THIẾT kế CHẾ tạo MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT DÙNG TRANSISTOR BJT CÔNG SUẤT 2w

NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.Điện trở: a, khái niệm: - Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác tùy vào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT DÙNG TRANSISTOR BJT CÔNG SUẤT 2W Giảng viên hướng dẫn :Nguyễn Vũ Thắng

Nhóm Sinh viên thực hiện :Lê Thị Dung

:Phạm Văn Duẩn

:Trần Bá Diễn

Lớp : Đ – ĐT K9.2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày… Tháng Năm 2011 Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

……

………

……

………

………

………

………

Hưng yên, ngày….tháng 06 năm2011

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã làm nền tảng vững chắc thúc đẩy các ngành kinh tế, xã hội của con người tiến lên một tầm cao mới Gắn liền với sự phát triển của ngành (KHKT) thì ngành kỹ thuật điện – điện tử cũng có bước phát triển Môn kỹ thuật mạch điện tử (KTM) được phát triển mạnh dựa trên những tiến bộ của ngành vật liệu điện tử và máy tính điện

tử Từ những thời gian đầu phát triển KTM đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng đợc khẳng định thêm Những thành tựu của nó đóng góp một phần không nhỏ đáp ứng nhu cầu ước muốn của con ngời Trong những kiến thức chung cơ bản về chuyên ngành , đã được các thầy

cô trong khoa điện - điện tử nhiệt tình giảng dạy Đồng thời được sự hướng dẫn

tận tình của thầy NGUYỄN VŨ THẮNG ,chúng em đã làm đề tài: “thiết kế,chế tạo mạch khuyếch đại công suất âm tần” Và trong bản báo cáo này chúng em

đã trình bày được những vấn đề cơ bản mà đề tài nêu ra Tuy nhiên, với kiến thức và thời gian có hạn nên vẫn còn nhiều thiếu sót Chúng em mong được sự chỉ bảo của các thầy các cô trong khoa, và sự đóng góp ý kiến của tất cả các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hưng Yên ngày tháng năm 2011

Nhóm sinh viên thực hiện

NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG

MẠCH 1.Điện trở:

a, khái niệm:

- Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác

tùy vào vị trí điện trở trong mạch điện

- Ký hiệu:

- Hình dạng thực tế:

Biểu thức xác định:

I

U

R =

Đơn vị tính: Ω (Ohm)

b, Cấu tạo và cách đọc giá trị của điện trở: điện trở được cấu tạo từ những

vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở

- Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu: Giá trị điện trở thường được thể hiện qua các vạch màu trên thân điện trở, mỗi màu đại diện cho một số Màu đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số 9

- Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạch màu đó

và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu

-Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân

tử lũy thừa: 10 Giá trị của điện trở được

tính bằng cách lấy trị số nhân vớinhân tử

lũy thừa

Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa)

- Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)

là vạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu

trước,thường có màu hoàng kim hoặc màu bạc,

dùng để xác định sai số của giá trị điệntrở,

hoàng kim là 5%, bạc là 10%

c, Đặc điểm của điện trở

- Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi có dòng chảy qua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt trên thân điện trở

- Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó

- Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2, , Rn mắc nối tiếp nhau thì giá trị điện trở tổng cộng bằng tổng các điện trở riêng rẽ:

R =R1 +R2 + +Rn

Khi đó: I=I1=I2= =In

U=U1+U2+ +Un

- Khi mắc hai hay nhiều điện trở R1,R2, , Rn song song thì điện trở tương đương của chúng được tính bởi:

R R R Rn

1

2

1 1

1 1

+ + +

=

Khi đó: U=U1=U2= =Un

I=I1+I2+ +In

d, Phân loại: Có 5 loại điện trở chính:

- Điện trở than ép.

- Điện trở than.

- Điện trở màng kim koại.

- Điện trở oxit kim loại.

- Điện trở dây quấn

2.Tụ điện:

a, khái niệm:

-Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều

và cho dòng điện xoay chiều truyền qua.

-Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau

Kí hiệu: được kí hiệu là C

Tụ hóa cấu tạo tụ hóa tụ gốm

Biểu tượng trên mạch điện:

Đơn vị của tụ điện

- Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường

dùng các đơn vị nhỏ hơn như

+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)

+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)

+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara

(viết gọn là 1µF)

 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf

b, Phân loại:

-Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực -Loạicó phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị

hư và hoạt động sai Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ,

ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa

c, Cách đọc giá trị của tụ điện:

- Đọc trực tiếp trên thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara)

Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên, số thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau( chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu cho sai số)

-Ví dụ 1:103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF

- Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47)

Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị

hư hỏng hoặc bị cháy nổ

d, Đặc điểm tụ điện

- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều

- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ

- Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara), (micro Fara) điện tử gồm

- Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số :

Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ

Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ

- Ghép nối tiếp: Các tụ C1, C2, , Cn ghép nối tiếp thì điện dung tương đương

C của bộ tụ có giá trị xác định bởi :

n

C C

C

C

1

1

1

1

2

1

+ + +

=

- Ghép tụ song song: Các tụ C1, C2, , Cn ghép song song thì điện dung tương đương C của bộ tụ được xác định bởi:

C =C1 +C2 + +C n

- Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng cực

3.Transistor:

a, Khái niệm:

Transistor gồm 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 ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

_ Ký hiệu:

b Cấu tạo:

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là

B ( Base ), lớp bán dẫn B rất 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 tắt là C, vùng bán dẫn E và

C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Hình ảnh về cấu tạo của transistor:

c, Phân cực cho transistor

Muốn BJT làm việc như một phần tử tích cực thì phải đưa tới các cực của Transistor các mức điện áp một chiều có giá trị khác nhau gọi là phân cực Quá trình phân cực phải thoả mãn các điều kiện sau :

• Chuyển tiếp Emitter-Base luôn phân cực thuận

• Chuyển tiếp Collector-Base luôn phân cực ngược

Nếu gọi UE, UB, UC lần lượt là điện thế của các cực Emitter, Base, Collector, căn cứ vào điều kiện phân cực thì giữa các điện thế này phải thoả mãn điều kiện:

UE< UB< UC

Các phương pháp phân cực cho Transistor :

• Phân cực theo kiểu định dòng

• Phân cực theo kiểu điện áp phản hồi

• Phân cực theo kiểu tự phân cực

d,Các cách mắc và chế độ làm việc của transistor

- Cách mắc:

Tuỳ theo việc chọn cực nào làm điểm chung – tức là điểm có điện thế 0V về xoay chiều cho cổng vào và cổng ra sẽ có 3 kiểu mắc Transistor trong mạch:

- Kiểu base chung (BC): IElà dòng vào, IClà dòng ra, UEB là điện áp vào,

UEC là điện áp ra

- Kiểu emitter chung (EC): IB là dòng điện vào, UBE là điện áp vào, IC là dòng điện ra, UCE là điện áp ra

- Kiểu collector chung (CC): IB là dòng điện vào, IE là dòng điện ra, UBC là điện áp vào, UEC là điện áp ra

Quan hệ giữa dòng điện và điện áp lối vào và ra cho ta các đường đặc tuyến Vol-Ampe của Transistor

- Chế độ làm việc:

Transistor có cấu tạo như 2 diode (DBE và DBC) mắc ngược nhau nên transistor

có 4 chế độ làm việc khác nhau:

- Chế độ khuếch đại khi DBE phân cực thuận (mở), DBC phân cực ngược (khoá)

- Chế độ khuếch đại đảo khi DBE khoá và DBC mở

- Chế độ bão hoà khi cả hai diode đều mở

- Chế độ cắt dòng khi cả hai diode đều khoá

Chế độ khuếch đại là điển hình nhất khi sử dụng BJT như một phần tử tuyến tính để khuếch đại tín hiệu xoay chiều trong khi chế độ bão hoà và cắt dòng là hai trường hợp giới hạn, BJT làm việc như một khoá điện tử với hai trạng thái phân biệt: dòng nhỏ, áp lớn thì cắt dòng còn khi dòng lón, áp nhỏ thì bão hoà

