báo cáo bài tập lớn điện tử tương tự 1 mạch khuếch đại âm thanh

Loa cóthể phát ra âm thanh chính là nhờ vào mạch khuếch đại âm tần được gắn giữa nó vànguồn tín hiệu âm thanh.. Hôm nay nhóm chúng em xin phép được thiết kế một mạchkhuếch đại âm thanh b

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

KHOA ĐIỆN TỬ

***** □&□ *****

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN:

Điện tử tương tự 1

ĐỀ TÀI:

Mạch khuếch đại âm thanh

Mã lớp: 142061

Nhóm:  25

Sinh viên: NguyễnMinhPhúc20203531

NguyễnThànhVương20203789

Hà Nội, 8/2023

PHẦN I : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2

PHẦN II: THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 3

PHẦN III : THIẾT KẾ MẠCH 5

PHẦN IV : MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS 11

PHẦN V : KẾT LUẬN 14

Link video youtube

PHẦN I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Ngày nay, chúng ta đã quá quen thuộc với việc sử dụng các thiết bị như Tivi, điện thoại, máy tính, karaoke,… và nơi chúng phát ra âm thanh chính là loa Loa có thể phát ra âm thanh chính là nhờ vào mạch khuếch đại âm tần được gắn giữa nó và nguồn tín hiệu âm thanh Hôm nay nhóm chúng em xin phép được thiết kế một mạch khuếch đại âm thanh bằng transistor dựa vào các kiến thức đã học

1 Mục tiêu đề tài :

- Thực hiện khuếch đại tín hiệu nhỏ từ đầu vào là âm thanh và phát ra loa

- Nắm vững kiến thức được học trên lớp

2 Phân tích đề tài :

2.1 Yêu cầu hệ thống :

- Mạch có chức năng khuếch đại tín hiệu âm thanh

- Mạch có thiết kế đúng với thông số yêu cầu

- Có thể dễ dàng bảo trì

2.2 Yêu cầu phi chức năng :

- Khuếch đại tín hiệu âm thanh đàu vào phát ra tải là loa

- Áp dụng cho nhiều mạch âm thanh

- Đơn giản, dễ làm, dễ sử dụng

- Chất lượng tốt, ổn định

PHẦN II: THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH KHUẾCH ĐẠI

1 Thông số linh kiện và yêu cầu trước khi tính toán :

- Nguồn cung cấp là nguồn 9V DC

- Tải là loa : 8 Ω

- Hệ số khuếch đại tối thiểu Av = 10

- Điện áp ra tối thiểu : 1.2V

- Tín hiệu vào Vin = 100mV, f=1kHz

2 Lựa chọn linh kiện sau khi tính toán :

STT Tên linh kiện Giá trị Linh kiện lựa chọn Số lượng

1 Điện trở R1 132k 100k nt 10k nt 10k

nt 10k

1

2 Điện trở R2 12k 10k 1

3 Điện trở R3 4.4k 4.7k 1

4 Điện trở R4 100 220//220 1

5 Điện trở R5 252k 150k nt 100k 1

6 Điện trở R6 45 220//220//220//220 1

7 Điện trở R7, R8 0.1 0.1 2

8 Điện trở R9, R10 470 470k 2

9 Transistor Q1, Q2 2N2222A 2

10 Transistor Q3,Q4 TIP41 2

11 Transistor Q5 TIP42 1

12 Diode D1,D2 1N4007 2

13 Tụ hóa C1, C5 1000uF 1000u 2

14 Tụ hóa C2 47uF 47uF 1

15 Tụ hóa C3,C4 470uF 470uF 2

3 Sơ đồ khối mạch khuếch đại :

Khối nguồn

Khối

khuếch đại điện áp

Khối tiền khuếch đại công suất

Khối khuếch đại công suất

PHẦN III : THIẾT KẾ MẠCH

1 Khối nguồn :

- Cung cấp điện áp cho toàn hệ thống

- Sử dụng nguồn pin 9V DC

2 Khối khuếch đại điện áp :

Sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại điện áp

- Khuếch đại điện áp của tín hiệu đưa vào

- Mạch phân cực bằng phân áp và khuếch đại CE

- Chế độ 1 chiều (DC) : chọn điểm làm việc Q(V =4.5V, Ic =1mA) theo CE datasheet của IC 2N2222A thì hệ số khuếch đại dòng β = 160,

