TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN ĐIỆN TỬ SỐ Đề tài Mạch chuyển đổi âm thanh thành số Giảng viên hướng dẫn ThS Trần Văn Tuấn Nhóm sinh viên thực hiện • Đỗ Thị Thúy Quỳnh 20195990 •.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN : ĐIỆN TỬ SỐ Đề tài: Mạch chuyển đổi âm thành số Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Văn Tuấn Nhóm sinh viên thực hiện: • Đỗ Thị Thúy Quỳnh - 20195990 • Phạm Thanh Nam - 20191578 • Đỗ Trường Thịnh - 20193124 • Vũ Văn Mạnh - 20191563 Lớp : KSCLC HTTT&TT K64 LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế ngày quốc tế hóa, xã hội ngày phát triển Để đáp ứng nhu cầu thiết sống hội nhập tiến độ phát triển giới, hỏi ngành khoa học kỹ thuật ngày phải nâng cao phát triển chất lượng khả ứng dụng rộng rãi Trong ngành cơng nghệ kỹ thuật điện tử đóng vai trị quan trọng sinh hoạt sản xuất giới Là sinh viên ngồi ghế nhà trường, chúng em trau dồi kiến thức chuyên môn Tuy học thực hành nhiều lớp phần nhỏ bé so với kiến thức thực tế ngày sau trường chúng em gặp phải Vì thế, em muốn vận dụng nhũng kiến thức học vào thực tiễn học hỏi cịn thiếu Qua giúp đỡ thầy giáo môn, em học hỏi nhiều điều thực tế, tìm hiểu vấn đề, tài liệu liên quan giúp ích cho việc hồn thành tập lớn Vì sau cân nhắc chúng em chọn đề tài “Mạch chuyển đổi âm thành số” sử dụng vi mạch LM 358 Do kiến thức hạn chế nên trình thực đề tài, chúng em cịn nhiều sai sót Vì mong thầy bạn góp ý xây dựng, giúp đỡ để chúng em hồn thiện đề tài tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Vi mạch LM 358 LM 358 gì? LM358 IC chân opamp có nhiều gói khác Một gói sử dụng nhiều gói nhúng chân IC gồm hai opamp riêng biệt gói Cả hai opamp bên có độ lợi cao sử dụng nguồn điện đơn kép Một tính vi mạch mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý tưởng để sử dụng với mạch thiết bị hoạt động pin Nó hoạt động với nhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC sử dụng với thiết bị logic điện áp thấp vi điều khiển ❖ Thay tương đương LM258, LM2904, LM324 sử dụng để thay khơng có vấn đề Sơ đồ chân Số chân Tên chân Output A Inverting Input A Non Inverting Input A GND Inverting Input B Non Inverting Input B Output B Vcc Mô tả chân Đầu phần thứ (phần A) IC hay opamp Đầu vào đảo ngược phần thứ (phần A) IC hay opamp Đầu vào không đảo ngược phần thứ (phần A) IC hay opamp Nối mass / chân âm cho opamp Đầu vào đảo ngược phần thứ hai (phần B) IC hay opamp Đầu vào không đảo ngược phần thứ hai (phần B) IC hay opamp Đầu phần thứ hai (phần B) IC hay opamp Chân dương phần hay opamp IC Hoạt động khuếch đại Về thiết bị khuếch đại độ lợi điện áp DC , chúng thiết kế lý tưởng cho điều hịa tín hiệu, khuếch đại DC, lọc sử dụng với thành phần phản hồi bên tụ điện trở đầu thiết bị đầu cuối đầu vào Op – amp thực chức khác tuỳ thuộc vào cấu hình phản hồi cho dù có điện trở, điện dung hay hai linh kiện này, sử dụng khuếch vi sai … Lưu ý sử dụng IC LM358 • • • • Tích hợp hai Op-Amps bên Phạm vi cung cấp điện rộng Nguồn cung cấp Singe – 3V đến 32V Nguồn cung cấp kép – ± 1.5V đến ± 16V • • • • • • • • • • Dải điện áp vi sai đầu vào ± 32 Dòng cung cấp thấp – 700uA Đầu vào dải điện áp chế độ chung -0,3 đến 32 Nguồn cung cấp cho hai op-amps cho phép hoạt động đáng tin cậy Nhiệt độ giao 150˚C Nhiệt độ môi trường hoạt động – 0˚C đến 70˚C Phạm vi nhiệt độ lưu kho – 65˚C đến 150˚C Nhiệt độ chân hàn – 260 ˚C (trong 10 giây – theo quy định) Ngắn mạch đầu bảo vệ Các kiểu chân: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP, DSBGA Ưu điểm IC L358 – Chức LM358 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Không cần nguồn cung cấp riêng cho op-amp LM-358 Khả tương thích với tất dạng logic Hai Op-amp, bù bên trong, sử dụng hai op-amp lúc cần op-amp, sử dụng Nguồn điện phù hợp với hoạt động pin Loại bỏ cần thiết nguồn cung cấp kép Cho phép cảm nhận trực tiếp gần GND & VOUT Khối khuếch đại DC có nhiễu tối thiểu tín hiệu RF Điều hịa tín hiệu chung sử dụng làm so sánh, so sánh hai tín hiệu Bộ khuếch đại chuyển đổi chuyển đổi tín hiệu âm thành tín hiệu điện Khuếch đại tín hiệu chung khuếch đại tín hiệu Bộ lọc tích cực loại bỏ nhiễu khỏi tín hiệu Các mạch khuếch đại thuật tốn Phát vịng lặp dịng điện đến 20mA Mạch op-amp thơng thường Nó sử dụng cộng, theo điện áp, v.v., Nguồn điện sạc di động Điều khiển động cơ: Cảm ứng AC, DC không chổi than, DC có chổi than điện áp cao, điện áp thấp, nam châm vĩnh cửu động bước Máy tính để bàn bo mạch chủ chứa LM358 Điều hòa khơng khí nhà ngồi trời Máy giặt, máy sấy tủ lạnh Ứng dụng vi mạch LM358 - Mạch cảm biến ánh sáng: Mạch cảm biến sánh sáng sử dụng IC LM358 so sánh Một LED nối với chân đầu đầu opamp phần A Để điều chỉnh độ nhạy mạch nên sử dụng biến trở 20K - Mạch cảm biến bóng tối: Mạch cảm biến bóng tối sử dụng IC LM358 gần giống mạch cảm biến ánh sáng bên Nhưng khác chỗ, mạch cảm biến ánh sáng chân biến trở nối với chân hay đầu vào đảo ngược phần A Lúc mạch tạo đầu phần A mức cao có bóng tối hoàn toàn ánh sáng yếu Nên sử dụng biến trở 20K CHƯƠNG : THIẾT KẾ I Sơ đồ khối II Sơ đồ nguyên lý III Mạch in mạch mô Mạch in Mạch mô CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ I Bộ thu âm Hình 1: Bộ thu âm - Âm thu micro truyền tới jack audio 3.5, biên độ sóng lúc lớn tùy thuộc vào mic thu, thường 3V - Sử dụng trở 20kOhm cấp nguồn 5V để phân áp mic mức 1V - Dùng tụ gốm đỏ 104 để dập nhiễu tín hiệu truyền qua tụ hóa 470uF nhằm truyền tín hiệu âm tới khuếch đại II Bộ khuếch đại Sử dụng khuếch đại thuật toán Opam để khuếch đại tín hiệu: Hình 2: Bộ khuếch đại khơng đảo - Công thức hệ số khuếch đại: 𝑘 = Hệ số khuếch đại: 𝑘 = + 2400 1200 𝑈𝑜𝑢𝑡 𝑈𝑖𝑛 =1+ 𝑅2 𝑅1 =3 III Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital Hình Bộ chuyển đổi tín hiệu A/D - Sử dụng biến trở 5k làm điện áp tham chiếu 0-5V chân số IC LM358 - Tín hiệu âm sau khuếch đại cấp vào chân số - Công thức chuyển đổi tín hiệu: 𝑈𝑜𝑢𝑡 = 5𝑉 𝑈+ > 𝑈− 𝑈𝑜𝑢𝑡 = 0𝑉 𝑈+ < 𝑈− - Dựa vào chức so sánh ic LM358 Nếu tín hiệu âm lớn điện áp tham chiếu, đầu mức 5V Khi tín hiệu âm nhỏ điện áp tham chiếu, đầu mức 0V IV Kết mô Hình Kết mơ sóng âm - Vàng: Tín hiệu analog thu Xanh Dương: Tín hiệu sau khuếch đại lần Hồng: Ngưỡng điện áp tham chiếu Xanh lá: Tín hiệu digital CHƯƠNG 4: LẮP MẠCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ I Lắp mạch II Nối nguồn III Chạy thử nghiệm IV Nhận xét đánh giá kết - Nguồn vào có giá trị 5V - Đèn led sáng, led nháy theo âm đưa vào qua jack 3.5 - Đèn sáng nháy khoảng từ 5-40 Hz (Nháy liên tục khoảng từ 2025 Hz) ... nguồn điện đơn kép Một tính vi mạch mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý tưởng để sử dụng với mạch thiết bị hoạt động pin Nó hoạt động với nhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC sử dụng với thiết bị logic điện. .. op-amp thơng thường Nó sử dụng cộng, theo điện áp, v.v., Nguồn điện sạc di động Điều khiển động cơ: Cảm ứng AC, DC không chổi than, DC có chổi than điện áp cao, điện áp thấp, nam châm vĩnh cửu động... 0-5V chân số IC LM358 - Tín hiệu âm sau khuếch đại cấp vào chân số - Cơng thức chuyển đổi tín hiệu: