Kĩ thuật mạch Điện tử nghiên cứu mạch khuếch Đại âm thanh dùng ic tda2003 kd0018

Mạch khuếch đại Um thanh là m`t trong những _ng dụng quan trdng cla kĩ thuật mạch điện tử, đưkc sử dụng r`ng rãi trong các thiết bị Um thanh như loa, tai nghe, ampli...Mục tiêu cla đ] tà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN &

TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀNKhoa Kĩ Thuật Máy Tính Và Điện Tử

Kĩ Thuật Mạch Điện Tử

Nghiên cứu mạch khuếch đại âm thanh dùng

IC TDA2003-KD0018

Sinh viên 1 thực hiện: Đỗ Hữu Hiếu

Sinh viên 2 thực hiện: Lương Vũ Bảo Duy

Lớp: 21CE1

Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Vũ Anh Quang

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN &

TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀNKhoa Kĩ Thuật Máy Tính Và Điện Tử

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn

TS.Nguyễn Vũ Anh Quang

LỜI CẢM ƠN

ChPng em xin gửi lTi cảm ơn chUn thành tới nhà trưTng, Khoa Kĩ Thuật Máy Tính Và Điện Tử đã tận tXnh chY bảo, g[p \ và tạo đi]u kiện cho chPng em hoàn thành đ] tài nghiên c_u bài tập lớn này m`t cách tat nhbt

ChPng em xin cảm ơn TS.Nguyễn Vũ Anh Quang– giảng viên hdc phen Kĩ Thuật Mạch Điện Tử, trưTng Đại hdc Cfng Nghệ Thfng Tin & Truy]n Thfng Việt – Hàn They đã dành thTi gian qu\ báu tận tXnh hướng dẫn chPng em trong suat quá trXnh thực hiện bài báo cáo

Trong quá trXnh thực hiện đ] tài nghiên c_u, chPng em đã ca ging nỗ lực, tuy nhiên khfng tránh khji sai s[t ChPng em mong nhận đưkc sự g[p \ cla they cf giáo, và tm phía h`i đnng đo đ] tài nghiên c_u cla chPng em đưkc hoàn thiện hơn

ChPng em xin chUn thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Đỗ Hữu Hiếu

Lương Vũ Bảo Duy

I

Mục Lục

MỞ ĐẦU V

1 GIỚI THIỆU V

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI VI

3 N ỘI DUNG VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN VI

4 B Ố CỤC BÁO CÁO VII

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 1

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 1

1.1 Định nghĩa 1

2 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 3

1.1 Cách mạch khuếch đại âm thanh hoạt động và nguyên lí cơ bản 3

1.2 Nguyên lí tăng độ lớn tín hiệu và loại bỏ nhiễu âm thanh 4

3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 5

3 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH TRONG THỰC TẾ 6

3 K ẾT CHƯƠNG 1 7

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 8

1 LỰA CHỌN LINH KIỆN 8

2 S Ơ ĐỒ MẠCH 8

3 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 10

4 CÁC BƯỚC LẮP RÁP 10

5 M Ô PHỎNG PHẦN CỨNG 11

2 KẾT CHƯƠNG 2 12

CHƯƠNG 3 CÁC TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 13

1 CÁC TIÊU CHUẨN CỦA MẠCH 13

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN MẠCH 13

3 KẾT CHƯƠNG 3 14

KẾT LUẬN 15

1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 15

2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU 15

[1] TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

PHỤ LỤC 17

II

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 : Bảng thành phen và vai trò cla các linh kiện 5 Bảng 2 : Bảng danh sách các linh kiện đo thiết kế mạch 8

III

DANH MỤC HÌNH VẼ

HÌNH 1: HÌNH ẢNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 1

HÌNH 2: HÌNH ẢNH VỀ MỘT TRONG NHỮNG MẠCH ÂM THANH ĐẦU TIÊN 3

HÌNH 3: SỰ THAY ĐỔI CỦA ÂM THANH TRONG MẠCH 4

HÌNH 4: TIẾNG ỒN TRONG ĐƯỢC LỌC RA TỪ MỘT ĐOẠN NHẠC 5

BẢNG 1 : BẢNG THÀNH PHẦN VÀ VAI TRÒ CỦA CÁC LINH KIỆN 5

HÌNH 5: HỆ THỐNG ÂM THANH TRONG GIA ĐÌNH 6

HÌNH 6: HỆ THỐNG LOA TRONG SỰ KIỆN 6

HÌNH 7: HỆ THỐNG LOA TRONG CÁC PHÒNG THU 7

BẢNG 2 : BẢNG DANH SÁCH CÁC LINH KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ MẠCH 8

