Разработка устройства воспроизведения с аудиокассет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Факультет радиоэлектроники и автоматики

Кафедра радиотехники и радиотехнических систем

Выпускная квалификационная работа

Разработка устройства воспроизведения с аудиокассет

Дипломант:

Антонова Л.Г.

группа ЗРТ 21-13

Руководитель:

Чертановский А.Г.

Зав. кафедрой РРС

к.ф.-м.н., доцент Михайлов А.Л.

Чебоксары 2016

Аннотация

воспроизведение магнитный запись микросхема

Выпускная квалификационная работа содержит 50 страниц пояснительной записки и 5 листов графической части.

В первом разделе показано, что современные устройства воспроизведения магнитной записи строились на специализированных микросхемах, поэтому можно выбрать микросхему с необходимыми параметрами согласно техническому заданию.

Во втором разделе показано, что для разработки устройства воспроизведения с аудиокассет необходимы следующие блоки: усилитель с частотно-зависимой отрицательной обратной связью; блок питания и стабилизатор напряжения питания двигателя.

В третьем разделе показано, что из сигнала, поступающего с магнитной головки Uс, вычитается напряжение отрицательной обратной связи Uос. Напряжение отрицательной обратной связи зависит от частоты, т.к. необходимо получить форму АЧХ усилителя определенной формы.

В четвертом разделе произведен выбор элементной базы, разработаны электрические принципиальные схемы: усилителя воспроизведения, стабилизатора и блока питания, а также произведен расчет узлов.

Abstract

Final qualifying work contains 50 pages of the explanatory note and graphical part 5 sheets

The first section shows that the current reproducing apparatus of magnetic recording built on specialized chips, so you can select the chip with the required parameters according to the statement.

The second section shows that the development of the playback device with audio cassettes need the following blocks: amplifier with frequency-dependent negative feedback; power supply and stabilizer motor voltage.

The third section shows that of the signal from the magnetic head Uc subtracted voltage negative feedback Uos. Negative feedback voltage dependent on the frequency, because you need to get in shape the frequency response of the amplifier of some form.

In the fourth section, made the choice of the element base, developed the electrical circuit diagrams: playback amplifier, regulator and power supply, as well as a calculation node.

Оглавление

Введение

1. Обзор технической литературы

1.1 История

1.2 Магнитные ленты

1.3 Интегральная схемотехника

Выводы по главе 1

2. Разработка структурной схемы

Выводы по главе 2

3. Разработка функциональной схемы

Выводы по главе 3

4. Разработка электрической принципиальной схемы

4.1 Выбор элементной базы

4.2 Расчет усилителя воспроизведения

4.3 Расчет стабилизатора питания двигателя

4.4 Расчет блока питания

Выводы по главе 4

Заключение

Список литературы

Введение

Магнитная звукозапись основана на использовании свойств, некоторых материалов, сохранять намагниченность после прекращения воздействия на них внешнего магнитного поля [1].

Запись производится с помощью специального устройства -- записывающей магнитной головки, создающей переменное магнитное поле на участке движущегося носителя (чаще всего магнитной ленты), обладающего магнитными свойствами. На ферромагнитном слое носителя остается след остаточного намагничивания. След и есть дорожка фонограммы. При воспроизведении магнитная головка преобразует остаточный магнитный поток движущегося носителя записи в электрический сигнал звуковой частоты [1].

Магнитная лента -- носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи. Устройства для записи звука и видео на магнитную ленту называются соответственно магнитофон и видеомагнитофон. Устройства для хранения компьютерных данных на магнитной ленте называется стример [2].

Магнитная лента произвела революцию в вещании и записи. Вместо прямых эфиров в телевизионном и радиовещании стало возможным производить предварительную запись программ для последующего воспроизведения. Первые многодорожечные магнитофоны позволяли производить запись на несколько раздельных дорожек от различных источников, а затем впоследствии сводить их в конечную запись с наложением необходимых эффектов. Также развитию компьютерной техники послужила возможность сохранения данных на длительный период с возможностью быстрого доступа к ним [2].

Магнитная лента состоит из гибкой основы, на которую с одной стороны нанесен рабочий слой -- суспензия тонкого ферромагнитного порошка в специальном лаке. Между ними может наноситься промежуточный слой, обеспечивающий лучшее сцепление основы и рабочего слоя. Сам рабочий слой может состоять из нескольких слоев с ферромагнитным порошком разного состава. Кроме того, поверх рабочего слоя иногда наносят ещё один -- антифрикционный, для снижения трения в тракте движения ленты, например, из коллоидного графита. Общая толщина ленты составляет от единиц до десятков микрометров, ширина -- от единиц миллиметров до 100 мм и более, в зависимости от назначения. Лента поставляется и используется чаще всего смотанной в плотный рулон на сердечнике или катушке той или иной конструкции [2].

Основа магнитной ленты изготавливается из синтетических материалов, чаще всего ацетатцеллюлозных (диацетата и триацетата), полиэтилентерефталата (лавсана) и полиимидов. Применялись и другие материалы (бумага, целлулоид, полиэтилен, полихлорвинил), но они вышли из употребления, так как хуже отвечали требованиям, предъявляемым к магнитным лентам [2].

В качестве рабочего слоя используются порошки окислов железа, хрома, кобальта и их смеси, а также порошки чистых металлов. От состава, толщины и однородности рабочего слоя, размеров и формы частиц магнитного порошка во многом зависят основные характеристики ленты [2].

Существуют также однослойные магнитные ленты, в которых ферромагнитный порошок распределен в толще материала основы, и цельнометаллические, представляющие собой тонкую полосу из углеродистой стали. Однако подавляющее распространение получили именно многослойные ленты, описанные выше [2].

1. Обзор технической литературы

Магнитная лента была разработана в 1930-е годы в Германии при сотрудничестве двух крупных корпораций: химического концерна BASF и электронной компании AEG при содействии немецкой телерадиовещательной компании RRG [2].

В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер (Fritz Pfleumer), после ряда экспериментов с различными материалами, сделал напыление порошком оксида железа на тонкую бумагу с помощью клея. В 1928 году он получил патент на применение магнитного порошка на полоске бумаги или кинопленке. В этом же году он демонстрирует свой прибор для магнитной записи с бумажной лентой публике. Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, её можно было обрезать и склеивать. В 1936 году Национальный суд Германии признал права по патенту Пфлеймера недействительными, так как покрытие бумажной ленты железным порошком было изложено ещё в патенте Поульсена от 1898 года [2].

В 1932 году компания AEG, взяв на вооружение идею Пфлеймера, начала производство прибора для магнитной записи под названием «Магнетофон-К1». Носителем в «Магнетофоне-К1» была лента, которую изготавливал немецкий химический концерн BASF. «Магнетофон-К1» был представлен публике в 1935 году на радиовыставке в Берлине [2].

Фридрих Маттиас (Friedrich Matthias) из IG Farben/BASF разработал многослойную ленту, состоящую из подложки, клея и напыления порошком оксида железа. В 1939 году BASF представил публике эту ленту. Это изобретение было революционным. Параллельно этому инженер Вальтер Вебер работал над улучшением качества воспроизведения магнитофонов, производимых AEG. Он проводил эксперименты с подмагничиванием ленты. Опытным путём было доказано, что высокочастотное подмагничивание переменным током намного улучшает качество воспроизведения. Весной 1940 года Вебер получает патент на технологию высокочастотного подмагничивания переменным током, и уже в 1941 году AEG выпускает новую модель магнитофона «Magnetophon K4-HF». Технические характеристики этой модели аппарата магнитной записи превосходили все существовавшие тогда аппараты магнитной записи: благодаря открытой Вебером технологии, отношение сигнал/шум составило 60 дБ, а воспроизводить он уже мог частоты выше 10 кГц [2].

В 1942 году AEG начала проводить эксперименты по стереофонической записи звука [2].

Наиболее распространенными в звукозаписи стали ленты шириной 6,35 и 3,81 мм. Ленты другой ширины применялись в студийных многодорожечных магнитофонах, для видеозаписи, записи цифровых данных и для других специальных целей [2].

Ведущими мировыми производителями магнитных лент являлись компании BASF, Agfa (Германия), 3M (США), Denon, Maxell, TDK (Япония). В СССР главными производителями магнитной ленты были Шосткинское ПО «Свема», Казанское ПО «Тасма» им. В.В. Куйбышева и Переславское ПО «Славич» [2].

1.1 История

Низкое качество звука, высокая цена аппаратов звукозаписи, непрочный и недолговечный носитель звука (фольга, восковые цилиндры) -- все это говорило о том, что нужно искать новые пути звукозаписи [1].

Во-первых, нужно было найти новый носитель, который бы отвечал таким требованиям, как: низкая стоимость, прочность, удобство в работе, возможность повторного многократного использования [1].

Во-вторых, нужно было найти новый механизм для записи и воспроизведения звука -- более простой в конструкции и более дешёвый [1].

Все это стало предпосылкой к тому, чтобы обратить внимание на магнитные свойства некоторых материалов и на само явление магнетизма. В 1878 году американский инженер Оберлин Смит впервые ознакомился с изобретением Эдисона -- фонографом. Увидев потенциал этого аппарата, Смит приобрел экземпляр для своей лаборатории и принялся экспериментировать с его конструкцией. Результатом этих экспериментов стала статья «Некоторые возможные формы фонографа» (Some Possible Forms Of Phograph), вышедшая в 1888 году в нью-йоркском журнале «Электрический мир» (Electrical World). В своей статье, помимо двух вариантов механической записи звука (в качестве носителя предлагались стальная проволока и стальная лента, на которые с помощью иглы наносился бы «рисунок» звуковой волны), Смит впервые предложил конструкцию аппарата, в котором для записи звукового сигнала использовалось явление магнетизма. Это устройство он назвал полностью электрическим вариантом фонографа. В качестве носителя предлагалось использовать хлопковую или шелковую нить с прочно закрепленными кусочками стальной проволоки, которые, под воздействием тока идущего от микрофона, будут намагничиваться, проходя через катушку. По мнению изобретателя, такой аппарат увеличил бы громкость записи, так как в записи не присутствовали бы шумы механической природы (шум иглы, скребущей по поверхности носителя). К тому же такой аппарат можно было применять для записи речевых сообщений [1].

Смит опубликовал свои идеи усовершенствования фонографа с той целью, чтобы читатели, которых заинтересуют его идеи, воплотили бы их в жизнь, так как у изобретателя не было времени заняться этим самому. Изучив статью Обрелина Смита, датский инженер Вальдемар Поульсен, после серии экспериментов, изготовил первый прибор магнитной записи на стальной проволоке, который он назвал телеграфон. В 1898 году Поульсен получил патент на своё изобретение [1].

Ранние аппараты магнитной записи (АМЗ) создавались путём замены носителя: вместо стальной проволоки стали применять тонкую стальную ленту [1].

Первым АМЗ, в котором стали применять стальную ленту, стал блаттнерфон, принадлежавший британскому кинопродюсеру и шоумену Луи Блаттнеру. В1929 году Луи Блаттнер купил права на это изобретение у немецкого изобретателя Курта Штилле (Kurt Stille), который ещё в 1903 году, с целью экспериментов, привёз в свою мастерскую телеграфон Поульсена. Штилле усовершенствовал телеграфон, добавив в его конструкцию электронный усилитель, чтобы это устройство можно было использовать в качестве диктофона. В 1924 году улучшенный телеграфон вышел в продажу. Носителем по-прежнему была стальная проволока, но позже её заменили на стальную ленту, так как лента меньше рвалась и путалась [1].

После покупки прав на изобретение Штилле Блаттнер назвал аппарат своим именем. Блаттнер использовал аппарат для озвучки фильмов на своей студии «The Ludwig Blattner Picture Corporation» [1].

В 1931 году Кларенс Н. Хикман (Clarence N. Hickman) из американской телекоммуникационной корпорации Bell Labs закончил прототип автоответчика -- АМЗ на стальной ленте. Но его автоответчик не нашёл широкого применения, потому что политика американской AT&T запрещала применение таких устройств на общественных телефонных линиях [1].

В 1932 году британская телерадиовещательная корпорация (BBC) впервые применила в своем вещании АМЗ Маркони-Штилле (Marconi-Stille) на тонкой стальной ленте шириной 3 мм и толщиной 0,08 мм. Для воспроизведения высокочастотных звуков стальная лента должна была двигаться со скоростью 1500 мм/сек относительно записывающей и воспроизводящей головок. Это значит, что на получасовую программу уходило 3 км ленты, а катушка с лентой весила 25 кг. Из соображений безопасности этим АМЗ можно было управлять только с помощью пульта управления, который находился в отдельной комнате. Из-за высокой скорости движения ленты, её упругости и острых, как бритва, краёв, работать рядом с лентой было небезопасно, в случае её обрыва, она могла отлететь и причинить серьёзную травму. Но помимо этих недостатков был и ещё один: технология записи в то время могла привести к обширной потере данных и плохому качеству аудиозаписи [1].

К середине 1930-х немецкая компания C. Lorenz разработала АМЗ на стальной ленте, который недолго применяли в своей работе европейские телефонные компании и немецкие радиосети [1].

В 1938 году немецкий инженер и изобретатель Джозеф Бигун (нем. Joseph Begun) покинул Германию и переехал в Америку, где стал сотрудником научно-изобретательской компании Браша (Brush Development Company). В 1946 году Brush Development Company выпустила первый коммерческий катушечный АМЗ «Soundmirror BK 401» [1].

Магнитная звукозапись, такая какой мы её знаем сейчас, была разработана в 1930-е годы в Германии при сотрудничестве двух крупных корпораций: химического концерна BASF и электронной компании AEG при содействии немецкой телерадиовещательной компании RRG [1].

В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер (Fritz Pfleumer), после ряда экспериментов с различными материалами, сделал напыление порошком оксида железа на тонкую бумагу с помощью клея. В 1928 году он получил патент за применение магнитного порошка на полоске бумаги или киноплёнке. В этом же году он демонстрирует публике свой прибор магнитной записи с бумажной лентой. Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, её можно было обрезать и склеивать. В 1936 году Национальный суд Германии признал права по патенту Пфлеймера недействительными, так как покрытие бумажной ленты железным порошком было изложено ещё в патенте Поульсена от 1898 года [1].

В 1932 году компания AEG, взяв на вооружение идею Пфлеймера, начала производство прибора для магнитной записи под названием «Магнетофон-К1». Носителем в «Магнетофоне-К1» была пленка, которую изготавливал немецкий химический концерн BASF. «Магнетофон-К1» был представлен публике в1935 году на радиовыставке в Берлине [1].

Эдвард Шюллер (Eduard Schьller) из AEG спроектировал «Магнетофоны» и изобрёл кольцевую головку для записи и воспроизведения. Этой головкой заменили иглообразную головку, так как последняя часто рвала плёнку [1].

Фридрих Маттиас (Friedrich Matthias) из IG Farben/BASF разработал многослойную плёнку, состоящую из подложки, клея и напыления порошком оксида железа. В 1939 году BASF представил публике эту плёнку. Это изобретение было революционным [1].

В это же время инженер Вальтер Вебер (Walter Weber) работал над улучшением качества воспроизведения магнитофонов, производимых AEG. Он проводил эксперименты с подмагничиванием пленки. Опытным путём было доказано, что высокочастотное подмагничивание переменным током намного улучшает качество воспроизведения. Весной 1940-го года Вебер получает патент на технологию высокочастотного подмагничивания переменным током, и уже в 1941 году AEG выпускает новую модель магнитофона: Magnetophon K4-HF. Технические характеристики этой модели превосходили все существовавшие тогда аппараты магнитной записи: благодаря открытой Вебером технологии, отношение сигнал/шум составило 60 Дб, а воспроизводить он уже мог частоты выше 10 кГц [1].

Во время Второй Мировой Войны страны -- члены антигитлеровской коалиции (Британия, США, СССР, Франция, Китай, Польша) заметили, что в Германии проводятся радиотрансляции одновременно из нескольких городов, находившихся в разных частях страны. Американский инженер Ричард Рэнжер и группа других аналитиков предполагали, что это всё были копии одной фонограммы (в то время такие копии создавали специально для радиотрансляций на пластинках в 78 об/мин), однако качество звучания было таким, что его нельзя было отличить от прямой радиотрансляции; и продолжительность этих трансляций была намного больше, чем позволял объём пластинки на 78 оборотов (полное время звучания примерно 11 минут). Перед окончанием войны американским войскам, находившимся в Европе, удалось вывезти несколько немецких «Магнетофонов» с радиостанции «Люксембург» (Radio Luxembourg). В них содержались все ключевые технологии современной аналоговой магнитной записи, которые послужили основанием для дальнейшего бурного развития технологий в области магнитной записи [1].

1.2 Магнитные ленты

Магнитные ленты для звукозаписи впервые были изготовлены в 1934 г. В качестве магнитного материала тогда использовались частицы окиси железа кубической формы. Выпускалась эта лента под названием "магнитофонная лента". Позднее в качестве магнитного материала стали применять иглообразные частицы гаммаокиси железа, и качество магнитных лент существенно улучшилось. Наибольшее распространение получили магнитные ленты, состоящие из основы и нанесенного на нее рабочего слоя. Появились также (в основном для кассетных магнитофонов) магнитные ленты, у которых рабочий слой состоит из двух слоев различного магнитного материала. Один слой (g-Fe2O3) позволяет получить лучшие характеристики на низких частотах, а второй (СrО2) - на высоких. Вообще, в связи с развитием кассетной аппаратуры магнитной записи и воспроизведения звука, появилось много новых магнитных лент. Поэтому Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла в качестве основных четыре типа магнитных лент для бытовых кассетных магнитофонов (табл. 1) [3].

Таблица 1. Магнитные ленты

Тип магнитной ленты	Материал рабочего слоя	Типовая магнитная лента	Постоянная времени записи, мкс
			t2	t1
МЭК-1	g-Fe2O3	BASF / Р-723	120	3 180
МЭК-2	CrO2	BASF / С-401	70	3 180
МЭК-3	g-Fe2O3+ CrO2	Sony / С-301 Sony / М-10655	70	3 180
МЭК-4	Fe	Не установлена	70	3 180

Необходимо отметить, что некоторые параметры магнитных лент (относительная частотная характеристика, относительная амплитудная характеристика, относительная средняя чувствительность, относительное значение тока оптимального высокочастотного подмагничивания), могут измеряться только относительно стандартного образца свойств материала. В качестве таких стандартных образцов и утверждаются так называемые типовые магнитные ленты. При обозначении этих лент обязательно должен быть указан полив и номер партии [3].

