Báo cáo bài tập mạch khuếch đại âm thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH Giáo viên hướng dẫn Mã lớp Nhóm Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Hùng Dương Minh Thông Cao Thanh Lâm Bùi Duy Quang Nguyễn Như Thế Tài Nguyễn Gia Anh : TS : : MSSV: MSSV: MSSV: MSSV: MSSV: MSSV: Hà Nơi, 12/2020 MỤC LỤC Phần I: Tính tốn lý thuyết mạch yêu cầu thiết kế 1.1 Phân tích yêu cầu 1.2 Thiết kế sơ đồ khối Phần II: Thực yêu cầu 2.1 Mơ hình mạch khuếch đại 2.2 Khối 2.3 Khối 2.4 Khối 2.5 Thơng số tồn mạch .10 Phần III: Lắp đặt hàn mạch 11 3.1 Mạch mô Proteus .11 3.2 Các thông số hiển thị oscilloscope 11 3.3 Mạch thực tế 12 Phần IV: Các thống số mạch lắp đặt 13 Phần V: So sánh nhận xét thông số đo mạch 14 5.1 So sánh 14 5.2 Nhận xét .14 Tài liệu tham khảo .15 Phần I: Tính toán lý thuyết mạch yêu cầu thiết kế 1.1 Phân tích yêu cầu - Yêu cầu đề bài:  Cơng suất 1W  Điện áp tín hiệu vào tối đa 50mV - 100mV  Sử dụng BJT  Tải ra: Loa ohm - Yêu cầu chức năng:  Khuếch đại tín hiệu âm  Nhiệt độ làm việc ổn định từ 25oC – 50oC  Hạn chế tối đa ảnh hưởng méo, nhiễu tín hiệu - Yêu cầu phi chức năng:  Đơn giản,gọn nhẹ dễ sử dụng  Đảm bảo chất lượng tốt 1.2 Thiết kế sơ đồ khối Khốối khuếốch đại tnKhốối hiệu nh tiếềỏn cống suấốt Khốối khuếốch đ i ạcống suấốt Tín hiệu vào Tín hiệu Hình 1.1: sơ đồ khối mạch Phần II: Thực yêu cầu 2.1 Mơ hình mạch khuếch đại  Để thực mạch khuếch đại, nhóm sử dụng mơ hình mạch ghép EC, CC kết hợp khuếch đại công suất (class AB)  Mạch gồm khối: Khối1: Sử dụng transistor 2N2222 mắc EC, phân cực Emitter-follower Khối 2: Sử dụng transistor 2N2222 Tip41 mắc CC, Sử dụng khối Darlington để nhằm làm giảm trở kháng trước đến với khối khuếch đại công suất Khối 3: Sử dụng transitor TIP41 TIP42 đẩy kéo, khuếch đại công suất  Dựa vào yêu cầu đề bài, ta tính tốn thơng số sau: Ta có loa có cơng suất cực đại Pmax=1W Tải loa RL=8 VL = V Xét tín hiệu vào từ jack tai nghe 50mV - 100mV chọn 60mV AV =VL /Vin 2.2 Khối Hình 2.2.1: Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ * Chế độ DC: Chọn transitor khuếch đại tín hiệu nhỏ 2N2222A giá thành rẻ, phổ biến, đáp ứng thông số yêu cầu Chọn điểm làm việc tĩnh Q(UCE;ICQ) = (6; 2.10-3), điểm làm việc hệ số β transitor vào khoảng 200 Do ta tính được: (R2+R3).IC + UCE = VCC ⇔ (R2+R3) 2.10-3 + 6= 12 ⇔ R2+R3 = 3000 Chọn R2 =2970, R3 = 30 Av=-Rc/re+Re=50?? IB=ICQ/ β= 1.10-5 (A) ⇔ VCC=IB.R1+IE.R3+0.7= IB.( R1+β.R3)+ 0.7 ⇔ R1 = 863k Có: re=0.026/IE=13Ω * Chế độ AC: Mạch tương đương AC Hình 2.2.2: sơ đồ tương đương xoay chiều EC Zin1 = R1//[βre + (β + 1)R3)] = 8544// tính sau clm Zout1 = RC = 2970 Av = Vout / Vin ≈ -RC/(re + R3) 69 lần │Ai│ = β = 200 (lần) 2.3 Khối Hình 2.3.1 Khối tiền khuếch đại cơng suất * Chế độ DC Chọn điểm làm việc tĩnh trans NPN 2N2222 Q1(6V; 2mA) transistor PNP TIP41 Q2(6V; 80mA)  re1 = 26mV/IE1 = 13(Ω)  re2 = 26mV/IE2 = 0.325(Ω) Hệ số β transistor mắc Darlington βD = β1.β2 =200*40=8000 IE2= 80m(A) nên IB2= IE2 / β2 = mA Có : IE1 = IB2 = (mA) nên IB1=IE1 / β1= 10-5 (A) R5 = (VCC-UCE(Q2))/IC(Q2) =(12-6)/80mA= 75 Ω Theo cơng thức, ta có : IB1=(Vcc-Ube1-Ube2)/( R4 + βD* R5 ) nên R4 = 460 kΩ (mua 500k) Chọn : R5 = 75 Ω, R4 =460 kΩ * Chế độ AC Mạch tương đương AC Hình 2.3.2 Sơ đồ tương đương xoay chiều Darlington Zin2 = RB//βD.RE = 260,377 (kΩ) Zout2 = re1/β2 + re2 = 0,65(Ω) Ai = βD RB/(RB+ βD RE)= 3471(lần) Av ~ (lần) 2.4 Khối Hình 2.4 Khuếch đại cơng suất * Chế độ DC Chọn transitor TIP41, TIP42 chịu công suất lớn Chọn C5 lớn dùng làm nguồn nuôi cho khối cơng suất chu kì âm → Chọn C5 = 1000μF UCE = Vcc / = 6V Đặt R = R6 = R7, ta có : Vcc = 2R * IBQ + * VD Vì class AB nên : QClass A < Q < QClass B nên chọn ICQ = 40% * IC(sat) với Ic(sat) = = 12/ 2*8  ICQ = 0.3 A => IBQ = 7.5*10^-3 A re = 26mV/ICQ = 0.087(Ω) R=  R ≈ 706.6 (Ω) * Chế độ AC Zin3 = 2*R|| β re = 17.1 (Ω) Zout3 = RE // re = 0.086(Ω) Av ~ (lần) 2.5 Thông số toàn mạch  Avs = * Av1(NL) * * Av2(NL) * * Av3(NL) *  Avs = 65 (lần)  Po = Uhd2 /RL = [60mV*65/ √(2)]2/8 = 0.95W  Rin = Zin1 = 8544 Ω  Rout = Zout3 = 0.086 Ω  Tụ C1 = 10uF: f1 = = 1.86 Hz  Tụ C2 = 10uF : f2 = = 0.06 Hz  Tụ C3 = C4 =100uF : f3 = = 89.66 Hz  Tụ C5 = 1000uF: f4 = = 19.68 Hz  Như tần số cắt 89.66 Hz Phần III: Lắp đặt hàn mạch 3.1 Mạch mô Proteus Hình 3.1: Mạch mơ proteus 3.2 Các thơng số hiển thị oscilloscope Hình 3.2: Hiển thị oscilloscope 3.3 Mạch thực tế Hình 3.3: Mạch thực tế Phần IV: Các thống số mạch lắp đặt Bảng 1: Bảng so sánh giá trị lí thuyết, mơ phỏng, thực tế thông số Lý thuyết 12V 60mV 4V Nguồn cấp Vin Vout Mô 12V 70mV 3.8V Thực tế 12V 30 - 100mV 0.5V-1.5V Bảng : Bảng giá trị thực tế Uce transistor Q1,Q2,Q3 đo Transistor Transistor Transistor Transistor Transistor Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 2N2222 Uce=1.88V 2N2222 Uce=3.2V TIP41C Uce=3.2V TIP41C Ic=4.68mA TIP42C Ic=4.68mA Phần V: So sánh nhận xét thông số đo mạch 5.1 So sánh - Nguồn nuôi: Theo lý thuyết mô cịn thực tế có chênh lệch - Vin: Theo lý thuyết mơ cịn thực tế chênh lêch - Vout : Kết đo thực tế khác xa so với mô lý thuyết 5.2 Nhận xét - Kết đo thực tế mạch khơng tính tốn theo lý thuyết thực tế mạch chạy tốt - Một số nguyên nhân mà chúng em nghĩ gây khác biệt là: + Thơng số kĩ thuật linh kiện lắp đặt có sai số + Trong trình mua linh kiện lắp đặt có số linh kiện khơng có thơng số u cầu tính tốn nên chúng em thay linh kiện khác có chức tương đương khác có giá trị xấp xỉ nó.( VD TIP41C, TIP42C ) + Do trình hàn, làm mạch thủ cơng + Do tín hiệu xoay chiều vào biên độ khơng ổn định nên khơng thể đo xác biên độ tương ứng với biên độ vào thời điểm, nên khó để xác định khuếch đại thực tế Tài liệu tham khảo Electronic Devices and Circuit theory – Robert Boylestad Louis Nashelsky https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/15068/PHILIPS/2N2222A.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/830759/DIOTEC/1N4148.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/448508/CENTRAL/TIP41.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/433443/MCC/TIP42.html HẾT ... khuếốch đại tnKhốối hiệu nh tiếềỏn cống suấốt Khốối khuếốch đ i ạcống suấốt Tín hiệu vào Tín hiệu Hình 1.1: sơ đồ khối mạch Phần II: Thực u cầu 2.1 Mơ hình mạch khuếch đại  Để thực mạch khuếch đại, ...2.1 Mơ hình mạch khuếch đại 2.2 Khối 2.3 Khối 2.4 Khối 2.5 Thông số toàn mạch .10 Phần III: Lắp đặt hàn mạch 11 3.1 Mạch mô Proteus... đến với khối khuếch đại công suất Khối 3: Sử dụng transitor TIP41 TIP42 đẩy kéo, khuếch đại công suất  Dựa vào yêu cầu đề bài, ta tính tốn thơng số sau: Ta có loa có cơng suất cực đại Pmax=1W