báo cáo bài tập lớn điện tử tương tự ⅰ đề tài số 2

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬBÁO CÁO BÀI TẬP LỚNĐạt 20213865 mạch; lắp mạch thực tếTính toán lý thuyếtLê Thành Hiếu 20213918 Trình bày bảng biểu diễncác thông số; lắp mạc

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Điện tử tương tự Ⅰ

Đề tài số 2

Trần Phương

Phân tích quy trình thiết kế; tổng hợp nội dung viết báo cáo

Vũ Mạnh

Cường 20213830 Lắp mạch thực tế; làmpowerpoint Nguyễn Tiến

Đạt 20213865 mạch; lắp mạch thực tếTính toán lý thuyết

Lê Thành Hiếu 20213918 Trình bày bảng biểu diễncác thông số; lắp mạch

thực tế Phạm Bảo

Thành 20216238 mạch; lắp mạch thực tếThực hiện mô phỏng

Hà Nội, tháng 12 năm 2023

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 2

I Phân tích, trình bày quy trình thiết kế 3

1 Các chỉ tiêu kỹ thuật: 3

2 Sơ đồ khối: 3

II Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế 3

1 Khối nguồn: 3

2 Khối khuếch đại tín hiệu: 4

III Mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus 6

IV Thực hiện mạch 7

V Bảng biểu diễn các thông số 9

VI Kết luận 10

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ khối của mạch 3

Hình 2 Tầng EC khuếch đại 4

Hình 3 Tầng Darlington 5

Hình 4 Tầng khuếch đại công suất 5

Hình 5 Mạch mô phỏng bằng phần mềm Proteus 7

Hình 6 Kết quả mô phỏng 7

Hình 7 Mạch lắp thực tế 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Lựa chọn linh kiện 8

Bảng 2 Báo cáo kết quả lý thuyết, mô phỏng và thực tế 9

I Phân tích, trình bày quy trình thiết kế

1 Các chỉ tiêu kỹ thuật:

Yêu cầu chức năng:

o Khuếch đại tín hiệu âm thanh

o Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo nhiễu tín hiệu

Yêu cầu phi chức năng:

o Công suất ra trên tải: 1W

o Tải dùng loa 8 Ohm

o Tín hiệu đầu vào (hiệu dụng): 100mV

o Nguồn nuôi: DC 12V

2 Sơ đồ khối:

H;nh 1 Sơ đồ khối của mạch

II Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế

1 Khối nguồn:

Để mạch khuếch đại có công suất ra tải 8Ω được 1W thì điện áp ra đỉnh đỉnh cần đạt được

là 8V Do vậy, cần sử dụng nguồn có điện áp và công suất lớn hơn yêu cầu trên, nên nhóm chúng

em quyết định sử dụng bộ chuyển đổi nguồn 220V AC sang nguồn 12V DC - 3A, do đáp ứng được thông số yêu cầu, giá thành hợp lý, tín hiệu ra ổn định, nhiễu thấp

Nguồn nuôi

Khối khuếch đại tín hiệu

Khối khuếch đại công suất

2 Khối khuếch đại tín hiệu:

Tầng tiền khuếch đại – khuếch đại EC

Chọn Av1= 40 Điểm làm việc Q: Ic = 0,5mA; UEC = 6V β = 120 + Chế độ 1 chiều:

VCC = Ic(Rc + R11 + R4) + VEC (Rc = R3)

⇒ Rc + R11 + R4 = 12k Ω

VBE = 0,6V; re 1 = 5,2Ω

Để BJT ở chế độ khuếch đại: VCC>>VE

Chọn VE = 1V ⇒ R11 + R4 = 2k Ω ⇒ Rc = 11k Ω

| Av| =| −RC

re1+R11| ≥ 40 ⇒ R11 ≤ 544,8 Ω

⇒ chọn R 11 500 = Ω ⇒ R4 1,5k = Ω

IB =IC

β 4,1= μA Mà IR 1 > 10IB ⇒ R1 + R2 ≤ VCC

10 IB

≈ 300k Ω

Lại có VB = VE + VBE = 1,6V = VCC R2

R R1+ 2⇒ R2 = 132 R1 Chọn R1 = 144k Ωvà R2 = 22k Ω

+ Chế độ xoay chiều: Zi 1 = R1 // R2 // β (re 1 + R11) = 14,5k Ω

Zo = Rc = 11k Ω

|Av| = | −RC

re1+R11| = 43,5 Tín hiệu vào là âm thanh có dải tần 20Hz đến 20kHz ⇒ fL = 20Hz

fL 1 = 1

2 π Zi 1.Cs< 20 ⇒ Cs > 0,54 μF Chọn Cs = 100 μF (Cs = C1¿

fL 3 =

1

2 π [(R11+R4)/¿(R1/¿R2

β +re 1)]CE

< 20 Chọn CE = 100 μF (CE = C3)

Tầng Darlington

H;nh 2 Tầng EC khuếch đại

tín hiệu nhỏ

2N2222 và tip 41

Chọn điểm làm việc: Q1 (6V; 2mA) β1 = 120

Q2 (6V; 0,1A) β2 = 40

+ Chế độ 1 chiều:

IQ3 = 0,1A ⇒ IB2 = IQ3

β2

= IE 1 = 2,5mA ⇒ IB 1 = IE1

β1

=20,8 μA Có:

VCC = VCE 2 + IE 2.R6 ⇒ R6 = 60 Ω

R5 =VCC−VBE1−VBE 2−IB 1 β1 β R2 E 2

IB 1 ⇒ R5 = 280k Ω + Chế độ xoay chiều:

Zi 2 = RB 1 // β1 β R2 E 2 = 141,9k Ω

re 1 = 10,4 Ω; re 2 0,26 = Ω

Zo 2 = re1

β2

+re2 = 0,52 Ω

AV 2 ≈ 1

⇒ chọn C2 = 10 Μf

H;nh 3 Tầng Darlington

Tầng khuếch đại công suất

Dùng TIP41 và TIP42

β = 40 Chọn R7 = R8 = 1k Ω

VE = VCC

2 = 6V; VB 1 = VE + VBE = 6,7V

IR 7 = VCC−VB 1

R7

= 5,3mA

UD = 0,7V ⇒ ID ≈ 1,5mA

IB 1 = IR1 - ID = 3,8mA

IC 1 = IB 1.β = 0,5A

re 1 = re 2 = 26 mVI

C 1

= 0,17 Ω

Z¿ trans =β (re+R7) = 166,8 Ω

⇒ Zi 3 = R7 // R8 // Z¿ trans = 125 Ω

⇒ Zo 3 = re = 0,17 Ω ⇒ AV 3 ≈ 1 Có: fL 4 ≤ 20 ⇒ 2 π (Z 1

i 3+Zo2)CS 1≤ 20 ⇒ CS 1¿ 63 μF

⇒ chọn CS 1 = CS 2 = 100 μ F; CL = 1000 μF do đóng vai trò nguồn nuôi TIP Thông số khuếch đại toàn mạch:

⇒ ¿AV∨¿ ¿T = ¿AV 1| Zi 2

Zi 2+Zo 1 ¿AV 2| Zi 3

Zi 3+Zo 2 ¿AV 3| RL

RL+Zo 3≈ 36

III Mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus

Thực hiện mô phỏng bằng phần mềm Proteus như hình 5:

Zi 1

14,5k Ω

Zo 1 22k Ω

Zi 2 141,9k Ω

Zo 2 0,52 Ω

Zi 3

125 Ω

Zo 3 0,17 Ω

H;nh 4 Tầng khuếch đại công suất

Kết quả mô phỏng như hình:

AV đo được trên mô phỏng là 31 lần.

IV Thực hiện mạch

Sau đây ta sẽ nêu và lựa chọn các linh kiện chính cho các khối của mạch, lí do dùng các linh kiện này đã nêu ở phần thiết kế:

Loại linh kiện Số lượng Lý do lựa chọn

Điện trở 300k Ω 1 Dùng trong tầng Darlington Điện trở công suất 68 Ω 1 Dùng trong tầng Darlington

Điện trở 24k Ω 1 Dùng trong mạch EC

Điện trở 10k Ω 1 Dùng trong mạch EC

Điện trở 1,8k Ω 1 Dùng trong mạch EC

Transistor NPN 4 Dùng trong các khối khuếch đại

Tụ điện hóa 100 μF 4 Lọc tín hiệu đầu vào – đầu ra, ghép nối các tầng

Diode 1N4148 2 Dùng trong mạch khuếch đại công suất

Bảng 1 Lựa chọn linh kiện

Kết quả lắp mạch thật như hình 7 dưới đây:

H;nh 7 Mạch lắp thực tế

V Bảng biểu diễn các thông số

Các thông số Tính toán Mô phỏng Mạch thật

Hệ số khuếch đại điện áp 36 31

Công suất ra trên tải (W) 1,62 1,2

Bảng 2 Báo cáo kết quả lý thuyết, mô phỏng và thực tế

VI Kết luận

Trong quá trình làm bài tập lớn lần này, chúng em đã có những trải nghiệm thực tế khi được áp dụng những kiến thức đã học trên lớp vào làm mạch thật Từ đó, chúng em nhận thấy vẫn còn những điểm còn thiếu sót trong kiến thức của bản thân Nhóm chúng em xin cảm ơn cô

vì đã giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm bài tập lớn