Cấu tạo Cấu tạo của tụ điện gồm 2 bản cực đặt song song, ở giữa có 1 lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta dùng giấy, gốm, nica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi và tụ điệncũng đ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN VĂN GIÁO Sinh viên thực hiện: Lưu Tuấn Anh Nguyễn Phương Anh Phan Thái Bảo Trần Quang Dũng Lớp: K24 – ĐT3 LỜI GIỚI THIỆU Con người sinh vật đặc biệt, phát triển hướng tới thứ mẻ nhằm cải thiện nâng cao chất lượng sống Đứng trước thời đại 4.0 – kỷ nguyên số toàn nhân loại, ngành công nghiệp chế tạo phần mềm, phần cứng, vật liệu linh kiện bán dẫn đạt nhiều thành tựu đáng chủ ý góp phần không nhỏ vào thay đổi Nhận thấy tầm quan trọng thay đổi định vận mệnh quốc gia vậy, môn liên quan đến phần cứng phần mềm tích hợp sâu vào chương trình đào tạo phần thiếu trường Cao đẳng, Đại học, đặc biệt trưởng kỹ thuật nhằm đào tạo hệ kỹ sư chất lượng tương lai Qua môn “Đồ Án 1", sinh viên có nhìn cụ thể chi tiết ngành nghề đào tạo qua kích thích sáng tạo sản phẩm thiết thực phục vụ đời sống Qua đồ án chúng em có nhìn thực tế hơn, sâu sắc mạch tương tự, chúng em hiểu thêm nhiều cách thức xử lý toán thực tế phức tạp cách linh kiện điện tử làm việc với Với hưởng dẫn tận tình Ths.Nguyễn Văn Giáo, chúng em hy vọng hồn thành tốt tập lần Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ I Tụ điện Cấu tạo Phân loại Điện dung, đơn vị ký hiệu tụ điện II Điện trở Khái niệm điện trở Hình dạng ký hiệu Cách đọc số điện trở ứng dụng điện trở III Transistor Cấu tạo Ký hiệu hình dạng transistor Nguyên tắc hoạt động transistor Cấp điện cho transistor (Vcc- điện áp cung cấp) Định thiên (phân cực) cho transistor IV Mạch khuếch đại Sơ đồ khối Các mạch khuếch đại CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ I II III Sơ đồ nguyên lý mạch Các tiêu kỹ thuật mạch Nguyên lý hoạt động CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ I Tụ điện Cấu tạo Cấu tạo tụ điện gồm cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện mơi Người ta dùng giấy, gốm, nica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi là: tụ giấy , tụ gốm, tụ hóa Phân loại a Tụ không phân cực Các loại tụ không phân biệt âm dương thường có điện dung nhỏ từ 0,47 trở xuống, tụ thường sử dụng mạch điện có tần số cao mạch lọc nhiễu b Tụ phân cực Tụ hóa tụ có phân cực âm dương, tụ hóa có trị số lớn giá trị từ 0,47 MicroFara đến khoảng 4.700 MicroFara , tụ hóa thường sử dụng mạch có tần số thấp dung để lọc nguồn, tụ hóa ln có dạng hình trịn Điện dung, đơn vị ký hiệu tụ điện Điện dung: Là đại lượng nói lên khả tích điện cực tụ điện, điện dung tụ phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách cực theo công thức : C = ξ S / d Tong đó: C: điện dung tụ điện, đơn vị Fara (F) ξ: Là số điện môi lớp cách điện d: chiều dày lớp cách điện Đơn vị điện dung tụ: Đơn vị Fara (F) , Fara lớn đo thực tế thường dung đơn vị nhỏ MicroFara , NanoFara , PicoFara II Điện trở Khái niệm điện trở Điện trở gì? Ta hiểu cách đơn giản – điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vơ lớn 2 Hình dáng kí hiệu Trong hiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tùy theo tỷ lệ pha trộn mà người tạo loại điện 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: Màu sắc Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Giá trị Màu sắc Xanh Xanh lơ Tím Xám Trắng Nhũ vàng Nhũ bạc Giá trị -1 -2 Điện trở thường ký hiệu vịng mầu, điện trở xác thi ký hiệu vòng màu Ứng dụng điện trở Điện trở có mặt nơi thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng thiếu được, mạch điện, điện trở có tác dụng sau: Khống chế dịng điện qua tải cho phù hợp, ví dụ có bóng đèn 9V, ta có nguồn 12V, ta đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V điện trở Đấu nối tiếp với bóng đèn điện trở Như hình ta tính trị số công suất điện trở cho phù hợp sau: bóng đèn có điện áp 9V cơng suất 2W dịng tiêu thụ I = P / U = (2/9) = Ampe dịng điện qua điện trở Vì nguồn 12V, bóng đèn 9V nên cần sụt áp R 3V ta suy điện trở cần tìm R = U/I = / (2/9) = 27 / = 13,5 Ω Công suất tiêu thụ điện trở là: P = U.I = 3.(2/9) = 6/9 W, ta phải dùng điện trở có công suất P > 6/9 W Mắc điện trở thành cầu phân áp để có điện áp theo ý muốn từ điện 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 tự PNP ta transistor thuận, ghép theo thứ tự NPN ta transistor ngược Về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Cấu trúc gọi Bipolar Junction Transistor (BJT) dòng điện chạy cấu trúc bao gồm hai điện tích âm dương (Bipolar nghĩa hai cực tính) Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực, lớp gọi cực góc ký hiệu B (Base), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát (Emitter) viết tắt E, cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt C, vùng bán dẫn C E có loại bán dẫn (loại N hay P) có kích thước nồng độ khác nên khơng hốn vị cho Ký hiệu hình dạng Transistor Nguyên tắc hoạt động Transistor * Xét hoạt động Transistor NPN Mạch khảo sát nguyên tắc hoạt động Transistor NPN Ta cấp một nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E Cấp nguồn chiều UBE qua cơng tắc trở hạn dịng vào hai cực B E, cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E Khi công tắc mở, ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dòng điện chạy qua mối C E (lúc dòng IC = 0) Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IB xuất => có dịng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dịng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ ràng dòng IC hồn tốn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo công thức: IC = β IB Trong đó: IC dịng chạy qua mối CE IB dòng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Cấp điện cho Transistor (Vcc – điện áp cung cấp) Để sử dụng Transistor mạch ta cần phải cấp cho nguồn điện, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện cấp trực tiếp vào Transistor hay qua điện trở, cuộn dây v v… nguồn điện Vcc cho Transistor quy ước nguồn cấp cho cực CE Định thiên (phân cực) cho Transistor *Định thiên: cấp nguồn điện vào chân B (qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuếch đại tín hiệu dù nhỏ IV Mạch khuếch đại Sơ đồ khối - Chức khối Khối mạch vào: tiếp nhận tín hiệu âm tần từ Micro, Audio jack, đĩa hát, điều chỉnh tín hiệu cho phù hợp với máy - Khối tiền khuếch đại: tín hiệu âm tần qua mạch có âm độ nhỏ, cần khuếch đại trị số định - Khối mạch âm sắc: dùng chỉnh độ trầm – bổng âm - Khối mạch khuếch đại trung gian: tín hiệu từ mạch âm sắc yếu phải tiếp tục khuếch đại đủ cơng suất kích cho tầng cơng suất - Khối khuếch đại cơng suất: có nhiệm vụ khuếch đại cơng suất âm tần đủ lớn để phát loa Các mạch khuếch đại a) Mạch khuếch đại mắc theo kiểu EC * Chế độ tĩnh Về nguyên tắc, việc cung cấp cho Transistor để xác định điểm công tác tĩnh phải đảm bảo cho ln thoả mãn điều kiện cho phép Muốn phải đảm bảo yêu cầu sau: Điện colectơ phải dương điện bazơ Transistor npn âm điện bazơ Transistor pnp từ đến vài vôn Mặt ghép bazơ phải phân cực thuận (UBE=0.7V bán dẫn làm bán dẫn làm silic UBE=0.3V bán dẫn làm Ge) Dòng colectơ phải lớn dòng điện dư colectơ-emitơ nhiều, có nghĩa |Ice| > |Ice0| Phải đảm bảo u cầu dịng, áp, cơng suất, nhiệt độ ảnh: mạch khuếch đại emito chung UN, RN điện áp điện trở nguồn tín hiệu Chế độ tĩnh Transistor xác định tham số IB, IC, UBE, UCE Trong thường cho biết trước tham số.Ví dụ cho trước IC tham số lại xác định ràng buộc với ràng buộc với đặc tuyến vào Transistor - Họ đặc tuyến vào IB = f1 (UCE, UBE ) U cc - Họ đặc tuyến Ic = f2 (UCE, IB) RE C +đường Quan hệ ràng buộc xác định Rbởi tải tĩnh Ic=f3 (UCE) Nếu giả sử Ic = IE U CE ¿ ¿− ¿ Ic≈ d I ¿¿ RC + R E ¿ ¿ C Đường tải tĩnh có độ dốc: ¿¿ −1 d U ce= ¿ ¿¿ R C+ R E ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ Hình a): Trường hợp Transistor có khuếch đại bé ¿ ¿ Hình b): Trường hợp Transistor có khuếch đại lớn Khi thay đổi giá trị RC+RE đường tải tĩnh quay xung quanh điểm P cịn thay đơi điện áp cung cấp nguồn UCC đường tải tĩnh dịch trái dịch phải Điểm làm việc phải nằm đường tải tĩnh, giao điểm đường tải tĩnh với đặc tuyến ứng với dòng vào IC0 IB0.Trong thực tế thường cho trước điện áp nguồn cung cấp, lúc việc chọn điểm làm việc điện trở tùỳ thuộc vào yếu tố sau: - Biên độ tín hiệu (dịng, áp, cơng suất) - Hệ số khuếch đại - Dải tần tín hiệu vào - Tham số mạng cực - Méo phi tuyến cho phép, điện trở vào điện trở mạch Tạp âm - Tham số giới hạn I, U, P ảnh: phụ thuộc tần số vào dòng colecto Chế độ động Trong phạm vi đồ án em sử dụng Transistor mắc theo kiểu EC có phản hồi điện áp tầng khuếch đại cơng suất nên em trình bày sơ đồ EC có hồi tiếp âm điện áp ảnh: - Hệ số khuếch đại điện áp: K u= - Ur =−β I B ¿ ¿ U BE Hệ số khuếch đại dòng điện: IC =β¿¿ IB Trở kháng vào: K i= - ZV1=Z 10=R1 +[r be /¿( KU )]≈ R1 1−K U RF 1−K U - Trở kháng vào: U rh Z r= =r /¿ R ≈ {r} rsub {ce} // {R} rsub {F I Cng ce ZV2=Z Bo=r be /¿ - Hệ số khuếch đại điện áp toàn phần: U BE Rbe K utp =K u =K u Un R1−R be RF - Thông thường chọn rce >> 1−K u RF r be 1−K u RF K utp =K u =K u R F−K u R1 R1 + R F /(1−K u ) b) Các chế độ hoạt động mạch khuyếch đại công suất nối tầng Mạch khuếch đại công suất loại A Ở chế độ này, tín hiệu gần tuyến tính.Góc cắt =T/2=180°.Nhược điểm mạch loại hiệu suất thấp, bé 50% Mạch khuếch đại cơng suất loại AB Ở chế độ tín hiệu bị méo hiệu suất lớn Góc cắt 90° < θ