Báo cáo bài tập lớn (btl) mạch khuếch đại âm thanh môn điện tử tương tự 1 (đttt1) số 010 Ngành điện tử viễn thông (đtvt) đại học Bách Khoa Hà Nội (đhbk hn) Báo cáo có 5 phần: 1. Datasheet linh kiện 2. tính toán lý thuyết mạch 3. Đo thực tế 4. So sánh mô phỏng và lý
BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I Đề tài : Thiết kế mạch khuếch đại âm Giảng viên hướng dẫn: Họ tên MSSV Phụ trách cơng việc Hồn thiện báo cáo, vẽ PCB Viết báo cáo Tính tốn thông số, mô Viết báo cáo Datasheet linh kiện Datasheet BJT BC547 Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic = 2mA, Vce = 5V) chọn hệ số β = 200, Vbe = 0.7V Datasheet BJT Tip41 Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic = 0.3A, Vce = 4V) chọn hệ số β = 50, Vbe = 0.7V Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic =- 0.3A, Vce = -4V) chọn hệ số β = 50, Vbe = -0.7V II - Tính tốn lý thuyết mạch u cầu thiết kế Yêu cầu đầu vào 0,1V(rms) Rtải (loa) = Ω Công suất tải 2W Chọn Av = 28 => Vout = 28 * 0,1* √ ≈ P¿ ( v out ) 2 RL = 42 = 2(W) 2.4 -Tầng khuếch đại điện áp Chế độ chiều Chọn Vcc = 12V Chọn BJT BC547 có điểm làm việc tĩnh Q(Ic tĩnh Q(I C, VCE) = (2mA, 5V) Để BJT (NPN) hoạt động ở vùng khuếch đạing ở vùng khuếch đại VCC > VC > VB > VE VE chọn VE = 1V VE = IC(Re1 + Re2) Re1+ Re2 = 500Ω VCC = ICRC + VCE + VE 12 = 2.10-3 + + RC = 3k (Ω) Ta có Av = 28 RC =28 0,026 + RC IC 3000 =28 0,026 => RC1 = 94(Ω) => RC2 = + Rc −3 2.10 500 – 94 = 406 (Ω) Theo datasheet BJT BC547 VBE = 0,7 β = 200 VB = VBE + VE vCC ⋅ R1 =0,7+1 R1 + R2 R1 11 = R 1+ R 80 R2 chọn R2 Rintran 10 Rintran ≈ ß(RC1 + RC2) = 100kΩ => chọn R2 = 10k => R1 = 60k Chế độ xoay chiều Av = Vout / Vin= -28 Ai = β = 200 Rout = RC = 3kΩ Rin = R1 // R2 // βre = 8kΩ Mạch thiết kế với tín hiệu vào tín hiệu có dải tần từ 20 – 20000Hz F1 = ≤20=¿ C ≥3,9 μFF => Chọn C1 = 100 μFF πRR¿ C F2 = πR [ ( RC1+ RC )‖¿ ¿ C2 ≥ 157μFF Chọn C2 = 200μFF -Tầng Darlington Chế độ một chiều Chọn điểm làm việc tĩnh của: + Transitor BC547 là: Q( I C , V CE ) =¿ ( 2mA , 5V ) + Của trans TIP41 là: Q( I C , V CE ) =( 0,1 A , 5V ) Theo datasheet ta có: U BE 1=0,7 V β1 =200 U BE 2=0,7 V β2 =50 R4 = V CC−U CE2 12−5 =70 ¿Ω) = 0,1 I CE R 3= V CC −U BE −U BE 2−R I CE I B1 ¿ 12−0,7−0,7−70.0,1 10−3 200 ¿ 360 kΩ Chế độ xoay chiều Rin = R3 // β β R4 =238 kΩΩ ℜ1 0,026 0,026 + ℜ2= + =0,325 −3 β2 2.10 200 0,1 Rout = Do Rout rất bé => AV ≈ Ai = f 3= β β R3 =3396 R3 + β β R ≤20 πR Rin C = > C3 ≥0.03µF Chọn C3 = 100µF - Tầng khuếch đại cơng śt Dùng điện trở R5 R6để phân cực cho transitor công suất TIP41 ( NPN) TIP42(PNP ) => Chọn R5=R 6=500 Ω Do tụ đầu phải có giá trị lớn để chịu công suất đầu lớn để chứa đầu công suất lớn=>Chọn C 6=1000 μFF Sử dụng diode D1 D2 để ổn định đầu Theo datasheet ta có TIP41 TIP42 có β=50; UBE=0,7V Chế đợ chiều V E= V CC 12 = =6 V 2 V CC =I R R 5+U BE +V E 12=I R 500+0,7+ 6=¿ I R =0,01 A 5 Theo datasheet 1N4148 UD=0,7V→ID=0,5mA IBQ4= IR5-ID=0,01-0,005=0,005A ICQ4=IBQ4.β=0,005.40=0,2A Chế độ xoay chiều : Rin=R5 // R3 // Rintran Rintran= β.re +(1+β).RL = 50 0,026 + 51.4=210,5 Ω 0,2 Rin=114Ω Rout= re = 0,026 = 0,13 Ω 0,2 Av= f4= ≤ 20 → C4≥69 µF πR Rin C Chọn C4=C5=100µF Thơng số tồn ATV =¿Av1 Av2 Av3 =28 Rin =Rin1 =2kΩ Rout=Rout3=0,13Ω = >P ¿ ( v out ) 2 RL = 42 = 2(W) 2.4 III – Đo đạc thực tế -Tầng khuếch đại điện áp - Tần Darlington - Tần khuếch đại công suất : - Thông số đo đạc IV So sánh mô so với lý thuyết + Tầng khuếch đại Q(Ic,Vce) Hệ số β + Tầng Darlington Q1(Ic1,Vce1) Hệ số β1 Q2(Ic2,Vce2) Hệ số β2 Lý thuyết (2mA,5V) β=200 Mô (1.92mA,5.28V) β=263 Nhận xét Giá trị mô xấp xỉ so với lý thuyết Q1(2mA,5V) β1=200 Q2(0.1A,5V) β2=50 Q1(2.56mA,4.31V) β1=256 Q2(0.09A,4.96V) β2=35 Giá trị mô Q1 có chênh lệch so với lý thuyết nguyên nhân tổn hao tổn hao đường truyền Giá trị mô Q2 xấp xỉ so với lý thuyết nhiên hệ số khuếch đại β cịn chưa xác sai số chọn datasheet Giá trị mô có sai lệch so với hao hụt đường truyền cịn sai sót q trình chọn linh kiện chưa chuẩn Điện áp chưa giống lý thuyết nhiên sai số có thể chấp nhận Hệ số khuếch đại 28 điện áp toàn mạch Av 24 Điện áp 3.4V 4V ... khuếch đại công suất : - Thông số đo đạc IV So sánh mô so với lý thuyết + Tầng khuếch đại Q(Ic,Vce) Hệ số β + Tầng Darlington Q1(Ic1,Vce1) Hệ số β1 Q2(Ic2,Vce2) Hệ số β2 Lý thuyết (2mA,5V) β=200... C4=C5=100µF Thơng số tồn ATV =¿Av1 Av2 Av3 =28 Rin =Rin1 =2kΩ Rout=Rout3=0,13Ω = >P ¿ ( v out ) 2 RL = 42 = 2(W) 2.4 III – Đo đạc thực tế -Tầng khuếch đại điện áp - Tần Darlington - Tần khuếch đại công... hệ số khuếch đại β cịn chưa xác sai số chọn datasheet Giá trị mô có sai lệch so với hao hụt đường truyền cịn sai sót q trình chọn linh kiện chưa chuẩn Điện áp chưa giống lý thuyết nhiên sai số