Đo án 1 mạch khuếch đại âm thanh

BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   TRƯƠNG ĐAI HỌC MỞ HÀ NỘI KHO CÔNG NGHÊ ĐIÊN T – THÔNG TIN ĐO ÁN “MACH KHUẾCH ĐAI ÂM THNH” • Giảng viên hướng dẫn: - GV ĐỖ PHƯNG NHUNG   • Sinh viên thc hin: - NGƠ THỊ PHƯNG THẢO • Lớp: K23 • Mã SV: 2012010054    1  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN  Lời giới thiệu Con sinh vật đặc bit, phát triển hướng tới thứ mẻ nhằm cải thin nâng cao chất lượng sống Đứng trước thơi đi 4.0 – kỷ nguyên số toàn nhân loi, ngành công nghip chế to phần mềm, phần cứng, vật liu linh kin bán dẫn đt nhiều thành tu đáng ý góp phần khơng nhỏ vào s thay đổi  Nhận thấy tầm quan trng s thay đổi định vận mnh quốc gia vậy, môn liên quan đến phần cứng phần mềm tích hợp sâu vào chưng trình đào to phần khơng thể thiếu trương Cao đẳng, Đi, đặc bit trương kỹ thuật nhằm đào to h kỹ sư chất lượng tưng lai Qua môn “Đồ án 1”, sinh viên có nhìn cụ thể chi tiết hn ngành nghề đào to qua kích thích s sáng to sản phẩm thiết thc phục vụ đơi sống Qua đồ án chúng em có nhìn thc tế hn, sâu sắc hn mch tưng t, chúng em cng hiểu thêm nhiều cách thức xử lý toán thc tế phức tp cách linh kin đin tử làm vic với Với s hương dẫn tận tình Thầy Nguyễn Văn Sn, em hy vng hồn thành tốt tập lần Em xin chân thành cảm n thầy! Mục Lục:  Chương I: LÝ THUYẾT CƠ S I TỤ ĐIỆN Cấu tạo Phân loại 2  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   Điện dung , đơn vị ký hiệu tụ điện II ĐIỆN TR Khái niệm điện trở Hình dáng ký hiệu: Cách đọc trị số điện trở III TRANSISTOR Cấu tạo Ký hiệu hình dạng Transistor 10 Nguyên tắc hoạt động Transistor 10 Cấp điện cho Transistor (Vcc - điện áp cung cấp) 11 Định thiên ( phân cực ) cho Transistor 11 IV MẠCH KHUẾCH ĐẠI CƠ BẢN 11 Sơ đồ khối 11 Các mạch khuếch đại 12 Chương II: PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ 21 I Sơ đồ nguyên lý mạch 21 II Các tiêu kỹ thuật mạch 21 III Nguyên lý hoạt động 23 Kết luận 25 Chương I : LÝ THUYẾT CƠ S   I TỤ ĐIỆN :  Cấu tạo : • Cấu to tụ đin gồm hai cc đặt song song, có lớp cách đin gi đin mơi •  Ngươi ta thương dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hố chất làm chất đin mơi tụ đin cng phân loi theo tên gi chất đin mơi Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hố     3  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   Phân loại : a Tụ không phân cc: Các loi tụ không phân bit âm dưng thương có đin dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, tụ thương sử dụng mch đin có tần số cao mch lc nhiễu  b Tụ phân cc: • Tụ hố tụ có phân cc âm dưng , tụ hố có trị số lớn hn giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thương sử dụng mch có tần số thấp dùng để lc nguồn, tụ hố ln có dng hình trịn   4    BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN Điện dung , đơn vị ký hiệu tụ điện * Điện dung : Là đi lượng nói lên khả tích đin hai cc tụ đin, đin dung tụ đin phụ thuộc vào din tích cc, vật liu làm chất đin môi khoảng cách giữ hai cc theo công thức C = ξ S /d Trong C : đin dung tụ đin , đn vị Fara (F) ξ : Là số đin môi lớp cách đin d : chiều dày lớp cách đin 5  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   Đơn vị điện dung tụ : Đn vị Fara (F) , 1Fara lớn thc tế thương dùng đn vị nhỏ hn MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF) II ĐIỆN TR :  Khái niệm điện trở : • Đin trở ? Ta hiểu cách đn giản - Đin trở s cản trở dòng đin vật dẫn đin, vật dẫn đin tốt đin trở nhỏ, vật dẫn đin đin trở lớn, vật cách đin đin trở vơ lớn   Hình dáng ký hiệu: • Trong thiết bị đin tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loi tuỳ theo tỷ l pha trộn mà ta to loi đin trở có trị số khác  Hình dạng điện trở thiết bị điện tử  Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý Cách đọc trị số điện trở: Quy ước vòng màu: Giá Trị 6  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   Màu Sắc Đen  Nâu Đỏ Cam Vàng GiáTrị Màu Sắc Xanh Xanh l Tím Xám Trắng  Nh vàng -1  NGUYỄN VĂN SN BĂNG  Nh bc -2 • Điện trở thường ký hiu vịng mầu , điện trở xác ký hiu  bằng vịng mầu Ứng dụng điện trở • Đin trở có mặt mi ni thiết bị đin tử đin trở linh kin quan trng thiếu , mch đin , đin trở có tác dụng sau: 7  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN ► Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp, Ví dụ có bóng đèn 9V,   ta có nguồn 12V, ta đấu nối tiếp bóng đèn với đin trở để sụt áp  bớt 3V đin trở  Đấu nối tiếp với bóng đèn điện trở • Như hình ta tính trị số cơng xuất đin trở cho phù hợp sau: Bóng đèn có đin áp 9V cơng xuất 2W dịng tiêu thụ I = P / U = (2 / ) = mpe cng dịng đin qua đin trở  NGUYỄN VĂN SN BĂNG • Vì nguồn 12V, bóng đèn 9V nên cần sụt áp R 3V ta suy đin trở cần tìm R = U/ I = / (2/9) = 27 / = 13,5 Ω • Cơng xuất tiêu thụ đin trở : P = U.I = 3.(2/9) = 6/9 W ta phải dùng đin trở có cơng xuất P > 6/9 W ► Mắc điện trở thành cầu phân áp để có đin áp theo ý muốn từ   đin áp cho trước III TRANSISTOR :  Cấu tạo  • Transistor hình thành từ ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N, ghép theo thứ t PNP ta transistor thuận, ghép theo thứ t NPN ta transistor ngược Về phưng din cấu to transistor tưng đưng với hai Diode đấu 8  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN ngược chiều Cấu trúc gi Bipolar Junction Transistor (BJT) dịng đin chy cấu trúc bao gồm hai đin tích âm dưng (Bipolar nghĩa hai cc tính) • Ba lớp bán dẫn nối thành ba cc, lóp gi cc góc ký hiu B (Base), lớp bán dẫn B rấ mỏng có nồng độ tp chất thấp • Hai lớp bán dẫn bên ngồi nối thành cc phát (Emitter) viết tắt E, cc thu hay cc góp (Collector) viết tắc C, vùng bán dẫn C E có loi bán dẫn (loi  N hay P) có kích thước nịng độ khác nên khơng hốn vị cho 9  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN Ký hiệu hình dạng Transistor Nguyên tắc hoạt động Transistor * Xét hot động Transistor NPN • Mch khảo sát nguyên tắc hot động transistor NPN      Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cc C E (+) nguồn vào cc C (-) nguồn vào cc E.  Cấp nguồn chiều UBE qua công tắc trở hn dòng vào hai cc B E , cc (+) vào chân B, cc (-) vào chân E.  Khi công tắc mở , ta thấy rằng, hai cc C E cấp đin khơng có dịng đin chy qua mối C E ( lúc dòng IC = )  Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cc thuận có dịng đin chy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hn dịng => qua mối BE cc (-) to thành dòng IB  Ngay dòng IB xuất hin => cng có dịng IC chy qua mối CE làm bóng đèn  phát sáng, dòng IC mnh gấp nhiều lần dịng IB   Như rõ ràng dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dòng IB phụ thuộc theo cơng thức:  10 BÁO CÁO BÀI TẬP MƠN ĐỒ ÁN *Chức khối: - Khối mch vào: tiếp nhận tín hiu âm tần từ: micro, audio jack, đĩa hát, điều chỉnh tín hiu cho phù hợp với máy ü Khối mch tiền khuếch đi: tín hiu âm tần qua mch vào có biên độ nhỏ cần khuếch đi tới trị số định  - Khối tiền khuếch đi: Tín hiu âm tần qua mch có biên độ nhỏ , cần khuếch đi đến trị số định - Khối mch âm sắc: dùng chỉnh độ trầm – bổng âm ü Khối mch khuếch đi trung gian: tín hiu từ mch âm sắc cịn yếu cần khuếch đi tiếp đủ cơng suất kích cho tầng cơng suất - Khối khuếch đi trung gian: Tín hiu từ mch âm sắc cịn yếu phải tiếp tục khuếch đi đủ cơng suất kích cho tầng công suất - Khối khuếch đi công suất: có nhim vụ khuếch đi cơng suất âm tần đủ lớn để phát loa Các mạch khuếch đại bản  a Mch khuếch đi mắc theo kiểu EC * Chế độ tĩnh 12  