đồ án kỹ THUẬT MẠCH TƯƠNG tự và số đề tài mạch khuếch đại công suất OCL ngõ vào đơn

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đồ án KỸ THUẬT MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ Họ và Tên Lớp Mã sinh viên Trần Duy Vỹ 19DTCLC3 106190141 Ngu.

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA : ĐIỆN TỬ- VIỄN THƠNG PHIẾU ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đồ án: KỸ THUẬT MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ Họ Tên Trần Duy Vỹ Nguyễn Phúc Ánh Lớp 19DTCLC3 19DTCLC3 Mã sinh viên 106190141 106190097 Nhóm học phần : 1062363.2110.19.41A Giảng viên hướng dẫn : TS HUỲNH THANH TÙNG Tên đề tài : Mạch khuếch đại công suất OCL ngõ vào đơn Thông số thiết kế : - Mạch : OCL đơn Công suất : 15W Trở kháng loa : Ohm Trở kháng vào : 200000 Ohm - Điện áp vào : 0,7 V - Băng thông : 50-15000 Hz Méo phi tuyến : 0,2 % Quá trình thực đồ án : ST T Ngày Nội dung Đánh giá giảng viên hướng dẫn 18/10/2021 30/10/2021 12/11/2021 08/12/2021 23/12/2021 Giao đề tài Tính tốn lý thuyết Mơ Thi cơng Hồn thiện mạch + Bảo vệ Đạt u cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Chữ ký giảng viên hướng dẫn Ý KIẾN CỦA GIẢNG VIÊN : ……………………………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, Ngày 23 Tháng 12 Năm 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Huỳnh Thanh Tùng LỜI NÓI ĐẦU Ngành Điện tử - Viễn thông ngành quan trọng phát triển đất nước Sự phát triển nhanh chóng khoa học - cơng nghệ làm cho ngành Điện tử - Viễn thông ngày phát triển đạt nhiều thành tựu Nhu cầu sử dụng máy móc cơng nghệ ngày cao người điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử - Viễn thông phát triển không ngừng, phát minh sản phẩm có tính ứng dụng cao đa tính Nhưng điều sản phẩm bắt nguồn từ linh kiện R,L,C Diode, BJT, mà tảng môn cấu kiện điện tử Hiện nay, nước ta có nhiều loại máy khuếch đại âm thị trường, mà tầng khuếch đại công suất thiết kế từ loại mạch OCL, OTL, Đến với đồ án kỹ thuật mạch điện tử lần này, nhóm chúng em mang đến mạch khuếch đại âm sử dụng mạch khuếch đại OCL Qua nỗ lực nghiên cứu tìm hiểu với hướng dẫn tận tình thầy Huỳnh Thanh Tùng thầy Vũ Vân Thanh giúp chúng em hoàn thành đồ án Với khoảng thời gian có hạn độ hiểu biết kiến thức cịn hạn chế nên chúng em khó tránh khỏi sai sót, chưa thể tối ưu mạch làm Chúng em mong quý thầy cô thông cảm giúp đỡ bảo thêm cho chúng em, cho chúng em thêm kinh nghiệm để cải thiện mặt sản phẩm lần hiểu biết chúng em Chúng em xin chân thành thầy Huỳnh Thanh Tùng thầy, cô giúp đỡ chúng em thời gian qua MỤC LỤC PHẦN I: LÝ THUYẾT Chương 1: Transitor lưỡng cực (BJT) Cấu tạo BJT Hoạt động Các cách ráp độ lợi dòng Dòng rỉ transitor – điện áp tối đa Ảnh hưởng nhiệt độ tới BJT Phân cực điểm tĩnh cho BJT – Ổn định phân cực Mơ hình tín hiệu nhỏ Chương 2: Các mạch ứng dụng Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch khuếch đại nhiều tầng – ghép nối BJT Nguồn dòng ổn định dùng BJT Khuếch đại công suất Mạch khuếch đại nối trực tiếp Darlington Hồi tiếp mạch khuếch đại Đáp ứng tần số mạch khuếch đại PHẦN 2: THIẾT KẾ Sơ đồ mạch I Tính tốn u cầu 2.Tính tốn nguồn cung cấp Tính tốn mạch khuếch đại Thiết kế tầng thúc Tính tầng khuếch đại Tính hệ số khuếch đại Tính mạch bảo vệ Mạch lọc ZOBEL Tính tốn chọn tụ 10 Kiểm tra độ méo phi tuyến 11 Giá trị linh kiện sau tính tốn II Kết Kết mô điện áp Kết đo OSCILLOSCOPE Kết ANALOGUE ANALYSIS Kết đo công suất Kết đo FREQUENCY RESPONSE Kết đo FOURIER ANALYSIS AUDIO ANALYSIS PHẦN 3: DATASHEET 1N4007 2SA1015 2SB6880 2SA1013 2SC2073 2SA940 2SC1815 2SD7180 PHẦN I: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I : TRANSISTOR (BJT) Cấu tạo BJT : Transitor lưỡng cực gồm hai mối nối pn nối tiếp nhau, chế tạo mẫu bán dẫn Ge Si Hình sau mơ tả cấu trúc hai loại BJT NPN PNP Ta thấy rằng, tương ứng với miền bán dẫn cực BJT, pha tạp (nồng độ lỗ trống hay điện tích tự do) giảm dần từ cực E qua cực C, mà điện