Начиная с 50-х годов, в магнитной записи стали применяться измерительные магнитные ленты. С применением этих лент отпала необходимость практически в каждом магнитофоне подстраивать канал записи и канал воспроизведения под каждую магнитную ленту, каждый полив. Стандартизировав канал воспроизведения, изготовители магнитофонов подобрали оптимальный ток записи и ток высокочастотного подмагничивания. Как видно из таблицы, постоянная времени записи на низких частотах та для всех типов магнитных лент установлена одинаковой. А на высоких частотах для лент типа МЭК-2, МЭК-3 и МЭК-4 ток несколько меньше, чем для МЭК-1. Уменьшение t1, стало возможным благодаря достигнутым высоким электроакустическим характеристикам магнитных лент указанных типов. Но при этом возникла необходимость увеличить ток подмагничивания для лент МЭК-2 примерно до 4-6 дБ, а для лент МЭК-3 до 2-3 дБ относительно лент типа МЭК-1. Как правило, магнитофоны имеют специальные переключатели для работы с различными типами магнитных лент [3].

На зарубежных кассетах с магнитными лентами типа МЭК-1 наиболее часто встречаются обозначения "Type 1", "extra 1", "normal", "Fe", "Pel", "IEC1"; общее обозначение для кассет с лентами этого типа "EQ: 120 mS". Магнитная лента в таких кассетах имеет рабочий слой из гаммаокиси железа и пригодна для использования во всех отечественных бытовых кассетных магнитофонах. Кассеты с магнитной лентой типа МЭК-2 имеют наиболее распространенные обозначения: "chromdioxid" и "chrom". Рабочий слой у этих лент содержит магнитные частицы из двуокиси хрома и обладает лучшими по сравнению с магнитными лентами типа МЭК-1 амплитудно-волновыми характеристиками. Кассеты с лентой типа МЭК-2 предназначены для применения в магнитофонах, имеющих специальный переключатель типа лент "Сr" (СrО2) [3].

Кассеты с магнитной лентой типа МЭК-3 обычно обозначаются "Ferri Chrom III", "Ferrochrom". Ленты этого типа называют трехслойными, так как они состоят из основы, рабочего слоя из порошков гаммаокиси железа и двуокиси хрома. Амплитудно-волновые характеристики этих лент приближаются к магнитным лентам на двуокиси хрома, но требуют несколько меньших по сравнению с ними токов подмагничивания и записи. Кассеты с такими магнитными лентами могут применяться в магнитофонах, оснащенных специальным переключателем "FeCr". Кассеты с магнитной лентой типа МЭК-4 имеют обозначения "pure metal", "metal". Широкого распространения этот тип магнитных лент пока не получил, так как для эффективного использования их необходимы специальные магнитные головки, сердечники которых изготовлены из материала с большим потоком насыщения (не насыщаются при больших уровнях сигнала) [3].

Для удобства эксплуатации кассетные магнитофоны, предназначенные для работы с магнитными лентами типа МЭК-2, МЭК-3 и МЭК-4, обычно оснащаются автоматическими переключателями тока стирания, подмагничивания и АЧХ каналов записи и воспроизведения (постоянных времени), которые срабатывают при применении кассет с лентой конкретного типа. С этой целью в задних торцевых стенках кассет с магнитными лентами каждого типа имеются соответствующие коммутационные карманы [3].

Условное обозначение типа отечественной магнитной ленты расшифровывается следующим образом. Первая буква в условном обозначении указывает на назначение магнитной ленты: А - звукозапись. Первая цифра (после буквы) определяет материал основы магнитной ленты: 2 - диацетилцеллюлоза, 3 - триацетилцеллюлоза; 4 - полиэтилентерефталатная смола (лавсан). Вторая цифра указывает общую номинальную толщину магнитной ленты, например цифра 2 означает толщину ленты 18 мкм, цифра 3-27 мкм, цифра 4-34 мкм, цифра 6-5 мкм. Две последующие цифры определяют индекс технологической разработки, пятая цифра - численное значение номинальной ширины. Буква Б в конце обозначения указывает, что область применения данной магнитной ленты бытовая аппаратура магнитной записи [3].

1.3 Интегральная схемотехника

По мере развития технологической и элементной базы микроминиатюризация аппаратуры прошла через этапы транзисторизации и микромодульного конструирования функциональных узлов. Современным этапом микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры является применение интегральных микросхем (ИМС). В свою очередь, использование унифицированных функциональных узлов на основе интегральных микросхем позволит решить ряд технико-экономических задач [4]:

создание аппаратуры с минимальными размерами и массой;

повышение срока службы и надежности аппаратуры;

автоматизация технологических процессов сборки функциональных узлов и ремонта аппаратуры;

уменьшение потребляемой энергии;

снижение себестоимости.

Применение интегральных микросхем приводит к новым представлениям об оптимальном построении функциональных узлов, оказывает глубокое влияние на разработку, изготовление и ремонт аппаратуры. Построение усилительных устройств на основе интегральных микросхем базируется на многоцелевом использовании однотипных интегральных схем в сочетании с некоторыми внешними цепями и компонентами [4].

Интегральные микросхемы состоят из сотен активных и пассивных элементов, полученных в объеме и на поверхности полупроводникового кристалла в едином технологическом цикле. Эти элементы соответствующим образом соединены между собой и заключены в общий корпус. Планарная технология позволяет получить плотность упаковки в интегральных микросхемах в тысячи раз больше, чем плотность упаковки в микромодульной конструкции [4].

Интегральные микросхемы по своему назначению подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и усиления непрерывных сигналов. К ним предъявляются довольно жесткие требования с точки зрения стабильности характеристик и точности воспроизведения сигнала. Цифровые интегральные микросхемы предназначены для передачи и переработки цифровой информации. В аналоговых интегральных устройствах применяются аналоговые интегральные микросхемы [4].

По технологическим признакам интегральные микросхемы подразделяются на полупроводниковые, пленочные и гибридные. Наибольшее распространение получили полупроводниковые интегральные схемы, у которых все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводникового кристалла. Пленочные и интегральные схемы выполняются на диэлектрической подложке путем напыления. Гибридные ИМС представляют собой комбинацию дискретных навесных активных компонентов и пленочных пассивных элементов, напыленных также на диэлектрической подложке [4].

На выпускаемые и разрабатываемые в нашей стране интегральные микросхемы установлена классификация и система обозначений. В соответствии с принятым ГОСТом 18682-73 [4]:

первый элемент - цифра, указывающая конструктивно-технологическое исполнение микросхемы:

1; 5; 7 - полупроводниковые;

2; 4; 6; 8 - гибридные;

3 - прочие (пленочные, вакуумные и т.д.);

второй элемент - две цифры, обозначающие порядковый номер разработки серии микросхем (от 00 до 99);

третий элемент - две буквы, обозначающие функциональное назначение микросхем;

четвертый элемент - порядковый номер разработки микросхем по функциональному признаку в данной серии.