VBE = 0.65V, I ~ I = 1mA ( ở điều kiện T=25°C )E C

Ta có : Vcc = Ic(R4+R3) + VCE

R4+R3 = = = 4.5kΩ

Chọn R3 = 4.4kΩ, R4 = 100Ω

Điều kiện phân cực của mạch phân áp : > 10IB

Mà có IB = = 6.25 ( A) và có R1, R2 < = 144kΩ (1)

(2)

- Chế độ xoay chiều (AC) :

Av1 = = -35

,

;

;

Từ (1) và (2) ta có : R1 + R2 = 144kΩ và V = 0.65 + B

Giải hệ phương trình, ta được R1 = 132kΩ và R2 = 12kΩ

Chọn các điện trở như đã giải được R1 = 132kΩ, R2 = 12kΩ, R3 = 4.4kΩ, R4 = 100Ω

3 Khối tiền khuếch đại công suất :

Sơ đồ nguyên lý khối tiền khuếch đại công suất

Gồm 2 transistor 2N2222 (Q2) và TIP41 (Q3) mắc theo kiểu Darlington phân cực fixed-base, và mắc kiểu CC

Chế độ 1 chiều (DC) :

Chọn điểm làm việc theo datasheet của 2N2222A là Q(4.5V,1mA) có

Chọn điểm làm việc theo datasheet của TIP41 là Q(4.5V,0.1A) có

Hệ số khuếch đại dòng của 2 Transistor mắc theo Darlington là

+

+ Lại có

Ta có

Lại có

Chọn R5 = 252kΩ, R6 = 45Ω

Chế độ xoay chiều (AC) :

4 Khối khuếch đại công suất :

Sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại công suất

Sử dụng 2 transistor công suất TIP41 và TIP42 khuếch đại ở chế độ AB mắc kiểu đẩy kéo để cho hiệu suất khuếch đại tốt và hạn chế tín hiệu nhiễu ở2 nửa chu kỳ

Q4 theo datasheet TIP41 thì ( ở T=25°C )

Q5 theo datasheet TIP42 thì ( ở T=25°C )

- Chọn diode là 1N4007 để ngăn cách ảnh hưởng của tín hiệu ở chu kỳ âm

- Ở chế độ 1 chiều (DC) : Mạch được cung cấp bởi 1 nguồn DC 9V, do 2 transistor TIP41 và TIP42 khuếch đại ở chế độ AB và các điện trở R7, R8 được mắc đối xứng nên có thể coi mỗi transistor được cung cấp bởi một nguồn Vcc/2 = 4.5V

R7, R8 là 2 điện trở công suất giúp ổn định nhiệt, đồng thời ở mỗi nửa chu kỳ thì dòng qua tải cũng chính là dòng qua R7, R8 nên ta chọn R7,R8<<Rtải = 8Ω => chọn R7=R8= 0.1Ω

Chọn điện áp thông của 2 diode D1 và D2 là U = 0.7VD

Ta phân cực cho Q4, Q5 , sử dụng các điện trở phân cực tương ứng là R9 và R10 => chọn R9=R10= 470Ω

=>

( Dòng phân cực base của các Transistor )

Giả sử =>

=>

gm4 = gms =

Do ta coi mỗi transistor TIP41 và TIP42 được cung cấp bởi một nguồn 4.5V, làm việc ở chế độ AB Biên độ điện áp đỉnh trên tải tối đa

Công suất tối đa trên tải

Với

Hệ số khuếch đại do mắc kiểu CC

5 Đáp ứng tần số :

Với tụ C1 : ,

=> chọn tụ C1 =1000uF =>

=> chọn tụ C2 = 47uF =>

=> chọn tụ C3=C4=470uF

Tụ C5 có vai trò như nguồn nuôi của khối công suất ở nửa chu kỳ âm Chọn tụ C5 = 1000uF =>

6 Thông số toàn mạch :

(lần)

Công suất ra trên tải :

PHẦN IV : MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS VÀ THỰC TẾ

Mạch giả lập trên Proteus

Kết quả đo giả lập bằng Oscillo trên Proteus

Mạch in PCB

Mạch 3D

Mạch thực tế

PHẦN V : KẾT LUẬN

Nhờ những gì đã được học, nhóm 25 chúng em đã thiết kế thành công một mạch khuếch đại âm thanh Dù còn nhiều sai sót nhưng may mắn là mạch vẫn hoạt động ổn định Chúng em mong cô sẽ đưa ra những góp ý để nhóm chúng em có thể cải thiện hơn về sau Cảm ơn cô đã hướng dẫn, đồng hành cùng chúng em trong môn học Điện

tử tương tự I kỳ vừa qua