Đề tài thiết kế mạch loa không dây bluetooh sử dụng ic lm386 kết hợp mạch led nháy theo nhạc

Mạch khuếch đại âm thanh là một hệ thống của các linh kiện điện tử được thiết kế để tăng cường độ lớn của tín hiệu âm thanh..  Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín h

BỘ MÔN: ĐIỆN – CƠ KHÍ

ASSIGNMENT

MÔN: AUT106-MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH LOA KHÔNG DÂY

BLUETOOH SỬ DỤNG IC LM386 KẾT HỢP MẠCH

LED NHÁY THEO NHẠC

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ 4

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 5

1.1 Khuếch đại âm thanh là gì? 5

1.2 Mạch khuếch đại âm thanh là gì? 5

1.3 Bộ khuếch đại âm thanh là gì? 5

1.4 Phân loại mạch khuếch đại 5

1.5 Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm thanh 6

CHƯƠNG II:PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 7

2.1.Sơ đồ khối 7

2.2.Phương án 1 7

2.3.Phương án 2 9

2.4.Phương án 3 11

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH 14

3.1.Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật của IC LM386 14

3.2.Sơ đồ nguyên lý,mạch PCB 15

CHƯƠNG IV:THI CÔNG SẢN PHẨM 17

4.1.Bảng vật tư 17

4.2.Thi công sản phẩm 17

4.3.Vận hành sản phẩm 19

CHƯƠNG V:KẾT LUẬN 20

5.1.Kiến thức đạt được 20

5.2 Hạn chế khó khăn và cách khắc phục 20

5.3.Phát triển đề tài 21

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm thanh 6

Hình 2.1.Sơ đồ khối 7

Hình 2.2 .Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC 2N3904 7

Hình 2.3.Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC TDA2003 9

Hình 2.4.Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC LM386 11

Hình 3.1.Sơ đồ chân IC LM386 14

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch loa sử dụng IC LM386 15

Hình 3.3.Sơ đồ đi dây 16

Hình 4.1.Là mạch in 17

Hình 4.2 Khoan chân linh kiện 18

Hình 4.3.Lắp ráp linh kiện 18

Hình 4.3 Hàn chân linh kiện 18

Hình 4.4.Hoàn thiện sản phẩm 18

Hình 4.5.Vận hành 19

triển của những sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu cầu của con người Sau quá trình học tập

và nghiên cứu, với sự tích lũy kiến thức của môn học chúng em có thể phân tích và thiết kếmột mạch khuếch đại âm thanh

Hiện nay mạch khuếch đại âm thanh rất phổ biến trên thị trường, mà tầng khuếch đạicông suất được thiết kế sử dụng BJT ( FET) công suất như : mạch khuếch đại OTL, mạch khuếch đại OCL, mạch khuếch đại BCL để đơn giản hơn ta có thể sử dụng các IC tích hợpnhư: TDA, LA, LM, TL

Là sinh viên chuyên ngành Tự động hoá, sau khi được trau dồi những kiến thức, nhóm

chúng em đưa ra quyết định chọn: “Thiết kế mạch loa không dây bluetooh sử dụng IC

LM386 kết hợp mạch led nháy theo nhạc” để làm sản phẩm cho môn học này Tuy nhiên

với khả năng và có hạn chế về kiến thức, kinh tế, chúng em chắc chắn không tránh khỏinhững thiếu sót và những sai lầm Vì vậy rất mong được sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy

cô và sự tham gia đóng góp ý kiến của mọi người để những sản phẩm của chúng em đượchoàn thiện hơn

Trong quá trình làm và hoàn thiện đề tài chúng em chân thành cảm ơn giảng viênDương Tất Thành đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài này !Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Phúc Nguyễn Trung Bắc

Lê Anh Văn

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

THỰC

NGƯỜI

HỖ TRỢ

NGƯỜIKIỂM

THỜI GIANHOÀN

GHICHÚ

HIỆN TRA THÀNH

cầuAssignment

Văn Phúc

NguyễnTrung Bắc

lí công việc

NguyễnTrung Bắc

NguyễnVăn Phúc

Lê AnhVăn

slide

Trung Bắc

NguyễnVăn Phúc

Lê AnhVăn

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH

ĐẠI ÂM THANH

1.1 Khuếch đại âm thanh là gì?

Khuếch đại âm thanh là quá trình tăng cường độ lớn của tín hiệu âm thanh, làm cho

