Усилитель мощности звуковой частоты (умзч)

Было исследовано основные параметры усилителей, устройство усилителей, классы. В результате работы я рассказал какие усилители бывают, как они работают и многое другое.

Представленные в «Библиотеке» работы могут не соответствовать требованиям (к оформлению и структуре) представленным у нас на сайте (ВоркПроект), так как каждое учебное заведение:

  • Устанавливает собственные требования к оформлению текста работы, но текст работы должен иметь хотя бы примерное единообразие оформления.
  • Определяет структуру «Введения», «Заключения», при этом оба структурных элемента должны иметь обязательные разделы.
  • Указывает количество глав – обязательным требованиям является наличие не менее 2 глав (не путать с параграфами и пунктами).
  • Назначает минимальный и максимальный объём проекта, минимальный объем 10 страниц.

У нас на сайте представлены общие требования и рекомендации к проектным работам, характеристика, примеры и рекомендации по разработке, но итоговый вариант проектной работы всегда зависит от конкретного учебного заведения.

Размещённые работы представлены в том виде в каком их добавил автор работы, мы не вносим корректировки в текстовую часть и оформление, при этом могут наблюдаться незначительные отклонения в оформлении текста связанные с изменением формата документа.

Текст работы


Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 56» г. Новокузнецка
 
Индивидуальный проект
 
Усилитель мощности звуковой частоты
(умзч)
 
 
Работу выполнил
ученик 9 «Б» класса
Гаврилов Юрий Леонидович
Руководитель:
Сергеева Татьяна Владимировна,
Учитель физики
 
 
 
 
Новокузнецк, 2024
 
 
Содержание
Введение.......................................................................................................3
1. Классификация и основные параметры................................................4
1.1 Устройство усилителя …………………………………..…...…….4
1.2 Характеристики усилителей звука………………………………...5
2. Виды усилителей звука ……………………………………………….5
2.1 ламповые………………………………………………………..…..6
2.2 транзисторные……………………………………………..…….….6
2.3 микросхемные…………………………………………...……….6
2.4 гибридные……………………………………………………...……6
3. Количество каналов..…………………………………………………..7
4. Тип выходного каскада………………………………………………..7
5.Классы усилителей……………………………………………………..8
5.1 класс A……………………………………………………………….8
5.2 класс B……………………………………………………………….8
5.3 класс AB……………………………………………………………..8
5.4 класс C,H,G………………………………………………………….8
5.5 класс D……………………………………………………………….9
Заключение……………………………………….……………….………10
Список использованных источников……………..……………………..11
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВВЕДЕНИЕ
 
Актуальность темы исследования. Что такое усилитель звука? Усилители низкой частоты (УНЧ), или как их ещё называют усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ), или звуковой частоты (УЗЧ), это электронные приборы, созданные на основе полупроводниковых элементов или радиоламп, способные усиливать и передавать в громкоговорители звуковые колебания, которые соответствуют диапазону, слышимому человеческому слуху.
В нашем современном мире усилитель звуковой частоты можно встретить во всей современной и даже несовременной технике: в телевизорах, музыкальных центрах, радиоприёмниках, радиопередатчиках, радиотрансляционных сетях, телефонах, мобильных телефонах, автомагнитолах и т. д. Я всегда интересовался техникой и электроникой. Будучи маленьким, всегда играл с настоящей техникой и иногда ее ломал, а когда немного повзрослел вместе с папой стал пытаться технику ремонтировать. Недавно у меня возникла идея собрать усилитель звуковой частоты. Для более глубокого исследования усилителя звуковой частоты я сам собрал усилители звуковой частоты на радиолампах. Поэтому для меня выбранная тема оказалась актуальной и интересной.
Цель проекта: изучить работу усилителя звуковых частот.
Задачи:
1. Рассмотреть классификацию и основные параметры усилителей
2. Рассмотреть классы усилителей звука
3. Рассмотреть структурные схемы лампового усилителя
Методы исследования: анализ научной, учебной литературы, интернет данных; систематизация данных; выдвижение теорий и предположений.
 
