MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT âm tần

Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần PHẦN I LÝ THUYẾT TỔNG QUAN Chương LINH KIỆN SỬ DỤNG * Linh kiện sử dụng transistor Transistor: linh kiện bán dẫn gồm ba lớp bán dẫn tiếp giáp tạo thành mối nối P – N Gồm có loại: N P N P N P Kí hiệu: N -P -N 1.1 A1013 1.2 C2383 P -N -P SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 1.3 C1815 1.4 B688 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 1.5 D718 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương CÁC KHÁI NIỆM TRONG MẠCH KHUẾCH ĐẠI 2.1 Định nghĩa mạch khuếch đại Trong kỹ thuật, từ “khuếch đại” định nghĩa “dùng lượng nhỏ để điều khiển môt lượng khác lớn gấp nhiều lần”.Có ba loại mạch khuếch đại là: – Khuyếch đại điện áp : Là mạch ta đưa tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ta thu tín hiệu có biên độ lớn nhiều lần – Mạch khuyếch đại dòng điện : Là mạch ta đưa tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ta thu tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh nhiều lần – Mạch khuếch đại công suất mạch thiết kế cho cung cấp lượng công suất lớn cho tải tức mạch khuếch đại công suất tạo điện áp cao dòng điện lớn để lái tải cần công suất lớn.Mạch khuếch đại công suất ứng dụng nhiều ngành điện – điện tử Chúng ta xét mạch khuếch đại công suất dùng lĩnh vực âm ( gọi mạch khuếch đại công suất âm tần) – Mạch khuếch đại công suất âm tần dùng để tạo lượng công suất để cung cấp cho tải (tải thường loa chúng đòi hỏi lượng công suất lớn để biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm) Mạch khuếch đại công suất thường sử dụng rộng rãi máy: radio, máy thu hình, máy nghe băng, máy tăng âm, hệ thống stereo, loa phát thanh…… – Khả khuếch đại mạch đánh giá thông số độ lợi: v0 v0 , : A v (dB)= 20lg( ) vi vi I0 I0 Độ lợi điện (A i ) A i = , : A I (dB) = 20lg( ) Ii II P0 P0 Độ lợi cơng suất (Ap) : Ap = Ap (dB) = 10lg( ) Pi PI Độ lợi (Av) : Av = – Thực tế sử dụng khuếch đại không đáp ứng độ khuếch đại cần thiết, ta dùng nhiều khuếch đại mắc nối tiếp nhau, trở thành khuếch đại nhiều tầng có độ lợi tổng (At) là: At = Av1 Av2 Av3 Avn – Hệ số khuếch đại thường thay đổi theo tần số làm việc, để đơn giản tính toán ta thường tính theo hệ số khuếch đại trung bình SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 2.2 Đáp ứng tần số : – Đáp ứng tần số (hay dãy tần hoạt động mạch) định nghĩa khoảng tần số mà tần số tín hiệu ngõ vào nằm khoảng tần số độ khuếch đại mạch cực đại – Thông thường mạch khuếch đại đáp ứng dãy tần số đó, tần số thấp tần số cao độ lợi giảm so với tần số trung bình Khoảng tần số mà độ lợi không bị suy giảm 3dB gọi băng thông (BW) khuếch đại Mạch khuếch đại âm tần băng thông lí tưởng là: 20Hz ÷ 20KHz – Khoảng tần số giới hạn : fH :tần số cắt cao fL:tần số cắt thấp – Hiệu số fH fL gọi băng thông mạch :B = fH - fL – Nếu tín hiệu ngõ vào nằm băng thông mạch độ khuếch đại mạch thay đổi theo tần số – Nếu tín hiệu ngõ vào tần số f H hay fL độ khuếch đại mạch tần số giảm lần hay suy giảm –3 dB so với độ lợi cực đại 2.3 Méo dạng: – Biểu thị cho thay đổi hình dạng tín hiệu so với tín hiệu vào mạch Tín hiệu khuếch đại mạch bị méo dạng nhiều nguyên nhân gây L, C, BJT, tín hiệu vào lớn, nhiễu… Độ méo phân thành nhiều loại: – Méo phi tuyến: khuếch đại lý tưởng tín hiệu vào hình sin tín hiệu hình sin Các khuếch đại thực tế thường không đảm bảo điều này, nghĩa tín hiệu qua mạch không hoàn toàn hình sin Nguyên nhân gây tượng khuếch đại có chứa