HÌNH 8: SƠ ĐỒ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 9

HÌNH 10: MẠCH ĐƯỢC KẾT NỐI VỚI LOA 12

IV

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu

Kĩ thuật mạch điện tử là m`t lĩnh vực rbt quan trdng trong cfng nghệ điện tử, đ[ng vai tròquan trdng trong việc thiết kế và sản xubt các mạch điện tử ph_c tạp Trong mfn hdc này,chPng ta sẽ tXm hiou v] các nguyên l\ cơ bản cla mạch điện tử và cách thiết kế các mạch điện tử đơn giản

Đ] tài nghiên c_u cla chPng ta trong mfn hdc này sẽ tập trung vào mạch khuếch đại Um thanh Mạch khuếch đại Um thanh là m`t trong những _ng dụng quan trdng cla kĩ thuật mạch điện tử, đưkc sử dụng r`ng rãi trong các thiết bị Um thanh như loa, tai nghe, ampli Mục tiêu cla đ] tài này là thiết kế và xUy dựng mạch khuếch đại Um thanh đơn giản nhưng hiệu quả, giPp tăng cưTng chbt lưkng Um thanh và đưa ra các phương pháp đánh giá hiệu năng cla mạch

2 Mục tiêu của đề tài

• Đo đạt đưkc mục tiêu cla đ] tài nghiên c_u mạch khuếch đại Um thanh, chPng ta

sẽ đặt ra các mục tiêu cụ tho sau:

• Nghiên c_u các nguyên l\ cơ bản cla mạch khuếch đại Um thanh, bao gnm các thành phen trong mạch như transistor, điện trở, tụ điện và cách kết hkp chPng đo tạo ra m`t mạch khuếch đại hiệu quả

• Thiết kế mạch khuếch đại Um thanh đơn giản và hiệu quả, sử dụng các cfng cụ thiết kế mạch điện tử như phen m]m mf phjng mạch và phen m]m vẽ mạch điện tử

• XUy dựng mạch khuếch đại Um thanh và kiom tra hiệu năng cla mạch bằng các thiết bị đo và phUn tích tín hiệu Um thanh

VI

• Đánh giá hiệu năng cla mạch khuếch đại Um thanh, bao gnm đo đạc các thfng sa

kỹ thuật như ten sa cit, đ` giảm ten sa và đ` trễ pha Tm đ[ đưa ra những cải tiến

và đ] xubt cho mạch khuếch đại Um thanh trong tương lai

• PhUn tích các _ng dụng cla mạch khuếch đại Um thanh và đưa ra các khuyến nghị cho việc sử dụng mạch khuếch đại Um thanh trong các thiết bị Um thanh thực tế

3 Nội dung và kế hoạch thực hiện

Dưới đUy là m`t sa n`i dung và kế hoạch thực hiện chi tiết cla đ] tài nghiên c_u mạch khuếch đại Um thanh:

• TXm hiou và nghiên c_u các nguyên l\ cơ bản cla mạch khuếch đại Um thanh: ChPng ta sẽ tXm hiou v] các thành phen trong mạch khuếch đại Um thanh như transistor, điện trở, tụ điện và cách kết hkp chPng đo tạo ra m`t mạch khuếch đại hiệu quả Đi]u này sẽ giPp chPng ta hiou rõ hơn v] cách hoạt đ`ng cla mạch và tm đ[ c[ tho thiết kế mạch khuếch đại Um thanh đơn giản và hiệu quả

• Thiết kế mạch khuếch đại Um thanh: ChPng ta sử dụng phen m]m mf phjng mạch

và phen m]m vẽ mạch điện tử đo thiết kế mạch khuếch đại Um thanh đơn giản và hiệu quả Sau đ[, chPng ta sẽ xUy dựng mạch thực tế tm thiết kế cla mXnh.Kiom trahiệu năng cla mạch: ChPng ta sẽ sử dụng các thiết bị đo và phUn tích tín hiệu Um thanh đo kiom tra hiệu năng cla mạch khuếch đại Um thanh Các thfng sa kỹ thuật

sẽ đưkc đo đạc như ten sa cit, đ` giảm ten sa và đ` trễ pha

• Đánh giá hiệu năng cla mạch: Sau khi đã kiom tra hiệu năng cla mạch, chPng ta

sẽ đánh giá hiệu năng cla mạch khuếch đại Um thanh dựa trên các thfng sa kỹ thuật đã đo đạc đưkc Tm đ[, chPng ta c[ tho đưa ra những cải tiến và đ] xubt cho mạch khuếch đại Um thanh trong tương lai