 
  1. Классификация и основные параметры
 
Во многих аудиосистемах бытового и профессионального назначения используется специальный компонент – усилитель звука. Он необходим для усиление выходного сигнала и передача его на колонки. Устройства отличаются исходными характеристиками, совместимостью с другими приборами и сферой применения.
1.1 Устройство усилителя звука
Стандартный усилитель звука для колонок имеет следующие конструкционные особенности:
  1. Входная система усилителя звука. К ней подсоединяется сам источник, который может отличаться выходным напряжением.
  2. Блок питания, отвечающий за преобразование входящего напряжения в величину с более низким напряжением. Основным прибором этой группы является трансформатор (с фильтром) или импульсный блок питания.
  3. Выходной каскад, главными элементами которого являются транзисторы, микросхемы или же радиолампы. Они преобразуют напряжение от блока питания в нужную форму сигнала, который передается на устройство вывода звука.
4. (необязательно) Блок регулировки настроек позволяет настраивать звуковой спектр он делится на 3 части низкие частоты от 10 Гц до 200Гц, средние от 200Гц до 5кГц, высокие от 5кГц до 20кГц.
 
 
 
 
 
 
1.2 Характеристики усилителя звука
 
Основные характеристики, которыми обладает усилитель звука для компьютера или другого прибора:
  1. Выходная мощность. Она может быть номинальной, то есть измеряемой при заданном коэффициенте нелинейных искажений и максимальной, которая учитывается при ненормированном коэффициенте.
  2. Даже мини усилитель звука для колонок обладает такими параметрами, как коэффициент усиления и коэффициент полезного действия.
  3. Частотный диапазон, то есть разнообразие частот, с которыми прибор способен работать. Оптимальный вариант – 20-20000 Гц.
  4. Коэффициент гармонических искажений показывает слышимую часть тех самых искажений на частоте 1 кГц и составляет 0,001-0,1%.
  5. Отношение сигнал/шум показывает, на сколько собственные шумы усилителя меньше полезного музыкального сигнала.
  6. Демпинг-фактор или способность подавлять паразитарные напряжения, влияющие на качество мелодии.
В качестве дополнительных характеристик могут быть указаны:
- коэффициент интермодуляционных искажений.
- скорость нарастания выходного сигнала.
- перекрестные помехи.
 
2. Виды усилителей звука
 
Акустическая аппаратура имеет разнообразные характеристики и области применения, поэтому и усилитель звука имеет несколько разновидностей. По мощности бывают:
-Предварительные, являющиеся промежуточным звеном.
-Оконечные, непосредственно увеличивающие мощность.
-интегральные, объединяющие две предшествующие разновидности в единый прибор.
 
2.1
Ламповые. Большой популярностью пользовались в 60-х годах прошлого века, однако, и в современном мире есть люди, которые отдают предпочтение именно ламповым усилителям и к их теплому звуку который они излучают
 
2.2 Транзисторные. Созданные на основе как полевых, так и биполярных полупроводниковых приборов. Такая конструкция является популярной и требует массивных теплоотводов для оконечного усилителя, так как при больших мощностях вырабатывается много тепловой энергии. Если её не рассеивать то ни один даже самый мощный транзистор долго не проработает.
 
2.3 Микросхемные. Собранные на микросхемах, в основе которых всё равно лежат полупроводниковые приборы, только в микроверсии. Основное преимущество такой аппаратуры — это очень маленькие габариты.
 
2.4 Гибридные. Часть каскадов собрана на одном, например, на транзиторном виде элементов, а другая на лампах или микросхемах.
 
.
 
 
 
 
3. Количество каналов
 
Все усилители низкой частоты можно разделить по количеству каналов для воспроизведения звука на
1. монофонические — 1 канал;
2. стереофонические — 2 отдельных канала несущие разную информацию слышимую в результате одним целым музыкальным воспроизведением;
3. Квадро — 4-й канальный звуковой усилитель, для его полноценной работы нужен источник звука, несущий четыре отдельных информационных канала. Зачастую именно такая система вместе с сабвуфером (усилителем только самого низкого частного диапазона) лежит в основе систем домашних кинотеатров.
 
