Научная статья на тему 'Метод снижения искажений в интегральных усилителях низкой частоты'

Метод снижения искажений в интегральных усилителях низкой частоты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
29
6
Поделиться
Ключевые слова
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ / МИКРОСХЕМА / ИСТОЧНИК ТОКА / АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Приказчиков А.В., Гришко А.К., Бростилов С.А., Мазанов А.М., Шамионов М.С.

Рассмотрен подход к улучшению характеристик интегральных усилителей, повышению их линейности с использованием источника тока

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Приказчиков А.В., Гришко А.К., Бростилов С.А., Мазанов А.М., Шамионов М.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Метод снижения искажений в интегральных усилителях низкой частоты»

15. Grishko A. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientifictechnical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE - 2016). Novosibirsk, 03-06 октября, 2016 г. 2016. pp. 107-111. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806423.

16. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Moscow, Russia, May 12-14, 2016. pp. 1-4. DOI: 10.110 9/SIBCON.2016.7491674.

17. Rybakov I., Goryachev N., Kochegarov I., Grishko A., Brostilov S. and Yurkov N. Application of the Model of the Printed Circuit Board with Regard to the Topology of External Conductive Layers for Calculation of the Thermal Conditions of the Printed Circuit Board. Journal of Physics: Conference Series, Volume 803, Number 1, 2017, pp. 1-6. DOI:10.1088/17 42-6596/803/1/012130.

18. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

19. Andreev P., Yakimov A., Yurkov N., Kochegarov I., Grishko A. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions. 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Saratov, Russia, September 22-23, 2016, Vol. 1. P. 1-7. DOI: 10.1109/APEDE.2016.7878895.

УДК 621.375

Приказчиков А. В., Гришко А, К,, Бростилов С. А., Мазанов А.М., Шамионов М.С.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

МЕТОД СНИЖЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Рассмотрен подход к улучшению характеристик интегральных усилителей, повышению их линейности с использованием источника тока

Ключевые слова:

интегральный усилитель, микросхема, источник тока, акустическая система

Интегральные усилители на микросхемах TDA2030, TDA2040 и подобные им, просты и неприхотливы в эксплуатации. В типовом включении схемы таких усилителей имеют мало навесных элементов, обеспечивают достаточный коэффициент усиления и выходную мощность (14-20 Вт), но выходные каскады данных схем имеют высокие нелинейные и интермодуляционные искажения, так как работают в режиме В, несмотря на то, что четные гармоники в симметричных двухтактных каскадах взаимно компенсируются [1-4]. Таким схемам также присущи переходные искажения, отраженные на временной диаграмме (рис.1), показывающей воздей-

переходные кадам.

искажения, присущие двухтактным кас-

+Еп

ствие переходных искажений на сигнал [5-8]. Слабые сигналы в теряются.

синусоидальный таких каскадах

Вых

АС 4(8) Ом

Рисунок 1 - Изменение формы синусоидального

сигнала в результате переходных искажений

В источниках [2] предлагается для снижения искажений использовать источник тока, функциональная схема такого усилителя показана на рисунке 2.

Данная идея была адаптирована для применения в активных акустических системах [9-12]. На рисунке 3 приведена принципиальная электрическая схема. Недостатком этой схемы является рассеивание значительной мощности на микросхеме, снижение энергетических характеристик (низкий КПД усилителя, потери мощности на источнике тока). Усилитель выполнен на основе интегральной схемы LM 1875Т (1875) с более высокими характеристиками в сравнении с TDA2030, TDA2040. Она рассеивает около 20 Вт, поэтому необходимо установить ее на алюминиевый (лучше медный) радиатор площадью не менее 140 см2, имеющий множество ребер высотой 1,5-2 см. На транзисторах VT1, VT2 собран источник тока 350 мА. VT2 также необходимо установить на радиатор площадью около 70 см2. Этот источник тока обеспечивает работу «верхнего» плеча выходного транзистора LM 1875Т в режиме А (для малых сигналов), тем самым, уменьшая

-Еп

Рисунок 2 - Функциональная схема снижения переходных искажений

Особенностью данной схемы также является отсутствие разделительных конденсаторов (усилитель постоянного тока) и балансирующих цепей операционного усилителя [13-15]. Для увеличения устойчивости усилителя при необходимости можно установить корректирующий конденсатор С1 5пФ. При подключении к 4-х омной АС, содержащей электродинамические громкоговорители, необходимо включить 5-ти ватный керамический проволочный резистор R9, 3,9 Ом - 5W3R9J. При необходимости подобрать цепочку Цобеля - Буше R8 - C6 в зависимости от подключаемой нагрузки [16-18].

