PREAMPLIFICATOR AUDIO CORECTOR DE TON - SCHEMA ELECTRONICA

PREAMPLIFICATOR AUDIO CORECTOR DE TON

In acest capitol este proiectat un preamplificator audio cu posibilitatea corectiei frecventelor joase si a celor inalte. Preamplificatorul audio corector de ton este compus din doua etaje de amplificare conectate prin intermediul unei retele de reactie. Prin introducerea unor componente variabile in reteaua de reactie se pot amplifica sau atenua frecventele joase respectiv frecventele inalte.

1. TEMA DE PROIECTARE

Tema de proiectare se refera la proiectarea unui preamplificator audio corector de ton care sa fie realizat cu tranzistoare bipolare. Corectia de ton se refera la corectia frecventelor joase si anume a frecventelor mai mici ca 500Hz si a frecventelor inalte respectiv mai mari ca 1Khz.

Etajul este compus din doua amplificatoare, respectiv amplificatorul de intrare si amplificatorul de iesire, cuplate prin intermediul retelei de reactie de tipul RC. Reteaua de reactie este constituita din doua filtre cu elemente pasive RC de joasa, respectiv inalta frecventa in care anumite rezistente sunt variabile fapt ce permite amplificarea sau atenuarea frecventelor care sunt in banda de trecere a filtrelor RC. Amplificatorul de intrare si cel de iesire sunt alimentate din sursa de alimentare comuna.

Intrare

1 Schema bloc a preamplificatorului audio corector de ton

1.2 SETURI DE DATE DE INTRARE

Principalii parametrii ai preamplificatorului audio corector sunt :

Rezistenta de intrare R_i (KΩ)

Rezistenta de iesire R₀ (Ω)

Corectia minima a frecventelor joase si a frecventelor inalte 20dB

Sursa de alimentare va asigura urmatorii parametri

Curentul nominal maxim I_0M(mA)

Rezistenta de iesire maxima R_0M(Ω)

Coeficientul de stabilizare S₀ ═

Tensiunea de alimentare este 220 Vac 10%

Tabelul 1.2 - 1. Seturi de date de intrare pentru proiectare

1.3. SCHEMA ELECTRONICA

Conform schemei de principiu primul etaj este amplificatorul de intrare care asigura separarea retelei de reactie de etajele inferioare. In acest scop etajul de intrare este realizat cu tranzistorul T₁ si este de tip colector comun cu bootstrap la intrare asigurand o impedanta mare de intrare si mica de iesire.

Reteaua de reactie este de tip RC cu elemente rezistive variabile P₁ si P₂ care asigura reglarea frecventelor inalte si joase.

Amplificatorul de iesire este realizat cu tranzistoarele T₂ si T₃ in conexiune emitor comun respectiv colector comun cuplate galvanic.

Primul etaj realizat cu T₂ este destinat realizarii unei amplificari de tensiune in bicla deschisa suficient de mare iar etajul realizat cu T₃ este repetor pe emitor si asigura o rezistenta de iesire mica. Cele doua etaje realizeaza un amplificator inversor, astfel reteaua de reactie este plasata intre intrarea si iesirea acestui amplificator de iesire.

Figura 1.3 Schema electronica

1.4 DIMENSIONAREA RETELEI DE REACTIE

Elementele de atenuare pozitiva sau negativa pentru frecventele inalte respectiv joase formeaza reteaua de reactie negativa.

Pentru o buna intelegere a principiului de functionare a corectiei aplitudinii pe anumite domenii de frecventa consideram etajele amplificatoare echivalente cu circuite operationale care au conectate impedantele echivalente ca in Figura 1.4 - 1..

A₁ reprezinta preamplificatorul de intrare iar A₂ reprezinta amplificatorul de iesire. Reteaua de reactie prevazuta cu potentiometrele P₁ si P₂ este desenata simplificat in Figura 1.4.- 1. b) amplificarea etajului fiind data de raportul impedantelor . Calculul retelei de reactie se face pentru circuitele echivalente la joasa si inalta frecventa.

Figura 1.4.- 2. Circuitul echivalent al retelei de reactie pentru inalta frecventa

Pentru inalta frecventa circuitul echivalent este prezentat in Figura 1.4 - 2, iar functia de transfer este :

F_(p)= = k ^.

k=1    R₁^'=R₁ + 2 R₃

t₁ = aR₂C₂    t₂ = [R₁^' + (1-a) R₂]C₂

t₃ = R₁^' C₂ t₄ = R₂C₂

Curba de atenuare maxima se obtine pentru a si rezulta :

t₁= t₂ R₁^'+ R₂] C₂

t₃ = (R₁^' + aR₂)C₂ t₄ = (1-a)R₂C₂

Circuitul echivalent pentru joasa frecventa

Pentru circuitul echivalent la joasa frecventa functia de transfer are forma

F_(p)= = k ^.

