Đề tài thiết kế và thi công mạch khuếch đại công suất âm tần

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đồ án: PBL2 - Mạch điện tử STT Họ tên Nguyễn Việt Hùng Ngô Xuân Sỹ Nguyễn Du Lớp 20KTMT1 20KTMT1 20KTMT2 Mã số sinh viên 106200229 106200244 106200256 Ngành Kỹ thuật máy tính Kỹ thuật máy tính Kỹ thuật máy tính Nhóm học phần: 21Nh44A Giàng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Tên đề tài: Thiết kế thi công mạch khuếch đại công suất âm tần Thông số thiết kế: - Loại mạch: OCL Điện áp vào cực đại: 0.6V Công suất ra: 30W Băng thông: 0.03–15(kHz) - Ngõ vào: vi sai Điện trở loa: 8Ω Điện trở vào: 250kΩ Méo phi tuyến: 0.15% Quá trình thực đồ án: Đánh giá GVHD STT Ngày Nội dung 23/8/2023 Giao đề tài Đạt yêu cầu 1/10/2023 Hoàn thành tính tốn Mơ Đạt u cầu 8/10/2023 Thi công mạch Đạt yêu cầu 22/10/2023 Kiểm tra chạy thử nghiệm Hoàn thành báo cáo Đạt yêu cầu Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2023 Giảng viên hướng dẫn GVHD: Nguyễn Văn Tuấn Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai PSG.TS Nguyễn Văn Tuấn LỜI MỞ ĐẦU Cơng nghệ thời 4.0 có bước nhảy vọt đáng kể, ngành Điện tử & Viễn thông mũi nhọn tiên phong lĩnh vực Mọi thứ điều đơn giản nhất, giới chế tạo vi mạch tích hợp với bóng bán dẫn có kích thước hàng nanomet, chúng ta, sinh viên vào nghề, cần phải hiểu sâu nguyên lý hoạt động, quy trình tạo sản phẩm, việc thiết kế mạch điện từ từ linh kiện điều cần thiết Một tiến sĩ nói: “Ngun lý khơng khó, để tạo sản phẩm trình nghiên cứu, phải thật nắm vững sản phẩm thuộc chúng ta” Việc thiết kế sản phẩm mạch loa giúp sinh viên thật hiểu linh kiện hoạt động nào, chúng kết nối thành hệ thống sao, quan trọng vấn đề xuất bắt tay thực buộc phải tìm hiểu thêm điều khơng có sách Để hồn thành đồ án mơn học trước hết chúng em xin gửi đến quý Thầy (Cô) Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng lời cảm ơn chân thành Đặc biệt, chúng em xin gửi đến thầy Nguyễn Văn Tuấn người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành học phần lời cảm ơn sâu sắc Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, thầy cô Khoa Điện tử - Viễn thông tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em tìm hiểu kiến thức thực tế hướng chúng em sử dụng trang thiết bị thực hành thi cơng đồ án Qua q trình học tập nghiên cứu đồ án mang lại kiến thức bổ ích kinh nghiệm quý giá Vì kiến thức thân cịn hạn chế, q trình học tập, nghiên cứu, hồn thiện đồ án chúng em khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận lời đánh giá sâu sắc để củng cố hoàn thiện kiến thức Xin chân thành cảm ơn Sinh viên nhóm – 21.44A Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai GVHD: Nguyễn Văn Tuấn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai GVHD: Nguyễn Văn Tuấn Mục lục Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai GVHD: Nguyễn Văn Tuấn DANH MỤC HÌNH ẢNH Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai GVHD: Nguyễn Văn Tuấn DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai GVHD: Nguyễn Văn Tuấn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DIODE 1.1 Tổng quan: 1.1.1 - Khái niệm: Diode bán dẫn (gọi tắt diode) loại linh kiện bán dẫn cho phép dịng điện qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại - Có nhiều loại diode bán dẫn, diode chỉnh lưu thông thường, diode Zener, LED Chúng có nguyên lý cấu tạo chung khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N nối với chân anode cathode - Diode linh kiện bán dẫn Khả chỉnh lưu tinh thể nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát năm 1874 Diode bán dẫn phát triển vào khoảng năm 1906 làm từ tinh thể khoáng vật galena Ngày hầu hết diode làm từ silic, chất bán dẫn khác selen germani sử dụng 1.1.2 - Cấu tạo: Tiếp giáp pn tạo nên cách ghép hai mẫu bán dẫn pha tạp loại n p lại với - Vùng tiếp xúc hai loại bán dẫn loại n p gọi tiếp giáp (junction) - Vùng p gọi anode; vùng n gọi cathode Nhóm – 21.44A GVHD: Nguyễn Văn Tuấn Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai Hình 1.1 Cấu tạo Diode 1.2 Nguyên lý hoạt động: 1.2.1 - Trạng thái cân bằng: Trạng thái cân đạt khơng có nguồn điện áp ngồi đặt vào hai cực diode - Mật độ lỗ trống vùng p lớn, khi, mật độ lỗ trống vùng n nhỏ nhiều lần - Tương tự, mật độ điện tử vùng n lớn, khi, mật độ điện tử vùng p nhỏ nhiều lần  tồn chênh lệch nồng độ điện tử, lỗ trống vùng bán dẫn p n - Sự chênh lệch nồng độ dẫn đến hình thành dịng khuếch tán: o Các lỗ trống khuếch tán từ vùng p sang vùng n o Các điện tử khuếch tán từ vùng n sang vùng p - Khi lỗ trống khuếch tán khỏi vùng p, chúng để lại ion âm nguyên tử nhận cố định mạng tinh thể - Tương tự, điện tử khuếch tán khỏi vùng n, chúng để lại ion dương nguyên tử cho cố định mạng tinh thể Hình 1.2 Trạng thái cân diode Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai - GVHD: Nguyễn Văn Tuấn Điện áp tiếp xúc trạng thái cân khoảng 0.7V diode làm bán dẫn Si khoảng 0.3V diode làm bán dẫn Ge - Xung quanh tiếp giáp, hình thành nên vùng chứa ion âm dương nguyên tử nhận nguyên tử cho Trong vùng thiếu hạt tải điện (điện tử tự lỗ trống) nên gọi vùng nghèo (depletion region) - Trong vùng nghèo, tồn điện trường hướng từ khối ion dương nguyên tử cho sang khối ion âm nguyên tử nhận Điện trường gọi điện trường tiếp xúc điện hay trường tiếp (built-in electric field) - Điện trường tiếp xúc Etx có tác dụng cản trở dòng khuếch tán lỗ trống từ vùng p sang vùng n điện tử từ vùng n sang vùng p - Dòng khuếch tán tăng => Etx tăng => cản trở dòng khuếch tán - Như vậy, trình tiếp diễn đến lúc diode đạt trạng thái cân động, tương ứng với khơng có dịng khuếch tán chạy qua tiếp giáp, tính chất tĩnh điện ( Etx , độ rộng vùng nghèo, …) xem ổn định 1.2.2 - Phân cực ngược: Cực dương nguồn nối với cathode (bán dẫn loại p), cực âm nối với anode (bán dẫn loại n) Hình 1.3 Phân cực ngược diode Nhóm – 21.44A Mch khuch i OCL ngõ vào vi sai - GVHD: Nguyễn Văn Tuấn Điện áp phân cực ngược tạo vùng nghèo điện trường Eng chiều với điện trường tiếp xúc Etx - Khi tăng điện áp phân cực ngược v D Eng tăng, kết hợp với Etx làm tăng điện trường vùng nghèo Do đó, tăng cản trở dịng khuếch tán, khiến cho khơng có dịng chạy qua diode - Trong thực tế, tồn dòng nhỏ chạy qua diode điều kiện phân cực ngược Dòng gọi dòng bão hòa ngược I S (reverse saturation current) - Nguyên nhân sinh dòng ngược bão hòa hạt tải điện thiểu số (điện tử vùng p lỗ trống vùng n) dịch chuyển vào vùng nghèo điện trường vùng ( Etx + Eng) kéo sinh dòng - Do hạt tải điện thiểu số sinh tác dụng nhiệt nên số lượng nhỏ (ở điều kiện nhiệt độ bình thường) Do đó, dịng I S có độ lớn nhỏ (cỡ µA) nhanh chóng đạt giá trị bão hịa (khơng đổi) - Dòng I S thường bỏ qua Tuy nhiên, diode hoạt động dải nhiệt rộng dòng I S thay đổi lớn cần xét đến 1.2.3 - Phân cực thuận: Cực dương nguồn nối với anode (bán dẫn loại p), cực âm nối với cathode (bán dẫn loại n) Hình 1.4 Phân cực thuận diode Nhóm – 21.44A 10