• PhUn tích các _ng dụng cla mạch khuếch đại Um thanh: Cuai cùng, chPng ta sẽ phUn tích các _ng dụng cla mạch khuếch đại Um thanh và đưa ra các khuyến nghị cho việc sử dụng mạch khuếch đại Um thanh trong các thiết bị Um thanh thực tế

Kế hoạch thực hiện cla chPng ta sẽ bao gnm các bước sau:

• Tuen 1: Nghiên c_u các nguyên l\ cơ bản cla mạch khuếch đại Um thanh

• Tuen 2: Thiết kế mạch khuếch đại Um thanh và xUy dựng mạch thực tế

• Tuen 3: Kiom tra hiệu năng cla mạch và đánh giá hiệu năng cla mạch

• Tuen 4: PhUn tích các _ng dụng cla mạch khuếch đại Um thanh và đưa ra các khuyến nghị

VII

4 Bố cục báo cáo

Sau phen Mở đầu, báo cáo đưkc trXnh bày trong ba chương, cụ tho như sau:Chương 1 Tổng quan về mạch khuếch đại âm thanh … Trong chương này, báocáo trXnh bày các khái niệm, đặc điom,

Chương 2 Cơ sở lý thuyết… N`i dung chương bao gnm các nguyên lí cơ bản vàcác thành phen trong mạch khuếch đại Um thanh

Chương 3 Thiết kế mạch khuếch đại âm thanh… Chương này mf tả thiết kế mạchkhuếch đại, sơ đn mạch khuếch đại, lựa chdn linh kiện và các bước lip ráp mạchCuai cùng là Kết luận Tài liệu tham khảo, và Phụ lục liên quan đến đ] tài

VIII

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM

THANH

1 Giới thiệu chung về mạch khuếch đại âm thanh

1.1 Định nghĩa

Mạch khuếch đại Um thanh là m`t mạch điện tử đưkc thiết kế đo tăng đ` lớn cla tín hiệu

Um thanh tm m`t ngunn tín hiệu nhj, như micro hoặc đeu đdc Um thanh, đến m_c đ` đllớn đo phát ra Um thanh tm loa hoặc tai nghe Mạch khuếch đại Um thanh cũng thưTngđưkc sử dụng đo loại bj nhiễu Um thanh khfng mong muan và cải thiện chbt lưkng Umthanh

Hình 1: Hình ảnh mạch khuếch đại âm thanh

1

Ngoài việc tăng đ` lớn, mạch khuếch đại Um thanh còn c[ vai trò trong việc loại bj cácnhiễu Um thanh khfng mong muan và cải thiện chbt lưkng Um thanh Đi]u này đưkc thựchiện bằng cách sử dụng các thành phen trong mạch đo ldc các ten sa khfng mong muan

và giữ lại những ten sa cen thiết đo tái tạo Um thanh chính xác nhbt c[ tho

M`t sa _ng dụng cla mạch khuếch đại Um thanh bao gnm các hệ thang Um thanh giađXnh, hệ thang Um thanh chuyên nghiệp trong các phòng thu, sUn khbu và phòng h`i nghị,cũng như các thiết bị điện tử tiêu dùng như ampli, đeu đdc CD, máy nghe nhạc và cácthiết bị điện tử khác

1.3 Lịch sử phát triển

Lịch sử phát trion cla mạch khuếch đại Um thanh bit đeu vào những năm đeu cla thế kỷ

20, khi các nhà khoa hdc và kỹ sư bit đeu nghiên c_u v] các cfng nghệ điện tử đo tạo racác thiết bị Um thanh Trong những năm 1920 và 1930, các mạch khuếch đại Um thanhđeu tiên đã đưkc phát trion đo sử dụng trong các thiết bị phát thanh và thu thanh

Trong những năm 1950 và 1960, các mạch khuếch đại Um thanh tiếp tục đưkc phát trion

và cải tiến, và các loại transistor đeu tiên đã đưkc sử dụng đo thay thế các b[ng đèn điện

tử trước đ[ Đi]u này đã giPp tăng đáng ko khả năng khuếch đại cla các thiết bị Um thanhđnng thTi giảm kích thước cla chPng

Trong những năm 1970 và 1980, các mạch khuếch đại Um thanh đã đưkc tích hkp vàonhi]u thiết bị điện tử tiêu dùng khác nhau, bao gnm đeu đdc CD, ampli và các thiết bịnghe nhạc khác Các mạch khuếch đại Um thanh trong thTi kỳ này thưTng đưkc thiết kế

đo sử dụng các loại transistor và IC (Integrated Circuit) mới nhbt, giPp tăng đ` chính xác

và hiệu subt cla chPng

2

Trong những năm gen đUy, các mạch khuếch đại Um thanh đã đưkc phát trion với nhi]utính năng mới, bao gnm tính năng kết nai khfng dUy và tính năng xử l\ tín hiệu sa.Những tiến b` này đã giPp tăng cưTng khả năng kết nai và tính linh hoạt cla các thiết bị

Um thanh, đnng thTi cải thiện chbt lưkng Um thanh và giảm thiou nhiễu

Hình 2: Hình ảnh về một trong những mạch âm thanh đầu tiên

3

2 Nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại âm thanh

1.1 Cách mạch khuếch đại âm thanh hoạt động và nguyên lí cơ bản

Mạch khuếch đại Um thanh là m`t loại mạch điện tử đưkc thiết kế đo khuếch đại tín hiệu

Um thanh tm ngunn đeu vào, nhằm tăng cưTng Um lưkng và chbt lưkng Um thanh trước khiđưa ra loa hoặc tai nghe Các nguyên l\ cơ bản liên quan đến mạch khuếch đại Um thanh bao gnm:

1 Nguyên l\ hoạt đ`ng cla transistor: Transistor là m`t loại linh kiện điện tử đưkc sử dụng đo khuếch đại tín hiệu điện Trong mạch khuếch đại Um thanh, transistor đưkc sử dụng đo khuếch đại tín hiệu Um thanh tm ngunn đeu vào Các loại transistor phổ biến trong mạch khuếch đại Um thanh bao gnm transistor bipolar (NPN và PNP) và transistor MOSFET

2 Nguyên l\ khuếch đại: Nguyên l\ khuếch đại là quá trXnh tăng cưTng tín hiệu Um thanhbằng cách sử dụng m`t mạch điện tử đo tạo ra m`t tín hiệu đeu ra c[ amplitud lớn hơn so với tín hiệu đeu vào ban đeu Trong mạch khuếch đại Um thanh, nguyên l\ khuếch đại đưkc áp dụng đo tăng cưTng tín hiệu Um thanh và tạo ra m`t tín hiệu điện áp đeu ra lớn hơn so với tín hiệu điện áp đeu vào ban đeu

3 Nguyên l\ ldc ten sa: Trong mạch khuếch đại Um thanh, tín hiệu Um thanh đeu vào thưTng bao gnm nhi]u ten sa khác nhau Tuy nhiên, khfng phải tbt cả các ten sa đ]u cen thiết cho chbt lưkng Um thanh Nguyên l\ ldc ten sa đưkc áp dụng trong mạch khuếch đại

Um thanh đo loại bj các ten sa khfng mong muan và giữ lại các ten sa cen thiết đo tăng cưTng chbt lưkng Um thanh

4 Nguyên l\ phản hni Um: Nguyên l\ phản hni Um là m`t kỹ thuật đưkc sử dụng trong mạch khuếch đại Um thanh đo giảm thiou méo tiếng và nhiễu trong tín hiệu khuếch đại

Kỹ thuật phản hni Um nhim đến việc đưa m`t phen cla tín hiệu đeu ra trở lại đeu vào clamạch khuếch đại, tm đ[ giảm thiou sự khác biệt giữa tín hiệu đeu ra và tín hiệu đeu vào vàcải thiện chbt lưkng Um thanh

1.2 Nguyên lí tăng độ lớn tín hiệu và loại bỏ nhiễu âm thanh

4

Mạch khuếch đại Um thanh tăng đ` lớn cla tín hiệu Um thanh bằng cách sử dụng cácthành phen điện tử như transistor, đo tăng đ` lớn cla tín hiệu Um thanh đeu vào Trongmạch khuếch đại, tín hiệu Um thanh đeu vào đưkc đưa vào thfng qua m`t mạch khuếchđại và đưkc tăng đ` lớn bằng cách sử dụng các thành phen khuếch đại như transistor Sauđ[, tín hiệu Um thanh đeu ra đưkc đưa đến loa hoặc tai nghe đo phát ra Um thanh.

Hình 3: Sự thay đổi của âm thanh trong mạch

Đo loại bj các nhiễu Um thanh khfng mong muan, mạch khuếch đại Um thanh thưTngđưkc thiết kế với các b` ldc ten sa Các b` ldc này giPp loại bj các ten sa khfng mongmuan khji tín hiệu Um thanh đeu vào đo giữ lại các ten sa cen thiết đo tăng cưTng chbtlưkng Um thanh Các b` ldc ten sa này c[ tho đưkc thiết kế đo loại bj các ten sa cao hơnhoặc thbp hơn m`t ngưỡng cụ tho, tùy thu`c vào yêu ceu cla _ng dụng cụ tho

Hình 4: Tiếng ồn trong được lọc ra từ một đoạn nhạc

3 Các thành phần cơ bản của mạch khuếch đại âm thanh

Dưới đUy là bảng v] các thành phen và vai trò cơ bản cla 1 mạch khuếch đại Um thanh5

Thành phen Ch_c năng

Transistor Tăng đ` lớn cla tín hiệu Um thanh đeu vào bằng cách sử dụng dòng điện đo đi]u

khion tín hiệu đeu ra

Điện trở Giới hạn dòng điện trong mạch khuếch đại và giảm các biến đ`ng trong tín hiệu

đeu vào

Tụ điện

Ldc các tín hiệu khfng mong muan và giữ lại các tín hiệu cen thiết cho việc khuếch đại bằng cách lưu trữ và giải ph[ng năng lưkng điện

Cu`n cảm mạch khuếch đại Um thanh bằng cách tạo raTạo ra m`t trưTng tm và chYnh ten sa trong

m`t trưTng tm tm dòng điện và ten sa cla

cu`n cảm

Bảng 1 : Bảng thành phần và vai trò của các linh kiện

3 Ứng dụng của mạch khuếch đại âm thanh trong thực tế

Mạch khuếch đại Um thanh là m`t phen quan trdng trong nhi]u _ng dụng Um thanh khác nhau trong thực tế, bao gnm:

- Hệ thang Um thanh gia đXnh: Mạch khuếch đại Um thanh đưkc sử dụng đo tăng cưTng

Um thanh trong các thiết bị gia đXnh như loa, ampli, máy nghe nhạc, và truy]n hXnh N[ giPp cho Um thanh phát ra tm thiết bị đ[ đưkc phát s[ng trung thực, rõ ràng và đl s_c mạnh đo phục vụ nhu ceu giải trí, thưởng th_c Um nhạc hay xem phim

Hình 5: Hệ thống âm thanh trong gia đình

6

- Hệ thang Um thanh tại các sự kiện: Mạch khuếch đại Um thanh cũng đưkc sử dụng trong các hệ thang Um thanh tại các sự kiện lớn như concert, festival, và h`i chk N[ giPpcho Um thanh truy]n tải đến đfng đảo khán giả m`t cách rõ ràng, mạnh mẽ và sang đ`ng hơn.

Hình 6: Hệ thống loa trong sự kiện

- Hệ thang Um thanh trong các phòng thu Um: Mạch khuếch đại Um thanh đưkc sử dụng

đo tăng cưTng Um thanh trong các phòng thu Um, giPp cho các ca sĩ, nhạc sĩ và nhà sản xubt Um nhạc c[ tho thu Um và sản xubt các bản nhạc chbt lưkng cao

Hình 7: Hệ thống loa trong các phòng thu

7

3 Kết chương 1

Thông qua tìm hiểu về mạch khuếch đại âm thanh trong chương 1 này, chúng ta

đã hiểu được cách mà mạch khuếch đại âm thanh hoạt động, các thành phần của mạch khuếch đại âm thanh, và các ứng dụng thực tế của nó trong đời sống hàng ngày.

Từ đó, chúng ta có thể thấy rằng mạch khuếch đại âm thanh rất quan trọng trong việc tăng cường âm thanh và truyền tải âm thanh trong nhiều ứng dụng khác nhau Dựa trên cơ sở kiến thức về mạch khuếch đại âm thanh từ chương 1 này,chúng ta

sẽ tìm hiểu về cách thiết kế và chế tạo 1 mạch khuếch đại âm thanh ở chương 2

8