Mạch Khuếch đại công suất OTL ngõ vào đơn. Trở kháng đầu vào 15kΩ, trở kháng ra 8Ω, công suất tải 30w, băng thông 20Hz20kHzMạch khuếch đại âm tần băng thông lí tưởng là: 20Hz 20KHZ.Mạch Khuếch đại công suất dùng class AB để hoạt động.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL GIẢNG VIÊN : LỚP HỌC PHẦN : SINH VIÊN THỰC HIỆN : Đà Nẵng, tháng năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN … …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………….………………………………… ……………………… ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN Thông tin đề tài: - Tên mạch: Mạch khuếch đại công suất OTL - Cấu hình thơng số mạch: KIỂU MẠCH Mạch OTL TẦNG ĐẦU VÀO Ngõ vào đơn THÔNG SỐ KỸ THUẬT Trở kháng đầu vào 15kΩ, trở kháng 8Ω, công suất tải 30w, băngΩ, công suất tải 30w, băng thông 20Hz-20kHz Kế Tuầ n 3-10 1114 15 Nội dung thực Nhiệm vụ thành viên Phần 1: XÉT DUYỆT ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung học phần 1.2 Phạm vi thực giới hạn đề tài 1.3 Trình tự thực đề tài 1.4 Danh sách đề tài 1.5 Cách trình bày báo cáo đồ án mơn học Phần 2: SOẠN ĐỀ CƯƠNG 2.1 Lý phải có đề cương 2.2 Hướng dẫn cách viết đề cương 2.3 Phân tích đề cương mẫu Sv:1 Phần 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG 3.1 Sơ đồ khối chức khối 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch 3.3 Phân tích tác dụng linh kiện nguyên lý hoạt động mạch 3.4 Tính tốn, chọn lựa linh kiện cho khối 3.5 Cài đặt tìm hiểu phần mềm mô 3.6 Mô điều chỉnh thơng số Phần 4: THI CƠNG MẠCH 4.1 Vẽ mạch in 4.2 Hàn linh kiện vào bo 4.3 Kiểm thử xử lý lỗi 4.4 Hoàn thiện sản phẩm Sv:1 Nộp báo cáo Bảo vệ đề tài 1.2 - 1.3 - 1.5 Sv: 1.1-1.4 Sv:1 2.1-2.3 Sv: 2.2 -2.3 3.1 – 3.2 – 3.4- 3.6 Sv: 3.2- 3.3 -3.4 -3.5 Sv:1 4.1- 4.2 Sv: 4.3 – 4.4 Cả sinh viên Ghi MỞ ĐẦU Ngày nay, khái niệm kỹ thuật điện tử trở nên quen thuộc với nhiều người phát triển ngành lớn với phát triển kinh tế toàn cầu Để đáp ứng nhu cầu thiết sống hội nhập tiến độ phát triển giới, đòi hỏi ngành kỹ thuật phải ngày nâng cao phát triển chất lượng khả ứng dụng rộng rãi Trong có ngành “Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử” đóng vai trị quan trọng sinh hoạt sản xuất giới Những thành tựu góp phần lớn tới sống Biến tưởng chừng thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Cùng với kinh nghiệm thực tế, nhóm em có hội chuyển kiến thức thực tế qua đề tài “THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT OTL”.Trong q trình thực đề tài này, nhóm chúng em cố gắng tìm hiểu thơng tin đề tài để hồn thành tốt vốn kiến thức yếu nên việc sai sót thiếu sót nên chúng em mong đóng góp ý kiến, phê bình hướng dẫn thêm thầy bạn xem Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy ….đồng hành chúng em đường hướng dẫn giúp chúng em hồn thành khóa học đồ án điện tử Mục lục Chương LÝ THUYẾT TỔNG QUAN Các khái niệm mạch khuếch đại 1.1 Định nghĩa mạch khuếch đại .2 1.2 Transistor mắc theo kiểu E chung 1.3 Transistor mắc theo kiểu C chung Khuếch đại công suất âm tần 2.1 Bộ khuếch đại công suất lớp A 2.2 Bộ khuếch đại công suất lớp B 2.3 Bộ khuếch đại công suất lớp AB 2.4 Bộ khuếch đại công suất lớp C Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ PHỎNG VÀ SẢN PHẨM Tính tốn 1.1 Sơ đồ khối 1.2 Sơ đồ thiết kế 10 1.3 Tính tốn phần nguồn .10 