(TIỂU LUẬN) đồ án kỹ THUẬT MẠCH điện tử đề tài MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL NGÕ vào VI SAI

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL NGÕ VÀO VI SAI Giảng viên hướng dẫn : Lê Hồng Nam Sinh viên thực : Nguyễn Đại Đáo Tơn Thất Tịnh SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH Tieu luan 17DT1 17DT1 106170006 106170062 MỤC LỤC Chương 1: Khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT .4 I Khuếch đại tính hiệu nhỏ II Cách mắc BJT 2.1 Khuếch đại dùng E chung 2.2 Khuếch đại dùng C chung 2.3 Mạch khuếch đại dùng B chung III Mạch phân cực 3.1 Mạch phân cực dòng cố định 3.2 Mạch phân cực cầu phân áp .9 3.3 Mạch phân cực hồi tiếp âm điện áp song song 10 Chương 2: Hồi tiếp khuếch đại .11 I Mạch khuếch đại hồi tiếp 11 II Phân loại mạch khuếch đại hồi tiếp .11 2.1 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – điện áp .11 2.2 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – dòng điện 13 2.3 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – dòng điện .16 2.4 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – điện áp 18 Chương 3: Khuếch đại công suất 20 I Phân loại mạch khuếch đại công suất .17 Khuếch đại chế độ A .17 Mạch khuếch đại chế độ B 23 Mạch khuếch đại chế độ AB 24 II Mạch khuếch đại công suất 26 1.Mạch khuếch đại công suất OTL 26 2.Mạch khuếch đại công suất OCL 27 3.Mạch khuếch đại Darlington 27 Chương 4: Thiết kế mạch khuếch đại OTL SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan I Yêu cầu II Sơ đồ khối mạch khuếch đại OTL ngõ vào vi sai Sơ đồ mạch tổng quát Sơ đồ nguyên lý hoạt động Mạch nguồn bảo vệ III Tính tốn 3.1 Tính tốn nguồn 3.2 Tầng khuếch đại công suất 3.3 Tính tốn tầng lái 3.4 Tính chọn BJT thúc Q6: 3.5 Tính tốn tần nhận tín hiệu vào IV Đánh giá mạch 4.1 Mơ tín hiệu ngõ vào ngõ 4.2 Mô dòng loa: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan CHƯƠNG I: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ Mở đầu chương Trong chương này, đề cập tới khuếch đại tín hiệu nhỏ với phần tử điều khiển BJT. Khi có thay đổi tín hiệu điện áp Vin , làm thay đổi cường độ dòng điện qua cực B Với đặc tính khuếch đại dòng điện BJT, cần dao động nhỏ Vin  khuếch đại thay đổi xuất tín hiệu cực C hay Vout Và thơng số mạch khuếch đại:  Độ lợi điện áp  Độ lợi dòng điện  Tổng trở kháng vào  Tổng trở kháng Mỗi BJT có nhiều cách mắc khác nhau, tùy thuộc vào chức dùng để khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hay hai I Khuếch đại tính hiệu nhỏ Khuếch đại q trình làm biến đổi đại lượng( dòng điện điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay đổi dạng II Cách mắc BJT Trong thực tế, có cách mắc Đó cách mắc E chung (EC), B chung (BC), C chung (CC) 2.1 Mạch khuyếch đại E chung ( EC ) SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan  Sơ đò tương đương  Trở kháng vào Zin = (R1//R2) // Rpi Với Rpi= Vbe/ib   Trở kháng ra: Zout=Rc//r0 Hệ số khuếch đại điện áp SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan V0 V Vbe Zin Zin AV = Vi = Vbe Vi = Avt Ri + Zin = Ri + Zin gmR2 Với Avt hệ số KĐ điện áp transistor: Vce Avt= Vbe = −Bin Rl −gm.Vbe = Vbc =¿ -gmRl Vbe Trong đó: RL= ro // Rc // Rt Gm =40 Ic  Vi io Vo Hệ số khuếch đại dòng điện : Ai= Ii với io= Rt io Vo Ri + Zịn Ri + Zin = A v Vi Rl vi Ii = Ri + Zin => Ai= i1 = Rt Nhận xét: Tín hiệu vào ngược pha nhau: o o Khi Vi ↑ => ii↑ => iD ↑ => ic ↑ => Vo=Vcc - IcRC ↓ Khi Vi ↓ => ii↓ => iD ↓ => ic ↓ => Vo=Vcc - IcRC ↑ Ưu nhược điểm ứng dụng Ưu điểm  Mạch khuyếch đại E chung thường định thiên cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc  Có khả khuếch đại dịng áp  Dịng điện tín hiệu lớn dịng tín hiệu vào không đáng kể  Mạch mắc theo kiểu E chung ứng dụng nhiều thiết bị điện tử Nhược điểm  Tín hiệu đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào Ứng dụng  Sử dụng khuếch đại tầng thúc ( chủ yếu khuếch đại dịng, việc khuếch đại áp khơng trọng) 2.2Mạch khuếch đại C chung SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan  sơ đồ tương đương  Trở kháng vào Zin = Rb // Rib ( Rib = rπ + (B+1)(RE // Rt) −gm Rl Avt = 1+ gm Rl (RL = RE // Rt ) Ai = AV Ri + Zin Rt Hệ số khuếch đại điện áp cửa ra: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch: Trở kháng vào nhìn từ cực xuống masse: Trở kháng tồn mạch: Hệ số khuếch đại dịng điện: Điện áp vào pha điện áp Ưu nhược điểm ứng dụng Ưu điểm  Cường độ tín hiệu mạnh cường độ tín hiệu vào nhiều lần  Tín hiệu pha với tín hiệu vào  Tổng trở vào lớn ( vài trăm ohm), tổng trở nhỏ ( vài chục ohm ), không khuếch đại áp ( Av ~1) SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan Nhược điểm  Mạch khuếch đại dịng, khơng khuếch đại áp Ứng dụng:  Mạch trên  được ứng dụng nhiều mạch khuyếch đại đêm (Damper), ứng dụng nhiều mạch ổn áp nguồn 2.3Mạch khuếch đại B chung  Sơ đồ tương đương Trở kháng vào: Zin = RE // RiE SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 10 1 Với Rie = gm =¿ 40 Ic Trở kháng ra: Zout = RC // RiC Ric = ro [ 1+gm(RI // RE) Hệ số khuếch đại điện áp: Vo Zin Av = Vi = ℜ+Zin gm( Rc // RE) Hệ số khuếch đại dòng điện: Ai = Av Ri + Zin Rt Ưu nhược điểm ứng dụng Ưu điểm   Mạch khuếch đại điện áp lớn  Tổng trở vào nhỏ ( vài chục ohm), tổng trở lớn ( vài trăm ohm ), mạch khơng khuếch đại dịng( Ai ~ 1)  Có tính ổn định nhiệt Nhược điểm   khuyếch đại điện áp khơng khuyếch đại dịng điện Ứng dụng   Mach mắc kiểu B chung sử dụng thực tế không đảm bảo yếu tố: Ki = 1, Ku không lớn CHƯƠNG II : HỒI TIẾP TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI Các khiếm khuyết mạch mắc Base chung, Emiter chung, hay Collector chung dạng ghép RC hay biến áp cải thiện chất lượng phương pháp bù hổi tiếp âm Bốn dạng mạch hổi tiếp sau làm giảm độ khuếch đại, song lại mở rộng dải tần Bw, giảm méo, tạp , nhiễu mức tối thiểu làm ổn định độ khuếch đại toàn mạch, đặc biệt thiế kế tăng âm loại công suất lớn cần bảo vệ tải hay hở tải cho cặp Transistor công suất cuối I Mạch khuếch đại hồi tiếp Sơ đồ khối SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH Tieu luan 30 Tín hiệu vào mạch khuyếch đại có dạng sin: v=V sin ω t Xem hệ thống tuyến tính tín hiệu tải: v L =V L sin ω t+V CE 0i L =I L sin ω t + I C với V L , I L : biên độ điện áp dòng tải V CE , I C : điện áp dòng điện DC tải Do tầng cơng suất làm việc chế độ AB nên dịng tĩnh điện áp tĩnh rơi tải không đáng kể Do vậy: v L =V L sin ω ti L =I L sin ω t Gọi V Lh d , I Lh d : điện áp hiệu dụng dòng điện hiệu dụng tải V Lh d = VL I , I Lh d = L √2 √2 Khi cơng suất tải : P L=R L I 2Lh d = ⇒ I L= V 2L h d V 2L = ⇒ V L =√2 P L R L =√ 2.25 8=20(V ) RL V L 20 = =2,5( A) RL Điện ấp cung cấp nguồn Để đảm bảo mặt lượng tránh nhiễu phi tuyến điện áp nguồn phải hai lần điện áp loa Mặc khác, Q1 ,Q làm việc chế độ AB nên chọn hệ số sử dụng nguồn 0,75 2V L 2.20 = =53.3(V ) 0,75 0,75 Ta chọn nguồn cung cấp : V CC =65 V Do vậy: V CC = Công suất cung cấp Dịng cung cấp trung bình: π I π 1 I CCtb= ∫ I L sin ω t dωt= I L cos ω t|0 = L 2π π π SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 31 Công suất nguồn cung cấp: PCC =V CC IL 2,5 =65 =51,8(W ) π π Hiệu suất mạch η= II PL 25 = 100 %=48,26 % PCC 51 , Tầng khuếch đại công suất Tầng khuyếch đại cơng suất có nhiệm vụ phát loa tín hiệu âm tầng xác định theo yêu cầu thiết kế P L=25 W Các BJT làm việc mức điện áp cao, dòng collector Q1 ,Q lớn Vì vậy, Q1 ,Q phải chọn phù hợp đồng thời phải chọn nguồn, dòng nguồn khong vượt giá trị cho phép BJT phải đủ lớn để đảm bảo công suất hiệu suất mạch Để tránh méo xuyên tâm đồng thời đảm bảo hiệu suất mạch , ta chọn Q1 ,Q làm việc chế độ AB.Vì mạch làm việc chế độ AB nên dòng tĩnh collector nằm khoảng 20 ÷ 50 mA Ở ta chọn: I E =I E =I E =50 mA Q Q1 Q2 Dòng đỉnh qua Q1 ,Q là: I E =I E =I E + I L =50.1 0−3 +2,5=2,55( A) P P Q1 Tính chọn R1 , R R1 , R có tác dụng cân dịng , ổn định nhiệt nên phải có kích thước lớn để chịu cơng suất lớn Dạng tín hiệu R1 , R là: i e1 =ie 2=I L sin ω t Nếu chọn R1 , R lớn tổn hao loa nhiều phải chọn cho tín hiệu loa lớn Để tránh tổn thất tín hiệu loa ta thường chọn: R1 RL ≥ ⇒ R1 ≥ = =0,4 Ω⇒ R1 =R 2=0,39(Ω) R L 20 20 20 Ta chọn: R1=R 2=0,39 Ω Công suất tiêu hao R1 , R là: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 32 1 IL P R 1=PR 2= R I L h d= R1 =0,39 ¿ ¿ 2 0,39 Ω Vậy chọn R1=R 2= W Chọn cặp Q1 ,Q Công suất nguồn cung cấp : PCC =V CC I TB =V CC IL π 2 Công suất loa: P L=R L I L h d= R L I L Công suất tiêu tán R1 , R 2: P R=2 PR = R I L Vậy công suất tiêu tán hai BJT Q1 ,Q : Ptt =PCC −P L −P R = V CC I L 1 2 − RL I L− R1 I L π 2 Công suất tiêu tán BJT, chẳn hạn BJT Q1 là: Ptt /Q =P tt/ Q 2= Ptt V CC I L = − ( R L + R 1) I L 2π Ta thấy công suất tiêu tán BJT Q1 phụ thuộc vào I L theo hàm bậc hai Để tìm cơng suất tiêu tán cực đại ta lấy đạo hàm Ptt /Q theo I L cho d Ptt / Q1 V CC = − (R + R ) I =0 dIL 2π L L V CC 65 = =2,47 A π (RL + R1) π (8+0,39) V CC I L0 65.2,47 ⇒ Ptt max / Q 1= − (R L + R1) I L0 = − (8+0,39) ¿ 2π π ⇒ I L= Công suất tiêu tán tĩnh Q1: P DC/ Q 1=V CE/ Q I C/ Q ≈ V CC 65 I EQ= 0,05=1,625W 2 Vậy công suất tiêu tán cực đại Q1 là: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 33 Ptt ∑ max /Q 1=Ptt max /Q 1+ P DC /Q 1=12,76+1,625=14,4 W Vì Q1 ,Q cặp BJT bổ phụ nên ta chọn Q1 ,Q thỏa mãn điều kiện: I C > I E p=2,55 A V CE 0> V CC=65V PC > ( ÷3 ) Ptt ∑ max =28,8:43,2W Tra cứu ta chọn được: Q1 : SD718 ; Q2 :2 SB 688 Tên P(W) F T oC V CE I C (A) β (V) 2SD71 80 12MHz 150 120 55/160 2SB688 80 12MHz 150 120 55/160 Tính chọn R3 , R Trong tính tốn ta chọn: β Q 1=β Q 2=β Dòng Base tĩnh Q1 : I BQ /Q = I EQ / Q 50 = =0,89 mA 1+ β1 1+55 Dòng Base cực đạI Q1 : I BQp/ Q 1= I Ep /Q 2,55 = =45,53 mA 1+ β 1+55 Để R3 , R không ảnh hưởng đến dịng chế độ xoay chiều R3 , R phải thỏa mãn điều kiện: Z B M (ac ) ≪ R3 , R ≪Z B M (dc ) R3 , R ≪Z B M (dc ) : để rẽ dòng nhiệt R3 , R ≫Z B Mac : để giảm tổn thất tín hiệu Với Z B Mac , Z B Mdc : điện trở xoay chiều chiều từ cực Base Q1 đến M Từ đặc tuyến vào Q1 (2 SD 718) ta có: I BQ=0,89 mA ⇒ V BEQ=0,6 V I Bp=45,53 mA ⇒ V BEp=0,85 V SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 34 Vậy: V B MQ V BEQ /Q +V R 0,6 +0,05.0,39 = = =696,07(Ω) I BQ/ Q I BQ/ Q 0,89.1 0−3 V −V B MQ (V BEp/Q +V R p)−(V BEQ/ Q 1+ V R ) Z B 1(ac)= B Mp = I Bp/ Q 1−I BQ /Q1 I Bp/ Q1−I BQ /Q Z B M (dc) = Z B 1(ac)= (0,85+ 0,39.2,55)−(0,6+ 0,05.0,39) =27,45 (Ω) (45,53−0,89)1 0−3 Vậy: 27,45≪ R3 , R ≪696,07 (1) I BQ /Q =0,89 mA=¿ C họn I EQ / Q 3=60 mA ¿> I R 3=I Q3−I BQ /Q 1=60−45,53=14,46 mA ¿> R 3= V BEp +V R p 0,85+2,55.0,39 = =117 Ω (2) I R3 14,46 100 Ω Từ (1)(2)=> Chọn R3=R 4= 2W Tính chọn Q3 ,Q V BEQ/ Q +V R 0,6+0,05.0,39 = =6,2mA R3 100 V BEp/Q 1+V R p 0,85+ 2,55.0,39 = =18,45 mA Dòng cực đại qua R3 : I R p= R3 100 Dòng emitter qua Q3 : I EQ /Q 3=I R Q + I BQ /Q 1=6,2+0,89=7,1 mA I Ep /Q =I R p + I Bp/ Q 1=18,45+ 45,53=64 mA Khi trở kháng xoay chiều từ BQ 1lúc là: Dòng tĩnh qua R3 : I R Q = Z'B 1(ac )= V B p−V B Q (0,85+0,39.2,55)−(0,6+ 0,05.0,39) = =21,53(Ω) −3 I Ep/ Q 3−I EQ/ Q (64−7,1)1 So sánh với Z B ac tính trước ta thấy thêm R3 , R vào sai khác khơng đáng kể Như vậy, tải xoay chiều Q3 là: Zt /Q 3=Z 'B ac +(1+ β 1) RL =21,53+(1+55).8=469,53(Ω) Để tìm Q3 ,Q ta tìm cơng suất tiêu tán lớn chúng Gọi I E biên độ dịng AC chạy qua Q3, ta có: Dịng cung cấp xoay chiều trung bình cho Q3 : SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 35 I tb/Q 3= I E3 π Công suất nguồn cung cấp cho Q3: PCC /Q 3=V CC I tb/Q 3= V CC I E π Công suất cung cấp cho tải Q3 : π Pt / Q 3=Zt / Q I 2E 3=Zt / Q ∫ ¿¿ 2π Công suất tiêu tán xoay chiều Q3 : Ptt /Q =PCC /Q −P t /Q = V CC I E 3− Z t /Q I E π Lấy đạo hàm theo I E M cho ta được: I E 30= 2V CC 2.65 = =0,09( A) π Z t /Q π 469,53 Vậy cơng suất tiêu tán lớn dịng xoay chiều rơi Q3 là: Ptt max / Q 3= V CC I E M 65.0,09 − Z t I E M 0= − 469,53 ¿ π Q3 π Công suất tiêu tán tĩnh Q3 : Pdc / Q 3= V CC 65 −3 I EQ/ Q 3= 7,1 =0,23 (W ) 2 Vậy công suất tiêu tán cực đại Q3 : Ptt ∑ max =PDC /Q + Pttmax /Q =0,23+0,92=1,15 W Vậy chọnQ3 ,Q cặp bổ phụ thỏa mãn điều kiện sau: PC > ( ÷3 ) P tt ∑ ❑ =( ÷3 ) 1,15 W = ( 2,3:3,45 ) W Q3 I C > I Cp/ Q 3=64 mAV CE 0> V CC=65V Ta chọn: Q3 :TI 41 C ; Q4 :TIP 42 C SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 36 III Tên P(W) f(MHz) T oC V CEo (V ) IC(A ) β TIP41C 65 150 100 75 TIP42C 65 150 100 75 Tính tầng lái Để tính tốn tầng lái ta chọn β Q 3=75 ⇒ I B p= I Ep /Q I EQ /Q 64 7,1 = =0,84( mA)⇒ I B Q = = =93,42(μA) 1+ β Q 1+75 1+ β Q 1+ 75 Tính chọn V R7 , D1 , D , D3 Để tránh méo tín hiệu xuyên tâm đồng thời ổn định điểm làm việc cho cặp BJT khuyếch đại cơng suất tổ hợp phải làm việc chế độ AB Vì vậy, ta dùng D1 , D2 , D3 ,VR7 để tạo áp ban đầu cho BJT để có tín hiệu vào BJT khuyếch đại cơng suất dẫn Chọn D1 , D2 , D3 : loại D1N4007 loại diode cần dung Để Q1 ,Q làm việc chế độ dịng tĩnh 50mA điện áp tiếp giáp BE tổ hợp BJT chế độ tĩnh 0,6V Ta có: V B B Q =V BE +V BE 1+V BE 2+ V BE +V R Q +V R Q V B B Q =0,6+0,6 +0,6+0,6+ 0,05.0,39+0,05.0,39=2,44 (V ) Để dịng tĩnh Q 6ít thay đổi tránh méo tín hiệu ta chọn: I (CQ 6)=20 I B p=20.0,84=16,8(mA ) dùng Diode để ổn định áp phân cực cho tầng lái Như vậy, ba diode D1 , D2 , D3 VR7 đảm bảo cho Q ,Q3 Q2 ,Q làm việc chế độ AB, tức V B B Q =2,44 V có tín hiệu vào Lợi dụng tính chất ghim áp diode ( dòng qua diode tăng áp đặt lên diode không đổi Muốn ta chọn cho điểm làm việc nằm đoạn tuyến tính nhất(đoạn thẳng)) Lúc này: VR 7= V B B Q −3 V D 2,44−3.0,7 = =20,3 (Ω) I CQ5 16,8.1 0−3 Chọn VR7=100 Ω/20,3 Ω Sau hiệu chỉnh lại SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 37 Tính tốn Q làm nguồn dịng Q tạo dòng điện ổn định phân cực ổn định điểm làm việc cho hai cặp Dalington tầng khuyếch đại cơng suất Chính nội trở nguồn dịng chế độ xoay chiều lớn nên tăng hệ số khuyếch đại tầng lái, phối hợp trở kháng với trở kháng vào lớn cặp Dalington làm nâng cao hiệu suất mạch - Dòng collector qua Q 6: I CQ/Q 6=16,8 mA - Chọn D4 ,D5 điode D1N4007 Chọn dòng qua hai diode dòng phân áp cho Q Chọn dòng phân áp I pa=12 mA.Lúc V D=0,7 V Sụt áp R10 là: V R 10=V CC −V D 4−V D 5=65−0,7−0,7=63,6(V ) ⇒ R10= V R 10 63,6 = =5,3(KΩ) I pa 12.1 0−3 Chọn R10=4,7 KΩ Tính chọn VR6: VR6= V D +V D 5−V BE 0,7+0,7−0,6 = =66,6 (Ω) I CQ/ Q 12.1 0−3 Chọn V R 6=¿100 Ω / 66,6 Ω sau hiệu chỉnh lại Do Q5 hoạt động chế độ A, nên ta chọn điện áp VR5=0,7V VR 5= 0,7 =58,3 ( Ω) 12.10−3 Chọn VR5=100 (Ω)/58,3( Ω) sau hiệu chỉnh lại Do Q hoạt động chế độ A dùng làm nguồn dịng nên cơng suất tiêu tán lớn cơng suất tiêu tán tĩnh Điện áp DC tiếp giáp CE Q là: V CE/ Q 6= V CC 65 −V VR −V BE −V BE −V VR 6= −0,7−0,6−0,6−( 0,7+ 0,7−0,6 ) 2 Q4 Q2 V CE/ Q 6=29,8 (V )⇒ P DC/ Q 6=V CE /Q I C Q =29,8.12.1 0−3 =0,36 W Vậy ta chọn Q thỏa điều kiện sau: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 38 I C > I C Q=12 mA V CEo >V CE/ Q 6=29,8 V PC > P DC/ Q 6=0,36W { Dựa vào bảng tra cứu ta chọn Q 6: 2SC2383 Tên P(mW) f(MHz) T 0C V CE (V ) IC(A ) β 2SC238 900 50 150 160 60/200 Tính chọn BJT thúc Q5 Transistor Q5làm nhiệm vụ nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích cho tầng thúc làm việc đảo pha cho tầng công suất Q5 chọn làm việc chế độ A Q có tải lớn nên hệ số khuyếch đại lớn,ta phải chọn điểm làm việc Q5 cho khơng có tín hiệu vào điện vào cực E Q1 ,Q ≈ 0, lúc sụt áp tải ≈ Điện cực C, E Q5: V CE/ Q 5= V CC 65 −VR −V EB −V EB −V R 1= −0,7−0,6−0,6−0,05.0,39=30,6 (V ) 2 Q3 Q1 Công suất tiêu tán tĩnh Q5: P DC/ Q 5=V CE/ Q I C/ Q 5=30,6.12 0−3=0,37(W ) Do ta chọn I C/ Q 5» I BP /Q nên có tín hiệu vào