báo cáo Thực tập lý thuyết tổng quan mạch điện tử và phân tích các mạch DTCB2

Do vậy, trênquan điểm phát triển tuỳ theo khả năng tối đa về ngân sách tài chính có thểđáp ứng được, nên bên cạnh việc phải trang bị các thiết bị mới hiện đại cũngcần phải tận dụng kế th

Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

-********* -Bản báo cáoThực tập

Giáo viên hướng dẫn : LÊ VĂN THÁI Sinh viên thực hiện : Tống Đức Mạnh Phạm Đăng Quang Tống Văn Mạnh

Lê Ngọc Tân

Nguyễn Văn Thắng

Lời nói đầu

Trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật với nền kinh tế trí thức

và xu hướng hội nhập toàn cầu như hiện nay, Thế giới và Việt nam đangthực hiện việc kết hợp giữa các ngành thuộc lĩnh vực công nghệ cao trong

một Khoa hoặc cơ sở đào tạo Đó là lĩnh vực khoa học Điện tử- Viễn thông

Khoa Điện tử chính là đơn vị chuyên môn phụ trách nhóm ngành công nghệcao

Nhờ các thành tựu về khoa học điện tử- viễn thông mà người ta có thể thayđổi mạng cũ thành mạng mới Đó là các mạng thông tin số Ở đây các thiết

bị điện tử có khả năng biến đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số Nênthời gian truyền ở đây chỉ là các chữ số 0 và 1 nên thời gian truyền nhanh,dung lượng thông tin lớn Đối với nước ta để trang bị hoàn toàn với mộtmạng lưới viễn thông là quá tốn kém với ngân sách Nhà nước Do vậy, trênquan điểm phát triển tuỳ theo khả năng tối đa về ngân sách tài chính có thểđáp ứng được, nên bên cạnh việc phải trang bị các thiết bị mới hiện đại cũngcần phải tận dụng kế thừa có cơ sở những thiết bị hiện có, không ngừng cảitiến sao cho có thể bắt kịp với yêu cầu của mạng viễn thông hiện đại

Trong nghành điện tử thì những mạch điện tử đóng vai trò hết sức quantrọng Trong bản báo cáo này, nhóm em xin trình bày về lý thuyết tổng quanmạch điện tử và phân tích các mạch DTCB2 và xây dựng mô hình TN

Được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn thực tập Hà Thị Phươngcùng thầy cô và bạn bè, với sự nỗ lực của bản than nên nhóm em đã hoàn

PHẦN I : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm mạch khuếch đại:

- Mạch khuếch đại được sử dụng rất nhiều trong thực tế, là mạch có tínhchất khi ta đưa vào 1 tín hiệu nhỏ, ở ngõ ra sẽ xuất hiện một tín hiệu có biên

độ lớn hơn nhiều lần mà ko bị méo

- Mạch khuếch đại có điện áp tín hiệu ở ngõ ra lớn hơn điện áp tín hiệu ởngõ vào được gọi là mạch khếch đại điện áp

- Mạch khuếch đại có cường độ dòng điện của tín hiệu ra lớn hơn cường độdòng điện của tín hiệu vào được gọi là mạch khuếch đại dòng điện

+/ Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại.

- Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại là phụ thuộc vào chế độ phâncực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuyếch đại đượcphân cực để KĐ ở chế độ A, chế độ B , chế độ AB hoặc chế độ C

1.2 Khuếch đại vi sai

- Khuếch đại vi sai là khuếch đại mà tín hiệu ra không tỷ lệ với trị tuyệt đối của tín hiệu vào mà tỷ lệ với hiệu của tín hiệu vào Khuếch đại vi sai được

sử dụng để khuếch đại tín hiệu có tần số giới hạn dưới nhỏ ( tới vài Hz) , gọi

là tín hiệu biến thiên chậm hay tín hiệu một chiều

Ta có thể coi dải thông của nó là 0 ÷ fC Nếu sử dụng khuếch đại RC đểkhuếch đại loại tín hiệu này thì các tụ nối tầng phải có trị số rất lớn nên bấttiện

Khuếch đại vi sai thích hợp cho loại tín hiệu này,ngoài ra nócòn có nhiềutính chất quí báu mà ta sẽ nói tới sau này Khuếch đại vi sai là cơ sở để xâydựng khuếch đại thuật toán nên ta xét lý thuyết loại khuếch đại này