thành phần phi tuyến BJT…đều có đặc tuyến đường cong đặc tính khuếch đại phi tuyến gây sái dạng tín hiệu ngõ – Méo tần số : dạng méo xuất hệ số khuếch đại thay đổi tần số tín hiệu thay đổi gây nên biến đổi âm sắc Nguyên nhân L, C từ mạch khuếch đại – Méo pha: dịch góc pha ban đầu tín hiệu so với tín hiệu vào Méo pha có không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng âm – Mép xuyên tâm: Do điện áp qua mối nối B-E transistor phải đạt đến mức xác định (0.7v) trước có dòng base vào, nhờ dòng collector chạy qua Kết tín hiệu lái đưa vào transistor lớp B phải đạt mức cực tiểu định trước dòng collector nằm vùng tích cực Hiện tượng nguyên nhân gây nhiễu khuếch đại đẩy kéo lớp B Hình:1 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 2.4 Dãi rộng tạp nhiễu: – Độ lợi khuếch đại không phụ thuộc vào tần số mà phụ thuộc vào biên độ cường độ tín hiệu vào Nếu điện áp giới hạn cho phép gây tải cho tầng khuếch đại , điện áp vào ngõ tạp nhiễu xuất ngõ , tap âm nhiễu bao gồm tạp âm nhiệt linh kiện thụ động tạp âm nội linh kiện phi tuyến BJT, FET… tín hiệu vào ngõ có tạp âm riêng tầng khuếch đại – Tỉ số giá trị cực đại cực tiểu điện áp vào gọi dãi động tín hiệu (Ds) DS = V IN (max) VIN (min) – Như khuếch đại khuếch đại điện áp nhỏ giátrị cực tiểu tín hiệu vào điện áp nhỏ VIN(min) tạp nhiễu tầng khuếch đại lấn áp Do người ta đưa tỉ số S/N để đánh giá chất lượng khuếch đại , tỉ số S/N nhỏ tốt  S(signal): công suất tín hiệu  N(noise): công suất nhiễu 2.5 Tổng trở vào (ZIN): Để tín hiệu không bị suy giảm tổng trở vào phải có giá trị đủ lớn : ZIN ≥10RS Với RS điện trở nối tiếp nguồn tín hiệu vào 2.6 Tổng trở (ZOUT): ZOUTlà điện trở nối tiếp với nguồn phát tín hiệu Để tín hiệu không bị suy giảm tổng trở phải có giá trị đủ nhỏ so với tải : RL ≥10 ZOUT.Với RL điện trở tải 2.7 Công suất danh định :là công suất lớn mà mạch cung cấp cho tải theo yêu cầu thiết kế 2.8 Hiệu suất mạch khuếch đại (η ) : Hiệu suất khuếch đại công suất định nghĩa tỉ số công suất tín hiệu tung bình phân phối tải với công suất trung bình kéo từ nguồn DC: η (%) = PL 100% PCC Với : PL công suất tín hiệu tung bình phân phối tải PCC công suất trung bình kéo từ nguồn dc SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR LƯỠNG CỰC – BJT 3.1 Transistor mắc theo kiểu E chung: Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C, mạch có sơ đồ sau : Rg : điện trở ghánh Rđt : Là điện trở định thiên Rpa : Là điện trở phân áp Hình: Mạch khuyếch đại điện áp mắc kiểu E chung, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C  Đặc điểm mạch khuyếch đại E chung  Mạch khuyếch đại E chung thường định thiên cho điện ápUCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc  Biên độ tín hiệu thu lớn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, mạch khuyếch đại điện áp  Dòng điện tín hiệu lớn dòng tín hiệu vào không đáng kể  Tín hiệu đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào : điện áp tín hiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng => sụt áp Rg tăng => kết điện áp chân C giảm , ngược lại điện áp đầu vào giảm điện áp chân C lại tăng => điện áp đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào Mạch mắc theo kiểu E chung ứng dụng nhiều thiết bị điện tử 3.2 Transistor mắc theo kiểu C chung : SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Hình: – Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass dương nguồn Lưu ý : phương diện xoay chiều dương nguồn tương đương với mass, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E – Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E  Đặc điểm mạch khuyếch đại C chung  Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E  Biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn có giá trị khoảng 0,6 V điện áp chân B tăng áp chân C tăng nhiêu => biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào  Tín hiệu pha với tín hiệu vào : Vì điện áp vào tăng => điện áp tăng, điện áp vào giảm điện áp giảm  Cường độ tín hiệu mạnh cường độ tín hiệu vào nhiều lần : Vì tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng I BE tăng => dòng ICE tăng gấp β lần dòng IBE ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ số khuyếch đại β = 50 lần dòng I BE tăng 1mA => dòng ICE tăng 50mA, dòng ICE dòng tín hiệu đầu ra, tín hiệu đầu có cường độ dòng điện mạnh nhiều lần so với tín hiệu vào  Mạch ứng dụng nhiều mạch khuyếch đại đêm (Damper), trước chia tín hiệu làm nhiều nhánh , người ta thường dùng mạch Damper để khuyếch đại cho tín hiệu khoẻ Ngoài mạch ứng dụng nhiều mạch ổn áp nguồn ( ta tìm hiểu phần sau ) 3.3 Transistor mắc theo kiểu B chung : – Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E lấy chân C , chân B thoát mass thông qua tụ – Mach mắc kiểu B chung sử dụng thực tế – Mạch khuyếch đại kiểu B chung , khuyếch đại điện áp không khuyếch đại dòng điện SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Hình:4 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương GHÉP GIỮA CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Khái niệm ghép tầng : Một thiết bị điện tử gồm có nhiều khối kết hợp lại, khối lại có nhiều tầng khuyếch đại mắc nối tiếp với mắc nối tiếp thường sử dụng kiểu ghép sau :  Ghép tầng qua tụ điện  Ghép tầng qua biến áp  Ghép tầng trực tiếp  Ta xét trường hợp cụ thể : 4.1 Ghép tầng tụ liên lạc Hình: – Mạch khuyếch đại đầu từ - có hai tầng khuyếch đại ghép với qua tụ điện Ở sơ đồ mạch khuyếch đại đầu từ, mạch gồm hai tầng khuyếch đại mắc theo kiểu E chung, tầng ghép tín hiệu thông qua tụ điện, người ta sử dụng tụ C1 , C3 , C5 làm tụ nối tầng cho tín hiệu xoay chiều qua ngăn áp chiều lại, tụ C C4 có tác dụng thoát thành phần xoay chiều từ chân E xuống mass, C6 tụ lọc nguồn – Ưu điểm mạch đơn giản, dễ lắp mạch sử dụng nhiều thiết bị điện tử, nhược điểm không khai thác hết khả khuyếch đại Transistor hệ số khuyếch đại không lớn – Ở mạch khuyếch đại âm tần, tụ nối tầng thường dùng tụ hoá có trị số từ 1µF ÷ 10µF – Trong mạch khuyếch đại cao tần tụ nối tầng có trị số nhỏ khoảng vài nanô Fara SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 10 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 4.2 Ghép tầng biến áp Hình: Ở sơ đồ mạch trung tần sử dụng biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu tầng ghép qua biến áp để vào tầng phía sau – Ưu điểm: phối hợp trở kháng tầng khai thác tối ưu hệ số khuyếch đại , cuộn sơ cấp biến áp đấu song song với tụ để cộng hưởng mạch khuyếch đại tần số cố định – Nhược điểm : mạch hoạt động dải tần số rộng gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp chiếm nhiều diện tích 4.3 Ghép tầng trực tiếp Kiểu ghép tầng trực tiếp thường dùng mạch khuyếch đại công xuất âm tần Mạch khuyếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q ghép trực tiếp với hai đèn công xuất Q2 Q3 Hình: SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 11 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP 5.1 Khái niệm – Về bản, hồi tiếp việc ghép phần tín hiệu (áp dòng) từ ngõ mạng tứ cực tích cực (thường mạch khuếch đại A o) lại ngõ vào mạng thông qua mạng tứ cực khác (gọi mạch hồi tiếp β) vs : tín hiệu vào vo : tín hiệu i : tín hiệu ngõ vào mạch khuếch đại f : tín hiệu hồi tiếp trở : hệ số hồi tiếp thân mạch hồi tiếp v v β Hình:8 Ao: độ lợi thân mạch khuếch đại (khi chưa có mạch hồi tiếp β) gọi độ lợi vòng hở (Open-loop gain) Aof: độ lợi toàn mạch (bao gồm mạch hồi tiếp β) gọi độ lợi vòng kín (Closed- loop gain) – Các biểu thức liên hệ : 5.2 Phân loại công dụng – Hồi tiếp âm : người ta phân thành loại : hồi tiếp âm 1-chiều (DC) hồi tiếp âm xoay chiều (AC) Hồi tiếp âm DC dùng để ổn định chế độ làm việc khuếch đại, hồi tiếp âm AC dùng để ổn định, nâng cao chất lượng cải thiện tham số khuếch đại theo mong muốn (như tăng tổng trở vào, mở rộng băng thông, giảm méo, triệt nhiễu, ) – Hồi tiếp dương : Hồi tiếp dương thường tăng cường tính ổn định khuếch đại sử dụng để tạo dao động – Có loại hồi tiếp :  Hồi tiếp Điện áp - Nối tiếp (voltage - series) : lấy mẫu điện áp ngõ vo đưa điện áp hồi tiếp vf ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào v i thân khuếch đại  Hồi tiếp Dòng điện - Nối tiếp (current - series): lấy mẫu dòng điện ngõ io SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 12 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần đưa dòng điện hồi tiếp if ghép nối tiếp với dòng điện ngõ vào i i thân khuếch đại  Hồi tiếp Điện áp - Song song (voltage - shunt) : lấy mẫu điện áp ngõ v o đưa điện áp hồi tiếp vf ghép song song với điện áp ngõ vào v i thân khuếch đại  Hồi tiếp Dòng điện - Song song (current - shunt): lấy mẫu dòng điện ngõ io đưa dòng điện hồi tiếp i f ghép song song với dòng điện ngõ vào i i thân khuếch đại Chương KHUẾCH ĐẠI VI SAI - Một mạch khuếch đại vi sai trạng thái cân có dạng: Hình: - Có phương pháp lấy tín hiệu ra:  Phương pháp ngõ vi sai: Tín hiệu lấy cực thu  Phương pháp ngõ đơn cực: Tín hiệu lấy cực thu mass - Mạch phân cực nguồn điện đối xứng (âm, dương) để có điện cực volt - Người ta phân biệt trường hợp: 6.1 Tín hiệu vào biên độ pha (v1 = v2 ) : - Do mạch đối xứng, tín hiệu ngõ va = vb  Như vậy: va = AC v1 vb = A c v2  Trong AC độ khuếch đại transistor gọi độ lợi cho tín hiệu chung (common mode gain) - Do v1 = v2 nên va = vb Vậy tín hiệu ngõ vi sai: va - vb =0 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 13 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 6.2 Tín hiệu vào có dạng vi sai: - Lúc v1 = -v2 (cùng biên độ ngược pha) - Lúc đó: va = -v b - Do v1 = -v2 nên Q1 chạy mạnh Q2 chạy yếu ngược lại nên v = vb - Người ta định nghĩa: va - v b = A VS( v1 - v ) Av: gọi độ lợi cho tín hiệu vi sai (differential mode gain) Như ta thấy với ngõ vi sai, mạch khuếch đại tín hiệu vào vi sai (khác hai ngõ vào) mà không khuếch đại tín hiệu vào chung (thành phần giống nhau) 6.3 Tín hiệu vào bất kỳ: Người ta định nghĩa: - Thành phần chung v1 v2 là: - Thành phần vi sai v1 v2 là: Vvs = v1 - v2  Thành phần chung khuếch đại AC (ngỏ đơn cực) thành phần vi sai khuếch đại A vs  Thông thường |A VS| >>|A C| 6.4 Trạng thái cân bằng: - Khi mạch cân không trì đối xứng Hậu trầm trọng thành phần chung tạo tín hiệu vi sai ngõ * Một số nguyên nhân chính:  Các linh kiện thụ động điện trở, tụ điện không thật đồng chất  Các linh kiện tác động diode, transistor không hoàn toàn giống * Biện pháp ổn định:  Lựa chọn thật kỹ linh kiện  Giữ dòng điện phân cực nhỏ để sai số điện trở tạo điện vi sai nhỏ  Thiết kế CMRR (tỉ số nén đồng pha) có trị số thật lớn CMRR= Avs Av Avs: Độ lợi