Данная схема имеет резервы для повышения качества звучания. Можно повысить напряжение питания LM 1875Т до ±30 В и подобрать оптимальный коэффициент передачи резисторами R2, R3, R5 для коррекции переходной характеристики. При увеличении напряжения питания следует увеличить площадь радиатора. Использование в качестве нагрузки 8-миомной акустической системы также позволит уменьшить искажения.

+ 15В

-15В

Рисунок 3 - УЗЧ для активной АС

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Данная схема была представлена в упрощенном варианте. В качестве генератора тока использовались пять 2-ух ватных резисторов 220 Ом, соединённых параллельно [2]. Усилитель был подключен к 4-хомной АС типа закрытый ящик с чувствительностью около 90 дБ и закреплен на задней стенке этой АС. Усилитель запитан двухполярным стабилизированным источником питания ±15 В, 1А. (Для полноценной работы усилителя на максимальной мощности, необходим источник питания с током

нагрузки не менее 3А) В обычной, неподготовленной для прослушивания музыки комнате, площадью около 20 квадратных метров, данная система субъективно звучит более качественно, чем промышленная АС Microlab SOLO2 MK3 [19]. Для тестирования использовалась звуковая карта компьютера ASUS Xonar Essens STX, плеер Foobar 2000 с плагином ASIO, треки разных форматов (мр3, CD-A, flac) и разных жанров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. - 2-е изд. - М.: БИНОМ, 2015. - 704

с.

2. Гришко, А. К. Анализ применения методов и положений теории статистических решений и теории векторного синтеза для задач структурно-параметрической оптимизации / А. К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - № 4 (16). - С. 26-34. DOI: 10.21685/2307-4205-2016-4-4.

3. Mikheev M., Zhashkova Т., Meshcheryakova E., Gudkov K., Grishko A. Imitation modelling for the subsystem of identification and structuring data of signal sensors. 2016 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). Yerevan, Armenia, October 14-17, 2016. pp. 1-5. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807748.

4. Гришко, А. К. Анализ надежности сложной системы на основе динамики вероятности отказов подсистем и девиации параметров / А. К. Гришко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс.

- 2016. - № 6 (34). - С. 116-121.

5. Гришко, А. К. Оптимальное управление параметрами системы радиоэлектронных средств на основе анализа динамики состояний в условиях конфликта / А. К. Гришко // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2016. - № 2 (38). - С. 102-111. DOI: 10.21685/2072-30592016-2-9.

6. Andreyev P., Grishko A., Yurkov N. The Temperature Influence on the Propagation Characteristics of the Signals in the Printed Conductors. 2016 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications, and Computer Science (TCSET). Lviv-Slavsko, Ukraine, February 23-26, 2016. pp. 376-378. DOI: 10.1109/TCSET.2016.7452063

7. Гришко, А. К. Оптимальное управление частотным ресурсом радиотехнических систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2016. - № 57. - С. 21-28. DOI: 10.21667/19954 5 65-2 016-57-3-21-2 8.

8. Гришко, А. К. Определение показателей надежности структурных элементов сложной системы с учетом отказов и изменения параметров / А.К. Гришко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль.

- 2016. - № 2 (16). - С. 51-57.

9. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Kalaev M. Mathematical models of the system of measurement and analysis of temperature parameters of radio electronic modules. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk, Russia, October 03-06, 2016, Vol. 02, pp. 112-115, DOI: 10.1109/APEIE.2016.7806424.

10. Гришко, А. К. Алгоритм оптимального управления в сложных технических системах с учетом ограничений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. -2017. - № 1 (21). - C. 118 - 124.

11. Гришко А. К. Анализ надежности структурных элементов сложной системы с учетом интенсивности отказов и параметрической девиации / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 3 (19). - C. 130-137.

12. Гришко, А. К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко, А. С. Жумабаева, Н. К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

13. Гришко, А. К. Динамическая обработка сигнала в системах управления процессом аудиозаписи / А. К. Гришко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2007. - Т. 2. - С. 56-59.

14. Grishko A. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk, Russia, October 03-06, 2016, Vol. 03, pp. 1-1. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806895.

15. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Moscow, Russia, May 12-14, 2016. pp. 1-4. DOI: 10.110 9/SIBCON.2016.7491674.

16. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

17. Rybakov I., Goryachev N., Kochegarov I., Grishko A., Brostilov S. and Yurkov N. K. Application of the Model of the Printed Circuit Board with Regard to the Topology of External Conductive Layers for Calculation of the Thermal Conditions of the Printed Circuit Board. Journal of Physics: Conference Series, Volume 803, Number 1, 2017, pp. 1-6. DOI:10.1088/17 42-6596/803/1/012130.

18. Andreev P. G., Yakimov A. N., Yurkov N. K., Kochegarov I. I, Grishko A.K. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions. 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Saratov, Russia, September 22-23, 2016, Vol. 1. P. 1-7. DOI: 10.110 9/APEDE.2016.7878895.

19. Гришко, А. К. Методы субъективной оценки качества звучания электроакустических систем / А. К. Гришко, М. В. Бойцова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2006. - Т. 2. - С. 141-143.

УДК 629.7

Жумашев Н.Г., Каражанов Б.Б, Сулейменов Е.А,

Военный институт сил воздушной обороны, Актобе, Казахстан

САМОЛЕТНЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

В настоящее время все оборудование летательных аппаратов, образует, как правило, комплекс бортового оборудования, который определяется как совокупность информационных систем, вычислительно-программируемых средств, систем индикации, сигнализации и пультов управления, предназначенных для совместного выполнения группы задач общего функционального назначения.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Информационными (информационно-измерительными) системами являются системы, измеряющие физические величины и выдающие информацию в различные системы комплекса, к таким, например, относятся: радиотехническая система ближней навигации (РСБН), доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС), бортовая радиолокационная станция (БРЛС) и другие.

Одной из главных систем в составе комплекса является радиолокационные системы, которые позволяют получать информацию об удаленных объектах путем приема отраженной (переизлученной) электромагнитной энергии. В зависимости от решаемых задач различают следующие БРЛС [1]:

- РЛС перехвата и прицеливания;

- РЛС радиолокационного дозора и наведения;

- РЛС профильного полета;

- метеоРЛС и др.

На самолетах фронтовой авиации применяются РЛС перехвата и прицеливания, хотя на некоторых типах тяжелых истребителей необходима установка обзорной РЛС в задней полусфере.

Создание БРЛС для истребителей началось в 5060-х года. Это было вызвано бурным развитием ракетной техники и как следствие созданием ракетных авиационных средств поражения (АСП). С этого времени заблаговременное обнаружение, опознание цели и определение расстояния до нее стало задачей выживаемости самолета и выполнения им боевого задания.

Дальнейшим развитием РЛС стало использование ее в качестве средства наведения собственных АСП с радиолокационной головкой самонаведения (РЛ ГСН). Первые отечественные РЛС были самостоятельными системами это, например такие как: РЛС

«Изумруд», «Изумруд-2», устанавливаемые на самолеты МиГ-17ПФ, -17ПФУ, -17ПМ, МиГ-19П; «Сап-фир-23» устанавливаемые на МиГ-23. Позже когда началось комплексирование, были созданы БРЛС типа Н019 входящее в состав системы управления вооружением (СУВ-2 9) самолета МиГ-2 9 и Н001 «Меч», входящее в состав СУВ-27 самолета Су-27. Характерной чертой всех перечисленных БРЛС было наличие в их составе зеркальной или щелевой антенны (отражателя) управление лучом, в которой осуществляется механически, т.е. поворотом антенны. Исключением является БРЛС «Заслон», установленная на тяжелом истребителе МиГ-31. В данной БРЛС впервые в мире в качестве антенны применена фазированная антенная решетка (ФАР). ФАР представляет собой сложную антенную систему с электронным сканированием, состоящую из излучателей, питающей системы, обеспечивающей распределение высокочастотной энергии между излучателями, и схемы управления лучом.

В качестве излучателей ФАР могут применяться полуволновые вибраторы, открытые концы волновода, диэлектрические стержни, щели в узкой или широкой стенке волновода, рупоры, спиральные или зеркальные антенны. В зависимости от способа размещения излучателей различают линейные ФАР (излучатели располагаются на одной прямой линии), плоские ФАР (излучатели размещаются на плоскости) и конформные ФАР (излучатели устанавливаются на криволинейной поверхности - цилиндре, конусе).

ФАР фидерного типа можно подразделить на две группы - пассивные и активные антенные решетки. В пассивных решетках высокочастотная энергия генерируется одним или несколькими мощными источниками и направляется в общее фидерное устройство, распределяющее энергию между отдельными излучателями. В отрезке фидерной линии каждого излучателя включаются элементы схемы управления лучом. В активных решетках фидерного типа высокочастотная энергия генерируется большим числом маломощных и малогабаритных усилителей, на вход которых поступают колебания от общего задающего