Разработка печатной платы “5-ватный НЧ усилитель на двух ОУ”

1.

Государственное профессиональное
образовательное учреждение
Ярославской области
Ярославский техникум
радиоэлектроники
и телекоммуникаций
Разработка печатной платы
“5-ватный НЧ усилитель на
двух ОУ”
Выполнил: Спиридонов Егор Максимович
Студент группы 3МРТ

2.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Цель. Основной целью дипломной работы является разработать печатную
плату пятиватного НЧ усилителя на двух ОУ.
:
Задачи. Основными задачами дипломного проектирования являются:
- Описать функциональную схему разрабатываемого устройства;
- Выполнить анализ элементной базы;
- Составить таблицу анализа элементной базы и характеристик внешних
воздействий;
- Провести исследование в интерактивном эмуляторе схем, программе
Multisim;
- Описать функциональные возможности интерактивного эмулятора схем в
программе Altium Designer;
- Спроектировать размещение радиоэлементов и разводку проводников
двухсторонней печатной платы на основе электрической принципиальной
схемы;
- Выполнить трассировку печатной платы в соответствии с правилами;
- Вывод Gerber файлов и PDF файлов для производства;

3.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И
ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
:
Исходная схема электрическая принципиальная
Функциональная схема пятиватного НЧ
усилителя на двух ОУ

4.

ТЕХНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВА
:
Характеристика
Значение
Напряжение питания (V)
12V
Мощность (W)
5W
Диапазон рабочих частот
40Гц-20кГц
Таблица 1. Технические характеристики

5.

Анализ элементной базы и характеристик
внешних воздействий
:
Данные компоненты имеют необходимые
характеристики для оптимальной работы в
нормальных умеренных условиях эксплуатации.

6.

:
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
“ПЯТИВАТНОГО НЧ УСИЛИТЕЛЯ НА
ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ”
Необходимо выполнить расчеты схемы. Подтвердить работоспособность
полученного решения результатами виртуального моделирования.
Схема электрическая принципиальная собранная в программе Multisim

7.

Коэффициент усиления 5-ватного НЧ
усилителя на двух ОУ
:
Коэффициент усиления – это отношение выходного сигнала к
входному. Коэффициент усиления считается по формуле:
Ku = 9.972V / 413mV = 9.972V / 0.412V = 24
где Ku – коэффициент усиления, Uout, Uin – входной и
выходной сигнал
Осциллограмма расчета коэффициента усиления

8.

Коэффициент усиления 5-ватного НЧ
усилителя на двух ОУ
:
Выходная мощность считается по формуле: Rn
Pвых = Uвых2 / Rn
Pвых = 9.9722 / 4 = 19.944 / 4 = 4.98 W
где Uвых – выходное напряжение. Rн = сопротивление нагрузки.

9.

Определение чувствительности усилителя
:
Под параметром «чувствительность» принято понимать то
напряжение НЧ сигнала, который необходимо подать на вход усилителя,
чтобы получить на нагрузке номинальную исходную мощность.
Чувствительность входа определяют на частоте 1000 Гц. Регулятор
громкости (усиления) при этом устанавливается в положение
максимальной громкости и положение других регуляторов,
соответствующем номинальным условиям.
Минимальное входное напряжение Uвх на АЧХ при котором не
будет наблюдаться помех и шумов называют чувствительностью
усилителя.

10.

Определение чувствительности усилителя
:
При изменении амплитудного значения напряжение, мы определили,
что устойчивый выходной сигнал получается при значении входного
напряжения равного 413mV (на выходе 9.972V), что является
чувствительностью данного устройства.
Чувствительность

11.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В
ПРОГРАММЕ ALTIUM DESIGNER
:
Создание проекта
Настройка параметров проекта
Основная панель инструментов
Вкладка Components

12.

Смоделированная схема в программе Altium
Designer
:
Собранная электрическая принципиальная схема в Altium Designer

13.

Правила трассировки печатной платы
:
Перед тем как, выполнять проектирование платы необходимо задать
основные правила трассировки печатной платы:
- минимальная ширина проводников 0,3 мм;
- минимальная ширина линий питания и силовых цепей (питания
светодиодной линейной шкалы) 0,5 мм;
- минимальный зазор между элементами печатного монтажа 0,3 мм (за
исключением динамика);
- минимальный диаметр отверстий посадочных мест выводных
элементов 0,7 мм;
- минимальный диаметр переходных отверстий (via) 0,4 мм;
- минимальная разница между диаметром контактной площадки и
диаметром отверстия — 0,6 мм, аналогично и для переходных
отверстий;
- минимальное расстояние между краем печатной платы и элементом
печатного монтажа 0,5мм. (за исключением элемента Speaker);

14.

Этапы проектирования
:
Перенос элементов на плату и их размещение до
трассировки
Создание печатной платы
Трассировка платы

15.

Создание полигона печатной платы
:
Создание верхнего слоя печатной платы (Top layer)
Создание нижнего слоя печатной платы (Bottom layer)

16.

Вывод Gerber файлов и PDF документации
:
Gerber файлы
PDF файл

17.

Выведенные Gerber файлы для производства
:
Файл печатных проводников сверху печатной платы
Файл печатных проводников снизу печатной платы
Файл шелкографии
Файл паяльной маски сверху печатной платы

18.

Выведенная документация в виде PDF файла для
производства
:
Рисунок печатных проводников сверху печатной платы
Рисунок печатных проводников снизу печатной платы
Контур печатной платы и размещение компонентов на печатной плате
сверху с нанесением позиционных обозначений
Схема электрическая принципиальная
Список компонентов схемы

19.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
:
По завершению работы нами была составлена методика проектирования схемы
электрической принципиальной и методика проектирования печатной платы 5ватный НЧ усилителя на двух ОУ в программе Altium Designer. Вывели
документацию в формате PDF, а также гербер файлы для создания печатной
платы на производстве.
Таким образом, необходимо отметить, что поставленная задачи и цель
дипломной работы достигнута.

20.

:
Спасибо за внимание!