Введение

Усилитель-это электронное устройство предназначен для высококачественного усиления монофонических и стереофонических звуковых программ и электрических сигналов от электропроигрывающих устройств, магнитофонов, радиоприемных устройств (тюнеров) и других источников программ и устройств.

Усилители в современном представлениям, появились лишь в девятнадцатом веке, а до этого был орган - музыкальный инструмент, в котором легкое нажатие клавиши вызывает постоянное движение воздуха из сжатых мехов.

Пассивные акустические преобразователи (голосовые связки или мембрана фонографа) не имеют источника внешней энергии. В пневматическом усилителе, аэрофоне, конструкции созданной в 1875 году Т. А. Эдисоном, поток сжатого воздуха в трубке управлялся голосом человека, говорящего в вентиль с мембраной. В более позднем фонографе Пате, созданном в 1905 году и запатентованном под названием "оксетофон", мембрана вентиля была соединена непосредственно с иглой.

Простор для развития электронных усилителей открылся с появлением электронных приборов. В 1904 года американский изобретатель Ли де Форест усовершенствовал вакуумный диод Д. А. Флеминга, использовав управляющий электрод в виде проволочной сетки (отсюда кстати и название триод) для регулировки потока электронов и разработал устройство усиления электрических сигналов, состоящий из нелинейного элемента и статического сопротивления, включенного в анодную цепь.

В 1932 году инженер Гарри Найквист определил условия устойчивости усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.

В конце пятидесятых годов прошлого века появился первый полупроводниковый элемент - транзистор, в котором электроны проходят не через вакуум, а через твердое вещество полупроводника.

На сегодняшний день существует большое количество различных усилителей которые можно классифицируют по многочисленному ряду различных признаков:

По типу применения в конструкции усилителя активных элементов они бывают:

Ламповые - на электронных, электровакуумных лампах. В 60-х годах выпускались ламповые усилители очень большой мощности (до десятков киловатт). В настоящее время используются в качестве инструментальных усилителей, а также до сих пор в качестве звуковоспроизводящих.

Транзисторные - на биполярных или полевых транзисторах. Такая конструкция оконечного каскада усилителя является достаточно популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения большой выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется интегральными даже в мощных усилителях.

Интегральные - на интегральных микросхемах. Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности, построенные по различным схемам и работающие в различных классах. Из преимуществ - минимальное количество элементов и, соответственно, малые габариты.

Гибридные - часть каскадов собрана на полупроводниковых элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными также называют усилители, которые частично собраны на интегральных микросхемах, а частично на транзисторах или электронных лампах.

По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой выделяют следующие виды усилителей:

Трансформаторные - в основном такая схема согласования применяется в ламповых усилителях. Обусловлено это необходимостью согласования большого выходного сопротивления лампы с малым сопротивлением нагрузки. Транзисторные усилители высокого класса также имеют трансформаторное согласование с нагрузкой.

Бестрансформаторные - наиболее распространенная схема согласования для транзисторных и интегральных усилителей, т.к. транзисторный каскад имеет малое выходное сопротивление, хорошо согласующееся с низкоомной нагрузкой.

По диапазону воспроизводимых частот существуют следующие усилители:

Усилитель низкой частоты - это усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот. Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

Усилитель высокой частоты - усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике.

По типу применяемой нагрузки существуют следующие виды усилителей:

с резистивной нагрузкой

с емкостной нагрузкой

с индуктивной нагрузкой

с резонансной нагрузкой

По типу обработки входного сигнала и схеме построения выходного каскада усилителя существуют следующие классы усилителей:

- класс «A» - активный элемент всегда открыт независимо от наличия на входе сигнала. При работе в таком режиме усилитель малые нелинейные искажения и маленький коэффициент полезного действия(20%-30%).В основном применяется в усилителях с небольшой мощности.

- класс «В» - В этом режиме рабочая точка выбирается таким образом, чтобы ток покоя был равен нулю. Режим работы класса В характеризуется углом отсечки равным 90°. В режиме В усилитель характеризуется высоким коэффициент полезного действия (60%-70%) и присутствием больших нелинейных искажений.

- класс «АВ» - Режим сочетающий в себе два класса «А» и «В». Режем характеризуется тем что при отсутствии сигнала транзистор закрыт или почти закрыт и открывается при наличии сигнала. Такой усилитель характеризуется несколько меньшим коэффициент полезного действия (50%-60%) и несколько меньшими нелинейными искажениями.

- класс «Н» - В этом режиме усилитель работает в режиме «АВ» и включен по мостовой схеме. Это позволяет увеличить выходную мощность в раза. Коэффициент полезного действия такого усилителя составляет (75%)

- класс «G» - Усилитель имеет два двухтактных выходных каскада. Один маломощный работает в режиме «А», второй в режиме «АВ» или «В». При малой мощности работает каскад в режиме «А», при большой каскад в режиме «»В. Коэффициент полезного действия такого усилителя составляет (75%).

- класс «D» - В этом режиме усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность импульсов изменяется в соответствии с текущим значением входного сигнала линейно, не имея дискретных значений, применяется широтно-импульсная модуляция. Такой усилитель характеризуется очень высоким коэффициент полезного действия (90%-99%) и очень малыми нелинейными искажениями.

На сегодняшний день усилители являются сильно востребованными электронными устройствами. Усилители нашли широкое применение в различной бытовой, контрольно измерительной, радиопередающей и радиопринимающей аппаратуре, которая широко используется в различной сфере деятельности. Кроме того с развитием научно технологического процесса и нанотехнологий усилительная техника не стоит на месте и очень быстро развивается. Развитие элементной базы и схемотехники усилителей позволяет получать всё более новые и более совершенные и компактные усилители имеющие все более лучшие и высокие параметры.

1. Техническое описание усилителя

1.1 Анализ исходных данных

Усилитель предназначен для высококачественного усиления монофонических и стереофонических звуковых программ от электропроигрывающих устройств, магнитофонов, радиоприемных устройств (тюнеров) и других источников программ также усилитель предназначен для эксплуатации в жилых помещениях.

Данный усилитель по типу применяемых в конструкции усилителя активных элементов относится к классу транзисторных усилителей и работает в классе «АВ».

Согласно исходным данным необходимо:

Рассмотреть усилителя модель «Радиотехника У-101Стерео».

Произвести анализ типовых неисправностей.

Рассмотреть и писать настройку модуля УНЧ-50-8.

Изучить и рассмотреть элементную базу модуля УНЧ-50-8 и произвести её анализ.

Рассмотреть взаимозаменяемость мощных выходных транзисторов в модуле УНЧ-50-8.

Также в курсовой проект должна входить графическая часть, в ней должны присутствовать чертежи:

Схема электрическая структурная усилителя (формат А3).

Схема электрическая принципиальная модуля УНЧ-50-8 (формат А3).

1.2 Назначение основные параметры и технические характеристики усилителя

Усилители - предназначены высококачественного усиления монофонических и стереофонических звуковых программ и электрических сигналов поступающих от электропроигрывающих устройств, магнитофонов, радиоприемных устройств (тюнеров) и других источников программ и устройств. Они являются одними из наиболее важных и широко используемых устройств в системах передачи и обработки различной информации, представленной с помощью электрических сигналов. Высокая чувствительность, быстродействие, компактность, экономичность электронных усилителей обусловили их широкое применение в измерительной технике, электро и радиосвязи, автоматике, вычислительной технике и прочей технике.

Усилители имеет различную и многообразную конструкцию. Чаще всего в виде различных прямоугольных блоков(корпусов) внутри которых имеется шасси на котором располагаются и крепятся различные функциональные узлы. Любой усилитель обязательно имеет радиаторы для отвода тепла, рассеваемого активными элементами. Усилители могут строиться, как водном едином блоке, где в одном корпусе присутствует и усилитель мощность и предварительный усилитель, так и в двухблочном виде. В этом случаи в отдельных корпусах (блоках) выполняется усилитель мощности и предварительный усилитель иногда в комплекте может присутствовать эквалайзер выполненный также в отдельном корпусе (блоке).

Также любые усилители содержат ряд различных управляющих ручек, контрольных элементов, входов, выходов и переключателей, расположенных на передний и задней панелях. В некоторых усилителях возможно расположение входов и выходов с правой или левой стороны. Наиболее часто в усилителях могут встретиться следующие устройства:

- Переключатели входов различных источников программ;

- переключатель видов работ (моно-стерео);

- переключатель оперативного управления для двух магнитофонов;

- переключатель отключения и включения тонкомпенсаци;

- переключатель линейности амплитудно частотной характеристики (АЧХ);

- переключатели фильтров высоких и низких частот;

- переключатель ослабления сигнала (в мощных усилителях);

- плавные регуляторы громкости, стерео баланса и тембра низких, высоких и иногда средних частот;

- встроенный эквалайзер;

- индикатор выходной мощности или уровней.

Усилители также могут содержать устройства для подключения:

- Электропроигрывающего устройства с магнитоэлектрическим звукоснимателем (вход корректирующий);

- стационарного радиоприемника, телевизора, DVD проигрывателя или тюнера;

- звукозаписывающей аппаратуры;

- магнитофонов воспроизведения;

- двух и более акустических систем;

- головных стереотелефонов.

Любые усилители имеют ряд различных технических характеристик. В таблице 1 приведены основные технические характеристики для рассматриваемого усилителя.

Таблица 1-Основные технические характеристики

Технические характеристики	значение
Источник питания	220В, 50Гц
Изменение напряжения питания в сети	±10%
Потребляемая мощность	80Вт
Сопротивлении нагрузки (RН)	4Ом
Номинальная выходная мощность на сопротивление нагрузки 4Ом	2 X30Вт
Коэффициент нелинейных искажений	0,3%
Диапазон воспроизводимых частот	20-20000Гц
Пределы регулирования тембра на частоте 100Гц	±(10±3)
Пределы регулирования тембра на частоте 10000Гц	±(8±3)
Переходные затухания между каналами	30 дБ
Отношение сигнал/взвешенный шум при положениях регулятора громкости (РГ): в номинальном положении в положении обеспечивающим на частоте 1000 Гц выходную мощность 50 мВт	60 дБ 83 дБ
Отношение сигнал/фон не менее	60 дБ
Чувствительность линейного входа	200мВ

Продолжение таблицы 1

Технические характеристики	значение
Чувствительность корректирующего входа	2мВ
Переходное затухание между стереоканалами на частотах: 250 Гц 1000 Гц 10000 Гц	50 дБ 40 дБ 30 дБ