tiểu luận mạch truyền âm thanh bằng cáp quang

Khoa học kỹ thuật trở thành nềntảng vững chắc thúc đẩy mạnh mẽ nắm vai trò quyết định Nổi trội hơn cả là ngànhcông nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị v

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢIHỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-TIỂU LUẬN

Đề tài:

Mạch truyền âm thanh bằng cáp quang

GVHD: TS.Lâm Minh LongSVTH: Phan Minh QuangMSSV: 2113120012 LỚP: 21CĐĐV01

Tp.Hồ Chí Minh – 2023

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAMCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN

Họ & tên: Phan Minh Quang Mssv:2113120012 Lớp: 21CĐĐV01

Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông1.Tên tiểu luận môn học: ………

2.Nhiệm vụ của tiểu luận : ………

3.Ngày giao tiểu luận môn học: ………

4.Ngày hoàn thành tiểu luận môn học: ……….

5.Họ tên giảng viên hướng dẫn: ………

Tp.Hồ Chí Minh ,ngày tháng năm 2023

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

( Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Ban giám hiệu trường Học viện Hàng không Việt Nam vì đã tạo điều kiện vềcơ sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợicho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin.

Xin cảm ơn giảng viên bộ môn - Thầy Lâm Minh Long đã giảng dạy tận tình,chi tiết để tôi có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này.

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiếnthức, trong bài tiểu luận chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mongnhận được sự nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để bài tiểu luận đượchoàn thiện hơn.

Lời cuối cùng, tôi xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan báo cáo tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bản thân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gian qua Các thông tin và số liệu được sử dụng trong báo cáo tiểu luận này là hoàn toàn trung thực.

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2023

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… ……1

Chương 1 GIỚI THIỆU………2

1.1.Lý do chọn đề tài 2

1.2.Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4.Phương pháp nghiên cứu 3

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT……… 4

2.1 IC khuếch đại âm thanh LM386 4

5.2.Ưu điểm 26

5.3.Nhược điểm 26

5.4.Hướng phát triển của đề tài 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 28

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những thập niên gần đây công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng pháttriển mạnh mẽ Thông tin quang đã có những bước phát triển đặc biệt mạnh, đặc biệtlà trong thông tin với sự ra đời và phát triển nhanh chóng của thông tin quang Hòacùng nhịp độ phát triển khoa học kỹ thuật thế giới, nhiều lĩnh vực khác cũng pháttriển không ngừng đã làm cho thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có được sựphát triển chóng mặt trong vài chục năm trở lại đây Khoa học kỹ thuật trở thành nềntảng vững chắc thúc đẩy mạnh mẽ nắm vai trò quyết định Nổi trội hơn cả là ngànhcông nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với đặcđiểm nổi bật nhờ độ chính xác, bảo mật cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tốrất cần thiết cho sự tiện lợi trong cuộc sống.

Đề tài“ Mạch truyền âm thanh bằng cáp quang ” mà tôi chọn cho tiểu luậnmôn học là sẽ giúp ích cho con người về việc quan sát, kiểm tra, từ đó đưa ra thựctiễn một nhu cầu nào đó của chính người sử dụng cụ thể áp dụng trong điện tử viễnthông.

Bài tiểu luận gồm 5 chương :

Chương 1 GIỚI THIỆU

Chương 1 GIỚI THIỆU1.1.Lý do chọn đề tài :

Truyền âm thanh bằng cáp quang là một chủ đề đáng quan tâm và được nghiêncứu rộng rãi trong ngành truyền thông hiện nay Dưới đây là những lí do chọn đề tàinày:

-Tốc độ truyền dữ liệu: Cáp quang có tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh, có thểtruyền được hàng nghìn kênh âm thanh và video cùng lúc Điều này giúp giảm đángkể thời gian truyền tải âm thanh so với các công nghệ truyền thông khác.

-Chất lượng âm thanh: Truyền âm thanh bằng cáp quang giúp tránh được nhiễutừ các tia điện từ và nhiễu động từ, giúp cải thiện chất lượng âm thanh so với cáccông nghệ truyền thông khác.

-Độ tin cậy cao: Cáp quang có độ bền cao, ít bị ảnh hưởng bởi môi trườngxung quanh, giúp đảm bảo độ tin cậy của hệ thống truyền thông.

-Tiết kiệm năng lượng: Truyền âm thanh bằng cáp quang tiết kiệm năng lượnghơn so với các công nghệ truyền thông khác, giúp giảm thiểu tác động đến môitrường.

-Đặc tính kỹ thuật: Cáp quang có đặc tính kỹ thuật tốt như độ bền, độ dẫnquang cao, độ suy hao thấp, dễ dàng lắp đặt và bảo trì.

-Do đó, nghiên cứu về truyền âm thanh bằng cáp quang có ý nghĩa và tiềmnăng trong việc phát triển các hệ thống truyền thông, đặc biệt là trong các ứng dụngâm thanh cao cấp như các phòng thu âm, hội trường, sân khấu, các thiết bị âm thanhgia đình và các ứng dụng truyền thông trực tuyến.

1.2.Mục tiêu nghiên cứu :

-Thiết kế, chế tạo

-Biết tính toán, lựa chọn linh kiện

-Có khả năng lập trình với độ chính xác cao, ứng dụng được trong thực tế-Hoàn thành mô hình sản phẩm thực tế

-Tìm hiểu, sử dụng thành thạo.2

1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

-Đối tượng : Mạch điện,cáp quang

-Phạm vi nghiên cứu: Mô hình sử dụng cáp quang để truyền

1.4.Phương pháp nghiên cứu :

-Sử dụng tài liệu trên các trang web để tìm kiếm thông tin kiến thức.-Sử dụng phần mềm Orcad để mô phỏng mạch thực nghiệm.-Đi sâu tìm hiểu một số thuật toán điều khiển

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 IC khuếch đại âm thanh LM386 :-Khái niệm :

Hình 2.1.IC LM386

LM386 là một IC khuếch đại âmthanh được sử dụng rộng rãi, được sảnxuất ở dạng nhúng 8 chân, VSSOP,SOIC và các gói khác Về cơ bản, ICnày được thiết kế cho các ứng dụngthương mại điện áp thấp, ngoài các ứngdụng thương mại nó còn là một vimạch nổi tiếng trong giới đam mê điệntử Độ lợi bên trong của IC được đặt là20 nhưng nó có thể được điều chỉnhbằng cách kết nối một điện trở và tụđiện nối tiếp giữa chân số 1 và 8, bằngcách này, người dùng có thể điều chỉnhđộ lợi trong khoảng 20 đến 200 Nhờkích thước nhỏ, dòng điện tĩnh thấp vàyêu cầu điện áp thấp nên IC này rất lýtưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụngvà thiết bị di động chạy bằng pin.

-Tính năng / Thông số kỹ thuật của IC LM386 :

-Độ nhiễu và biến dạng mạch thấp-Kích thước nhỏ (gói nhúng 8 chân)-Nguồn điện tĩnh chỉ 24mW trên nguồn 6V-Mức tiêu thụ dòng điện chỉ là 4mA ở chế độ chờ-Hoạt động với điện áp cấp rộng từ 4V đến 18V-Mạch bên ngoài chỉ cần vài linh kiện

-Mức tăng điện áp tối thiểu đến tối đa là từ 20 đến 200-Cũng được sản xuất trong gói VSSOP và SOIC-Đầu ra tối đa của LM386N-4 là 1000mW trên 16V.

4

2.2.Tụ vuông vàng :-Khái niệm :

Tụ vuông vàng là tụ điện cóđiện môi được chế tạo theo côngnghệ Polypropylene Film, 2 châncắm của linh kiện được mạthiếc Tụ vuông vàng đáp ứngcao tần và điện áp cao Tụ vuông

vàng là tụ không phân cực

thường được ứng dụng trong cácmạch chuyển đổi nguồn cungcấp điện và đài phát thanh-giám

sát, truyền hình ứng dụng, khớp

Hình 2.2 Tụ vuông vàng-Thông số kỹ thuật(tụ vuông vàng) :

-Tụ điện 275V x2 mpx/MKP 275 vac 0.47uf

-Loại: x2 mpx/MKP Thông số kỹ thuật(tụ vuông vàng) -Điện dung: 0.47uf

-Đánh giá điện áp: 275V -Sai số: 5%

-Nhiệt độ hoạt động: - 40oC~100 oC.

2.3 Transistor NPN (2N3904) :-Khái niệm :

Hình 2.3 Transistor NPN 2N3904

2N3904 là một transistor NPNdo đó cực góp (C) và cực phát (E) sẽđược để mở (phân cực ngược) khi chângốc (B) được giữ ở mặt đất và sẽ bịđóng (phân cực thuận) khi tín hiệuđược cấp cho chân gốc 2N3904 có độlợi là 300; giá trị này xác định khảnăng khuếch đại của transistor Lượngdòng điện tối đa có thể chạy qua chânC là 200mA, do đó không thể nối cáctải tiêu thụ hơn 200mA bằng transistornày Để phân cực transistor phải cấp

dòng điện cho chân gốc, dòng điện này(IB) được giới hạn ở 5mA.

Khi transistor này được phân cựchoàn toàn thì nó có thể cho phép tối đa200mA chạy qua cực góp và cực phát.Giai đoạn này được gọi là “Vùng bãohòa” và điện áp được phép trên cực

góp cực phát (VCE) hoặc cực góp cực gốc (VCB) tương ứng là 40V và60V Khi dòng điện cực gốc được loạibỏ, transistor sẽ tắt hoàn toàn, giai đoạnnày được gọi là “Vùng cắt” và điện ápcực gốc - cực phát có thể vào khoảng600 mV.

Thông số transistor 2N3904 :

-Transistor NPN lưỡng cực

-Độ lợi dòng điện DC (hFE) tối đa là 300-Dòng cực góp liên tục (IC) là 200mA-Điện áp cực gốc - cực phát (VBE) là 6V-Điện áp cực góp - cực phát (VCE) là 40V-Điện áp cực góp - cực gốc (VCB) là 60V

- Sơ đồ chân Transistor NPN 2N3904 :

-Chân số 1 (chân E): dòng điện đi ra cực E

-Chân số 2 (chân B): điều khiển phân cực của transistor-Chân số 3 (chân C): dòng điện đi vào cực C

2.4 IC LM741 :-Khái niệm :

LM741 là một IC opamp đượcđóng gói với nhiều tính năng IC nàycó nhiều gói khác nhau Số lượngtransistor được sử dụng trong mạch bêntrong của IC là 20 Nó có thể được sửdụng trong rất nhiều các mạch tươngtự Tính năng của nó như độ lợi cao,tiêu thụ dòng điện thấp và điện áp cungcấp rộng rất lý tưởng để sử dụng trongcác mạch hoạt động bằng pin Hơn nữa,IC cũng được bảo vệ quá tải từ cả haiphía tức là đầu vào và đầu ra, tính năngnày giúp mạch bên trong của IC khôngbị hư hại do quá tải.

Hình 2.4 IC LM741

6

-Tính năng / Thông số kỹ thuật của IC LM741 :

-IC này chứa mạch bảo vệ quá tải ở đầu vào và đầu ra.-IC cũng chứa mạch bảo vệ ngắn mạch.

-Mạch bên trong được thiết kế để luôn ổn định ở các nhiệt độ khác nhau.-Có thể hoạt động trong phạm vi cấp nguồn rộng.

-Có thể được vận hành với cả nguồn đơn và kép.-Tiêu thụ điện năng thấp.

-Độ lợi cao

-Thay thế trực tiếp cho LM201, MC1439, 748.-Mạch bên trong cũng được bảo vệ chốt (latch up).-Dòng hoạt động từ 1,7 đến 2,8mA.

-Ứng dụng :

-Nó có thể được sử dụng trong bộ so sánh

-Bộ khuếch đại DC có thể được chế tạo bằng cách sử dụng IC này-Nó cũng có thể được sử dụng trong bộ khuếch đại cộng

-Có thể được sử dụng trong nhiều mạch rung

-Bộ lọc hoạt động có thể được xây dựng bằng cách sử dụng IC này

2.5 Led thu phát hồng ngoại :-Khái niệm :

Hình 2.5 Led thu phát hồng ngoại

LED thu phát hồng ngoại về bảnchất cũng giống một diode phát quangthông thường Tuy nhiên chúng có sựkhác biệt đó là bước sóng nó phát rakhông nằm trong vùng ánh sáng nhìnthấy Chính vì lý do đó mà mắt thườngkhó có thể quan sát được LED pháthồng ngoại phát ra ánh sáng nào Dựavào tính chất nằm ngoài dải ánh sángnhìn thấy nên chúng ít bị nhiễu bởi ánhsáng thông thường Điều đặc biệt làchúng không phát ra ánh sáng lên đượcứng dụng rất nhiều trong các máy móccần hoạt động vào ban đêm.

-Nguyên lý hoạt động của LED thu phát hồng ngoại :

-Giống như tất cả các loại đèn LED đang có trên thị trường, nguyên lýLED thu phát hồng ngoại sử dụng điốt và nhiều chất bán dẫn đơn giản Điốtluôn có thiết kế sao cho dòng điện chỉ có thể chạy theo một hướng.

-Khi các dòng điện chạy, electron rơi từ một phần của diode vào lỗ trênmột phần khác Để rơi vào các lỗ này, các electron phải làm năng lượng dướidạng photon tạo ra ánh sáng.

-Bước sóng và màu sắc của ánh sáng được tạo ra phụ thuộc vào vật liệuđược sử dụng trong diode.

-Đèn LED phát hồng ngoại sử dụng vật liệu tạo ra ánh sáng trong phầnhồng ngoại của quang phổ, tức là, ngay dưới những gì mắt người có thể nhìnthấy.

-Đèn LED hồng ngoại khác nhau có thể tạo ra ánh sáng hồng ngoại của các bước sóng khác nhau, giống như các đèn LED khác nhau tạo ra ánh sáng có màu sắc khác nhau.

-Ứng dụng của LED thu phát hồng ngoại :

Sản phẩm này được ứng dụng khá nhiều trong các camera hồng ngoại,các điều khiển từ xa của những thiết bị điện tử dân dụng , các cảm biến pháthiện sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, các cảm biến dò đường của nhữngrobot….nhìn tổng quan lại thì các sản phẩm đèn LED này được sử dụng nhiềuđể phát ra các loại tia hồng ngoại trong các cảm biến.

2.6 Microphone :

-Khái niệm :

-Linh kiện micro thay thế model 6050 là linh kiện mic thông dụng đượcsử dụng để thay thế hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay với kích thước nhỏ bé.-Hàng tháo máy,đã test kỹ chất lượng và độ nhạy bằng thiết bị chuyêndụng, đảm bảo nhạy cho ta sử dụng thay thế cho micro karaoke, tai nghe, vàcác thiết bị khác

8

-Mic siêu nhạy với dãy tần số đáp ứng: 26-28dB, tăng cường độ nhạycho âm thanh đầu vào.Linh kiện micro model 6050 luôn là sự lựa chọn hàngđầu của nhiều dân ngành để chửa các căn bệnh: chết mic, trở cao, mic yếukhông nhạy,

Hình 2.6 Microphone-Thông số kỹ thuật :

-Model: 6050-Chất liệu: kim lọai-Độ nhạy: 50-60dB

-Tần số đáp ứng: 40Hz-13KHZ -Đường kính 1cm

2.7 Switch :

-Khái niệm,tính năng :

Hình 2.7 Switch

-Công tắc gạt thường được sử dụng trong các mạch điện tử, các thiết bị cần đóng cắt với trạng thái ON hoặc OFF.

-Là loại công tắc nhỏ gọn, độ bền cao.

-Đầu công tắc có sẵn vít vặn để cố định công tắc với vỏ sản phẩm.

Hình 2.8 Tụ hóa 220uF/50V

Tụ hóa là tụ phân cực, có dungmôi là một lớp hóa chất, có hình trụ, trịsố được ghi trực tiếp trên thân tụ Sau trị số điện dung bao giờcũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trêntụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thểchịu được, vượt qua giá trị này thì lớpcách điện sẽ bị đánh thủng, trong thựctế ta phải lắp tụ có trị số điện áp caogấp khoảng 1,5 lần điện áp của mạchđiện.

-Kết luận : Nhóm tôi chọn tụ hóa 220uF/50V

10

- Dẫn điê Ÿn xoay chiều và lọc ph ng điê Ÿn áp mô Ÿt chiều.

- Thường được lắp trong các mạch âm tần hoă Ÿc lọc nguồn có tần số thấp.

-Khái niệm:

Hình 2.10 Điện trở

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng R Nó

là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu.

Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đóvới cường độ dòng điện đi qua nó.

-Kết luận: Nhóm tôi chọn điện trở 200 Ω,2,2 k Ω ¼ W

2.11 Tụ gốm :-Khái niệm :

Hình 2.11 Tụ gốm

-Tụ gốm là một tụ điện có giá trị cố định, trong đó vật liệu gốm là chất điệnmôi Nó được chế tạo từ hai hoặc nhiều lớp gốm sứ xen kẽ và một lớp kim loại hoạtđộng như các điện cực.

-Tụ gốm là một thiết bị không phân cực, do đó bạn có thể nối nó trong mạchđiện theo hướng nào cũng được Vì lý do này nó an toàn hơn so với tụ hóa là tụ phâncực Đó cũng chính là sự khác nhau giữa tụ gốm và tụ hóa Nếu bạn để ý hai chân của

12

tụ gốm sẽ thấy nó bằng nhau do nó không phân cực, còn tụ hóa có một chân dài mộtchân ngắn để xác định hai cực của nó.

-Đặc điểm của tụ gốm :

Tụ gốm có một số đặc điểm :

-Dung sai chính xác: Tụ gốm được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng cần độổn định cao và trong các thiết bị có tiêu thụ thấp Các thiết bị này cung cấp kết quảrất chính xác và giá trị điện dung của tụ gốm luôn ổn định đối với điện áp, tần sốvà nhiệt độ được sử dụng.

-Kích thước nhỏ gọn Trong trường hợp cần yêu cầu về mật độ đóng gói thìlinh kiện này có lợi thế lớn khi so sánh với các tụ điện khác Ví dụ, một tụ điệngốm nhiều lớp “0402” có kích thước khoảng 0,4 mm x 0,2 mm.

-Công suất cao và điện áp cao: Một số loại tụ gốm được sản xuất để có thể chịuđiện áp cao, các tụ điện này lớn hơn nhiều so với ORCARD Loại này có các chânchuyên dụng được sử dụng để kết nối an toàn với nguồn điện áp cao Tụ điện gốmloại này chịu được điện áp từ 2kV đến 100kV.

-Ứng dụng của tụ gốm :

Các ứng dụng của tụ gốm như sử dụng trong trạm phát, lò cảm ứng, nguồncung cấp năng lượng laser cao áp, bộ ngắt mạch điện, ứng dụng mật độ cao, bảngmạch in, trong bộ chuyển đổi DC sang DC Ngoài ra nó cũng được sử dụng như tụđiện thông thường trên các chổi của động cơ DC để giảm thiểu nhiễu RF.