âm thanh trở nên to hơn để có thể nghe rõ ràng hơn hoặc để đáp ứng các yêu cầu cụ thể củaứng dụng Quá trình này thường thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị hoặc mạch khuếchđại âm thanh, như ampli âm thanh Điều này giúp tạo ra một trải nghiệm âm thanh tốt hơn

và sống động hơn

Mạch khuếch đại âm thanh là một hệ thống của các linh kiện điện tử được thiết kế

để tăng cường độ lớn của tín hiệu âm thanh Mục tiêu của mạch này là làm cho âm thanh trởnên to hơn mà vẫn giữ nguyên chất lượng và thông tin âm thanh ban đầu Mạch khuếch đại

âm thanh thường bao gồm các thành phần như transistor hoặc ampli điện tử, các linh kiện

bổ trợ, nguồn điện, điều khiển và điều chỉnh Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị

âm thanh như loa, ampli âm thanh, tai nghe và các hệ thống âm thanh lớn hơn như trong các sân khấu hoặc phòng hội nghị

Bộ khuếch đại âm thanh, hay Ampli âm thanh, là một thiết bị hoặc hệ thống được thiết kế để tăng cường độ lớn của âm thanh Chức năng chính của bộ khuếch đại âm thanh làlàm cho âm thanh trở nên to hơn mà vẫn giữ được chất lượng và chi tiết của tín hiệu âmthanh gốc Một bộ khuếch đại âm thanh thông thường bao gồm: mạch khuếch đại, nguồnđiện, điều khiển và điều chỉnh, các cổng kết nối Chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống âm nhạc, hệ thống âm thanh gia đình, phòng hát karaoke, sân khấu biểu diễn, và

ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần

 Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếuvào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều

 Mạch khuếch đại công suất: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công xuất yếuvào , đầu ra ta thu được tín hiệu có công xuất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuếch đại công xuất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòngđiện làm một

1.5 Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm thanh

Chức năng của các khối:

+ Khối nguồn DC: Bộ biến đổi nguồn điện xoay chiều từ nguồn điện lưới thành nguồn điện một chiều ổn định Ngăn không cho bất kỳ nguồn AC nào gây nhiều đầu ranguồn cung cấp DC

+ Khối khuếch đại: Làm cho âm thanh trở nên to hơn mà vẫn giữ được chất

lượng và chi tiết của tín hiệu âm thanh

+ Khối nhận tín hiệu âm thanh: Khuếch đại, tách sóng, điều tần và khuếch đại âm tần

để phát ra loa

+ Khối nhận tín hiệu ra: Nhận tín hiệu đầu vào từ nguồn nhạc, khuếch đại tín hiệu âmthanh và cho ra tín hiệu có độ lớn gấp nhiều lần để chuyển đến thiết bị phát âmthanh, tức là loa

+ Khối phát tín hiệu âm thanh: Phát ra âm thanh tức là loa

ĐẠI ÂM THANH

Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm thanh

2.1.Sơ đồ khối

2.2.Phương án 1

 Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC 2N3904

 Nguyên lý hoạt động của mạch:

Nguồn tín hiệu đầu vào (C1): Đây là tín hiệu âm thanh đầu vào (hoặc tín hiệu xung),được đưa qua tụ điện C1 (10µF) để loại bỏ thành phần DC, chỉ cho tín hiệu AC đi qua vàotransistor Q1

Khuếch đại tầng 1 (Q1 và các linh kiện xung quanh): Transistor Q1 (2N3904) nhậntín hiệu từ tụ C1 và khuếch đại tín hiệu này Các điện trở R1 và R2 thiết lập phân cực cho Q1

để đảm bảo nó hoạt động ở chế độ khuếch đại tuyến tính Tín hiệu khuếch đại sau đó đượcđưa đến tầng thứ hai

Khuếch đại tầng 2 (Q2 và các linh kiện xung quanh): Transistor Q2 (2N3904) tiếp

Hình 2.2 .Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC 2N3904

Hình 2.1.Sơ đồ khối

tục khuếch đại tín hiệu từ Q1, với điện trở R3 và R4 dùng để phân cực cho Q2 Cả hai tầngQ1 và Q2 kết hợp để tăng cường độ khuếch đại tín hiệu trước khi đưa đến Q3.

Tầng khuếch đại cuối cùng và loa (Q3, LS1): Transistor Q3 nhận tín hiệu từ Q2 vàkhuếch đại nó lên một mức cao hơn Điện trở R5 (330Ω) và tụ C3 (10µF) điều chỉnh dòng

ra để phù hợp với loa (LS1), giúp loa phát ra âm thanh theo tín hiệu đầu vào

Nguồn cấp (BAT1 - 6V): Cung cấp điện áp cho toàn bộ mạch và đảm bảo cáctransistor hoạt động trong các chế độ khuếch đại

 Ưu nhược điểm của mạch:

Thiết kế đơn giản và dễ hiểu: Mạch chỉ sử dụng ba transistor 2N3904, các điện trở và

tụ điện, dễ xây dựng và phù hợp cho người mới học về khuếch đại tín hiệu âm thanh.Kích thước nhỏ gọn: Thiết kế gọn nhẹ, tiết kiệm không gian, dễ tích hợp vào thiết bịnhỏ

Tăng cường tín hiệu: Cấu hình tầng khuếch đại giúp khuếch đại biên độ tín hiệu đầuvào, cải thiện tín hiệu âm thanh yếu từ nguồn như micro

Hoạt động với nguồn điện thấp (6V): Mạch hoạt động với nguồn DC 6V, tiết kiệmnăng lượng và phù hợp cho các thiết bị di động hoặc dùng pin

Không có khả năng điều chỉnh âm lượng: Mức khuếch đại cố định; cần thêm biến trở

để điều chỉnh âm lượng

Tiêu thụ năng lượng không hiệu quả khi không có tín hiệu đầu vào: Mạch vẫn tiêu thụđiện khi không có tín hiệu, gây lãng phí năng lượng

2.3.Phương án 2

 Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC TDA2003

 Nguyên lý hoạt động của mạch

Tín hiệu âm thanh đầu vào đi qua biến trở RV1 để điều chỉnh biên độ, sau đó qua tụ C6(1µF) nhằm loại bỏ thành phần DC, chỉ cho tín hiệu AC (âm thanh) đi qua

IC 2003 nhận tín hiệu âm thanh ở đầu vào, khuếch đại tín hiệu này, và đưa tín hiệukhuếch đại ra chân 4

Tụ lọc nguồn C2 (1000µF) và C3 (103) giúp ổn định nguồn điện cấp cho IC, ngănchặn nhiễu từ nguồn điện

Tín hiệu khuếch đại từ IC đi qua các tụ và điện trở như C4 (1000µF), R1 (220Ω), R2(2.2Ω) để lọc và điều chỉnh trước khi truyền đến loa, đảm bảo tín hiệu ổn định và khôngnhiễu

Tụ C5 (103) và điện trở R3 (1Ω) điều chỉnh dòng và lọc tín hiệu cuối cùng đến loa,giúp loa phát ra âm thanh rõ ràng

 Ưu nhược điểm của mạch:

Hình 2.3.Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC TDA2003

 Ưu điểm:

IC khuếch đại công suất: Sử dụng IC TDA2003 cho hiệu suất cao, cho phép xử lý tínhiệu âm thanh lớn hơn so với mạch transistor

Hoạt động với nguồn điện 12V: Mạch hoạt động với nguồn 12V, dễ sử dụng với pin,

bộ nguồn DC hoặc bình ắc quy, phù hợp cho nhiều ứng dụng

Chất lượng âm thanh ổn định: IC TDA2003 giảm thiểu méo tín hiệu, đáp ứng tốt cáctần số âm thanh từ thấp đến cao

Tích hợp điều khiển âm lượng: Biến trở RV1 giúp điều chỉnh âm lượng dễ dàng.Bảo vệ loa khỏi dòng DC: Tụ C4 và C5 bảo vệ loa bằng cách ngăn dòng DC, tránh hưhại loa

Giới hạn công suất: Công suất IC chỉ khoảng 10-15W, không phù hợp cho hệ thống

âm thanh công suất cao

Khả năng làm mát hạn chế: IC có thể bị quá nhiệt nếu hoạt động lâu mà không có tảnnhiệt

Thiếu mạch bảo vệ bổ sung: Mạch không có bảo vệ ngắn mạch hoặc quá tải, dễ gâyhỏng hóc khi gặp sự cố

2.4.Phương án 3

 Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC LM386

 Nguyên lý hoạt động

Nguồn cung cấp (VCC):

Mạch được cấp nguồn thông qua đường VCC, với các tụ điện H1 và H2 (100 µF) được

sử dụng để lọc nhiễu và ổn định điện áp cấp

Tín hiệu đầu vào:

Tín hiệu đầu vào đến từ chân số 1 và 3 của IC SJI-3523N (có thể là một công tắc hoặccảm biến)

Tín hiệu này được điều chỉnh bởi điện trở R1 (10 kΩ) để kiểm soát độ nhạy của tínhiệu trước khi đưa vào chân 3 (Input+) của IC LM386

Bộ khuếch đại LM386:

LM386 là một bộ khuếch đại âm thanh hoạt động với công suất thấp

Chân 2 (Input-) được nối đất để thiết lập tham chiếu

Chân 3 (Input+) nhận tín hiệu âm thanh đã được điều chỉnh từ mạch đầu vào

Mạch hồi tiếp bên trong IC được thiết lập để khuếch đại tín hiệu với độ lợi cố định (tùythuộc vào cấu hình chân 1 và 8, ở đây hai chân này không nối gì, nên độ lợi là 20)

Tín hiệu đầu ra:

Tín hiệu đã khuếch đại được xuất ra tại chân 5 (Output) của LM386

Hình 2.4.Mạch khuếch đại âm thanh sử dụng IC LM386

Tụ H3 (1000 µF) được sử dụng để loại bỏ thành phần điện áp DC khỏi tín hiệu đầu ra,chỉ cho phép thành phần tín hiệu AC đi qua.

Tụ G1 (100 nF) đóng vai trò làm giảm nhiễu tần số cao trong tín hiệu đầu ra

Thiết kế đơn giản: Ít linh kiện, dễ lắp ráp, phù hợp người mới

Kích thước nhỏ gọn: Phù hợp cho thiết bị di động

Tiết kiệm năng lượng: Hoạt động tốt ở nguồn 4-12V

Hiệu suất ổn định: Công suất 0.5W, phù hợp loa nhỏ

Dễ điều chỉnh độ lợi: Từ 20 đến 200 với linh kiện đơn giản

Ít nhiễu và méo: Âm thanh rõ ràng trong phạm vi công suất nhỏ

Công suất thấp: Chỉ phù hợp loa nhỏ

Chất lượng âm thanh hạn chế: K

Không bảo vệ loa: Cần thêm linh kiện ngoài

Ứng dụng hạn chế: Không phù hợp dàn âm thanh lớn

Không dùng cho âm thanh chuyên nghiệp

Tản nhiệt yếu: Dễ nóng khi hoạt động lâu.Lựa chọn phương án thiết kế:

2.5.Chọn phương án thiết kế

Mạch Transistor 3tầng (2N3904)

Phương án 2:

Mạch IC công suất TDA2003

Sử dụng IC, thiết

kế dễ dàng, ít linh kiện kết nối

Rất đơn giản, chỉ cần vài linh kiện,

dễ lắp ráp và thử nghiệm

Nguồn điện yêu 6V, phù hợp cho 12V, phù hợp với 4V - 12V, tiết

lượng bị di độngKhả năng khuếch

đại

Công suất thấp, phù hợp cho loa nhỏ hoặc tín hiệu yếu

Công suất trung bình (10-15W), tốt cho loa trung bình

Công suất thấp (0.5W), phù hợp cho loa mini hoặc tai nghe

Chất lượng âm

thanh Hạn chế, dễ méo tín hiệu và nhiễu

khi khuếch đại tín hiệu phức tạp

Ổn định, ít méo nhờ thiết kế IC tối

ưu, chất lượng cao

Chất lượng tốt ở công suất nhỏ, dễ dùng cho âm thanh cơ bảnĐiều chỉnh âm

lượng

Không tích hợp sẵn, cần thêm biếntrở ngoài

Có biến trở điều chỉnh âm lượng (RV1)