1.3 Mạch dao động

- Một mạch dao động có khả năng chuyển đổi năng lượng từ DC sang AC

Có nhiều laoị mạch dao động tạo ra các dạng song tín hiệu khác nhau nhưsin, vuông, tam giac…….Trong đó mạch dao động tạo ra song sin được sửdụng để tạo đo lường kiểm tra, điều khiển, chuyển đổi tần số…Còn cácmạch chuyển đổi song vuông, dốc, thì dc dung trong chuyển mạch điềukhiển…Do sụ quan trong của mạch dao dộngmà chúng ta cần hiểu và nắmvững các dạng mạch dao động và nguyên lý hoạt động của nó

1.4 Khuếch đai thuật toán

- Khuếch đại thuật toán (KĐTT) ngày nay được sản xuất dưới dạng các ICtương tự (analog) Có từ "thuật toán" vì lần đầu tiên chế tạo ra chúng người

ta sử dụng chúng trong các máy điện toán Do sự ra đời của khuếch đại thuậttoán mà các mạch tổ hợp analog đã chiếm một vai trò quan trọng trong kỹthuật mạch điện tử Trước đây chưa có khuếch đại thuật toán thì đã tồn tại vô

số các mạch chức năng khác nhau Ngày nay, nhờ sự ra đời của khuếch đạithuật toán số lượng đó đã giảm xuống một cách đáng kể vì có thể dùngkhuếch đại thuật toán để thực hiện các chức năng khác nhau nhờ mạch hồitiếp ngoài thích hợp Trong nhiều trường hợp dùng khuếch đại thuật toán cóthể tạo hàm đơn giản hơn, chính xác hơn và giá thành rẻ hơn các mạchkhuếch đại rời rạc (được lắp bằng các linh kiện rời ) Ta hiểu khuếch đạithuật toán như một bộ khuếch đại lý tưởng : có hệ số khuếch đại điện áp vô

(-) gọi là đầu vào đảo N (negative), (VS+) điện áp nguồn dương, (VS-) điện

áp nguồn âm và một đầu ra (VOut)

+/ Mạch khuếch đại đảo

Dùng để đổi dấu và khuếch đại một điện áp (nhân với một số âm)

(vì là một điểm đất ảo)

- Một điện trở thứ ba, có trị số , được thêm vào giữa đầu vào không đảo và đất mặc dù đôi khi không cần thiết lắm, nhưng nó sẽ giảm thiểu sai số do dòng định thiên đầu vào

+/ Mạch khuếch đại vi sai

- Mạch điện này dùng để tìm ra hiệu số, hoặc sai số giữa 2 điện áp mà mỗi điện áp có thể được nhân với một vài hằng số nào đó Các hằng

số này xác định nhờ các điện trở.

+ / Mạch khuếch đại không đảo

Dùng để khuếch đại một điện áp (nhân với một hằng số lớn hơn 1)

+ Mạch khuếch đại đảo : thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1 MΩ đến 10 TΩ Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào có thể được xem như cao hơn, do ảnh hưởng của mạch hồi tiếp

Một điện trở thứ ba, có giá trị bằng , được thêm vào giữa nguồn tínhiệu vào và đầu vào không đảo trong khi thực ra không cần thiết, nhưng

nó sẽ làm giảm thiểu những sai số do dòng điện định thiên đầu vào

+/ Mạch cộng:

Phép cộng là một trong những thao tác cơ bản nhất của toán

học Có hai loại mạch cộng thực hiện sử dụng vi mạch

khuếch đại thuật toán mà ta sẽ nghiên cứu là mạch cộng đảo

và mạch cộng không đảo

+/ Mạch cộng đảo:

- Mạch cộng đảo hai số sử dụng vi mạch KĐTT được thực hiện

Mạch được sử dụng để làm phép cộng một số tín hiệu điện áp

Trừ bằng phương pháp đổi dấu:

Ðể trừ một số, ta cộng với số đối của số đó

-+/ Trừ bằng mạch vi sai:

+/ Phương pháp kiểm tra một tầng khuyếch đại.

- Một tầng khuyếch đại nếu ta kiểm tra thấy UCE quá thấp so với nguồnhoặc quá cao sấp sỉ bằng nguồn => thì tầng khuyếch đại đó có vấn đề

- Nếu UCE quá thấp thì có thể do chập CE( hỏng Transistor) , hoặc đứt Rg.

- Nếu UCE quá cao ~ Vcc thì có thể đứt Rđt hoặc hỏng Transistor

UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc

1.5 Mạch tạo dao động

+ / Khái niệm về mạch dao động.

Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, nhưmạch dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Ti vi mầu, Mạchdao động tạo xung dòng , xung mành trong Ti vi , tạo sóng hình sin cho IC

 Mạch dịch pha dung transistor

 Mạch dao động cầu wien

Ura Uvà

+/ Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp

Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp không có tụ ghép nên ko có tổn haođiện áp ở tần số thấp do tụ ghép Các tầng không bị ngăn cách do nguồn DCnên ảnh hưởng lẫn nhau rõ rệt từ việc tính toán đến việc thay thế transistor

và sự thay đổi nhiệt độ môi trường

+/ Mạch khuếch đại ghép tầng kiểu RC:

+ Ucc

Mạch ghép RC có 1 số nhược điểm là:

- Tụ ghép lien tầng làm suy giảm biên độ tín hiệu ở vùng tần số thấp

- Điện trở tải làm tiêu hao công suất AC và DC làm suy giảm hiệu suấtmạch

- Khó phối hợp trở kháng giữa các tầng

=> Do vậy mạch ghép RC chỉ được khuếch đại tín hiệu nhỏ

+/ Mạch khuếch đại ghép tầng ghép biến áp

2.2 Mạch khuếch đại DARLINGTON

Ura

Hình1.3

Uvào

Ucc 12V

+C51uF

C4 1uF

C3 1uF

+C21uF +

C1 1uF

Q2 Q1

R6 1K

R5 330

R4

R3

R2 4.7K

R1 1M

Uv ào

+ Ucc

R3 VR

Q2 Q1

Ur a C1+

R5

R1 R2

R4 A

C

D B

Đặc điểm của mạch Darlington là điện trở vào lớn điện trở ra nhỏ, hệ sốkhuếch đại lớn, hệ số khuếch đại áp xấp xỉ bằng 1 trên tải emitter

- Cách phân cực của mạch này giống như 1 tầng lặp emitter dùng hồi tiếpdòng điện ở emitter, chú ý dòng emitter của tầng thứ nhất chính là dòng basecủa tầng thứ 2

+ C1

R4

R3 VR

R5

Q2 C2 + Ura

Q1

C

D B

+ Ucc 15Vdc

2.4 Mạch dao động HARTLEY

+ / Phân tích mạch:

Mạch dao động hertley ( mạch dao động 3 điểm điện cảm)

- Có điện cảm rất lớn trong vùng tần số dao động

có điện áp hồi tiếp trên cuộn dây L1 và điện áp ngõ ra trên cuộn dây L2, nhưvậy tần số dao dộng trên mạch là WL1 +=WL2 – 1/WC3 = 0

- Biến áp được quán theo tỷ lệ 2:8 tính từ điểm nguồn +vcc xuống Ku toànmạch bằng 1 điểm giữa của của biến áp chính là điểm lấy nguồn +vcc cấpcho cực C của transistor Q Đây cũng là điểm mass AC, tức điểm chung củacuộn dao động, với cấu trúc này của cuộn biến áp tín hiệu hồi tiếp trên haicuộn dây từ cực thu về cực nền sẽ lệch pha 1800.

- Mạch này là mắc E chung có nghĩa là tín hiệu từ cực B ra cực C bị đảo pha

1800.

R2 10k

Ucc 12V

C3 104

L2 1mH

L1 1mH

C2

102

C1 103

Q

R1 560k

Hình 4.1

+ / Tác dụng của linh kiện:

- Tụ C2: liên lạc tín hiệu cảm ứng về cực B , cách ly điện áp DC giữa cực C

và cực B của transistor Q

- Điện trở R1: cấp dòng phân cực cho cực B transistor Q hoạt động

- Tụ C1 : kết hợp với biến áp hình thành mạch cộng hưởng dao động

- Tụ C3 : thoát mass tín hiệu AC Suy giảm hồi tiếp âm trên cực E transistorQ

- VR R2 : ổn định nhiệt cho transistor Q

2.5 Mạch dao động AMSTRONG:

- Nguyên tắc hoạt động của mạch AMSTRONG:

Ta thấy tín hiệu giữa Colector và Baze của Transistor Q là ngược pha nhau, tín hiệu ở Colector được đưa qua cuộn dây nó làm đảo pha tín hiệu và được đưa về cực B của Transistor Q

Như vậy là điều kiện về pha đã được thỏa mãn ở đây ta thay đổi giá trị của chiết áp VR để có điều kiện về biên độ cho mạch dao động

C1 102

VR 10k

Ura L1

10mH

C6 100nF

C2 103 C3 333

Ucc 12V

Q

R1 4.7K

R2 560K

Hình 5.1

2.6 Mạch khuếch đại công suất

+/ Mạch khuếch đại công suất dùng IC

Mô tả mạch

Bước 1: Tìm chân cấp nguồn Thường có một chân nối masse, một chân nối vớinguồn dương và thường khi còn có một chân dùng để mắc tụ lọc cho tầngnguồn tiền khuếch đai

Bước 2: Tìm chân ngả vào và ngả ra Trên chân ngả vào Bạn dùng chiết áp đểđiều chỉnh mức tín hiệu Có nhiều IC ở ngả vào phải dùng tụ liên lạc để bảotoàn mức volt phân cực DC, có IC cho nối thẳng, vì mức áp phân cực ngả

đã cho ở mức 0V Tìm chân ngả ra, ngả ra thường có mức áp phân cực chobằng nửa mức áp nguồn nuôi Tín hiệu cấp cho Loa thường qua một tụ điện hóahọc lớn

Bước 3: Chú ý đến các mạch hồi tiếp, các mạch điện phụ khác, thường cócác mạch sau:

* Mạch hồi tiếp nghịch, tín hiệu ngả ra trả trở lại ngả vào đảo Trị điện trở lấytín hiệu hồi tiếp nghịch cũng dùng định độ lợi cho toàn mạch

* Mạch hồi tiếp tự cử Dùng tụ hồi tiếp tự cử lấy tín hiệu ngả ra trả về tầngthúc để có thể làm cân bằng biên độ tín hiệu lên xuống ở ngả ra

* Dùng tụ trị nhỏ hồi tiếp bù pha hay hồi tiếp nghịch giữ cho mạch không tựphát sinh dao động tự kích

* Dùng mạch lọc zobel để ổn định trở kháng của loa tránh hiện tượng méocông suất do trở kháng của loa thay đổi theo tần số

- Phân tích mạch:

VR2

C4 103

C5

+C41000uF

C3 1000F

+C2

Ucc 15V

3 4 1 2

Hình 6.2

A

* C1 là tụ liên lạc ở ngả vào, VR1 là chiết áp dùng làm nút chỉnh mức âmlượng, tín hiệu đưa vào chân 7 cho kênh 1 và chân 1 cho kênh 2.

* Tín hiệu ra trên chân 1 cho kênh 1 và chân 2 cho kênh 2, tại đây tín hiệucho qua tụ ra loa C4 cấp dòng điện kéo đẩy làm rung màn loa Tụ C5 và điệntrở R2 dùng làm mạch lọc zobel để ổn định trở kháng của loa nhằm tránh hiệntượng sai công suất Mức áp phân cực trên các chân ngả ra phải bằng 1/2 mức

Vcc IC có thể làm việc với mức nguồn nuôi từ 3V đến 12V

+ / Mạch khuếch đại công suất dung transistor

Biết:R1=R2= R3=R4=10k, R5= 1k, R6= R7=820, R8= 1k, R9= 33k, R10= 330, R11= 820, R12= R13=2,2.D1,D2:1N4148, Loa:8 Q4:TIP41,Q5:TIP42; Q1,Q2:2SC828; Q3:A1015, C1= C2 = 10F, C3=4,7F/25V, C4=100nF, C5=4700F.

+C54700uF

C4 104 Vin C2+

10uF

Ucc 30V

C1 10uF

4148D2

4148D1

Q4 Q3

2

R12 2.2

R8

R10 330 R7

820

R6 820

+ / Chức năng của linh kiện:

2SC828: khuếch đại vi sai, khuếch đại hồi tiếp.khuếch đại tín hiệu nhỏ

A1015: kích thích điện áp của tầng khuếch đại vi sai

TIP41, TIP 42: khuếch đại đẩy kéo đảo pha

Điôt D4148: chống méo, xuyên tam tín hiệu

C4 104: chống tự kích tần số

Việc cân chỉnh mạch được thực hiện lần lượt theo các bước sau:

+ / Bước 1: Để cân chỉnh mạch này, các bạn hãy đừng hàn vội sò vào nhé, thay vào đó các bạn hãy hàng vào chân BE của mỗi con sò 1 điện trở là 100

