Báo cáo bài tập lớn điện tử tương tự i đề tài thiết kế mạch khuếch đại âm thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I Đề tài : THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH Giảng viên hướng dẫn: TS.PHÙNG THỊ KIỀU HÀ Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 04 Bùi Kim Hải – 20198126 Nguyễn Trọng Đức – 20198119 Trần Đức Hiếu – 20198131 Hà Nội, 1-2022 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển đất nước ngành Điện Tử Viễn Thơng có bước phát triển mạnh mẽ không ngừng tin học trở thành chìa khóa dẫn đến thành công cho nhiều cá nhân nhiều lĩnh vực, hoạt động Với ứng dụng mình, ngành Điện Tử Viễn Thơng góp phần mang lại nhiều lợi ích mà khơng phủ nhận Việc sử dụng mạch khuếch đại thực tế phần ứng dụng rộng rãi Trên góc độ kinh tế, bối cảnh tắt đón đầu cơng nghệ cao, đa số công ty đa quốc gia giới chứng tỏ hiệu kinh tế công nghệ nguồn đặc thù khác Công nghệ nguồn đưa đến nhiều ứng dụng khác đưa đến siêu lợi nhuận Một công nghệ nguồn công nghệ bán dẫn vi mạch, đưa đến cách mạng khoa học công nghệ lãnh vực công nghệ thơng tin, cơng nghệ tự động hóa khí xác, cơng nghệ sinh học Ngày nay, vốn đầu tư cho công nghệ bán dẫn vi mạch để làm sản phẩm chip điện tử máy tính, thiết bị cầm tay số hóa ( Digital equipments ) cịn cao Do đưa đáp án cho chiến lược đầu tư phát triển cơng nghệ cao cho Việt Nam câu trả lời cơng nghệ âm chất lượng cao phục vụ cho dịch vụ giải trí nghe nhìn người tiêu dùng Có thể nói mạch khuếch đại âm sản phẩm tạo tảng phát triển sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu cầu giải trí người Mạch có ứng dụng vơ rộng rãi cơng nghiệp nghe nhìn phát triến Hiện mạch khuếch đại âm phổ biến thị trường mà tầng khuếch đại công suất thiết kế sử dụng BJT (FET) công suất ( Mạch khuếch đại OTL, OLC, BCL… ) hay ICKĐTT ( TDA, LM, TL… ) Từ thực tế đó, hướng dẫn tận tình giáo , nhóm chúng em chọn đề tài “ Mạch khuếch đại âm ” Đây mạch điện đơn giản mạch bản, từ phát triển mạch nhiều tính Và xuất phát từ tìm hiểu ứng dụng ngun lí làm việc mạch khuếch đại nên nhóm chúng em định chọn đề tài PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Bùi Kim Hải Báo cáo, so sánh nhận xét thông số 20198126 đo mô mạch với thơng số tính tốn Nguyễn Trọng Đức 20198119 Trần Đức Hiếu 20198131 Thuyết trình tính tốn lý thuyết mạch yêu cầu thiết kế Thực chương trình mơ mạch phần mềm mơ mạch MỤC LỤC Phần I: Phân tích yêu cầu .5 1.1 Phân tích yêu cầu 1.2 Thiết kế sơ đồ khối Phần II: Thực yêu cầu 2.1 Tính tốn lý thuyết mạch u cầu thiết kế 2.1.1 Khối khuếch đại điện áp 2.1.2 Thiết kế tầng khuếch đại điện áp .6 2.1.3 Tầng khuếch đại công suất Phần III: MÔ PHỎNG 14 3.1 Mạch mô Proteus 14 3.2 Các thông số hiển thị oscillo 14 Phần IV: Các thống số mạch lắp đặt 16 Phần V: So sánh nhận xét thông số đo mạch 17 Phần I: Phân tích yêu cầu 1.1 Phân tích yêu cầu - Yêu cầu hệ thống: Mạch có chức khuếch đại tín hiệu âm đầu vào - Yêu cầu chức năng: + Khuếch đại tín hiệu 50mV + Hạn chế tối đa ảnh hưởng méo, nhiễu tín hiệu + Hoạt động với tải loa 8ohm, công suất thiết kế 10W - Yêu cầu phi chức năng: + Đơn giản,gọn nhẹ dễ sử dụng + Đảm bảo chất lượng tốt + Sử dụng nguồn vào 24V - Thông số kĩ thuật: + Công suất 10W + Sử dụng nguồn 24VDC + Điện áp tín hiệu vào tối đa 50mV + Sử dụng linh kiện + Sử dụng loa 8ohm 1.2 Thiết kế sơ đồ khối Phần II: Thực u cầu 2.1 Tính tốn lý thuyết mạch u cầu thiết kế 2.1.1 Khối khuếch đại điện áp 2.1.2 Thiết kế tầng khuếch đại điện áp Ở tầng khuếch khuếch đại điện áp chúng em thiết kế gồm tầng bao gồm: - Tầng 1: Tiền khuếch đại - Tầng 2: Khuếch đại tín hiệu nhỏ Với tín hiệu điện áp đầu vào 50mV, công suất Pmax = 10W, tải loa RL=8𝛺 → Vo =√2 𝑅𝐿 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 4√10 𝑉 → Hệ số khuếch đại AV thoả mãn yêu cầu là: AV =Vo /Vin ≈ 253 Tại tầng 1: Tiền khuếch đại Cơng dụng: Tầng có cơng dụng lấy tín hiệu vào mạch lớn Dùng BJT mắc EC, phân cực phân áp: Xét chế độ chiều: chọn Transistor BC547 Chọn điểm làm việc tĩnh Q(UCE;ICQ) = (4; 10-3mA), điểm làm việc hệ số β transitor vào khoảng 120 Ta có (RC + RE) IC + UCE = VCC ⇔ RC + RE = 20kΩ IB = ICQ/ β = 8,33.10-6 ⇔ VCC = IB.R2 + IE.RE + 0.7 ⇔ IB.(R2 + β.RE) + 0.7 = 24 ⇔ R2 + 120.RE ≈ 3.106 Ω re = 0.026/IE = 13Ω Xét chế độ xoay chiều: Ta có: Rin = R2//[βre + (β + 1)RE)] Rout = RC AV = Vout / Vin ≈ -β RC/ [β(re + RE)] = -253 Từ phương trình ta tính RC ≈ 20k Ω , RE ≈ 60 Ω , R2 ≈ 3M Ω Chọn RC = 22k Ω , RE = 51 Ω , R2 = 3M Ω Rin1 = 2.4k Ω Rout1 = 5k Ω Tại tầng 2: Khuếch đại tiền công suất Công dụng tầng khuếch đại áp lên đủ lớn để đưa vào tầng khuếch đại công suất Xét chế độ DC: Chọn điểm làm việc tĩnh trans NPN BC547 Q1(5V,2mA) trans NPN TIP41 Q2(5V, 0.1A) Hệ số β transistor βD = β1 β2 = 120*50 = 6000 IE2 = 0,1 (A) nên IB2 = IE2/ β2 = 2(mA) IE1 = IB2 = 2(mA) ➔ IB1 = IE1/ β1 = 16,67(uA) Theo cơng thức ta có : RE = (VCC-UCE)/IC = 40 Ω  Chọn RE = 39 Ω IB1=(Vcc-Ube1-Ube2)/( RB + βD* RE ) nên RB