báo cáo bài tập lớn điện tử tương tự 1 thiết kế mạch khuếch đại âm tần

Khối tiền khuếch đại công suất Darlington...53.3.. CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM- Thông số• Nguồn cung cấp: 12V • Tải dùng loa: 8Ω• Hệ số khuếch đại tối thiểu: 25 lần • Điện áp ra tối t

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1

THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN

Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Anh Quang

Đề tài số : 11

Sinh viên thực hiện : Tạ Hải Phong 20210671

Nguyễn Bảo Khôi 20213975 Nguyễn Hoàng Minh 20217746 Nguyễn Anh Tuấn 20203630 Nguyễn Minh Quân 20210705

Hà Nội, 01/2024

MỤC LỤC

I CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM 2

II PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN SỐ LIỆU 3

1 Thiết kế sơ đồ khối 3

2 Lựa chọn linh kiện và cách mắc mạch 3

2.1 Khối nguồn 3

2.2 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ 3

2.3 Khối tiền khuếch đại công suất (Darlington) 3

2.4 Khối khuếch đại công suất 3

3 Thiết kế chi tiết từng khối 4

3.1 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ 4

3.2 Khối tiền khuếch đại công suất (Darlington) 5

3.3 Khối khuếch đại công suất 7

3.4 Tính toán đáp ứng tần số 8

III MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 10

1 Mô phỏng mạch trên phần mềm Proteus 10

2 Nhận xét 11

IV KẾT LUẬN 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

I CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM

- Thông số

• Nguồn cung cấp: 12V

• Tải dùng loa: 8Ω

• Hệ số khuếch đại tối thiểu: 25 lần

• Điện áp ra tối thiểu:2V

• Tín hiệu âm thanh vào:

- Tín hiệu đầu vào

Tín hiệu đầu vào của mạch lấy từ điện thoại, máy nghe nhạc, máy tính (có biên

độ nhỏ khoảng 0.1-0.3V)

- Tín hiệu đầu ra

Tín hiệu âm thanh mà tai người có thể cảm nhận được (16-20Hz)

- Yêu cầu trên mạch thật

• Mạch thiết kế chạy được, tín hiệu âm thanh rõ ràng, không méo

• Mạch đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật tối thiểu trong đề bài

• Sau khi đạt được 2 điều trên, thiết kế tối đa hóa công suất ra trên tải

II PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN SỐ LIỆU

1 Thiết kế sơ đồ khối

2 Lựa chọn linh kiện và cách mắc mạch

2.1 Khối nguồn

- Sử dụng Adapter, đầu vào 220V, đầu ra 12V cấp nguồn cho hệ thống

2.2 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ

- Chức năng: tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu

âm thanh đưa vào thành tín hiệu điện áp có biên độ đủ lớn để đặt vào tầng khuếch đại công suất (do tầng này không khuếch đại điện áp)

- Khối được phân cực bằng phân áp, chọn cách mắc CE (để hạn chế phụ thuộc vào nhiệt độ)

- Sử dụng Transistor khuếch đại tín hiệu nhỏ BC547

2.3 Khối tiền khuếch đại công suất (Darlington)

- 2 transistor mắc kiểu Darlington C chung, chỉ khuếch đại dòng điện cho

hệ số khuếch đại dòng lớn

- 2 transistor sử dụng là BC547 và Tip41

2.4 Khối khuếch đại công suất

- Khối này có tác dụng đưa công suất ra tải, khuếch đại đẩy kéo theo kiểu CLASSAB, sử dụng 2 transistor công suất TIP41 (npn) và TIP42 (pnp) có

các thông số tương tự nhau (khuếch đại tốt, hạn chế nhiễu tín hiệu ở 2 nửa chu kỳ) và chịu được công suất lớn

- Phân cực cho 2 transistor bằng 2 điện trở và 2 diode 1N4007 để giúp

ổn định tín hiệu ra, ngăn cách ảnh hưởng của tín hiệu ở chu kỳ âm

- Nửa chu kỳ , TIP41 hoạt động, TIP42 tắt , khuếch đại nửa hình sin

- Nửa chu kỳ , hoạt động ngược lại

3 Thiết kế chi tiết từng khối

3.1 Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ

3.1.1 Chế độ 1 chiều

-Chọn điểm làm việc tĩnh Q(6V;2mA)

-Hệ số khuếch đại β=220

-Tại 25℃, f=12Hz

- Để đạt phân cực cho BJT (npn) hoạt động ở vùng khuếch đại

Và VE≈101VCC => Chọn VE=1V

=> R =C 6−1

2mA=2.5kΩ

=> RE1+R =500ΩE2

Ta lấy |A | ≥ 30 => V =>R ≤ 70.333E

=>Chọn R =60Ω => RE1 E2=440Ω

=> VB=V +V =0.7+1=1.7VBE E

Theo điều kiện phân cực bằng phân áp: ;

=> R1+R2 < 132kΩ => Chọn

3.1.2 Chế độ xoay chiều

3.2 Khối tiền khuếch đại công suất (Darlington)

3.2.1 Chế độ 1 chiều

- Theo datasheet, chọn điểm làm việc:

=>Hệ số khuếch đại dòng tổng:

3.2.2 Chế độ xoay chiều

3.3 Khối khuếch đại công suất

- Điện áp mở của 2 diode

- Hệ số khuếch đại khi có tải 8Ω

- Công suất ra trên tải

- Trở kháng vào toàn mạch

- Trở khác ra toàn mạch

3.4 Tính toán đáp ứng tần số

Chọn các tụ điện nối tầng sao cho các tần số cắt dưới nằm dưới ngưỡng nghe tối thiểu của tai người (16-20Hz)

=> Chọn C2=100(µF)

=> Chọn C3=100(µF)

=> Chọn C4=100(µF)

=> Chọn C5=100(µF)

=> Chọn C6=1000(µF)

III MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT

1 Mô phỏng mạch trên phần mềm Proteus

2 Nhận xét

- Mạch chạy thành công, tín hiệu âm thanh rõ, không méo

- Mạch thỏa mãn yêu cầu Av tối thiểu 25, Vout tối thiểu 2V, trở kháng vào lớn trở kháng ra nhỏ

- Kết quả đo thực tế có thay đổi so với mô phỏng và tính toán, tuy nhiên vẫn hoạt động được trong mức cho phép

Nguyên nhân gây ra sai lệch bao gồm: thông số kĩ thuật của mạch có xảy

ra sai số, cần sử dụng linh kiện thay thế do không có linh kiện phù hợp; sử dụng quá trình thủ công và breadboard thay vì mạch in, chân đất không nối đất hoàn toàn

IV KẾT LUẬN

Điện tử tương tự là một môn học rất thú vị, nó là cơ sở, nhằm cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản nhất để phân tích, thiết kế các mạch điện trong hệ thống mạch điện tử Sau quá trình tự tìm hiểu và được sự hướng dẫn của thầy, nhóm chúng chúng em đã hoàn thành được sản phẩm thiết kế yêu cầu đề ra, mạch thiết kế của chúng chúng em đạt các yêu cầu tối thiểu về hệ số khếch đại điện áp và điện áp ra, tín hiệu ra loa rõ ràng không bị méo Tuy nhiên do hạn chế về kiến thức, thời gian và kỹ năng, mạch làm thủ công nên chắc chắn vẫn còn nhiều sai sót, chúng em mong thầy chúng em báo cáo, nhận xét và góp ý để chúng chúng em hoàn thiện sản phẩm của mình hơn.

Một lần nữa chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Anh Quang đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian nhóm chúng em thực hiện đề tài này.

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY !