Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỂN THÔNG - - BÁO CÁO LÝ THUYẾT MẠCH Đề tài: Thiết kế mạch khuếch đại âm tần Nhóm sinh viên thực hiện: Họ tên Phạm Thành Trung Lại Văn Khởi Phan Văn Hùng MSSV 20193156 Lớp ET1-02 20192944 20192887 ET1-02 ET1- 04 Hà Nội,7/2022 MỤC LỤC Chương Thông số lí thuyết thiết kế mạch 1.1 Tính tốn lí thuyết mạch yêu cầu 1.1.1 Phân tích yêu cầu 1.1.2 Tín hiệu vào tín hiệu 1.1.3 Thông số mạch Chương Thiết kế kiến trúc 2.1 Thiết kế sơ đồ khối 2.2 Lựa chọn linh kiện 2.3 Thiết kế chi tiết tầng Chương Mô phỏng, kiểm tra sửa sai 13 3.1 Mô phần mềm 13 3.2 Testboard 14 3.3 Mạch in 15 Chương Báo cáo sản phẩm 16 Chương So sánh nhận xét thông số đo mạch 16 5.1 So sánh .16 5.2 Nhận xét 16 DANH MỤC HÌNH ẢNH 16 DANH MỤC BẢNG BIỂU 17 Chương Tài liệu tham khảo .17 Chương Thơng số lí thuyết thiết kế mạch 1.1 Tính tốn lí thuyết mạch u cầu 1.1.1 Phân tích yêu cầu Yêu cầu đề bài: Nguồn cung cấp; 9V Tài dùng Loa R L=8 Ω Điện áp tối thiểu: 1.2V Hệ số khuếch đại tối thiểu cần thiết kế (AV): 15 lần Yêu cầu chức năng: Khuếch đại tín hiệu âm 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 1.1.2 Tín hiệu vào tín hiệu Tín hiệu vào: 100mV Tín hiệu ra: Tín hiệu người cảm nhận 1.1.3 Thơng số mạch Khối nguồn: Điện áp vào: 220Vac/50Hz Điện áp cung cấp cho mạch khuếch đại âm thanh: 9Vdc Khối khuếch đại tín hiệu: Tải R L= 8Ω Tín hiệu vào: 100mV Hệ số khuếch đại: 26 lần Tần số hoạt động: 20-20kHz phù hợp với tai nghe người cảm nhận Chương Thiết kế kiến trúc 2.1 Thiết kế sơ đồ khối Nguồn Tín hiệu vào Tầng khuếch đại tn hiệu nhỏ Tầng phối hợp rở kháng Tầng khuếch đại cơng suấ Tín hiệu Hnh 2.1 Sơ đồ khối mạch Hình 2.1 miêu tả sơ đồ khối mạch Mạch gồm tầng chính: tầng nguồn, tầng khuếch đại tín hiệu, tầng phối hợp trở kháng tầng khuếch đại công suất 2.1.1 Khối nguồn: Đầu vào 220V/AC, đầu 12V/DC Khối nguồn: Dùng để nuôi mạch, phân cực cho tầng khuếch đại transistor mạch Do tín hiệu cấp vào 220Vac/50Hz ta cần phải đưa điện áp chiều để mạch làm việc giảm điện áp mạch Dùng máy biến áp để hạ 220V xuống cịn ~9V, sau cho qua cầu diode chỉnh lưu đưa tín hiệu xoay chiều tín hiệu chiều, sau cho qua IC7812 để ổn định điện áp đầu 9V cấp nguồn cho mạch để thiết kế khối nguồn 2.1.2 Tầng khuếch đại tín hiệu: Khuếch đại tín hiệu vào Vi(p) = ~100mV cho hệ số khuếch đại Av =26 Tính tốn tín hiệu có cơng suất PO trên tải loa RL = 8Ω thỏa mãn yêu cầu: Av = VO(p)/Vi(p) =26 VO(p)= Av Vi(p)=2.6 V PO= V O ( p) /2R L=0.42W 2.1.3 Dùng tầng emito chung Tầng phối hợp trở kháng: Tầng sử dụng mạch darlington 2.1.4 Tầng khuếch đại công suất: Tầng khuếch đại đẩy kéo nối tiếp với tầng kích dùng transistor bù 2.2 Lựa chọn linh kiện Sau ta nêu lựa chọn linh kiện cho khối mạch, lí dùng linh kiện nêu phần thiết kế Khối nguồn: Bộ chuyển đổi 220V/AC sang nguồn 9V/DC Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ: Tầng khuếch đại Emito chung Tầng phối hợp trở kháng: Tầng Darlington Khối khuếch đại công suất: tầng khuếch đại đẩy kéo nối tiếp với tầng kích dùng transistor bù Bảng Lựa Chọn Linh Kiện: Bng 2- 1 Lựa chọn linh kiện Loại Linh Kiện Lí Do Lựa Chọn Giá Thành (VND) Điện Trở 390KΩ Dùng tầng 4000 Darlington Điện Trở 51KΩ Mạch EC 4000 Điện Trở 12KΩ Mạch EC 4000 Điện Trở 3K9Ω Mạch EC 4000 Điện trở 120Ω Mạch EC 4000 Điện Trở Công suất Tầng Darlington 10000 36Ω-2W Transistor Dùng 12000 NPN khối khếch đại Tụ điện 100uF Để lọc tín hiệu đầu 20000 vào ra, ghép nối tầng, ngăn hồi tiếp xoay chiều Tụ Điện 47uF Lọc tín hiệu đầu 4000 vào Loa 8Ω Đầu 50000 Điện Trở 47Ω Mạch Darlington 4000 Diode 1N4148 Mạch khuếch đại 4000 công suất Điện Trở 10kΩ Mạch EC 4000 Transistor PNP Mạch Đẩy kéo 4000 