 60R4 604R 6K04 60K4 604K 6M04

    6R19 61R9 619R 6K19 61K9 619K 6M19

    6R34 63R4 634R 6K34 63K4 634K 6M34

    6R49 64R9 649R 6K49 64K9 649K 6M496R65 66R5 665R 6K65 66K5 665K 6M65

    6R81 68R1 681R 6K81 68K1 681K 6M81

    6R98 69R8 698R 6K98 69K8 698K 6M98

    7R15 71R5 715R 7K15 71K5 715K 7M15

    7R32 73R2 732R 7K32 73K2 732K 7M32

    7R5 75R 750R 7K5 75K 750K 7M5

    7R68 76R8 768R 7K68 76K8 768K 7M68

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    18/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    17

    7R87 78R7 787R 7K87 78K7 787K 7M87

    8R06 80R6 806R 8K06 80K6 806K 8M06

    8R25 82R5 825R 8K25 82K5 825K 8M25

    8R45 84R5 845R 8K45 84K5 845K 8M45

    8R66 86R6 866R 8K66 86K6 866K 8M66

    8R87 88R7 887R 8K87 88K7 887K 8M879R09 90R9 909R 9K09 90K9 909K 9M09

    9R31 93R1 931R 9K31 93K1 931K 9M31

    9R59 95R9 959R 9K59 95K9 959K 9M59

    9R76 97R6 976R 9K76 97K6 976K 9M76

    10M

    R - ohmi; K-kilo; M - Mega;

    (2R7 = 2,7ohmi; 6K8 = 6,8KiloOhmi; 1M0 = 1Mega Ohm)

    R exponent 0; K exponent 3; M exponent 6;

    R valoare in ohmi; K valoare * 1000; M valoare * 1000 * 1000;

    E96 Resistor Series 1% tolerance

  • 7/23/2019 Amplificator Audio in Clasa B

    19/19

    Proiectare asistata de calculator

    Proiect :Amplificatoare audio in clasa B

    18

    E24 Valori rezistente 5%

    1R0 10R 100R 1K0 10K 100K 1M0

    1R1 11R 110R 1K1 11K 110K 1M1

    1R2 12R 120R 1K2 12K 120K 1M2

    1R3 13R 130R 1K3 13K 130K 1M3

    1R5 15R 150R 1K5 15K 150K 1M5

    1R6 16R 160R 1K6 16K 160K 1M6

    1R8 18R 180R 1K8 18K 180K 1M8

    2R0 20R 200R 2K0 20K 200K 2M0

    2R2 22R 220R 2K2 22K 220K 2M2

    2R4 24R 240R 2K4 24K 240K 2M4

    2R7 27R 270R 2K7 27K 270K 2M7

    3R0 30R 300R 3K0 30K 300K 3M0

    3R3 33R 330R 3K3 33K 330K 3M3

    3R6 36R 360R 3K6 36K 360K 3M6

    3R9 39R 390R 3K9 39K 390K 3M9

    4R3 43R 430R 4K3 43K 430K 4M3

    4R7 47R 470R 4K7 47K 470K 4M7

    5R1 51R 510R 5K1 51K 510K 5M1

    5R6 56R 560R 5K6 56K 560K 5M6

    6R2 62R 620R 6K2 62K 620K 6M2

    6R8 68R 680R 6K8 68K 680K 6M8

    7R5 75R 750R 7K5 75K 750K 7M5

    8R2 82R 820R 8K2 82K 820K 8M2

    9R1 91R 910R 9K1 91K 910K 9M1

    10M

    R - ohmi; K-kilo; M - Mega;

    (2R7 = 2,7ohmi; 6K8 = 6,8KiloOhmi; 1M0 = 1Mega Ohm)

    R exponent 0; K exponent 3; M exponent 6;

    R valoare in ohmi; K valoare * 1000; M valoare * 1000 * 1000;

    E24 Resistor Series 5% tolerance

    http://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/rezistente.phphttp://www.leduri.ro/Articole/alimentare_led/rezistente.php

Recommended