Буквы К, КН, КР обозначают условия их приемки. Не останавливаясь на всем многообразии вариантов обозначений, приведем расшифровку буквенных обозначений микросхем, рассматриваемых в данном учебном пособии [4];

УН - усилитель низкой частоты;

УЕ - усилители-повторители;

УИ - импульсные усилители;

УВ - усилители высокой частоты;

УР - усилители промежуточной частоты;

ПС - преобразователи частоты;

ДА - детекторы амплитудно-модулированных сигналов;

ДС - детекторы частотно-модулированных сигналов;

УД - операционные и дифференциальные усилители.

Первые два элемента обозначения определяют номер серии интегральных микросхем, объединяющих микросхемы, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения [4].

При создании первых образцов ИМС использовался ранее накопленный опыт в области производства и применения обычных транзисторных схем из дискретных компонентов. При этом практически полностью копировались транзисторные схемы. Однако по мере накопления опыта в области конструирования производства и применения ИМС подход к схемотехнике становится все более специфичным. Это связано со стремлением, с одной стороны, более плотно использовать выявившиеся возможности и особенности различных конструктивно-технологических методов микроэлектроники, с другой, обойти ограничения, существующие при изготовлении элементов [4].

При производстве ИМС относительная сложность изготовления элементов различных типов отличается от относительной сложности и стоимости изготовления аналогичных дискретных приборов. Так, например, изготовление пассивных элементов в полупроводниковых ИМС различных типов требует такого же количества операций, как и изготовление активных. Такое положение по-новому ориентирует разработчика схем, поскольку при построении схем на дискретных компонентах во многих случаях основным критерием в схемотехнике было сокращение числа активных приборов. В интегральных схемах транзистор занимает меньшую площадь, чем резистор или конденсатор, что является немаловажным фактором. В связи с этим в ИМС наметилась тенденция многофункционального использования транзисторов, причем они применяются в ИМС не только в качестве активных элементов. Транзисторы все чаще используются в двухполюсном включении в качестве диодов. При этом удается улучшить некоторые параметры, и появляется возможность их изменения за счет выбора соответствующего включения одного и того же транзистора. Транзисторы используются как конденсаторы малой емкости и как большие резисторы. Разработаны многоэмиттерные транзисторы, заменившие диодные сборки и обеспечивающие улучшение переходных характеристик логических схем [4].

Кроме того, наметилось стремление увеличить число транзисторов в схеме с целью ослабления требований к параметрам каждого транзистора в отдельности. Экономически более выгодно вместо одного транзистора с высокими параметрами использовать два транзистора со средними параметрами. Процент выхода годных схем, несмотря на некоторое увеличение числа компонентов, возрастает, а стоимость уменьшается. Поэтому в ИМС находят широкое применение так называемые составные транзисторы и каскадное включение транзисторов. Таким образом, старый принцип - чем проще схема, тем легче ее изготовить - применительно к планарной ИМС не всегда справедлив. Если в схемах с дискретными компонентами отношение количества транзисторов к числу пассивных элементов 1:8, 1:5, то в интегральных схемах 2:1 [4].

Особенностью интегральной схемотехники помимо сказанного является также преимущественное использование усилителей постоянного тока с непосредственными связями, а также стремление использовать такие схемы, характеристики которых определяются в основном не абсолютными значениями элементов (например, резисторов), а соотношениями между их номиналами. Как уже говорилось ранее, технологические допуски на абсолютные величины элементов довольно высоки, в то время как соотношения между номиналами можно выдерживать с большой точностью [4].

Как известно, в транзисторных схемах широко используются комбинации транзисторов с различной проводимостью, р-n-р и n-р-n. В интегральных микросхемах предпочтение отдается схемам, в которых используются транзисторы с проводимостью одного типа. Применение в одной схеме р-n-р и n-р-n транзисторов усложняет технологический процесс, причем соответственно возрастает стоимость схем и уменьшается процент выхода годных [4].

Существующая технология, а также применение новых материалов и новых физических явлений позволяют создать приборы, в которых трудно найти аналогию с соответствующими схемами, выполненными на дискретных компонентах. Так, большая паразитная распределенная емкость пленочных и п/п резисторов используется для создания распределенных RC - структур, на основе которых выполняются фильтры. Эффект Ганна в арсениде галлия используется для построения генераторов и логических схем. В ИМС находят широкое применение полевые транзисторы. Это обусловлено тем, что полевые транзисторы позволяют получить высокую степень интеграции, упрощают технологические процессы [4].

В ИМС находят широкое применение многоэмиттерные транзисторы. Многоэмиттерный транзистор представляет собой совокупность нескольких транзисторных структур, имеющих общий коллектор и базу. Все области эмиттеров образуются одновременно с соответствующими областями обыкновенного транзистора, поэтому все транзисторы имеют одинаковое распределение примесей в эмиттере, базе и коллекторе, одинаковые распределенные емкости переходов и одинаковые свойства коллекторов. Различие между многоэмиттерным и обычным транзисторами заключается в площадях коллекторных и эмиттерных переходов и числе эмиттеров, а также конструкции и взаимном расположении контактов. Многоэмиттерные транзисторы применяются в многоканальных переключающихся устройствах [4].

Следующая особенность интегральной схемотехники связана с затруднением в реализации избирательных цепей, поэтому в интегральной схемотехнике стараются использовать схемные решения, позволяющие реализовать избирательную частотную характеристику с использованем активных RC фильтров [4].

Базовыми схемами аналоговых ИМС необходимо считать многокаскадные усилители с непосредственной связью, охваченные глубокой отрицательной обратной связью, каскадные усилители с использованием составных транзисторов и дифференциальные усилители [4].

При проектировании многокаскадных усилителей переменного тока на дискретных элементах связь между каскадами осуществляется, как правило, через разделительные конденсаторы большого номинала. В ИМС конденсаторы большой емкости выполнить не удается, поэтому усилители переменного тока используются для диапазона сравнительно высоких частот (мегагерц и выше). На более низких частотах, в частности звуковых, применяют непосредственную связь между каскадами, то есть используют усилители постоянного тока. Такие схемы могут работать как на низких, так и на высоких (до 100 МГц) частотах [4].