Có thể thêm biến trở ngoài để điều chỉnh âm lượng

Không bảo vệ loa,cần thêm linh kiệnbảo vệ ngoài

Khả năng tản

nhiệt

Tản nhiệt trung bình, phù hợp chocông suất thấp

IC có tản nhiệt tốt cho công suất trung bình; cần tản nhiệt nếu hoạt động lâu

Công suất thấp, không cần tản nhiệt phức tạp

Nhược điểm lớn

nhất Công suất thấp, chất lượng âm

thanh hạn chế, dễ méo tín hiệu

Phụ thuộc vào IC, giới hạn công suất

và yêu cầu nguồn

ổn định

Công suất thấp, chỉ phù hợp cho loa nhỏ và ứng dụng cơ bảnỨng dụng phù

hợp Thiết bị nhỏ, học tập, thử nghiệm

tín hiệu đơn giản

Ứng dụng gia dụng, hệ thống âmthanh trung bình, chất lượng ổn định

Loa mini, tai nghe, thiết bị di động hoặc mạch thử nghiệm

 Kết luận:

Phương án 3 (Mạch khuếch đại sử dụng IC LM386) là lựa chọn ưu tiên nhờ thiết kế đơngiản, dễ lắp ráp và tiết kiệm năng lượng Mạch này phù hợp với các ứng dụng cơ bản nhưloa mini, tai nghe, hoặc thiết bị di động Mặc dù công suất thấp, nó đảm bảo tín hiệu ổn định

và dễ sử dụng, đặc biệt thích hợp cho các dự án thử nghiệm hoặc học tập

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM

THANH

3.1.Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật của IC LM386

 IC LM386 được thiết kế 8 chân với các tên và chức năng như sau:

 Chân 1 và 8 (Gain): Các chân này có thể được sử dụng để điều chỉnh độ lợi từ 20 đến200

 Chân 2 (Inverting input): Chân 2 là đầu vào đảo ngược của IC, nối với đất

 Chân 3 (Non-inverting input): Chân không đảo ngược, sử dụng để đưa tín hiệu âmthanh vào mạch của IC

 Chân 4 (Ground): Chân nối đất / chân âm, là chân nối đất của toàn bộ mạch IC

 Chân 5 (Vout): Chân đầu ra cung cấp đầu ra khuếch đại của tín hiệu đầu vào

 Chân 6 (Vss): Nguồn dương chính của IC hoặc hệ thống

 Chân 7 (Bypass): Chân sử dụng để nối tụ điện tách rời với đất

 Thông số kỹ thuật của IC LM386:

 Điện áp cung cấp (Vcc): 4V đến 12V (hoặc tối đa 15V)

 Công suất đầu ra tối đa: 700mW với tải 8Ω và Vcc = 9V

 Độ lợi mặc định: 20 (có thể tăng lên 200 bằng cách kết nối tụ điện và điện trở vào

Hình 3.1.Sơ đồ chân IC LM386

 Dòng tĩnh thấp: khoảng 4mA.

 Điện trở đầu vào: khoảng 50kΩ

 Tải đầu ra: hoạt động tốt với tải từ 4Ω đến 32Ω

 Độ méo tín hiệu thấp, tối ưu cho khuếch đại âm thanh

 Tính năng của IC LM386:

 Được thiết kế chuyên để khuếch đại tín hiệu âm thanh ở mức tiêu thụ điện năng thấp

 Độ lợi mặc định là 20 và có thể tăng lên 200 bằng cách kết nối linh kiện ngoài vớichân Gain (chân 1 và 8)

 Dòng tiêu thụ rất thấp, phù hợp với các thiết bị dùng pin

 Hoạt động ổn định với tải từ 4Ω đến 32Ω, phù hợp cho loa hoặc tai nghe

 Thiết kế đơn giản, yêu cầu ít linh kiện ngoài khi xây dựng mạch khuếch đại

 Có chân Bypass (chân 7) để giảm nhiễu và tăng độ ổn định tín hiệu âm thanh

 Được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị âm thanh di động, mạch khuếch đại loa,radio, và thiết bị điện tử cá nhân

3.2.Sơ đồ nguyên lý,mạch PCB

 Sơ đồ nguyên lý mạch loa sử dụng IC LM386

 Nguyên lý hoạt động của mạch:

1 Tín hiệu đầu vào (SJI-3523N):

Tín hiệu âm thanh từ nguồn đầu vào (có thể là micro hoặc cảm biến) được đưa qua điệntrở R1 để ổn định tín hiệu trước khi truyền đến chân 3 (đầu vào không đảo) của IC LM386

2 Khuếch đại tín hiệu (IC LM386):

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch loa sử dụng IC LM386