dịng I BP /Q 3khơng ảnh hưởng nhiều đến dòng dòng cực đại qua Q5 Từ tính tốn ta chọn Q 5phải thõa điều kiện sau: { PC > P tt max /Q =0,37 W I C > I C max /Q 5=12mA V CE >V CC =30,6 V Theo tra cứu ta chọn Q5: 2SA1013 có thơng số sau: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 39 Tên P(mW) f(MHz) T oC V CE (V ) IC(A ) β 2SA101 900 100 150 160 60/320 Tính chọn nguồn dòng Q I Bp /Q 5= I Ep /Q 12 = =0,2 mA 1+ β 1+60 Chọn I C/ Q 7=10 I Bp /Q 5=2mA I E / Q 9=I C/ Q 9=2 I C/ Q 7=4 mA VR 19= 0,7.2−0,6 =200 Ω 10−3 Chọn VR19 = 500Ω/200 Ω hiệu chỉnh lại Chọn dòng phân áp cho Q 9là dòng làm việc diode D6 I D =10 mA ⇒ R11 = V cc −V D 6−V D 65−0,7−0,7 = =6,36 KΩ 10 mA 10.10−3 Chọn R21=5,6 KΩ Q9 làm việc chế độ khếch đại,chọn điểm làm việc tĩnh điểm làm việc đường đặc tuyến (Ic,Vce) - VCE/Q11=Vcc/2=65/2=32,5V Vậy công suất tiêu tán Q là(chủ yếu công suất chiều): Ptt /Q 9=V CE/ Q I C/ Q 9=32,5.4 0−3=130 mW Chọn Q11thỏa điều kiện sau: { PC > Ptt/ Q 9=130 mW I C > I C /Q 9=8 mA V CE >V CC =65 V Tra danh sách transistor ta chọn Q : 2SC2383 Tên P(mW) f(MHz) T oC V CE (V) I C (mA) β 2SC238 900 50 150 160 60/200 SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 40 Tầng khuếch đại vi sai: R13 có nhiệm vụ phân cực đưa đến chân B/Q5 VR13=VR12=VBE/Q5+VE/Q5=0,6+0,7=1,3V IE/Q7=IC/Q7/2=1mA Để phối hợp trở kháng tầng thúc tầng khuyếch đại vi sai ta chọn: R13=R12= 1,3 =1,3(KΩ) 1.1 0−3 Chọn R13=R12=1 KΩ Q Q 8hoạt động chế độ khếch đại nên VCE/Q7=Vcc /2=65/2=32,5V Do cần chọn Q Q 8như Q9 (được chọn làm nguồn dòng trên) { PC > Ptt/ Q 9=130 mW I C > I C /Q 9=8 mA V CE >V CC =65 V Tra danh sách transistor ta chọn Q Q : 2SC2383 Tên P(mW) f(MHz) T oC V CE (V) I C (mA) β 2SC238 900 50 150 160 60/200 Biến trở V R14dùng đểcân dòng Emitor cho Q Q ta chọn V R14có giá trị nhỏ V R14=100 Ω Chọn Xét tầng vi sai có mạch hình vẽ: SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH Tieu luan 41 Vì mạch khuyếch đại vi sai thiết kế cho chế độ tỉnh hai nhánh cân { V CC R15 /¿ R 16=R17 V B /Q 8= (1) Vì R15 /¿ R16quyết định trở kháng vào mạch Theo yêu cầu thiết kế Z¿ =220 KΩnên chọn R15 /¿ R16=220 KΩ (2) R15=560 KΩ Từ (1) (2) ta tính được: R16=390 KΩ hiệu chỉnh lại R17=220 KΩ { Tính tốn thơng số cịn lại - Tính tụ C 12: Ta chọn tụ C 12sao cho tầng số thấp sụt áp tụ nhỏ so với sụt áp loa để khơng ảnh hưởng đến tín hiệu loa Ta XC 5= chọn XC 5= R 10 L 1 ⇒ C 5= =3980 μF π f R L π 0,05 103 0,8 10 chọn C 5=4700 μF /50V - Tính tụ C 2: C 2là tụ liên lac ngõ vào nên để sụt áp tụ không ảnh hưởng đến tín hiệu vào chất lượng mạch ta chọn tụ C cho XC2= Z 10 ¿ SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 42 ⇒ C 2= 10 10 = =0,15 μF π finmin Z ¿ π 0,05.1 03 220 10 Chọn tụ C 2=0,22 μF /50 V - Tính tụ C 3: Tụ C kết hợp với R17 , R 19tạo thành mạch hồi tiếp âm để ổn định thông số mạch.Chọn tụ C cho tỉ số hồi tiếp tín hiệu phụ thuộc vào R17 , R 19 sụt áp xoay chiều C 4nhỏ R19rất nhiều Chọn R19=2,2 KΩChọn X C = 10 R 19 ⇒ C 3= 10 10 = =1,5 μF π f R19 π 0,05.1 03 2,2.1 03 Chọn C 3=22 μF Tính VR , R ,C Chọn I VR 8=I 9=20 I Bp/ Q5=4 mA VR 8= 0,7+ 0,6 =325 Ω 4.103 Chọn VR8=500 Ω /325 Ωrồi hiệu chỉnh lại R9 = 65−1,3 =15 K Ω 4.103 Tụ C tụ liên lạc tầng vào vi sai tầng lái nên chọn tụ C cho sụt áp tụ không ảnh hưởng đến tín hiệu vào tầng lái Ta chọn tụ C cho X C 15 = Z 10 ¿/Q Z¿ /Q 5=390 Ω ⇒ C4= 10 10 = π f Z ¿/ Q π 0,05 03 390 Chọn C 4=100 μF /50V Tính mạch lọc Zobel: Cấu tạo loa gồm cuộn cảm điện trở có Z L =RL + jωL Như vậy, trở kháng loa phụ thuộc vào tần số Khi tần số cao trở kháng loa lớn SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 43 dẫn đến méo tín hiệu.Mạch lọc Zobel mạch ổn định trở kháng loa không đổi tần số cao C mắc nối tiếp với Rvà tất mắc song song với tải R L Ở tần số cao tụ ngắn mạch giảm tải ngõ tức X L ↑ , X C ↓ → R Lkhơng đổi Ta có: Ztd =(R+ jωc )/¿( R L + jωL) Để không phụ thuộc vào tần số R18=R L =8 Ω chọn tụ C 6sao cho XC 6= R 10 L 10 10 = μF π fL max R L π 20 10 =10 f max =20 KHz ⇒ C 6= Với Chọn C 6=10 μF /50 V Kiểm tra độ méo phi tuyến Trong mạch hầu hết linh kiện làm việc chế độ A có cặp Q1 ,Q 2làm việc chế độ AB nên độ méo phi tuyến toàn mạch phụ thuộc chủ yếu Q1 ,Q Giả sử tín hiệu vào hình sin V ¿ =0,775 V Lúc điện áp đặt lên tiếp giáp BE Q1:V BE (t )=V BE Q +V BEm sin ω t Trong đó: V BE Q =0,6 V V BEm =V BEp−V BE 1Q =1−0,6=0,4 V V BE Gọi I C dòng rỉ Q1 ,Q I C =I C e V =I C0 e T Khai triễn y=eV BEm sin (¿ωt ) ¿ VT V BEQ VT e V BEm sin (¿ ωt) ¿ VT theo chuỗI Taylor: V BEm V BEm y=1+ sin ω t+ sin2 (¿ ωt )+ ¿ VT VT ( ) Méo phi tuyến chủ yếu hài bậc cao gây Loại hài bậc cao biến đổi sin2 (¿ ωt )=1−cos y=1+ (¿ ωt) ¿¿ ta được: 2 V BEm V BEm V BEm + sin(¿ ωt )− cos( ¿ 2ωt )¿ ¿ V 2T VT VT ( ) SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH Tieu luan 44 n Theo định nghĩa méo phi tuyến: γ= √∑ Iℑ i=2 I 1m Trong : I 1m : thành phần dịng I ℑ: biên độ hài Loại bỏ hài bậc cao ta được: V 2BEm I 2m V 2T V BEm γ= = = I 1m V BEm V T VT V 0,4 BEm Khi chưa có hồi tiếp: γ = V = 4.0,026 =3,84 T γ Khi có hồi tiếp: γ '= (1+ g R )g m L g: độ sâu hồi tiếp: g=128,01 gm : hỗ dẫn gm = γ '= βQ1 r be/Q = I E Q 50 mA = V T 26 mV γ ( 1+ g m R L )g = 3,84 =0,18 %