4. Тип выходного каскада
 
Усилители также делятся по типу выходного каскада оконечного усилителя:
1.Однотактный;
2.Двухтактный.
Так как звуковой сигнал состоит из переменной составляющей, то именно двухтактные усилители способны передавать в нагрузку как положительную, так и отрицательную часть синусоидального тока. Обычно это комплект транзисторов с разным типом переходов (p-n-p — n-p-n) работающих в паре и включенных последовательно. Усиление звуковой частоты, реализованное на лампах, может быть выполнено таким образом, поэтому зачастую в их конструкции применяются выходные трансформаторы со средним выводом. А электронные лампы управляются по противофазе.
 

 

5. Классы усилителей
 
5.1 класс А
Считаются эталоном качества звука, из-за того, что режим работы выбирается на линейном участке, это позволяет достичь высокого качества звучания минимальным схемотехническим решением.
Первый каскад усилителей других классов обязательно работают именно в этом классе, так как искажения и шум первого каскада усиливаются последующими каскадами. Но именно этот режим работы выделяет на транзисторе максимальное количество тепла. Как следствие появляются громоздкие системы охлаждения и большие сложности в создании мощного усилителя, не считая того, что усилителю надо время на прогрев и большого потребления электроэнергии.
5.2 класс B
Рабочая точка последнего каскада выбирается в основании вольтамперной характеристики транзистора, что позволяет снизить нагрев устройства. Недостатком является ступенька, в области тихих сигналов, из-за чего применялся в низкокачественных портативных устройствах и был полностью вытеснен классом D.
5.3 класс AB
Точка покоя выбирается чуть дальше от нуля, это позволяет достичь некоторого баланса между качеством звука и нагревом. Прочие классы (G или H) так или иначе развивают эту идею. Из-за относительно простой схемотехники, не особо требовательной к качеству компонентов, встречается повсеместно — от недорогих портативных устройств, до концертных усилителей и аудиофильских штучек.
 
5.4 класс С, H, G
Рабочая точка в усилителях класса C, по сравнению с классом B, еще больше смещена относительно центра линейного участка ВАХ-транзистора. В звуковых устройствах из-за слишком больших искажений не используются.
В усилителях H-G классов, по сути, представляющих из себя класс AB, используется дополнительный источник напряжения, подключаемый прямо на лету к выходному каскаду. Это позволяет немного повысить КПД.
 
5.5 класс D
В отличии от других классов, транзистор работает в ключевом режиме — 2 устойчивых состояниях либо открыт, либо закрыт. Иногда применяют положительную обратную связь для ускорения смены состояний — немыслимый трюк для других классов, приводящий к самовозбуждению.
Так как тепло в основном выделяется при переключении из одного состояния в другое, транзистор очень мало нагревается. Более высоким КПД обладают только режимы E и F, где переключение транзистора происходит в тот момент, когда через него не проходит ток (за счет работы в резонансе с нагрузкой). Но для звуковых усилителей такой режим не подходит из-за слишком больших искажений. Дурную славу эти усилители получили по самым первым дешевым представителям класса.
 
 
 
 
 
 
 
 
Заключение
 
В результате проведённой работы я рассказал большое количество теории, связанной с усилителем звукового сигнала. Так же выяснил, что устройства, можно собрать самостоятельно, но это довольно трудоёмкий процесс, который требует определённых знаний и способностей как в физике, так и в радиотехнике.
Я буду применять полученные навыки в создании электронных устройств.
 
 
 
 
 
 
 
Список использованных источников
 
  1. 1.Бессонов Л.А., Теоретические основы электротехники – М., 1989;
  2. Дуглас Селф. Проектирование усилителей мощности звуковой частоты. Третье издание. 2009.
  3. Сифоров В.И., Радиоприемные устройства – М., 1988.
  4. Шкритен П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. Москва «Мир». 1991.
  5. Журнал «РАДИО»
  6. https://trueconf.ru/blog/wiki/usilitel-moshhnosti-zvuka
  7. https://audiotop.ru/info/klassifikaciya-usiliteley-zvuka
  8. https://pop-music.ru/articles/klassy-usiliteley/
  9. https://youtu.be/NeJxg33-Zy8?si=jcWfpWohmwz5jTz2
 


Данные о работе

Учебное заведениеМБОУ СОШ №56
АвторГаврилов Юрий Леонидович
РуководительСергеева Татьяна Владимировна
Дата2024-03-24
Класс9

Информация

Просмотров
138
Оценка от сайта
6 из 10 
()

Достижения