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN Về nguyên tắc, vic cung cấp cho Transistor để xác định điểm công tác tĩnh  phải đảm bảo cho ln thoả mãn điều kin cho phép.Muốn phải đảm bảo yêu cầu sau: • Đin colect phải dưng hn đin baz Transistor npn âm hn đin baz Transistor pnp từ đến vài vơn • Mặt ghép baz phải phân cc thuận ( U BE=0.7V bán dẫn làm bán dẫn làm silic U BE=0.3 V bán dẫn làm Ge ) • • Dòng colect phải lớn hn dòng đin dư colect-emit nhiều, có nghĩa  Ice  Ice0 Phải đảm bảo u cầu dịng, áp, cơng suất, nhit độ  Mạch khuếch đại emitơ chung U N, R  N lần lượt đin áp đin trở nguồn tín hiu 13  BÁO CÁO BÀI TẬP MƠN ĐỒ ÁN • Chế độ tĩnh Transistor xác định tham số I B, IC, UBE,UCE Trong thương cho biết trước tham số.Ví dụ cho trước I C các tham số li xác định s ràng buộc với s ràng buộc với đặc tuyến vào Transistor - H đặc tuyến vào  I  B =  f 1 (U CE ,U  BE )   - H đặc tuyến  I C =  f 2 (U CE ,  I  B ) - Quan h ràng buộc xác định đương tải tĩnh I C=f 3(UCE) Nếu giả sử IC=IE  2U CC U CE  I   C   −  R + R C R + R E C Đương tải tĩnh có độ dốc : dI C =−  dU CE  RC + R E 14  E BÁO CÁO BÀI TẬP MƠN ĐỒ ÁN   a)  b)  Hình a): Trường hợp Transistor có hệ số khuếch đại bé  Hình b): Trường hợp Transistor có hệ số khuếch đại lớn • Khi thay đổi giá trị R C+R E thì đương tải tĩnh quay xung quanh điểm P   thay đổi đin áp cung cấp nguồn U CC thì đương tải tĩnh dịch trái dịch phải Điểm làm vic phải nằm đương tải tĩnh, giao điểm đương tải tĩnh với đặc tuyến ứng với dòng vào I C0 và IB0.Trong thc tế thương cho trước đin áp nguồn cung cấp, lúc vic chn điểm làm vic đin trở tuỳ thuộc vào yếu tố sau: -Biên độ tín hiu (dịng, áp, cơng suất) -H số khuếch đi -Dải tần tín hiu vào -Tham số mng cc 15  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN -Méo phi tuyến cho phép, đin trở vào đin trở mch -Tp âm -Tham số giới hn I, U, P Sự phụ thuộc tần số vào dòng colectơ * Chế độ động   • Trong phm vi đồ án em sử dụng Transistor mắc theo kiểu EC có phản hồi   đin áp tầng khuếch đi công suất nên em trình bày s đồ EC có hồi tiếp âm đin áp 16  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   -H số khuếch đi đin áp: U r − I  B ( R ''// r ce // RC )  K =  =  U  BE  I  B r be u     − ( RC // R F // r ce ) = r be -H số khuếch đi dòng đin:  K i  = II CB =  ( R ''// R r C  ce // RC ) =  ( RC // R  RC   F // r ce ) =  (1+ R / r )1 + Rc // r ce   C ce  R F  -Trở kháng vào:   K U    R1   Z = Z = R + r //     V 10  be 1−  K 17   BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN    U   R F  Z = Z = r // V2  Bo be 1− K U  -Trở kháng ra: U rh r // R ''  r // R  Z =  = r ce ce F  I Cng -H số khuếch đi đin áp toàn phần:  K utp = K u U  BE =  Z be  K u  R1 + Rbe U n  R  F   Thông thương chn r ce >>  1− K u  r R F   be 1− K u  K utp = K u = K u  R1 + R F / (1− K u )   R F    R F − K u R1 b Các chế độ hot động mch khuyếch đi công suất nối tầng 18  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN   * Mch khuếch đi công suất loi  Ở chế độ này, tín hiu gần tuyến tính.Góc cắt  =T/2=180 0.Nhược điểm mch loi hiu suất thấp, bé hn 50% * Mch khuếch đi công suất loi B Ở chế độ tín hiu bị méo hiu suất lớn Góc cắt 90 0IB2 Ur Cửa thuận nối đất nên U p=0; giả thiết ic lí tưởng nên K 0 = Up − Un đt giá trị vô cùngU p-Un  =0 U p=Un=0 Zi0=Ud/I0N đt giá trị vô I0N= Ta áp dụng định lí Kiếc sốp cho nút N I1=I2  21  BÁO CÁO BÀI TẬP MÔN ĐỒ ÁN    Ui/R 1=-U0/R 2   K i=U0/Ui=-R 2/R 1.  Chương II: PHÂN TÍCH,TÍNH TỐN, THIẾT KẾ  I Sơ đồ ngun lý mạch II Các tiêu kỹ thuật mạch * Tầng khuyếch đại công suất - Yêu cầu thiết kế công suất loa Pl =4 W Nguồn cung cấp: 22  BÁO CÁO BÀI TẬP MƠN ĐỒ ÁN Cơng suất trung bình tính tải tính theo cơng thức PL= I2PL.R L=V2.R L/2.(R 9+R L) Ta chn giá trị R 9