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 NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Đạt 20213865 mạch; lắp mạch thực tếTính toán lý thuyếtLê Thành Hiếu 20213918 Trình bày bảng biểu diễncác thông số; lắp mạch

thực tếPhạm Bảo

Thành 20216238 mạch; lắp mạch thực tếThực hiện mô phỏng

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 ẢNHHình 1 Sơ đồ khối của mạch 3

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 hiệuYêu cầu phi chức năng:

o Công suất ra trên tải: 1Wo Tải dùng loa 8 Ohm

o Tín hiệu đầu vào (hiệu dụng): 100mVo 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 đượclà 8V Do vậy, cần sử dụng nguồn có điện áp và công suất lớn hơn yêu cầu trên, nên nhóm chúngem quyết định sử dụng bộ chuyển đổi nguồn 220V AC sang nguồn 12V DC - 3A, do đáp ứngđược thông số yêu cầu, giá thành hợp lý, tín hiệu ra ổn định, nhiễu thấp.

Nguồn nuôi

đại tínhiệu

Khốikhuếchđại côngsuất

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 ≤ VCC10 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| = | −RCre1+R11| = 43,5

Tín hiệu vào là âm thanh có dải tần 20Hz đến 20kHz ⇒ fL = 20HzfL 1 = 1

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

fL 3 =

12 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 = IQ3β2

= IE 1 = 2,5mA ⇒ IB 1 = IE1β1

=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 R2E 2 = 141,9k Ω re 1 = 10,4 Ω; re 2 0,26 = Ω Zo 2 = re1

+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

= 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

III.Mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus

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

Zi 114,5k Ω

Zo 122k Ω

Zi 2141,9k Ω

Zo 20,52 Ω

Zi 3125 Ω

Zo 30,17 Ω

H;nh 4 Tầng khuếch đại công suất

Kết quả mô phỏng như hình:

AV đo được trên mô phỏng là 31 lần.

Điện trở 24k Ω 1 Dùng trong mạch ECĐiện trở 10k Ω 1 Dùng trong mạch ECĐiện trở 1,8k Ω 1 Dùng trong mạch ECTransistor NPN 4 Dùng trong các khối khuếch đạiTụ 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 thậtHệ 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 khiđược áp dụng những kiến thức đã học trên lớp vào làm mạch thật Từ đó, chúng em nhận thấyvẫn còn những điểm còn thiếu sót trong kiến thức của bản thân Nhóm chúng em xin cảm ơn côvì đã giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm bài tập lớn.