Для построения усилителей низкой частоты используются ИМС с буквами УН. Рассмотрим внутреннею принципиальную схему ИМС К118УН1 (рис. 1) [4].

Рисунок 1. Принципиальная схема ИМС К118УН1

Каждый из двух каскадов усилителя выполнен по схеме с общим эмиттером, причем коэффициент усиления можно изменять путем подключения внешней нагрузки между выводом 10 и 9 или 7; через резисторы R3 и R5, соединяющие эмиттер V2 и базу V1, осуществляется межкаскадная отрицательная обратная связь внутри микросхемы. Вывод микросхемы 7 предназначен для подачи напряжения питания, а вывод 14 - для подключения общего провода. Вывод 11 позволяет подключать внешний конденсатор развязывающего фильтра. Используя выводы 2,5 и 12, путем подключения внешних элементов можно применять различные виды обратной связи [4].

Сама по себе данная ИМС не выполняет ни одну из функций обработки сигнала, но схема ее составлена так, что при определенном способе внешних соединений (схеме включений) она обеспечивает многофункциональное использование и разработку усилителей самыми разнообразными техническими условиями. Так, например, на основе ИМС К118УН1 можно собрать двухкаскадный усилитель низкой частоты (рис. 1.2), в котором оба каскада выполнены по схеме с общим эмиттером, причем коэффициент усиления второго каскада можно изменять путем подключения внешнего резистора R2 между выводами 10 и 9 [4].

Рисунок 2. Схема включения ИМС К118УН1

Во входную (вывод 3) и выходную (вывод 10) цепи включены разделительные емкости C1 и С4, номиналами которых определяется fн. С2 совместно с внутренним резистором R4 составляют развязывающий фильтр. Включение емкости С3 между выводом 12 и 14 (корпус) позволяет исключить последовательную ООС по току во втором каскаде [4].

Подключение внешнего резистора R1 между выводами 10 и 2 позволяет охватить оба каскада последовательной ООС по напряжению. Коэффициент усиления усилителя, собранного по схеме рисунок 1.4, практически зависит от величины R1. Чем больше R1, тем меньше коэффициент передачи цепи ООС, следовательно, коэффициент усиления больше. Для ограничения полосы пропускания со стороны верхних частот следует параллельно R1 подключить емкость C5. В этом случае осуществляется частотно-зависимая ООС. С увеличением частоты емкостное сопротивление уменьшается, следовательно, увеличивается глубина ООС, что приводит к уменьшению коэффициента усиления. Номинал емкости С5 рассчитывают исходя из заданной верней граничной частоты [4].

Для построения усилителей мощности используются ИМС серии 174, которые представляют собой предварительные и оконечные усилители звуковой частоты. Рассмотрим принципиальную схему ИМС 174УН5 (рис. 3), используемую в выходных усилителях звуковоспроизводящих устройств [4].

Рисунок 3. Принципиальная схема ИМС 174УН5

Выходной каскад построен на составных транзисторах. Верхнее плечо V8, V9 представляет собой составной транзистор с ОК, нижнее плечо построено на транзисторах V10, V11, V12. В отличие от верхнеого плеча нижнее плечо имеет буферный эмиттерный повторитель на V11, восполняющий недостаточную способность усиливать ток транзистора V10 р-n-р структуры [4].

Входной дифференциальный каскад собран на транзисторах V1 и V2. Усиленный сигнал снимается только с коллектора V1, т.е. имеет несимметричный выход. Поэтому для согласования потенциальных уровней применяется схема сдвига уровня постоянного напряжения на элементах V3 (буферный эмиттерный повторитель) и R3, R4 (делитель напряжения) [4].

Второй предвыходной каскад собран на транзисторе V7 с сопротивлением нагрузки R6. В цепи коллектора V7 подключен транзистор V6 в диодном включении для подачи напряжения смещения на выходные транзисторы V8 и V10. Транзисторы V4V8 подключены для стабилизации точек покоя [4].

Схема включения ИМС К174УН5 приведена на рисунок 1.4 [4].

Рисунок 4. Схема включения ИМС К118УН5

Назначение внешних компонентов [4]:

C1 _ разделительная емкость, номиналом которой определяется нижняя граничная частота;

С2 - емкость развязывающего фильтра;

R1R2 _ делитель напряжения, определяющий рабочую точку VI;

С3 _ корректирующая емкость, обеспечивающая устойчивую работу ИМС;

R3 _ внешняя нагрузка;

R4 и R5 (параллельно С5R6) составляют делитель в цепи последовательной ООС по напряжению.

Напряжение ООС подается на базу V2 (вывод 6). Глубина ОС по постоянной составляющей, а также на НЧ несколько больше за счет влияния C5. Эта емкость рассчитывается по заданной верхней граничной частоте. Конденсатор С4 позволяет включить нагрузочное сопротивление предвыходного каскада (R6) по переменному току между базой и эмиттером составных транзисторов [4].

Выводы по главе 1

Современные устройства воспроизведения магнитной записи строились на специализированных микросхемах, поэтому можно выбрать микросхему с необходимыми параметрами согласно техническому заданию.

2. Разработка структурной схемы

Структурная схема устройства воспроизведения представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Структурная схема

Она состоит из следующих блоков:

МГ - магнитная головка;

У - усилитель;

ЧООС - частотно-зависимая отрицательная обратная связь;

БП - блок питания;

СНПД - стабилизатор напряжения питания двигателя.

Сигнал с магнитной головки поступает на усилитель У, который охвачен частотно-зависимой отрицательной обратной связью ЧООС. ЧООС необходима для компенсации частотной-зависимости магнитной головки МГ. Блок питания БП обеспечивает все узлы энергией. Стабилизатор напряжения питания двигателя обеспечивает постоянное поддержание напряжения питания, тем самым поддерживает необходимую частоту вращения двигателя.

Выводы по главе 2

Для разработки устройства воспроизведения с аудиокассет необходимы следующие блоки: усилитель с частотно-зависимой отрицательной обратной связью; блок питания и стабилизатор напряжения питания двигателя.

3. Разработка функциональной схемы

Функциональная схема усилителя показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Функциональная схема

1. Напряжение на входе

.

2. Выходное напряжение

,

.

3. Напряжение обратной связи

.

4. Выходное напряжение с учетом обратной связи

.

.

5. Напряжение питания усилителя определяется источником .

6. На входе стабилизатора напряжения питания двигателя, напряжение определяется источником .

