"Усилитель низких частот"

АННОТАЦИЯ

Я с детства люблю слушать музыку. Меня всегда интересовал принцип работы магнитофона, происхождение звука, устройство динамика. Я пытался дома конструировать и изобретать различные устройства для воспроизведения звука, читал соответствующую литературу. Когда  у друга увидел колонку для плеера в виде баночки сока, мне в голову пришла идея изобрести нечто подобное.

Цель работы: проверить на опыте, будет ли работать старый усилитель звука в новом изобретении.

Для достижения цели я поставил следующие Задачи :

 1.Изучить литературу о видах усилителей;

2. Проанализировав изученный материал, выбрать тип усилителя, подходящий для моего изобретения;

3.На практике проверить, как будет работать  усилитель внутри корпуса компьютерной мышки и школьного рюкзака.

Провел эксперимент и выяснил, что все  изобретения работают безупречно. В результате написания работы сделал выводы:

старые  усилители (из магнитофона, телевизора, плеера) прекрасно работают в новых устройствах, принцип их работы, при выходе из строя основного устройства, не нарушается.

ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЙ

Предмет моего исследования

Изучить работу усилителя низких частот.

 Гипотеза: если усилитель, придуманный мною, будет работать в «новом обличии», это создаст удобство для его эксплуатации.

В работе использовал методы:

1. Исследования. Исследовал виды усилителей.
2. Проведение  эксперимента.
3. Конструирования с элементами изобретения.

Актуальность темы: для молодого поколения характерно большое разнообразие радиотехники: MP3-плееры, колонки различной модификации. Опытным путем я показываю, что можно самому сконструировать индивидуальный усилитель для разных целей. Например, мой  более мощный усилитель – школьный рюкзак удобен для переноса, а мышка удобна как компактный усилитель, который всегда можно переносить в кармане.

Историография вопроса: 

 1904 год американский инженер - Ли де Форест на основе созданной им электронной лампы - триода разработал устройство усиления электрических сигналов (усилитель), состоящий из нелинейного элемента (лампы) и статистического сопротивления, включенного в анодную цепь. Первые музыкальные усилители были изобретены для усиления звука гитары. Управление тембром в ранних гитарных усилителях было очень простым и в основном заключалось в усилении высокочастотной компоненты звука. Сейчас очень часто используют усилители низкой частоты, получая хорошее качество звука.(2)

1932 год Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охвачены обратной связью.(2)

23 декабря 1947 г. три учёных в лабораториях компании Bell Labs, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели точечный транзисторный усилитель. (2)

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ СТАТЬЯ:

Основная часть

Моё увлечение.

С самого детства меня интересовала электроника, я прочитал много литературы, в которой были изображены схемы соединения усилителей мощности звука. Я давно увлекаюсь музыкой, люблю заниматься радиотехникой, в школе помогаю настраивать аппаратуру на различные мероприятия. Мне нравиться не только слушать музыку, но и интересно разбираться в устройстве акустических систем. В девятом классе на уроках физики мы изучали природу звука.  Меня заинтересовали  факты из физики, и я решил их проверить опытным путем. Когда увидел усилители различной формы, воспроизводящие музыку, я озадачился тем, чтобы самому изобрести нечто подобное. Усилитель низкой частоты я выбрал, потому что он сравнительно прост по строению и дает хорошее качество звука, что соответствовало целям моей работы. Я задумал создать усилитель внутри школьного рюкзака. На это у меня ушло немало времени. Я составил для себя план работы: собрать материал для изобретения, изучить схемы соединения усилителей, придумать такой способ соединения, который будет работать в моем изобретении. Подобрал  усилитель, колонки, источник звука, аккумулятор или трансформатор, и , конечно корпус.

Усилители:

Имея в наличии звуковую систему в ней обязательно должен иметься усилитель мощности, иначе остальная звуковая аппаратура не будет выполнять все свои функции в должном объеме. Главная задача усилителя, это, собственно, получение сигнала от головного устройства и усиление его тока и напряжения до того уровня который необходим динамикам.

История электронных усилителей началась в 1904 году, когда был сконструирован первый усилитель. Его разработал Ли де Форест на основе изобретенной им же электронной лампы. Последующее развитие усилителей происходило достаточно стремительно и напрямую зависело от развития других электронных технологий.

На данный момент, в классификация усилителей,  выделяют аналоговый и цифровой усилители. Если с аналоговыми усилителями все понятно и ясно, то в цифровых усилителях используется ряд современных технологий, которые посредством аналого-цифрового преобразователя изменяют напряжение в цифровую величину (числовой код) .