2.3 Thiết kế chi tiết tầng 2.3.1 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ Chế độ chiều: Chọn transitor khuếch đại tín hiệu nhỏ BC547A giá thành rẻ, phổ biến, đáp ứng thông số yêu cầu Chọn điểm làm việc tĩnh Q (U CE ;ICQ) = (4; 1.10-3), điểm làm việc hệ số β transitor vào khoảng 120 Do ta tính được: (R C+R E1+R E2) IC + UCE = VCC (R C+R E1+R E2) 1.10-3 + 4= 9V ⇔ R C+R E1+R E2 = 5kΩ ⇔ Chọn VE= 0.94V khoảng VCC VE = IE(R E1+R E2) = 10-3 (R E1+R E2) R E1+R E2 = 940Ω Chọn R E1=120 Ω R E2 =820 Ω Mạch EC để làm việc ổn định ta cần có dịng phân áp IC >> IB nên : R 2 0 UBE2 >0 (T2 thuận), T1khuếch đại nửa hình sin Trong nửa chu kì sau UBE1I b => I b=(VCC/2-U be)/R 8= 0.0038(A) Công suất transistor làm việc chế độ lí tưởng với biên độ cực đại URmax = 4,5 V r e = 26mV/IC=26mV/ βI b = 26mV/0.5 = 0.052 (Ω) Chọn Cout lớn dùng làm nguồn nuôi chu kì âm cho trans đầy kéo cơng suất chu kì âm → Chọn Cout = 1000μF R out = R E // r e = 0.05(Ω) Tín hiệu khơng bị sụt tải 8Ω Pr = Uhd2 /R = 0.42W 2.3.4 Thông số toàn mạch AV = AV1.R in2/ (R out1 + R in2).AV2.AV3 ~ AV1=26 (lần) R in = R in1=6.3k Ω R out = R out3 =0.05 Ω Chương Mô phỏng, kiểm tra sửa sai 3.1 Mô phần mềm Thực mô phần mềm Multisim: 12 Hình 3.1 Mạch mơ phần mềm Multisim 3.2 Testboard Khi kiểm tra test board đo máy Oscillo ta thấy tín hiệu gần giống với mô phỏng 13 3.3 Mạch in Hnh 3.6 PCB 3D Hnh 3.7 PCB 14 Chương Báo cáo sản phẩm Kết so sánh thông số q trình tính tốn, mơ thử nghiệm mạch thật thể Bảng 4.1 Bng 4-2 So sánh số thơng số tính tốn, mơ mạch thật Các thơng số Tính tốn Mô AV 26 26 Pra 0,42W 0.42W Mạch thật Chương So sánh nhận xét thông số đo trên mạch 5.1 So sánh Nguồn nuôi: Theo lý thuyết mơ cịn thực tế có chênh lệch Vin: Theo lý thuyết mơ nhau, thực tế có chênh lệch Vout: Kết đo thực tế tính tốn lý thuyết có khác 5.2 Nhận xét Kết đo mạch so với lí thuyết tính tốn thực tế mạch chạy tốt Một số nguyên nhân dẫn đến chênh lệch lớn do: Thơng số kĩ thuật linh kiện lắp đặt có sai số 15 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 có chức tương tự khác có giá trị tương đương gần xấp xỉ với thơng số tính tốn theo lý thuyết Do trình 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 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch Hình 2.2 Khuếch đại tín hiệu Hình 2.3 Sơ đồ tương đương xoay chiều EC Hình 2.4 Tầng darlington Hình 2.5 Sơ đồ tương đương xoay chiều Darlington Hình 2.6 Khuếch đại công suất DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mô tả kế hoạch công việc Bảng 2.1 Lựa chọn linh kiện Bảng 4.1 So sánh thông số tính tốn, mơ mạch thật 16 Chương Tài liệu tham khảo ROBERT L BOYLESTAD, LOUIS NASHELSKY, Electronic Devices and Curcuit Theory 11th Dr Nguyen Anh Quang, Slides Electronic Curcuit I Cùng số trang web: https://alltransistors.com/pdfview.php?doc=bc546_bc547_bc548.pdf&dire=_motorola https://dientutuonglai.com/ https://en.wikipedia.org/ https://alltransistors.com/pdfview.php?doc=tip41are.pdf&dire=_motorola 17 ... 1N4148 Mạch khuếch đại 4000 công suất Điện Trở 10kΩ Mạch EC 4000 Transistor PNP Mạch Đẩy kéo 4000 2.3 Thiết kế chi tiết tầng 2.3.1 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ Chế độ chiều: Chọn transitor khuếch đại. .. khối mạch Mạch gồm tầng chính: tầng nguồn, tầng khuếch đại tín hiệu, tầng phối hợp trở kháng tầng khuếch đại công suất 2.1.1 Khối nguồn: Đầu vào 220V/AC, đầu 12V/DC Khối nguồn: Dùng để nuôi mạch, ... nhận Chương Thiết kế kiến trúc 2.1 Thiết kế sơ đồ khối Nguồn Tín hiệu vào Tầng khuếch đại tn hiệu nhỏ Tầng phối hợp rở kháng Tầng khuếch đại cơng suấ Tín hiệu Hnh 2.1 Sơ đồ khối mạch Hình 2.1
Ngày đăng: 16/01/2023, 17:38
Xem thêm:
