Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo bài tập lớn (btl) mạch khuếch đại âm thanh môn điện tử tương tự 1 (đttt1) số 010Ngành điện tử viễn thông (đtvt) đại học Bách Khoa Hà Nội (đhbk hn)Báo cáo có 5 phần:A. Yêu cầu thiết kếB. Thiết kế mạchC. Kết luận
Báo cáo tập lớn môn: Điện tử tương tự Đề tài số: STT Nhóm : Tên thành viên MSSV A STT Phần công việc Tính tốn vẽ sơ đồ Mơ mạch cb linh kiện mạch Làm báo cáo Phân chia công việc B Yêu cầu thiết kế Đầu vào: Vin=50mV; f=1kHz; nguồn DC 12V Đầu ra: điện áp tối thiểu 2V Hệ số khuếch đại tối thiểu: Av_min = 30(lần) Tải dùng loa: 8ΩΩ Thiết kế mạch Sơ đồ mạch khuếch đại âm tần mô phần mềm Proteus I Khối nguồn tín hiệu vào -Nguồn: adapter đầu vào 220V AC, đầu 12V DC 500mA -Tín hiệu vào: jack audio 3,5mm -Tín hiệu ra: loa 8ΩΩ 2W II Khối khuếch đại tín hiệui khuếch đại tín hiệuch đại tín hiệui tín hiệuu Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch E chung, sử dụng BJT 2N2222 loại NPN, phân cực Voltage divider Mắc RE1 nt RE2 để tăng Zin Thêm tụ C2 để ngắn mạch RE2, để chuyển sang chế độ xoay chiều RE2 không làm giảm Av *Thông số chiều: -Chọn điểm làm việc tĩnh cho BJT có Q1(IC,Vce)=(0,5mA,9V) -Theo datasheet: điểm làm việc tĩnh Q1 có: β=200 -Ta có: gm¿ Ic =¿0,02(S) VT -Theo Kirchhoff: VCC=IC.RC + VCE+IE.(RE1+RE2) -Do IE xấp xỉ IC nên RC+RE1+RE2=(VCC-VCE)/IC=6(kΩ) -Để phân cực cho BJT làm việc vùng khuếch đại không ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại: ta có Vcc>>VE Chọn VE=Vcc/10 = 1,2(V) => IC.RC=VCC-VCE-VE=1,8Ω(V) =>RC=4,7(kΩ) => RE1+RE2=1,2(kΩ) Rc -Theo yêu cầu đặt ra: |AV|≥60 => + RE1 gm ≥ 60 4700 ≥ 60 => + R => R E ≤ 250 Ω E1 gm => Chọn RE1= 200(Ω) => RE2=1(kΩ) -Ta có: IB=IC/β=0,5.10-3/200 = 2,5(µAA) -Theo điều kiện mạch phân cực Voltage divider: IR1 ≈ IR2 >> IB, chọn IR1= IR2 ≥ 10.IB=8Ω3,3(µAA) =>R1+R2=VCC/IR1 ≤ 170 (kΩ) (1) Mà VB=VBE+VE=0,7+1,2=1,9V = VCC.R2/(R2+R1) => R2/(R1+R2)=0,11 =>R1=10R2 (2) (1) (2) => Chọn R1=150(kΩ) R2=15(kΩ) *Thông số xoay chiều - rπ = β 200 = = 3,12 (kΩ) ; Zin1=R1//R2//(rπ+(1+β)RE1)=11,05(kΩ) g m 1/26 Rc -Zout1=RC=6,8Ω(kΩ) 6800 ; |AV1| = = ≈ 30,1 lần + R E 26+200 gm Khối khuếch đại tín hiệui khuếch đại tín hiệuch đại tín hiệui tiền công suấtn công suấtt Mạch C chung, sử dụng BJT 2N222 TIP41, ghép nối với theo kiểu Darlington => Dòng điện đầu khuếch đại xấp xỉ β2β3 lần *Thông số chiều -Chọn điểm làm việc tĩnh cho BJT có Q2(IC,Vce)=(1mA; 4,5V) Q3(IC,Vce)=(0,05A; 4,5V) -Theo datasheet: 2N2222 β2=200 TIP41 β3=50 IC3=0,05A => IB3=IC3/β3=0,05/50=1(mA) IE2=IC2=IB3=1mA => IB2=IE2/β2=1.10-3/120 = 8Ω,33(µAA) -Theo Kirchhoff: VCC=VCE3+IE3.R4 =>R4=51(Ω) VCC=IB2.R3+VBE2+VBE3+IB2.β2.β3.R4 => R3 ≈ 270(kΩ) (lấy VBE2=VBE3=0,7V) *Thông số xoay chiều I β c2 - gm 2= V = 26 (S) => rπ2 = g =200 26=5,2(kΩ) T m2 - gm 3= I c 0,05 25 β3 13 = = =50 =26(Ω) (S) => rπ3 = V T 0,026 13 gm3 25 -Zin2=R3//( rπ2+(ꞵ2+1) rπ3 +β2.