EE Gruppe 319 P3 - Efteråret 2005 Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? • Nikolaj Finnnerup • Michael Niss • Henrik Dalsager • Morten Hemmingsen

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 2 af 46 Intro •Energi og miljø –CO2 –Energi-mærking –Penge at spare / pris på produkt •”God lyd” –Gældende regler inden for Total Harmonic Distortion –Hele musikkens frekvensspektra •Effektforbrug –Minimering af strømforbrug Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 3 af 46 Intro •Forstærkertyper –Klasse A, B, AB, G Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 4 af 46 Intro •Teoretisk effektudnyttelse for klasse B Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 5 af 46 Intro •Teoretisk effektudnyttelse for klasse B Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 6 af 46 Intro •Udnyttelsesgrad i effekttrin med klasse B Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 7 af 46 Intro •Udnyttelsesgrad i effekttrin med klasse G Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 8 af 46 Intro •Problemformulering –Hvordan udvikles en HiFi forstærker med en god effektudnyttelsesgrad for alle volumen indstillinger uden at forringe lydkvaliteten, når den samtidig skal overholde gældende standarder for området ok kunne vælge mellem forskellige indgange? Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 9 af 46 Forstærkeren Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 10 af 46 CD •Designkrav –Indgangsimpedans: ≥10 kΩ –Udgangsimpedans: ≤1 kΩ –Avs = 1 •Valgte løsning –Common-Collector Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 11 af 46 CD Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 12 af 46 Line •Designkrav –Indgangsimpedans: ≥47 kΩ –Udgangsimpedans: ≤1 kΩ –Avs = 1,4 •Valgte løsning –Common-Emitter med Re –Common-Collector Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 13 af 46 Line Nikolaj

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 14 af 46 Pick-up forforstærker •Design krav: –Indgangsimpedans: 48kΩ||220pF –Udgangsimpedans: 1 kΩ –Forstærkning: Avs = 80 •Valgt løsning: –Common-Emitter (med Re) –Der er anvendt 2 BJT-transistorer af typen BC547. –RIAA karakteristikken er opnået ved hjælp af tilbagekobling. •Problemer ved løsning: –Stabilitetsudregninger. Michael

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 15 af 46 Pick-up forforstærker Michael

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 16 af 46 Pick-up forforstærker Michael

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 17 af 46 Pick-up forforstærker Michael

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 18 af 46 Pick-up forforstærker Michael

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 19 af 46 Pick-up forforstærker Michael Phonolevel

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 20 af 46 Kanalvælger Michael Nødvendigt kredsløb til kanalvælgeren

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 21 af 46 Kanalvælger Michael Styring af kredsløbet til kanalvælgeren

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 22 af 46 Volumenkontrol •Design krav: - >10 kΩ indgangsimpedans. - <100 Ω udgansimpedans. - Overskuelig betjening. - Stor indstillingsmulighed. - Skal sende mute til kanalvalg •Valgt løsning: - Brug en opamp da impedanserne nemt kan justeres. - 2 knapper til at bestemme hvor meget og hvilken retning volumen skal ændres indstillingsmuligheder ved hjælp af 2 multipleksere. •Problemer ved løsning: - Med 2 knapper er 64 mange gange at trykke. Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 23 af 46 Volumenkontrol •64 indstillinger 0 dB-1 dB-2 dB-3 dB-4 dB-5 dB-6 dB-7 dB 10k8,91k7,94k7,08k6,31k5,64k5,01k4,47k Ændring af tilbagekoblingsmodstanden Ændring af indgangsmodstanden 0 dB10 k -8 dB25,12 k -16 dB63,10 k -24 dB158,5 k Defineret af Indgangsimpedans Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 24 af 46 Volumenkontrol •Digital styring af multipleksere ved brug af 2 x 4 bit tæller hvor tæller ”a” styrer tæller ”b” Multipleksers placeringFeedbackIndgang Styreben nummer på multipl Bit op/ned tæller ( )ab 0 dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB (MUTE) Up / down stop Skift på tæller b Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 25 af 46 Volumenkontrol •Et UP/Down ben, hvor 1 = up og 0 = down hvilket kan bruges til at dele logikken i 2 dele Up/D4029aEn(b) XXXX XXXX Up/DA B A B Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 26 af 46 Volumenkontrol Up/DAC BD C D A B Up/D inverteres dB dB Up / down •Når retningen tilføjes til A og B, fås C og D, hvor C + D = En(b) og så er tællerne koblet sammen C + D = En(b) Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 27 af 46 Volumenkontrol •Stop ved fuld Volumen og MUTE 0 dB dB (MUTE) Ved brug af C og D forkortes problemet til : CDb0b1 0 dB1X dB (MUTE)X100 Med en AND og en NOR gate på b0 og b1 bliver disse forkortet til 2 punkter E og F hvor: E = b0*b1 E * C + F * D = Stop F = b0+b1 Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 28 af 46 Volumenkontrol •Samlet kontrol E F B A C D Stop tællere Stop = E * C + F * DC = A * ”Up/D” D = B * ”Up/D”MUTE = B * FEn(b) = D + C Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 29 af 46 Volumenkontrol •Brugerfladen skal baseres på 2 knapper og give både en clock og en retning, det ønskes desuden at tælle automatisk efter der er trykket på knappen i et stykke tid, da 64 er mange tryk for f.eks. at skrue ned. Up/D clk Start clk Knap slippes 1. clk Auto clk Pause Klar til clk Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 30 af 46 Volumenkontrol •Timinger fremstilles som en opladning af et RC led Up/D ClK 1. gangStart auto Knap slippes Meget hurtig afladning Der trykkes på knap RC Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 31 af 46 Volumenkontrol •Kredsløb til input RC led Meget hurtig afladning Auto clk 1. clk DC komp Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 32 af 46 Tonekontrol •Design krav: - >1 kΩ indgangsimpedans. - <100 Ω udgansimpedans. - Både bas og diskant •Valgt løsning: - Aktiv Baxandallfilter med opamp som råforstærkning - 2 lineære potmetre (slidere) Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 33 af 46 Tonekontrol Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 34 af 46 Tonekontrol •Ønsket karakteristik 1kHz3,16kHz316Hz Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 35 af 46 Tonekontrol •Simulering af baxandal tonekontrol •Måling af baxandal tonekontrol Henrik

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 36 af 46 Effektforstærker •Design Krav: –> 10 kΩ Indgangsimpedans –< 8/3 Ω udgangs impedans –12,5 W RMS udgangs effekt –Forstærkning på 3,6 –min 50% effektudnyttelse ved fuld vol. •Valgt MOSFET transistorer –Høj indgangsimpedans på gate => Mindre kompliceret bias netværk Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 37 af 46 Effektforstærker •Den består grundlæggende af 5 dele Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 38 af 46 Effektforstærker •Klasse G effektrin –Giver med mosfet et simpelt bias kredsløb –Forsyningsskift –Lav udgangs impedans Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 39 af 46 Effektforstærker •Bias netværk –Bias spændinger –Konstantstrømsgenerator –Justeringer af spændinger –Forsyningsspændinger Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 40 af 46 Effektforstærker •Tilbagekobling –Funktion –Modifikation Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 41 af 46 Effektforstærker •Differens forstærker –Funktion Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 42 af 46 Effektforstærker •Forstærkning –Forstærker udgangsspændingen fra differenstrinet –Båndbredde begrænsning Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 43 af 46 Effektforstærkninger •Effektivitetsmåling Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 44 af 46 Effektforstærker •Effektivitetsmålinger Morten

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 45 af 46 Demonstration •Præsentation af HiFi forstærker i laboratoriet Alle

Præsentation Intro Forstærkeren CD Line Pick-up Kanalvælger Volumenkontrol Tonekontrol Effektforstærker Demonstration Spørgsmål? Slide 46 af 46 Spørgsmål? Alle