Se alege P₁= nR₁= 100KΩ → n ≈ 12

Curba de atenuare maxima se obtine pentru a

1.5 PROIECTAREA AMPLIFICATORULUI DE IESIRE

Amplificatorul de iesire A₂ este realizat cu T₂ si T₃, iar pentru respectarea conditiei de semnal mic trebuie ca semnalele alternative sa fie mult mai mici ca tensiunea de alimentare. O tensiune de alimentare mare implica si rezistente de polarizare de valori mari si deci impedanta mare de intrare. Din aceste considerente se alege E_c = 25 V stabilizata. Distorsiunile se vor masura experimental si se va modifica PSF-ul daca e cazul.

1 . Se    alege PSFul pentru tranzistorul T₂

Curentul de colector I_CT2 = 0,1mA si tensiunea colector-emitor V_CE2≥ 10V

Se alege raportul

Se allege V_R10 ≈ 10V → Se adopta R₁₀ = 100KΩ si R₁₁ = 20KΩ

2 . Se    alege PSFul pentru tranzistorul T₃

Curentul de collector I_CT3 = 1.5 mA si tensiunea colector-emitor V_CE3 = 10V

R₁₂ + R₁₃ ≈ = 10KΩ

3. Alegerea trazistoarelor

Se aleg tranzistoarele de tip BC109C cu urmatoarele valori limita absolute :

V_CE0=25V    I_C=100mA I_B=50mA

P_tot= 300mW    T_j=175⁰C

si caracteristicile statice:

h_21E V_CEsat< 0.2 V V_BEsat< 0.8V

4. Dimensionarea rezistentelor R₁₂ , R₁₃

I_B,T3= = = 5,5 μA

Acest current poate fi neglijat in raport cu I_C2. In acest caz tensiunea pe R₁₀ este : V_R10 = R₁₀ ^. I_C2 = 100K ^. 0 Ma = 10V

→ V_{R12 +} R₁₃ = E_C - V_R10 - V_BE2 = 25 - 10 - 0.6 = 14,4 V

In reteaua de reactie s-a neglijat rezistenta care apare intre intrarea si iesirea amplificatorului de iesire A₂ . Valoarea acestei rezistente este :

Rp ═ 18KΩ R_0,A2

Se alege R₁₃ = 1,8 KΩ si se calculeaza R₁₂ :

R₁₂ + R₁₃ = = 9,3 KΩ

→ R₁₂ = 9,3 KΩ - 1,8 KΩ = 7,5 KΩ

5. Calculul divizoruluide baza pentru tranzistorul T₂

Curentul prin divizoruls de polarizare a bazei tranzistorului T₂ este :

I_B2= = = 0,37 μA

Deoarece impedanta de intrare a amplificatorului A₂ este data de impedanta de intrare in T₂, iar aceasta este aproximativ R₉ , se alege R₉ = 200 KΩ .

Tensiunea pe rezistenta R₉ poate fi exprimata astfel :

V_R9 = V_R11+V_BE2 = 20 KΩ ^. 0,1 Ma + 0,6 V = 2,6V

→ = = 0

→ R₈ ≈ 8R₉ = 1,6 MΩ

1.6. PROIECTAREA AMPLIFICATORULUI DE INTRARE

1.7 SIMULAREA CORECTORULUI DE TON

 

Figura 1.7-3. Simularea raspunsului in frecventa al corectorului de ton cu P₁ si P₂ pe pozitia mediana(R₁₈=50KΩ, R₁₉=50 KΩ si R₂₀=50 KΩ, R₂₁=50 KΩ)

Simularea raspunsului in frecventa pentru P₁ si P₂ pe pozitii de mijloc Figura 1.7-3 ne arata o amplificare de 5 la o amplitudine a semnalului de 0,1V si raspuns uniform in banda de frecvente cu exceptia frecventelor joase unde este practic realizata o corectie.

Simularile 1.7.- 4 1.7 - 7 arata accentuarea si atenuarea frecventelor joase si a celor inalte cu aproximativ 20dB fata de pozitia mediana de la 0,5V.

Simularea raspunsului in frecventa al corectorului de ton pe pozitia accentuare joase R₁₈=50KΩ, R₁₉=50KΩ si R₂₀=1KΩ, R₂₁=100KΩ