báo cáo bài tập nhóm điện tử tương tự 1 đề tài 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬBáo cáo bài tập nhómĐiện tử tương tự 1Đề tài: 4Giảng viên hướng dẫn: TS... Phân công nhiệm vụBảng 1: Phân công nhiệm vụ1 Nguyễn Minh H

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Báo cáo bài tập nhómĐiện tử tương tự 1

Đề tài: 4

Giảng viên hướng dẫn: TS Phùng Thị Kiều Hà

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 1

1 Nguyễn Minh Hoàng 20182540 1292032 Nguyễn Khánh Toàn 20172855 1292033 Quàng Thành Đạt 20192755 1292034 Phan Trịnh Bá Anh 20182362 129203

I Tìm hiểu yêu cầu1 Mô tả chức năng

-Mạch yêu cầu:

+Công suất ra trên tải: P =10W L

+-Tải dùng loa Z =8Ω L

+Tín hiệu đầu vào hiệu dụng V =100mV irms

2 Phân công nhiệm vụ

Bảng 1: Phân công nhiệm vụ

1 Nguyễn Minh Hoàng

-Thiết kế mạch trên cơ sở lý thuyết-Mô phỏng và chỉnh sửa trên proteus-Viết báo cáo

II Thiết kế mạch1 Sơ đồ mạch khuếch đại

Hình 1: sơ đồ khối mạch khuếch đại

2 Tính toán thông số khuếch đại toàn mạch

-Điện áp hiệu dụng đầu ra Uorms =√P×ZL= √10 × 8 4= √5(V )=> Hệ số khuếch đại toàn mạch cần đạt được: A = vVo

Khuếch đại công suấtĐầu

Đầu ra

3.2 Tầng khuếch đại điện áp– 2 tầng khuếch đại EC nối tiếp3.2.1 Chọn tầng EC1

Hình 2: Tầng khuếch đại tín hiệu CE1Tính toán lựa chọn linh kiện

−Chọntransistor BC441

−Chọnđiểmlàm việctĩnhQ1 (VCE,IC)=(15 V;1.36 mA),β=136 vàgm=1.36

25 =0,0544(S).−TheoKirchoff tacó:

VCE=15 V;IC=1.36 10−3A; VCC=30 V⟹(R3+R4+ R5)=11029 Ω

ChọnVE=3V ⟹ RE=VE

=2206 Ω⟹ RC=R3=8823 Ω

màRE=R4+R5⟹ ChọnR4=717 Ω, R5=1489Ω+Điềukiện: (β+1) RE≥ 10 R2⟹R2≤β +1

⟹ R2≤ 30001.6 Ω ⟹ChọnR2=30 kΩVE=3 V ⟹VB=3+0,65=3.65 VmàVB=VccR2

⟹ R1=216575 Ω ⟹ ChọnR1=216.58 kΩ−TínhtoáncáctụC1,C3

Z¿=R1/¿R2/¿( β+1) RE=24237 ΩZout1=R3=¿ 8823 Ω

⟹ AV 1=−RC 1

2 π(Rs+Z¿)C0

(giảsử Rs=1 kΩ)fLB≤ 20 kHz⟹ C1≥ 0.315 ( nF )+f¿=2 π1¿¿963.44Ωf¿<20 kHz⟹ C3≥ 15.92(nF)=>Chọn C1=C3= 100uF

3.2.2 Chọn tầng CE2 có cấu tạo giống tầng CE1

Hình 3: Tầng khuếch đại CE2

=> Khi mô phỏng, kết quả đo được cho thấy tín hiệu từ đầu ra tầng CE1 có biên độlớn làm tăng điện áp U của tầng CE2, khiến cho điểm làmviệc của transistor CE

trong tầng CE2 bị lệch về phía điểm cắt và tín hiệu đầu ra lấy được của CE2 bị cắt=>Chọn điện trở R , R để giảm điện áp U để tín hiệu thu được đầy đủ biên độCECE

+Chọn điện trở R =11k 32Ω; R =1k 42Ω; R =1206 52Ω

=>Sau khi thay đổi điện trở như trên, kết quả thu được hệ số khuếch đại của tầng

Vcc và tín hiệu đầu ra thu được đầy đủ biên độ không bị cắt−Tínhtoán cáctụC2,C32

Z¿=R12/¿R22/¿( β +1) RE 2=24237 ΩZout2=R32=¿ 11 kΩ

⟹ AV 2= −RC

≅−10.8(lần )

2 π(Rs+Z¿)C2(giảsử Rs=1 kΩ)fLB≤ 20 kHz⟹ C1≥ 0.315 ( nF )+f¿= 1

2 π¿¿ 963.44Ωf¿<20 kHz⟹ C3≥ 15.92(nF)=>Chọn C2=C32= 100uF

3.3 Chọn tầng Darlington

Hình 4: Tầng Darlington−Dùng2 transistor NPN làBC441 (β1)vàTip41( β2)−Cực E củaBC441nốitrực tiếp vàocực B củaTip41−Cáchmắcnàytạo ramột BJT tươngđương với

hFE=β1β2= β+Mạchtươngđươngmột tầngCC => A =1V3

+Chọnđiểmlàmviệccủa BC 441 :

VCE1=16 V ;IC 1=3.1 m A;VBE1=0,65V+Chọn điểmlàmviệccủaTip41:

VCE2=16 V;IC 2=0 , 14 A;VBE2=0.65V

14 0 =22.22(uA)R 6=Vcc−VBE2−VBE1

=5.185(Ω)+Tínhtoán cáctụ nốitầng

gm)=21.93 (Ω)f¿=2 πR1

EC≤20 kHz⟹ C ≥3.63 10

−7(F )

=>Chọn C =C= 100uF

3.4 Chọn tầng khuếch đại công suất đẩy – kéo

Hình 5: Tầng khuếch đại công suất đẩy - kéo−Sử dụngmột cặp BJT công suất có vùnglàmviệc lớn làTip 41 vàTip 42 có β ≅ 45

−Mắc2 BJT theokiểuđẩykéo−Setup2 BJT ởchế độ AB+R8,R9:điệntrở phâncực

+D1,D2:diode ngăn cảnảnhhưởngtínhiệu củachukì âm+TụC:tụ xuất âm,cung cấp nguồnnuôiQtrongnửachu kỳ âm

2 =15V⟹ VM 2=IR.R9=14.3V ⟹ VM 1=15.7 VIC=βIB=643.5(mA) ⟹ gm=IC

25.10−3=25.74 (S)Z¿=R8/¿[ ( β+ 1 )R10] = 84.25(Ω)

TụC6làtụxuất âm,có vai tròlà cungcấpnguồnchonửa chukì âm⟹ Điệndung phải lớn⟹ Chọn C6=1000μF

+A =1V4

4 Thông số toàn mạch

-Hệ số khuếch đại toàn mạch:AV=¿

III Thực hiện mô phỏng và kiểm tra kết quả

1 Thực hiện mô phỏng trên Proteus-Ta có sơ đồ mạch mô phỏng

Hình 6: Sơ đồ mạch mô phỏng-Tín hiệu thu được hiển thị trên máy hiện sóng

Chú thích:

Màu vàng: Tín hiệu đầu vào

Màu lam: Tín hiệu đầu ra sau 2 tầng CE

Màu tím: Tín hiệu đầu ra sau tầng Darlington

Màu cam: Tín hiệu đầu ra của cả mạch

Hình 7: Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Proteus

+ Việc sử dụng 1 tầng CE với hệ số khuếch đại có giá trị lớn làm tín hiệu đầu ra bị méo phi tuyến, phải sử dụng 2 tầng khuếch đại để chia nhỏ hệ số khuếch đại+

+Do việc chọn hệ số khuếch đại của các tầng chưa đủ lớn+Do phối hợp trở kháng giữa các tầng khuếch đại và tải chưa đủ tốt

Danh mục tài liệu tham khảo và datasheet được sử dụng

1 Robert L Boylestad, Louis Nashelsky -Electronic Devices and Circuit Theory (11th Edition)-Prentice Hall (2012)

2.BC441 Datasheet

https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/75198/MICRO-3.TIP41 & TIP42 Datasheet

https://html.alldatasheet.com/html-pdf/604275/NELLSEMI/TIP41/1546/4/TIP41.html