tích khuếch tán từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp nên, lỗ trống/điện tích tự phát từ E nên cực gọi cực phát (Emitter), cực C nhận điện tích nên gọi cực thu (Collector), cực B chuyển tiếp miền nên gọi cực (Base) Ngồi ra, miền chuyển tiếp B có độ rộng nhỏ nhất, miền phát rộng miền thu Hoạt động : - Tùy theo phân cực tiếp giáp mà ta có vùng hoạt động Vùng ngắt: BE phân cực nghịch Vùng tích cực: BE phân cực thuận, BC phân cực nghịch Vùng bão hòa: BE phân cực thuận, BC phân cực thuận Trong thực tế sử dụng BJT để khuếch đại tín hiệu, ta phân cực BJT vùng tích cực - Xét BJT NPN hoạt động vùng tích cực (PNP tương tự) Mối nối BE phân cực thuận nên vùng nghèo lớp tiếp giáp hẹp lại, BC phân cực nghịch nên vùng nghèo rộng - Nhiều điện tử tử cực âm nguồn vào cực phát khuếch tán sang cực (do phân cực thuận) tạo dòng IE Ta biết vùng hẹp lỗ trống nên hầu hết điện tử khuếch tán thẳng sang vùng thu tùy theo độ rộng vùng nghèo BC cực dương nguồn tạo dòng IC Mặt khác điện tử cực cực dương nguồn VEE tạo dòng IB nhỏ Như theo định luật KCL: IE = IC + IB Do IB nhỏ nên IE IC Đặc tuyến IC theo VCE IB có dạng: Các cách ráp độ lợi dòng : - Khi sử dụng, BJT ráp theo cách bản: cực phát chung, cực chung cực thu chung Cực chung cực nối với đất (GND) sử dụng cho ngõ vào ngõ Dưới sơ đồ kiểu mắc: Trong cách ráp, người ta định nghĩa độ lợi dòng : Ai = dòng ngõ / dòng ngõ vào Độ lợi dòng điện BJT thường dùng độ lợi cách ráp cực E chung B chung Với cực E chung: Ai = hfe = β = IC/IB => IE = (β+1)IB Với cực B chung: Ai = hfb = α = IC/IE β thường có giá trị từ vài chục đến vài trăm lần, α thường có giá trị từ 0.95 – 0.999 lần Trong thực tế, β α thường nhà sản xuất cung cấp datasheet Từ định nghĩa định lý Kirchoff dịng điện ta rút cơng thức liên hệ: Dòng rỉ transitor – điện áp tối đa : - Vì mối nối BC thường phân cực nghịch nên có dịng ngược bão hịa ISAT chạy qua gọi ICBO Trong trường hợp cực B để hở, ta đặt điện áp vào đầu cực C E xuất dòng điện, dòng gọi ICEO ICBO ICEO thường nhà sản xuất cung cấp Ngồi ra, nhà sản xuất cịn cung cấp thêm số thông số khác VCEO: điện áp VCE tối đa mà BJT chịu - VEBO: điện áp VBE/VEB tối đa BJT chịu đươc Ảnh hưởng nhiệt độ tới BJT : Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới thơng số BJT: Vì thay đổi thông số nhiệt độ nên ổn định nhiệt xem ưu tiên hàng đầu thiết kế mạch khuyếch đại, số phương pháp thường sử dụng mạch hồi tiếp âm, bổ nhiệt dùng diode… Phân cực điểm tĩnh cho BJT – Ổn định phân cực : Trong phân tích BJT NPN, kết khảo sát với BJT PNP, cần ý chiều dịng điện cực tính nguồn cung cấp a Phân cực cố định : Cách tính tốn : Bước 1: Áp đụng định lý KCL cho ngõ vào tính IB: IB = (Vcc-0.7)/RB Bước 2: Sử dụng công thức liên hệ : IC = βIB Bước 3: Áp dụng KVl cho ngõ tính VCE: Vce = Vcc – IC.RC (1) => Điểm làm việc tĩnh Qpoint(IC, VCE) đồ thị phương trình (1) gọi loadline (đường tải điện) - Điều kiện BJT hoạt động vùng tuyến tính : Mối nối BE phân cực thuận, Mối BC phân cực nghịch: Vc >VB  VCE>VBE  Vcc – IC.RC > 0.7 (với BJT SI)  (Vcc – 0.7)/RC > IC  IB < (Vcc-0.7)/(RC*β)  RB < β.RC b Phân cực ổn định cực phát : RE thêm vào nhằm mục đích hồi tiếp âm ổn định phân cực 10 4) 2SA1013 : 47 48 49 5) 2SC2073 : 50 51 52 6) 2SA940 : 53 54 55 7) 2SC1815 : 56 57 58 8) 2SD7180 : 59 60 61 ... THANH TÙNG Tên đề tài : Mạch khuếch đại công suất OCL ngõ vào đơn Thông số thiết kế : - Mạch : OCL đơn Công suất : 15W Trở kháng loa : Ohm Trở kháng vào : 200000 Ohm - Điện áp vào : 0,7 V - Băng... máy khuếch đại âm thị trường, mà tầng khuếch đại công suất thiết kế từ loại mạch OCL, OTL, Đến với đồ án kỹ thuật mạch điện tử lần này, nhóm chúng em mang đến mạch khuếch đại âm sử dụng mạch khuếch. .. Các mạch ứng dụng Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch khuếch đại nhiều tầng – ghép nối BJT Nguồn dòng ổn định dùng BJT Khuếch đại công suất Mạch khuếch đại nối trực tiếp Darlington Hồi tiếp mạch khuếch