Существует достаточно большое количество видов и подвидов усилителей, которые разработаны для определенных конкретных целей.

Виды усилителей: - Усилители по элементной базе (ламповый, полупроводниковый, гибридный,квантовый);
- Усилители по диапазону частот (постоянного тока, низкой, высокой частоты, импульсивный); 
- Усилители по полосе частот (полосовой, широкополосный, селективный); 
- Усилители по типу нагрузки (емкостный, резистивный, индуктивный, резонансный); 
- Специальные усилители: операционный, инструментальный, масштабный, дифференциальный, логарифмический, интегрирующий, квадратичный, инвертирующий, малошумящий, парафазный, изолирующий.

Наиболее распространенные усилители – это усилители звуковых частот, которые предназначены для усиления электроколебаний  до необходимого диапазона. Такие усилители могут быть как отдельным устройством, так и частью другого бытового устройства. Например, звуковые усилители могут быть частью телевизора, магнитофона, радиоприемника, радиопередатчика и даже наушников.(1)

Практическая часть

Для идеального звука нужно правильно определить объем корпуса, по тактовой частоте динамика подогнать корпус. Подключить к усилителю громкоговоритель и источник питания и усилитель готов. Все это нужно было поместить в один корпус, при этом ничего не повредив. Я делал это по принципу усилителя в моноблоке. Использовал метод конструирования с элементами собственного изобретения.

Методика: Взял портфель, а поскольку он не жесткий, не имеет постоянной формы, мне пришлось установить каркас из стальной проволоки. Для динамиков вырезал круглые отверстия по бокам, примерно размером 6 на 9 сантиметров и прикрутил их к каркасу .  

Если  подключить такие динамики к телефону, будет звук не громче чем у наушников. Для более громкого звучания надо было подобрать усилитель. Его можно найти в любом старом магнитофоне, телевизоре, компьютере.  Более опытные радиотехники, покупая детали на радиорынке, знают по номеру транзистора, какого качества будет исходный звук, какова его мощность. Когда я нашел транзистор, информацию о нем нашел в интернете.

По схеме включения усилителя  подключил источник питания, трансформатор, громкоговоритель и источник звука, затем расположил все внутри портфеля. (Приложение 1) Мой новый усилитель работал, все одноклассники и друзья удивлялись моему изобретению,(Приложение 2) а я, идя домой в школу и обратно, мог слушать музыку.  (Приложение 3) Единственный  изъян моего музыкального рюкзака - вес, около 8 кг. Энтузиазм мой на этом не окончился, и я решил проверить, а будет ли на этих же принципах работать еще одно моё изобретение и я задумал  смастерить что-нибудь более компактного размера.

Дома нашел старый транзистор-магнитофон, который никому уже не нужен, разобрал его и нашел в нём усилитель Tda 2025 В. Придумал схему соединения и перепаял транзистор для линейного входа. Мне в голову пришла идея поместить её в корпус обычной шариковой мышки M-SBN96.(Приложение 3) Вырезал отверстие для динамика, прикрутил его на саморезы. Внутрь корпуса мне нужно было поместить три детали: аккумулятор с телефона, спаянный усилитель и динамик. Самым сложным изо всей работы было всё поместить внутри корпуса мышки, для этого пришлось убрать все лишние внутренние перегородки. Я проверил работу устройства и к своей огромной радости убедился, что все работает.(Приложение 4) Использовать моё устройство можно как усилитель для телефона, плеера, компьютера или предусилитель для микрофона, зависит от комплектации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опытным путем я проверил выдвигаемую гипотезу.

Общие выводы:

1. Усилитель низкой частоты можно создать самостоятельно, используя детали из старого магнитофона или плеера.
2. В зависимости от требований создателя можно выбрать любую комплектацию усилителя.
3. Цель моей работы достигнута, опытным путем я установил, что старый усилитель звука в новом обличии работает.

Литература:

1. П.А.Попов Название: Расчет транзисторных усилителей звуковой частоты, Издательство: ЭНЕРГИЯ, Год: 1964 .
2. http://ru.wikipedia.org/wiki\усилитель низкой частоты.
3. http://cxem.net/sound/amps/amps.php Сайт паяльник.
4. С. С.Букреев Транзисторные усилители низкой частоты с обратной связью М.:Советское радио, 1972г.
5. Справочник по радиоэлектронным устройствам:под ред. Линде-М.:Энергия, 1978