Ôm, vì nội trở của chúng rơi vào xấp xỉ 100 Ôm mà

Tiếp theo các bạn nối đầu vào của tín hiệu âm thanh tức chân IN1 xuống mass

+ / Bước 2: Kiểm tra cách đấu dây nguồn 1 cách cẩn thận (chú ý nguồn chúng ta sử dụng có thể là +-35V hoặc +-45V) sau đó cắm nguồn

Nếu các bạn không nghe thấy tiếng nổi hay mùi trở cháy thì chúc mừng bạn,bạn đã thành công bước đầu tiên rồi đó

+/ Bước 3: Đo điện áp tại đầu ra OUT_L, điện áp tại đây cần phải ~=0V Nếu điện áp ở đó quá cao, chúng ta cần phải làm thao tác như sau:

+/ Bước 4: Nhổ điện trở R20(5.6K) ra và thay bằng biến trở 10k Được rồi

đó, cắm điện và đo nào, bạn chỉnh biến trở cho tới khi điện áp đầu ra ~=0V thì dừng lại nhé

+ / Bước 5: Chưa xong đâu nhé các bạn, công việc của chúng ta bây giờ là

đo điện áp trên 2 con trở 100 ôm vừa nãy chúng ta nối vào chân BE đó Chúng ta cần đưa nó về khoảng 0,18-0,2V

Công việc là lại cân chỉnh bằng cách thay điện trở R22(2,2k) bằng biến trở 10K Các bạn cân chỉnh khi nào điện áp Ube về đúng khoảng 0,18-0,2V là

ok rồi đấy

Như vậy là tạm ổn rồi, công việc bây giờ là hàn sò vào, lắp tản nhiệt cho em

nó nhé, nhớ là tản nhiệt k dc bé quá, không thì chạy 1 lúc là em nó tèo đó

1 Giới thiệu

- Với mục đích khảo sát lại lý thuyết về mạch dao động tạo sóng sin tần sốthấp và thực hành lắp ráp các mạch điện tử căn bản Qua đó giúp củng cốkiến thức về lý thuyết cũng như nâng cao kỹ năng thực hành Trong đề tàinày, mạch dao động cầu Wien dử dụng OP-AMP sẽ được đề cập đến

- Thực chất đây cũng là mạch dao động dịch pha dung OP-AMP ráp theokiểu khuếch đại không đảo Thiết kế này dựa trên thiết kế được trình bàytrong mục 10.1.2, chương 10,giáo trình mạch điện tử ( Trương VănTám,2013).Mục tiêu thiết kế cảu đề tài là mạch sao động sóng sin tần sốthấp hơn 1khz,mạch có thể điều chỉnh được biên độ,tần số và biến dạng củatín hiệu

2 Phương pháp thực hiện

mạch điện tử từ căn bản đến phức tạp được tiết kiệm hơn cả về thời gian vàchi phí.Niên luận này sẽ trình bày cách thiết kế mạch cầu Wien từ các khối

cơ bản có thể điều chỉnh được biên độ,tần số và biên độ biến dạng dựa trênviệc tìm hiểu lý thuyết,ứng dụng các phần mềm mô phỏng và vẽ mạch in đểhoàn thành sản phẩm thực tế

2.2 Cơ sở lý thuyết

2.2.1 Mạch khuếch đại hồi tiếp

- Nếu pha của vf lệch 1800 so với vs ,ta có hồi tiếp âm

- Nếu pha của Vf cùng pha với vs (hay lệch 3600) ,ta có hồi tiếp dương Độlợi của mạch khi có hồi tiếp:

- Theo chuẩn cứ Barkausen,điều kiện có dao động là βAv = 1.βAv>>1,mạchAv = 1.βAv = 1.βAv>>1,mạchAv>>1,mạch

dễ dao động nhưng tín hiệu biến dạng.βAv = 1.βAv>>1,mạchAv>1 Và gân bằng 1,mạch chậm ổnđịnh nhưng tín hiệu ít biến dạng

2.2.2.Dao động dịch pha

- Còn được gọi là mạch dao động RC

- Gồm hai phần chính là hệ thống khuếch đại và hệ thống hồi tiếp

- Có thể dùng BJT,FET hoặc OP-AMP

2.3 Nội dung

2.3.1 Giới thiệu mạch dao động cầu Wien

- Mạch dao động cầu Wien (Wien bridge osclillators) là một dạng dao độngdịch pha ,thường dùng OP-AMP ráp theo kiểu khuếch đại không đảo