1.4 Tính chọn trở R1,R2 11 1.5 Chọn cặp Q1,Q2 11 1.6 Tính chọn R3,R4 13 1.7 Tính chọn cặp Q3,Q4 14 1.8 Tính Tầng lái: .16 1.9 Tính chọn D1,D2,D3,VR1 16 1.10 Tính tốn chọn transistor Q7 làm nguồn dòng: .17 1.11 Tính chọn BJT thúc Q5 17 1.12 Tính tốn tần nhận tín hiệu vào 19 1.13 Tính tốn R12 21 1.14 Tính tụ 23 1.15 Tính mạch lọc Zobel CX, R17 25 Mô Phỏng 27 2.1 Mạch sau hoàn chỉnh 27 2.2 Kết mô chế độ tĩnh .27 2.3 Kết mô chế độ động 28 2.4 Kết mơ tín hiệu SINE 30Hz - 2V pp .29 Thi Công 29 3.1 Sơ đồ PCB 29 3.2 Sơ đồ 3D 30 3.3 Mạch thực tế .30 Kết luận: 31 Danh mục hình ảnh Hình Mạch nguồn dịng khơng phụ thuộc .2 Hình Mạch khuếch đại điện áp mặc kiểu E chung Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C Hình Mạch mắc kiểu C chung, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E .5 Hình Mạch khuếch đại chế độ A hai bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào Hình Mạch khuếch đại chế độ B bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào Hình Mạch khuếch đại công suất amply Hình Mạch khuếch đại chế độ C mạch tách xung đồng tivi màu Hình Sơ đồ khối Hình Sơ đồ nguyên lý 10 Hình 10 Mạch hồn chỉnh 27 Hình 11 Mơ điện áp chế độ tĩnh 28 Hình 12 Mô điện áp chế độ động 28 Hình 13 Mơ sóng 29 Hình 14 Sơ đồ PCB 29 Hình 15 Sơ đồ 3D 30 Hình 16 Sản phẩm 30 222DADT101_Đồ Án Mạch Điện Tử Mạch Khuếch Đại Công Suất OTL Chương LÝ THUYẾT TỔNG QUAN Các khái niệm mạch khuếch đại 1.1 Định nghĩa mạch khuếch đại Mạch khuếch đại (Amplifier circuit) loại mạch điện thiết kế để tăng độ lớn tín hiệu điện Nó thường sử dụng ứng dụng điện tử để tăng cường tín hiệu điện, thiết bị âm thanh, truyền thông hệ thống đo lường Một mạch khuếch đại xây dựng từ thành phần điện tử transistor, ampli điện áp cao, IC, linh kiện khác Khi tín hiệu vào đưa vào mạch khuếch đại, mạch khuếch đại tín hiệu lên đến mức độ cần thiết để đáp ứng yêu cầu hệ thống a Nguồn dòng Nguồn dòng thực mạch điện cung cấp dịng điện khơng phụ thuộc tải Nguồn dịng tín hệu cần truyền xa: để tránh sai số điện trở đường dây, nhiễu điện áp cảm ứng xả Nguồn dòng mạch nạp xả tụ điện, nhằm tuyến tính hóa điện áp nạp Nguồn dịng mạch cấp điện cho diode zenner, để có điện áp ổn định Nguồn dòng cho mạch đo lường kiểu điện trở, RTD, Nguồn dòng cố định: cho dòng ổn định khơng thay đổi Nguồn dịng phụ thuộc: cho dòng tỷ lệ với áp điều khiển đầu vào Hình Mạch nguồn dịng khơng phụ thuộc b.Đáp án tần số Svth:Trần Quang Hải GVHD:Nguyễn Linh Nam Huỳnh Công Nhân Đồ Án Mạch Điện Tử Mạch Khuếch Đại Công Suất OTL Đáp ứng tần số (hay dãy tần hoạt động mạch) định nghĩa khoảng tần số mà tần số tín hiệu ngõ vào nằm khoảng tần số độ khuếch đại mạch cực đại Thông thường mạch khuếch đại đáp ứng dãy tần số đó, tần số mà độ lợi không bị suy giảm 3dB gọi băng thông (BW) khuếch đại Mạch khuếch đại âm tần băng thơng lí tưởng là: 20Hz 20KHZ Khoảng tần số giới hạn bởi: fH : tần số cắt cao fL : tần số cắt thấp Hiệu số fH fL gọi băng thông mạch: B=f H −f L Nếu tín hiệu ngõ vào nằm ngồi băng thơng mạch độ khuếch đại mạch thay đổi theo tần số Nếu tín hiệu ngõ vào tần số fH hay fL độ khuếch đại mạch tần số giảm giảm -3 dB so với độ lợi cực đại lần hay suy - Tổng trở vào Zin: Để tín hiệu khơng bị suy giẩm tổng trở vào phải có giá trị đủ lớn : tiếp nguồn tín hiệu vào zin 10 Rs với R điện trở nối s - Tổng trở méo dạng Zout: ZOUT điện trở nối tiếp với nguồn phát tín hiệu Để tín hiệu khơng bị suy giảm tổng trở phải có giá trị đủ nhỏ so với tải : RL 10 ZOUT Với R điện trở tải L 1.1 Công suất -hiệu xuất mạch khuếch đại Công suất định danh: công suất lớn mà mạch cung cấp cho tải theo yêu cầu thiết kế Hiệu suất mạch khuếch đại : Hiệu suất bọ khuếch đại công suất định nghĩa tỉ số cơng suất tín hiệu trung bình phân phóio tải với cơng suất trung bình kéo từ nguồn DC: n % PL PCC 100% với: PL cơng suất tín hiệu trung bình ohaan phối tải PCC cơng suất trung bình kéo từ nguồn DC c Méo dạng Đồ Án Mạch Điện Tử Mạch Khuếch Đại Công Suất OTL Méo dạng (Distortion) tượng tín hiệu âm điện tử bị biến đổi so với tín hiệu gốc Nó xảy tín hiệu qua thiết bị khuếch đại, mạch lọc, truyền qua kênh truyền thông Độ méo phân thành nhiều loại: Méo dạng biên độ (Amplitude distortion): Méo dạng xảy độ biên độ tín hiệu bị biến đổi so với tín hiệu gốc Nó kết linh kiện không đồng không tốt mạch khuếch đại Méo dạng pha (Phase distortion): Méo dạng pha xảy tín hiệu đầu vào bị biến đổi pha so với tín hiệu gốc Nó xảy mạch lọc tín hiệu truyền qua kênh truyền thông Méo dạng tần số (Frequency distortion): Méo dạng tần số xảy phân phối tần số tín hiệu bị thay đổi so với tín hiệu gốc Nó xảy tín hiệu truyền qua kênh truyền thơng, sử dụng mạch lọc không tốt Méo dạng nhiễu (Noise distortion): Méo dạng nhiễu tượng tín hiệu nhiễu thêm vào tín hiệu gốc Nó gây tín hiệu bên tạp 1.2 Transistor mắc theo kiểu E chung Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass đấu qua tụ xuống mass để thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C, mạch có sơ đồ sau : Rg: điện trở ghánh Rđt: điện trở cực C định thiên Rpa: điện trở phân áp Hình Mạch khuếch đại điện áp mặc kiểu E chung Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C Đặc điểm mạch khuếch đại E chung: Mạch khuếch đại E chung thường định thiên cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc Biên độ tín hiệu thu lớn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, Đồ Án Mạch Điện Tử Mạch Khuếch Đại Công Suất OTL mạch khuếch đại điện áp Dịng điện tín hiệu lớn dịng tín hiệu vào khơng đáng kể Tín hiệu đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào : điện áp tín hiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng => sụt áp Rg tăng => kết điện áp chân C giảm , ngược lại điện áp đầu vào giảm điện áp chân C lại tăng => điện áp đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào 1.3 Transistor mắc theo kiểu C chung Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass dương nguồn dương (lưu ý: phương diện xoay chiều dương nguồn tương đương với mass) Tín hiệu vào cực B lấy cực E, mạch có sơ đồ sau: Hình Mạch mắc kiểu C chung, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E Đặc điểm mạch khuếch đại C chung: Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E Biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào: Vì mối nối BE ln ln có giá trị khoảng 0,6V điện áp chân B tăng áp chân C tăng nhiêu => biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào Tín hiệu pha với tín hiệu vào : Vì điện áp vào tăng => điện áp tăng, điện áp vào giảm điện áp giảm Cường độ tín hiệu mạnh cường độ tín hiệu vào nhiều lần : Vì