Ở chế độ khuếch đại yêu cầu cơ bản nhất là diode DBE phải mở với điện áp rơi trên nó là 0,7V (Si) hay 0,3V (Ge), diode DBC phải khoá

-Ứng dụng của BJT

+ Được sử đụng trong các mạch khuếch đại công suất nhỏ hoặc công suất lớn

+ Có thể được sử dụng như một khóa điện tử trong mạch điện.

+ Kểt hợp với các linh kiện điện tử khác để tạo mạch điện như ý muốn

-Đặc biệt trong mạch có sử dụng transistor công suất , đó là H1061

- H1061 là loại tranrisstor công suất thông dụng ,có ứng dụng rộng rãi trong các mạch công suất.Như mạch khuếch đại công suất âm tần, mạch khuếch đại tín hiệu…

- Cấu tạo của H1061

+Hình dạng và cấu tạo :

1- Base , 2 –colecter , 3-emiter

4, Loa

+Cấu tạo :

hình dạng thực tế của loa bass

hình dạng thực tế của loa treble

cấu tạo của loa

+Nguyên lý và chế độ hoạt động của loa :

Loa điện động hoạt động dựa trên nguyên tắc một cuộn dây đặt trong một từ trường mạnh của nam châm Khi có dòng điện âm tần chạy qua, cuộn dây sẽ dao động Do cuộn dây được nối với màng loa nên các dao động này được truyền ra không khí, tác động vào người nghe

Dù thuộc thể loại nào thì loa cũng phải có một bộ phận quan trọng gọi là màng rung (hoặc màng loa) Màng rung là nơi âm thanh được phát ra để đến với tai người nghe Tuỳ từng loại loa khác nhau mà nguyên lý làm rung màng rung là khác nhau

Đa số các loa màng rung được gắn với một cuộn dây, cuộn dây này được định

vị trong khe hẹp có từ trường mạnh được sinh ra giữa hai cực của một nam châm vĩnh cửu Khi cho dòng điện tín hiệu đi qua cuộn dây thì cuộn dây xuất hiện lực từ làm rung nó, sự rung động của cuộn dây sẽ làm chuyển động màng loa

Do hạn chế riêng về cấu tạo, mỗi loại loa điện động theo nguyên lý sử dụng nam châm điện vĩnh cửu thường chỉ phát được âm thanh tốt nhất ở một dải tần nhất định nào đó mà không thể phát toàn dải âm nghe được (16 Hz đến 20.000 Hz)

• Ở dải tần thấp, âm thanh cần có biên độ lớn để tai người cảm nhận được, màng loa phải có cấu tạo kích thước rộng, các cuộn dây có biên động giao động lớn trong khe từ

• Ở dải tần cao, để đáp ứng sự giao động nhanh và liên tục, màng loa phải

đủ nhỏ, mềm để không cản trở

• Ở dải tần trung bình hoặc từng dải tần nhất định, màng loa cần được tính toán để phù hợp nhất với tần số phát thiết kế

Như vậy, để có thể truyền tải âm thanh ở đủ mọi dải tần nghe được, một bộ loa cần sử dụng nhiều loa với đường kính và cấu tạo khác nhau (thông thường một thùng loa có chất lượng tốt thường bao gồm bốn đến năm loa, trong đó: một loa trầm, hai loa trung và một đến hai loa phát tần số cao)

+ Thông số của loa:

• Điện trở loa: Thường ký hiệu bằng ôm (Ω) xác định bằng điện trở của loa khi đo ở tần số 1 Khz

• Công suất danh định: Công suất điện, tính bằng VA hoặc W

• Dải tần tái tạo

• Trở kháng loa

• Hệ số sóng hài

• Áp lực âm tiêu chuẩn trung bình

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐÔNG CỦA

TỪNG KHỐI

Sơ đồ khối của mạch

1 Khối nguồn

- Cấu tạo:

Hình 1: Sơ đồ nguồn

Khối nguồn gồm có: 1 chỉnh lưu cầu 3A, máy biến áp đối xứng -12v, 0v, +12v,

tụ 2200uf Tụ đất 104

+ Khối nguồn có chức năng cung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ mạch

+ Nguyên lý hoạt động

• Đây là mạch chỉnh lưu cả chu kỳ,thường được dùng bằng 4cầu diode (cũng gọi là mạch chỉnh lưu cầu) như hình ở trên 2 tụ có tác dụng lọc điện áp đầu ra,sao cho điện áp đầu ra được ổn định hơn khômg bị nhấp nhô.Và ta ta phải chọn tụ sao cho đủ lớn cỡ khoảng vài trăm đến vài nghìn uf ,do đó ta chọn

tụ 2200uf.Tụ 104 có tác dụng lọc nhiễu ở tần số cao

• Xột nửa chu kỳ dương: khi đó D2 được phân cự thuận và dẫn dũng qua tụ,qua D3 và về nguồn.Và đó kết thúc nửa chu kỳ đầu

• Xét nửa chu ky âm: khi đó D1 dẫn dong qua 2 tụ về D4 và về nguồn.Và

đó kết thúc nửa chu kỳ âm

2 Khối khuếch đại

- Sơ đồ nguyên lý

-các linh kiện sử dụng trong mạch

+trandito c2383.H1061

+tụ điện 10uf, 1000uf

+Điện trở 2,2k 44k 100 ôm 33 ôm 10k 44ôm2w

+ biến trở xoay 2k

-Nguyên lý hoạt động của mạch

+Tụ c1 có tác dụng chỉ cho tín hiệu điện xoay chiều đi qua ko co tín hiệu điện 1 chiều từ nguồn đi qua

+điện trở R2 hạn dòng từ tín hiệu đầu vào tránh trường hợp khi tín hiệu đầu vào lớn quá sẽ làm cháy trandito c2383

+Điện trở R3 là điện trở định thiên cho trandito c2383 hoat động

+Điện trở R4.R7 là điện trở ổn áp ổn định chế độ làm việc cho trandito c2383 +Tụ C2 làm ngắn mạch tín hiệu khuếch đại không đảo tại R3

+Tụ C3 có tác dụng tách tín hiệu khuếch đại xoay chiều ra khỏi tín hiệu một chiều

+R2 điện trở định thiên cho trandito H1061

+R5 điện trở ổn áp ổn định chế độ làm việc cho trandito H1061

+Tụ C4 tách tín hiệu khuếch đại xoay chiều ra khỏi tín hiệu một chiều

-Tính toán linh kiện trong mạch

+Ta có công suất đầu ra là P=2w,vậy

A V

P

17 , 0 12

2 Ir6

+Tại điểm làm việc ổn định của H1061 ta có Vce=5v nên ta có

(om)

42 17

0

5 12 6

Ir

Vce Vcc

R

+Hệ số khuếch đại B=170,Vbe=0,7v

001 0 170

17 0 B

Ir6

Ir5

(om)

11300 001

0

7 0 12 Ir5

Vbe

-Vcc

Chọn R2=10k

KẾT LUẬN

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em được rất nhiều hướng dẫn của

thầy cô trong khoa điện-điện tử, đặc biệt là thầy NGUYỄN VŨ THẮNG đã tận tình chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian làm đồ án Nhưng do kiến thức còn

hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 Giáo trình ‚‘‘ Điện tử cơ bản ’’

- Tác giả: Nguyễn Vũ Thắng – Nguyễn Thành Long–Hoàng Hải Hưng

 Tìm trên internet (tailieu.vn, dientuvietnam.vn, hoiquandientu.vn)

 Datasheet của các linh kiện