Báo cáo Điện tử tương tự i thiết kế mạch khuếch Đại Âm tần

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ---BÁO CÁO ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN Mã lớp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Thành Lê Thanh Hiền Mai Trần Lương Du

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

-BÁO CÁO ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I

THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN

Mã lớp

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hữu Thành

Lê Thanh Hiền Mai

Trần Lương Duy

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

Danh sách hình ảnh, bảng ii

Phần I YÊU CẦU 1

Phần II TỔNG QUAN 2

1 Sơ đồ khối 2

2 Tổng quan các khối 2

Phần III THIẾT KẾ 3

1 Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ 3

2 Khối khuếch đại tiền công suất 5

3 Khối khuếch đại công suất 7

4 Đáp ứng tần số 8

5 Tổng kết 8

Phần IV MÔ PHỎNG 9

1 Kết quả mô phỏng bằng Proteus 9

2 Tổng kết 9

Danh sách hình ảnh, bảng

Hình 1 Yêu cầu 1

Hình 2 Sơ đồ khối 2

Hình 3 Tầng thứ nhất 3

Hình 4 Tầng thứ 2 5

Hình 5 Tầng thứ 3 7

Hình 6 Toàn bộ mạch 8

Hình 7 Kết quả mô phỏng 9

Bảng 1 Tổng kết tầng 1 4

Bảng 2 Tổng kết tầng 2 6

Phần I YÊU CẦU

Thiết kế mạch khuếch đại âm tần

Hình 1 Yêu cầu

Các chỉ tiêu kỹ thuật:

 Nguồn cung cấp: 12V

 Tải dùng loa: 8

 Hệ số khuếch đại (Av) tối thiểu cần thiết kể: 25 lần

 Điện áp tín hiệu đầu ra tối thiểu: 2.0V

Yêu cầu mạch:

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

 Mạch đạt được các chỉ tiêu kĩ thuật tối thiểu trong đề bài

 Thiết kế tối đa hoá công suất trên tải

Phần II TỔNG QUAN

1 Sơ đồ khối

Hình 2 Sơ đồ khối

2 Tổng quan các khối

Nguồn: Sử dụng nguồn AC/DC Adaptor 12V/2A

Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ: Sử dụng mạch khuếch đại E chung dùng BJT loại NPN phân cực bằng phân áp (Voltage-divider bias) để tạo

hệ số khuếch đại cao đồng thời giúp ổn định nhiệt (hạn chế sự tác động khi β thay đổi) cho mạch khuếch đại, có điện trở R E để nâng cao trở kháng vào

Khối khếch đại tiền công suất: Sử dụng sơ đồ Darlington, khuếch đại dòng điện, có trở kháng vào lớn trở kháng ra nhỏ giúp phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ và tầng khuếch đại công suất

Khối khuếch đại công suất: Sử dụng sơ đồ đẩy kéo dùng 2 BJT khác loại làm việc ở chế độ AB

Phần III THIẾT KẾ

1 Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ

Sơ đồ mạch

Hình 3 Tầng thứ nhất

Q1 dùng BJT NPN 2N2222A điểm làm việc tĩnh Q1 (Ic, Vce) = (1mA, 4.7V)

β1 = 180, VBE = 0.65V

Để mạch hoạt động ổn định, chọn VE = 0.7V

Theo Krichoff:

R3=V cc −V CE −V E

Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ:

Hỗ dẫn g m=I C

V T= 1 26

Hệ số khuếch đại điện áp:

|A V|= R3

1

g m +R4

Chọn |Av| khoảng > 35, chọn R4 = 150

IE ≈ IC = 1mA

R4+R5 =V E

Chọn điện trở thực tế R5 = 550

I B=I C

β =5(µA)

Điều kiện phân áp: IR2 > 10IB = 5.5 µA

R1+R2 <V cc

V B=V CC R2

R1+R2

(2)

(1),(2), chọn điện trở thực tế R1 = 180k, R2 = 22k Tổng kết:

Bảng 1 Tổng kết tầng 1

Các thông số xoay chiều:

|A V|= R3

1

g m +R4

=37.5(lần)

r π= β

g m

R¿=(r π + βR4 )/ ¿R2/ ¿R1=12k

R out =R3=6.6 k

2 Khối khuếch đại tiền công suất

Hình 4 Tầng thứ 2

Q3 dùng BJT NPN TIP41 điểm làm việc tĩnh Q3 (IC3, VCE3) = (0.1A, 4.2V)

β3 = 40, VBE3 = 0.65V

R7=V CC −V CE 3

I C 3 = 12I−4.2

C 3

=78 Chọn điện trở R7 = 75 bằng 2 điện trở R7_1 = R7_2 = 150 song song Khi đó Q2 (IC2, VCE2) = (I C 3

β3

,V cc −V E 3 −V BE) = (2.5mA, 7.5V)

β2 = 200,

R6=V cc −2V BE −V E 3

I C 2

β2

R6 = 468k.Chọn R6 = 470k

Tổng kết:

Bảng 2 Tổng kết tầng 2

150 Các thông số xoay chiều:

g m 2= 3

26(Si) ,g m 3=50

13(Si)

r π 2= β2

|A v|=1

R out =R7 / ¿ ( 1

g m 3+ 1

g m 2 β3)=0.5

3 Khối khuếch đại công suất

Hình 5 Tầng thứ 3

Chọn Q4 là TIP41, Q2 là TIP42, D1, D2 là 1N4148

β4=β5=40

Có R out= 1

g m=26 mV

I c ≪ R L=8

Do đó, I C ≫ 6.5 mA, suy ra I B ≫ 0.16 mA, chọn IB = 2mA

I R 8 =I R 9=V cc−1.3

R1+R2

>> I B , chọn IR8 = 9mA

Chọn R8 = R9 = 440 ,(R8 và R9 dùng trở công suất) Xoay chiều:

g m4=g m5 = I C

r π4=r π5 =13

4 Đáp ứng tần số

Các tụ nối tầng f L= 1

2 π (R¿sau+ R out trước )C <20 Hz

Tụ 2 có f L= 1

Chọn tụ ta được toàn bộ mạch:

Hình 6 Toàn bộ mạch

5 Tổng kết

|A V|T

R¿2+R out1

.|A V 2| R¿3

R¿3+Z out2

.|A V 3| R L

R L +R out3= ¿33.9(lần)

Zin = Zin1 =11.9k

Rout = 0.3

Phần IV MÔ PHỎNG

1 Kết quả mô phỏng bằng Proteus

Hình 7 Kết quả mô phỏng

Av = -24.5 lần

2 Tổng kết

Qua bài tập nhóm đã thực hiện thiết kế, mô phỏng và lắp đặt thành công một mạch hoạt động ổn định Vì còn hạn chế trong kiến thức và thời gian, mạch còn nhiều sai sót, rất mong nhận được góp ý của thầy

Nhóm xin gửi lời cảm ơn thầy Nguyễn Anh Quang Cảm ơn thầy đã giảng dạy và hướng dẫn nhóm trong môn học Điện tử tương tự 1