β3.R4) = 226,2(kΩ) -Zout2= R4 /¿( gm2 β3 + ) =1,04(Ω) gm -AV2=Vout/Vin ≈ Khối khuếch đại tín hiệui khuếch đại tín hiệuch đại tín hiệui cơng suấtt Chế độ khuếch đại công suất AB đẩy kéo dùng Trans TIP41C (NPN) TIP42C (PNP) để chịu cơng suất lớn Do tụ đầu phải có giá trị lớn để chịu công suất đầu lớn => Chọn C6 = 1(mF) Phân cực cho hai transistor R5 = R6 = 1(kΩ) diode giúp đảm bảo transistor hoạt động ổn định, giúp đầu ổn định * Thông số chiều - Theo datasheet: TIP41C TIP42C có β = 50 ; UD = 0,7V 1N4148Ω có ID ≈ 1,5(mA) - Ta có: VCE4 + VEC5 = Vcc, mà mạch đối xứng nên VCE4 = VEC5 = 6(V) =>VB(Q4) = VBE4 + VEC5 = 0,7 + = 6,7(V) IR5 = Vcc−V B (Q 4) R5 = 12−6,7 =3,3125(mA ) 1600 IB(Q4) = IR5 – ID = 3,3125 – 1,5 = 1,8Ω125(mA) IC(Q4) = IB(Q4)β = 1,8Ω125.10-3.50 = 0,091(A) =>gm =gm 5= I c(Q ) 0,091 91 = = (S) VT 0,026 26 *Thông số xoay chiều -Zin3 = R5//R6//Z’ = 276,4(Ω) 50 + ( 1+ 50 ) 8=422,3 (Ω) β + ( 1+ β ) R Với Z’= L = 91 gm 26 -Zout3 ≈ 26 = =0,286 ( Ω ) gm 91 -Av3 ≈ Thơng số khuếch đại tồn mạch |AV|total = = Z¿ Z ¿2 Z ¿3 RL |AV1| .|AV2| .|AV3| R s + Z¿ Z ¿2 + Z out Z ¿3 + Z out R L +Z out 10500 226200 276,4 60 ≈ 57,9 R s +10500 226200+ 4700 276,4 +1,04 8+ 0,286 (lần) Zin = Zin1 = 10,5(kΩ) ; Zout = Zout3 = 0,28Ω6(Ω) Ptải = V02/2RL = (Vin.AV_total)2/2RL = (50.10-3.57,9)2/(2.8Ω) ≈ 1,57(W ) Thông số tụ điện -Mạch thiết kế với tín hiệu vào âm với dải tần hoạt động từ 20 đến 20kHz => fL=20Hz fL1= C1 > 75.7(µAF) π ( Rs+Z ¿ ) C => Chọn C1 = 100µAF fL2= C2 >39.9µAF =>Chọn C2=100µAF fL3= C3 > 52(nF) π ( Z out 1+ Z ¿2 ) C => Chọn C3 = 100µAF fL4= C4 > 35(µAF) π ( Z out + Z ¿3 ) C => Chọn C4 = 100µAF C C5 = C4 = 100µAF C6 = 1mF để làm việc với tín hiệu cơng suất lớn Kết luận Nhận xét: Giữa thiết kế mạch với tín tốn lý thuyết mơ có sai số, ngun nhân chủ yếu q trình đo có sai số dụng cụ đo, sai số linh kiện, sai số q trình hàn nối linh kiện khơng kĩ thuật làm giảm phẩm chất linh kiện Ngoài ra, chất lượng linh kiện điều kiện thời tiết ảnh hưởng phần đến kết sản phẩm Kết mô proteus: Tài liệu tham khảo: Slide giảng Điện tử tương tự I cô Phùng Thị Kiều Hà Báo cáo mẫu anh chị khóa trước Datasheet linh kiện Internet Phần mềm mô phỏng: Proteus ... -Zout2= R4 /¿( gm2 β3 + ) =1,04(Ω) gm -AV2=Vout/Vin ≈ Khối khuếch đại tín hiệui khuếch đại tín hiệuch đại tín hiệui công suấtt Chế độ khuếch đại công suất AB đẩy kéo dùng Trans TIP41C (NPN) TIP42C... *Thông số xoay chiều - rπ = β 200 = = 3,12 (kΩ) ; Zin1=R1//R2//(rπ+(1+β)RE1)=11,05(kΩ) g m 1/26 Rc -Zout1=RC=6,8Ω(kΩ) 6800 ; |AV1| = = ≈ 30,1 lần + R E 26+200 gm Khối khuếch đại tín hiệui khuếch đại. .. đại tín hiệuch đại tín hiệui tiền cơng suấtn cơng suấtt Mạch C chung, sử dụng BJT 2N222 TIP41, ghép nối với theo kiểu Darlington => Dòng điện đầu khuếch đại xấp xỉ β2β3 lần *Thông số chiều -Chọn