Выводы по главе 3

Из сигнала, поступающего с магнитной головки Uс, вычитается напряжение отрицательной обратной связи Uос. Напряжение отрицательной обратной связи зависит от частоты, т.к. необходимо получить форму АЧХ усилителя определенной формы.

4. Разработка электрической принципиальной схемы

4.1 Выбор элементной базы

Выбираем микросхему ИМС К157УЛ1А.

Микросхемы К157УЛ1А,Б (рис. 7) представляют собой двухканальный усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов, обладающий низким уровнем шумов типа 1/f. Спектральная плотность напряжения шумов в диапазоне частот 10...100 Гц не превышает [5].

Рисунок 7. Структурная схема микросхем К157УЛ1А,Б

Напряжение шумов, приведенное ко входу функционального узла усилителя воспроизведения кассетного магнитофона с магнитной головкой 3Д24Н в полосе частот 0,02...20 кГц, составляет не более 0,5 мкВ, что позволяет получить отношение сигнал/шум не менее 54 дБ [5].

На структурной схеме ИМС (рис. 4.1) показаны: А1, А4 - входной каскад, А5, А6 - каскад основного усиления, А7, А8 - выходной каскад, А2, А3 - стабилизатор режима, задающий и поддерживающий режим входного каскада по постоянному току [5].

Электрическая принципиальная схема микросхемы показана на рисунке 8 [5].

Рисунок 8. Принципиальная схема ИМС К157УЛ1А,Б

Типовая схема включения микросхемы показана на рисунке 9 [5].



Рисунок 9. Типовая схема двухканального усилителя воспроизведения на ИМС К157УЛ1А,Б

Входной каскад с коэффициентом усиления около 30 оптимизирован по отношению сигнал/шум в полосе частот 0,02...20 кГц при его работе совместно с магнитной головкой. Он состоит из одного транзистора VT1 (VT2), включенного по схеме с общим эмиттером и резистивной нагрузкой. Отрицательная обратная связь по постоянному току, которой охвачены транзисторы VT1 (VT2) и VT9 (VT10) через резисторы R1, R5 (R2, R6), стабилизирует режим входного каскада. Чтобы уменьшить уровень шумов в микросхеме предусмотрены специальные меры, в частности коллекторный ток транзистора VT1 (VT2) задан на уровне 50...60 мкА, статический коэффициент усиления по току базы составляет не менее 150, эмиттер имеет форму круга диаметром 100 мкм, эмиттерный переход перекрыт алюминиевой шиной, выводы базы расположены с двух сторон эмиттера.

В основной каскад усиления входят транзисторы VT9, VT13, VT15 (VT10, VT14, VT16), коэффициент усиления около 400. Благодаря уменьшению коллекторного тока транзистора VT9 (VT10) до 30 мкА и увеличению площади эмиттера удалось снижать уровень собственных шумов этого каскада [5].

На выходе усилителя включен эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой - транзисторы VT19, VT20 (VT22, VT21) - и защита от короткого замыкания по выходу на VT17 (VT18) [5].

Стабилизируют режим входного каскада основного усилителя диоды VD1...VD4 (VD5...VD8) и транзисторы VT5, VT11, VT13 (VT8, VT12, VT14). Транзистор VT6 (VT7) служит для предотвращения насыщения VT9 (VT10) в момент подачи напряжения питания [5].

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя определяется внешней цепью ООС по току, включаемой между выходом усилителя, и эмиттером транзистора VT1 (VT2), а коэффициент усиления - сопротивлением внешнего резистора, включаемого между выводами 1 (7) и 3 (5) [5].

Чтобы устранять ООС по переменному току во входном усилителе и получить максимальное усиление в каскаде основного усиления, между выводами 14 (8) и 3 (5) включает конденсатор большой емкости. Для устойчивой работы усилителя с магнитной головкой на входе между выводами 2 (6) и 3 (5) также необходимо установить конденсатор. Его емкость определяется индуктивностью магнитной головки и требуемой формой АЧХ [5].

Электрические параметры ИМС К157УЛ1А, К157УЛ1Б при 25±10°С и Uи.п.ном = 9 В [5]

Ток потребения Iпот (по двум каналам), мА,

не более 3...6

Коэффициент усиления по напряжению KуU при

f=0,02...20 кГц без ООС, не менее 8000...13000,

Входное сопротивление Rвх, кОм, не менее 60

Выходное сопротивление Rвых, Ом, не более 300

Коэффициент гармоник Kг, %, при

Uвых=1 В, f=400 Гц, не более 0,2

Коэффициент ослабления соседнего канала, дБ,

не менее 70

Напряжение шумов, приведенное ко входу

Uш.вх, мкВ, при f=0,02...20 кГц, Rист=10 Ом,

фнч=3180 мкс, фвч=70 мкс, не более:

К157УЛ1А 0,3

К157УЛ1Б 0,6...1,0

Предельные эксплуатационные параметры ИМС К157УЛ1А, К157УЛ1Б [5]

Напряжение питания Uи.п, В,

минимальное 8,1

максимальное 20

Выходной ток Iвых, мА, не более 5

Входной ток Iвх, мА, не более : 1

Рассеиваемая мощность Pрас, мВт, не более 250

4.2 Расчет усилителя воспроизведения

Электрическая принципиальная схема усилителя воспроизведения показана на рисунке 10.

Расчет будем производить по методикам [4, 8, 9]

1. Необходимый коэффициент усиления на низких частотах .

2. Необходимый коэффициент усиления на высоких частотах .



Рисунок 10. Усилитель воспроизведения

3. Задаемся сопротивлением R9 из типовой схемы включения кОм

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-1,2 кОм±10%.

4. Задаемся сопротивлением R10 из типовой схемы включения кОм

Выбираем по ГОСТ СП3а-4,7 кОм.

5. Находим коэффициент передачи делителя R9, R10 в среднем положении регулятора R10

,

6. Задаемся сопротивлением R3

Ом

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-91 Ом±10%.

7. Находим сопротивление R5

,

кОм

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-24 кОм±10%.

8. Находим сопротивление R7

,

кОм

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-560 кОм±10%.

9. Находим емкость С3

,

нФ

Выбираем по ГОСТ С50-16-10 мкФ 25В.

10. Находим емкость С9

,

 мкФ

Выбираем по ГОСТ С50-16-30 мкФ 25В.

11. Задаемся емкостью С7 из типовой схемы включения мкФ

Выбираем по ГОСТ С50-16-100 мкФ 25В.

10. Находим емкость С5

,

нФ

Выбираем по ГОСТ К22-5-25-5600 пФ±10%

11. Выбираем магнитную головку 3Д24Н

12. Задаемся сопротивлением R1 из типовой схемы включения кОм

Выбираем по ГОСТ СП3а-150 кОм.

13. Задаемся емкостью С1 из типовой схемы включения нФ

Выбираем по ГОСТ К22-5-25-2200 пФ±10%

14. Задаемся сопротивлением R13

Ом

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-91 Ом±10%.

15. Находим емкость С10

,

мкФ

Выбираем по ГОСТ С50-16-100 мкФ 25В.

4.3 Расчет стабилизатора питания двигателя

Электрическая принципиальная схема стабилизатора питания двигателя показана на рисунке 11.

Рисунок 11. Стабилизатор питания двигателя

Выбираем микросхему операционного усилителя К140УД6. Микросхемы представляют собой операционный усилитель средней точности с высоким усилением, малыми входными токами, внутренней частотной коррекцией и защитой выхода от короткого замыкания [6].

Корпус [6]:

К140УД6 типа 301.8-2, масса не более 1,3 г.,

КР140УД6 типа 201.14-1 масса не более 1,1 г,

Внутренняя схема микросхемы показана на рисунке 4.6 [7].

Назначение выводов К140УД6, К140УД608 [6]:

1 - балансировка;

5 - балансировка;

2 - вход инвертирующий;

3 - вход неинвертирующий;

4 - напряжение питания -Uп;

6 - выход;

7 - напряжение питания +Uп;

Рисунок 12. Внутренняя схема

Типовая схема включения показана на рисунке 13 [6].



Рисунок 13. Типовая схема включения

Электрические параметры [6]:

Напряжение питания 15 В 10%

Выходное напряжение не менее 11 В

Напряжение смещения нуля 10 мВ

Входной ток не более 100 нА

Разность входных токов не более 25 нА

Ток потребления не более 4 мА

Коэффициент усиления напряжения не менее 30000

Входное сопротивление 1 мОм

Коэффициент ослабления синфазных

входных напряжений не менее 70 дБ

Скорость нарастания входного напряжения не менее 0,5 В

Частота единичного усиления не менее 0,35 МГц

Предельно допустимые режимы эксплуатации [6]:

Напряжение питания (5...18) В

Входное синфазное напряжение 15 В

Входное дифференциальное напряжение не более 30 В

Температура окружающей среды -10...+70 ° C

Выбираем электродвигатель EG-530AD6F

Напряжение питания 6 В

Ток потребления 160 мА

Максимальное число оборотов 2400 об/мин

1. Напряжение на неинвертирующем входе DA1

,

В.

2. Выбираем транзистор VТ1

КТ815А

3. Напряжение на эмиттере транзистора VT1

,

В.

4. Напряжение на базе транзистора VT1

,

В.

5. Входное напряжение DA1

,

В

6. Напряжение на инвертирующем входе DA1

,

В

7. Находим сопротивление R1

,

кОм

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-1 кОм±10%.

8. Выбираем диод VD1

КД521А

9. Выбираем стабилитрон VD2

КС133А

10. Находим сопротивление R3

,

Ом

Выбираем по ГОСТ МЛТ-0,25-4,3 Ом±1%.

11. Находим сопротивление R2

,

 кОм

Выбираем по ГОСТ СП3а-1 кОм.

4.4 Расчет блока питания

Электрическая принципиальная схема блока питания показана на рисунке 14.

Рисунок 14. Принципиальная схема блока питания

Расчет будем производит по методике [10].

1. Токи потребления каскадами от источника питания

,

А.

2. Мощность, потребляемая от источника питания

,

 Вт.

3. Найдем сопротивление нагрузки выпрямителя

,

Ом.

4. Средний ток вентиля

,

А.

5. Выбираем в качестве вентилей диоды Д226

А,

В,

В,

В,

В.

6. Внутреннее сопротивление вентиля

Ом

7. Выбираем стандартный трансформатор

ТПП-232-127/220-50

Параметры трансформатора:

1. Сердечник: ШЛМ20х16,

2. Мощность: 9 Вт,

3. Ток первичной обмотки: 0,11/0,061 А.

4. Масса: 0,65 кг.

Расположение выводов обмоток показано в таблице 2.

Таблица 2. Расположение выводов

Выводы обмоток	Напряжение, В	Допустимый ток, А
11-12	5,04	0,4
13-14	5,05	0,4
15-16	10	0,4
17-18	10	0,4
19-20	2,63	0,4
21-22	2,63	0,4

Напряжение на отводах первичных обмоток трансформатора:

между выводами 1 и 2, 6 и 7 - 7 В;

между выводами 2 и 3, 7 и 8 - 100 В;

между выводами 3 и 4, 8 и 9 - 20 В;

между выводами 4 и 5, 9 и 10 - 11 В.

При использовании трансформатора на 220 В необходимо соединить выводы 3 и 7 и подать напряжение 220 В на выводы 2 и 9 или соединить выводы 4 и 7 и подать напряжение 220 В на выводы 2 и 8.

Ориентировочные значения активного сопротивления обмоток и индуктивности рассеяния трансформатора

Ом

мГн

8. Активное сопротивление фазы выпрямителя r

 Ом

9. Относительное реактивное сопротивление фазы

,

.

10. Действующее значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора

,

В

11. Амплитудное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора

,

В.

12. Рассчитываем емкость

мФ

Выбираем по ГОСТ К50-16-2,5 мФ±10%

13. Задаемся емкостью

нФ

Выбираем по ГОСТ К22-5-25-1 нФ±10%

14. Выбираем микросхему стабилизатора DA1

L7809

Выводы по главе 4

В данном разделе произведен выбор элементной базы, разработаны электрические принципиальные схемы: усилителя воспроизведения, стабилизатора и блока питания, а также произведен расчет узлов.

Заключение

В выпускной квалификационной работе выполнены следующие разделы:

1. В обзоре показано, что современные устройства воспроизведения магнитной записи строились на специализированных микросхемах, поэтому можно выбрать микросхему с необходимыми параметрами согласно техническому заданию.

2. Для разработки устройства воспроизведения с аудиокассет необходимы следующие блоки: усилитель с частотно-зависимой отрицательной обратной связью; блок питания и стабилизатор напряжения питания двигателя.