Thiết kế mạch khuếch đại âm

Kinh tế ngày càng quốc tế hóa, xã hội cũng ngày càng phát triển. Để đáp ứng nhu cầu bức thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế giới, đi hỏi các ngành khoa học kỹ thuat hiện nay ngày phải một nâng cao và phát triển về chất lượng và khả năng ứng dụng rộng rãi. Trong đó ngành công nghệ kỹ thuật điện tử cũng đóng một vai trò quang trọng trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất của thế giới. Là một sinh viên đang còn ngồi trên ghế nhà trường,,em đã được trao dồi những kiến thức chuyên môn của ngành học.Tuy được học và thực hành nhiều trên lớp nhưng đó chỉ một phần nào đó nhỏ bé so với những kiến thức ngoài thực tế ngày nay và sau này khi ra trường chúng em sẽ gặp phải. vì thế, em rất muốn vận dụng nhũng kiến thức đã được học vào thực tiễn và học hỏi những gì còn thiếu. Trong những năm học tập, thực hiện nghiên cứu đồ án vừa qua, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn,em đã học hỏi được rất nhiều điều trong thực tế, cũng như tìm hiểu nhung vấn đề, tài liệu liên quan giúp ích cho việc hoàn thành báo cáo đồ án này. Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp ý của các thầy cô em đã chọn đề tài “Mạch khuếch đại âm thanh” Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô thông cảm.

Nguyễn Văn Chí LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế ngày càng quốc tế hóa, xã hội cũng ngày càng phát triển. Để đáp ứng nhu cầu bức thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế giới, đi hỏi các ngành khoa học kỹ thuat hiện nay ngày phải một nâng cao và phát triển về chất lượng và khả năng ứng dụng rộng rãi. Trong đó ngành công nghệ kỹ thuật điện tử cũng đóng một vai trò quang trọng trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất của thế giới. Là một sinh viên đang còn ngồi trên ghế nhà trường,,em đã được trao dồi những kiến thức chuyên môn của ngành học.Tuy được học và thực hành nhiều trên lớp nhưng đó chỉ một phần nào đó nhỏ bé so với những kiến thức ngoài thực tế ngày nay và sau này khi ra trường chúng em sẽ gặp phải. vì thế, em rất muốn vận dụng nhũng kiến thức đã được học vào thực tiễn và học hỏi những gì còn thiếu. Trong những năm học tập, thực hiện nghiên cứu đồ án vừa qua, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn,em đã học hỏi được rất nhiều điều trong thực tế, cũng như tìm hiểu nhung vấn đề, tài liệu liên quan giúp ích cho việc hoàn thành báo cáo đồ án này. Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp ý của các thầy cô em đã chọn đề tài “Mạch khuếch đại âm thanh” Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô thông cảm. 1 Nguyễn Văn Chí LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm đồ án này cũng như có được kết quả ngày hôm nay em luôn được sự giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn và nhà trường nhân đây em xin gửi lời cảm ơn đến: Trường cao đẳng công nghiệp tuy hòa đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Cảm ơn thầy cô giáo trong khoa Điện_Điện Tử đã tận tình giang dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao kiến thức, là hành trang cuộc sống ngày mai. Đặc biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Mạnh Thế Văn giáo viên hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này, thầy đã đưa ra những ý kiến thiết thực nhằm bổ xung và diều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong đồ án . Em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh Thế Văn nói riêng và các thầy cô khoa Điện_Điện Tử nói chung, đã tận tình giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian làm đồ án. 2 Nguyễn Văn Chí Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh Thế Văn và các thầy cô khoa Điện_Điện Tử, em chúc các thầy cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong công việc. Em xin chân thành cảm ơn ! 3 Nguyễn Văn Chí PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH I >>TRANSISTOR : 1.Cấu tạo Transistor được hình thành từ ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N ,nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được transistor nguocj. Về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai Diode đấu ngouocwj chiều nhau. Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transistor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa là hai cực tính). 4 Nguyễn Văn Chí Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lóp giữa gọi là cực góc ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rấ mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắc là C, vùng bán dẫn C và E có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nòng độ khác nhau nên không hoán vị được cho 2. Ký hiệu và hình dạng của Transistor : 5 Nguyễn Văn Chí 3. Nguyên tắc hoạt động của Transistor. * Xét hoạt động của Transistor NPN . 6 Nguyễn Văn Chí 7 Nguyễn Văn Chí Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 ) Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB 8 Nguyễn Văn Chí Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức . IC = β.IB Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor 4 Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp ) Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện trở, cuộn dây v v nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE. 9 Nguyễn Văn Chí Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-) 5. Định thiên ( phân cực ) cho Transistor . * Định thiên : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ. 10 [...]... suất: là tầng khuếch đại đồng nhất điện áp và dòng điện, cung cấp công suất lớn cho tải( loa) Hồi tiếp âm: giữ cho mạch hoạt động ổn định và làm giảm méo tín hiệu Vi KHUẾCH ĐẠI VI SAI TẦNG LÁI HỒI TIẾP ÂM 29 KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Vo Nguyễn Văn Chí Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất âm tần OCL II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: Với sơ đồ khối như trên, có thể thiết kế bất kì một loại mạch khuếch đại công suất... âm: Tầng khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ: vi sai điện áp vào, cho khuếch đại dòng ở ngõ ra Tầng khuếch đại công suất: là tầng khuếch đại đồng nhất điện áp và dòng điện, cung cấp công suất lớn cho tải( loa) Hồi tiếp âm: giữ cho mạch hoạt động ổn định và làm giảm méo tín hiệu Tầng lái hay tầng khuếch đại điện áp: ngõ vào là dòng điện, cho khuếch đại điện áp ở ngõ ra 28 Nguyễn Văn Chí Tầng khuếch đại. .. thường được sử dụng để khuếch đại các tín hiệu cao tần PHẦN III : THIẾT KẾ I: SƠ ĐỒ KHỐI: 27 Nguyễn Văn Chí Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị như: đầu video, micro,đấu DVD… là những tìn hiệu nhỏ có biên độ nhỏ: từ 30mV đến 775mV Tìn hiệu này được đưa vào mạch khuếch đại công suất, sau khi được khuếch đại thành tín hiệu có biên độ lớn và được đưa ra loa Sơ đồ khối của một mạch khuếch đại công suất thường... A, hiệu suất của mạch cao, hệ số sử dụng BJT cao + Khuyết điểm: cần có biến áp cung cấp nguồn đối xứng đối với mạch OCL phải có tụ ở ngõ ra đối với mạch OCL Bộ khuếch đại công suất lớp C: Đặc điểm là mạch được phân cực cho BJT nằm trong vùng ngưng dẫn sâu hơn so với lớp B vì vậy mạch chỉ khuếch đại một phần đỉnh của tín hiệu ngõ vào, do đó mạch không phù hợp để khuếch đại tín hiệu âm tầng, mà thường... khuếch đại cho tín hiệu ngõ ra hơn nửa chu kì Mạch khuếch đại công suất thường được ghép dạng bổ phụ, có nghã là hai phần tử BJT công suất có cùng thông soosnhuwng một lá loại PNP và một là NPN Neu mạch được thiết kế dùng nguồn đôi ta gọi là mạch khuếch đại công suất dạng OCL ( Output Capactor- Less), nếu dùng nguồn đơn và ngõ ra có tụ ta gọi là mạch khuếch đại công suất dạng OTL ( Output Transformer-... suất của mạch thấp thường là : η = 25% Vì vậy mạch này ít được sử dụng Bộ khuếch đại công suất lớp B: Đặc điểm phân cực là điện áp V BE= 0V vì vậy khi tín hiệu ngõ vào phải vượt qua Điện áp ngưỡng Vγ của BJT thì mới cò tín hiệu ở ngõ ra thường chỉ khuếch đạ ở một bán kì dương hoặc âm tuỳ thuộc vào loại BJT là PNP hay NPN Mạch khuếch đại công suất thường được ghép dạng PUSH – PULL + Ưu điểm: mạch không... Cụ thể trong đồ án Môn học mạch điện tử này, nhóm thực hiện thiết kế một mạch khuếch đại công suất có các yêu cầu sau: - Dạng mạch: OCL - Công suất ngõ ra: PLMax = 100W - Băng thông: BW = 20Hz – 20KHz - Tải RL = 8ohm 30 Nguyễn Văn Chí Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch KĐCS âm tần – OCL 1 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của từng tầng: 1.1 tầng công suất: 31 Nguyễn Văn Chí a) sơ đồ mạch nguyên lý: Hình : Sơ... méo xuyên tâm do tín hiệu ở ngõ vào phải vượt qua điện áp ngưỡng Vγ của BJT Hiệu suất của mạch cao thường là η = 50% - 78.5% Bộ khuếch đại công suất lớp AB: Đặc điểm là sự cải tiến nhược điểm meo xuên tâm của lớp B bằng cách nâng áp phân cực điểm tĩnh Q sao cho nằm trong vùng giữa lớp A và lớp B, mạch được phân cực có VBE gần bằng hoặc bằng Vγ của BJT Vì vậy tín hiệu ngõ vào sẽ được khuếch đại cho tín... U1 = U.R1/(R1 + R2) Thay đổi giá trị R1 hoặc R2 ta sẽ thu được điện áp U1 theo ý muốn Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động Mạch phân cực cho Transistor Tham gia vào các mạch tạo dao động R C 23 Nguyễn Văn Chí Mạch tạo dao động sử dụng IC 555 PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Bộ khuếch đại công suất lớp A: Điểm là tín hiệu ngõ ra của BJT luôn ở trong vùng tích cực có nghĩa là BJT được phân cực sao cho tín hiệu... Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động ? : Để hiếu được điều này ta hãy xét 11 hai sơ đồ trên : Nguyễn Văn Chí Ở trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân B không được định thiên và một mạch chân B được định thiên thông qua Rđt Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ rất nhỏ ( từ 0,05V đến 0,5V ) khi đưa vào chân B( đèn chưa có định thiên) các tín hiệu này không . trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân B không được định thiên và một mạch chân B được định thiên thông qua Rđt. Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường. đồ án này. Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp ý của các thầy cô em đã chọn đề tài Mạch khuếch đại âm thanh” Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô. chính là tín hiệu ta cần lấy ra . 12 Nguyễn Văn Chí 6 : Transistor khuếch đại đệm KSE 340 KSE 350 ; Có nhiệm vụ là khuếch đại tín hiệu đủ lớn để đưa tới 2transsistor 2SC5200 và 2SA1943 nhằm