điện áp vi sai Av: Độ lợi điện áp đồng pha  Thêm biến trở R'E để cân dòng điện phân cực  Chế tạo theo phương pháp vi mạch Hình: 10 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 14 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 7.1 PHÂN LOẠI CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Tùy theo chế độ làm việc transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại công suất thành loại sau: 7.1.1 Khuếch đại công suất loại A: Tín hiệu khuếch đại gần tuyến tính, nghĩa tín hiệu ngõ thay đổi tuyến tính toàn chu kỳ 360o tín hiệu ngõ vào (Transistor hoạt động bán kỳ tín hiệu ngõ vào) * Ưu điểm: – Khuếch đại bán kỳ tín hiệu – Tín hiệu bị méo dạng * Khuyết điểm: – Hiệu suất thấp:η ≤ 25% dùng tải R η ≤ 50% dùng tải biến áp – Công suất tiêu hao lớn Hình:11 7.1.2 Khuếch đại công suất loại B: Transistor phân cực VBE =0 (vùng ngưng) Chỉ nửa chu kỳ âm dương tín hiệu ngõ vào khuếch đại * Ưu điểm: – Hiệu suất cao η ≤ 78,54% – Ở chế độ tĩnh tiêu thụ điện áp nên tổn hao transistor * Khuyết điểm: – Tín hiệu tồn nửa chu kỳ – Méo phi tuyến lớn Hình:12 7.1.3 Khuếch đại công suất loại AB: Transistor phân cực vùng ngưng Tín hiệu ngõ thay đổi nửa chu kỳ tín hiệu vào (Transistor hoạt động nửa chu kỳ dương âm tín hiệu ngõ vào) SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 15 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Hình:13 Đặc điểm: – Kết hợp đặc tính chế độ loại A B nên khắc phục nhược điểm chế độ loại A lẫn loại B – Hiệu suất cao η ≤ 70% 7.1.4 Khuếch đại công suất loại C: Hình:14 Transistor phân cực vùng ngưng để phần nhỏ nửa chu kỳ tín hiệu ngõ vào khuếch đại Mạch thường dùng khuếch đại công suất tần số cao với tải cộng hưởng * Ưu điểm: Hiệu suất cao η ≤ 90% * Khuyết điểm: Méo phi tuyến lớn (70%) Để hạn chế méo, tải phải khung cộng hưởng ghép LC SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 16 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Hình:15 7.2 CÁC LOẠI MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN 7.2.1 Mạch OTL (Output Transformer Less) : * Đặc điểm : – Được cấp nguồn đơn +Vcc mass (0V) – Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo dùng transistor bổ phụ đối xứng nên điện điểm loa nửa nguồn – Ngõ loa phải ghép với tụ điện Co * Ưu điểm : – Âm đạt chất lượng cao đáp tuyến tần số rộng , – Không bị suy giảm tín hiệu tần số cao tụ kí sinh biến áp – Hiệu suất cao không tổn hao biến Giá thành rẻ, kích thước nhỏ so với dùng biến áp ngõ * Khuyết điểm : – Phải chỉnh điện DC điểm loa nửa nguồn cung cấp tín hiệu ngõ không bị méo – Cặp transistor công suất cặp transistor bổ phụ dễ gây méo phi tuyến – Tín hiệu bị méo tần số thấp tụ C out gây (do tụ Cout tiến tới vô cùng) 7.2.2 Mạch OCL (Output Capicitor Less ) : SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 17 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần * – – – * – – * – – Đặc điểm : Được cấp nguồn đối xứng +Vcc –Vcc nên điện điểm Tín hiệu vào mạch khuếch đại trực tiếp không cần qua tụ Không có tụ Co ngõ loa Ưu điểm: Khả chống nhiễu tốt dùng kiểu khuyếch đại vi sai ngõ vào Đáp tuyến tần số rộng không dùng tụ biến ngõ Khuyết điểm : Cần dùng nguồn Tín hiệu loa trực tiếp nên điện DC điểm ngõ khác 0V gây cháy loa cần phải có mạch bảo vệ loa 7.2.3 Mạch BTL (Bridge Transistor Line Out) : * Đặc điểm : Mạch BTL có hai loại : – Dùng nguồn đơn mạch ampli ghép từ hai mạch khuếch đại công suất OTL – Dùng nguồn đơn mạch ampli ghép từ hai mạch khuếch đại công suất OCL * Ưu điểm : – Cho công suất lớn(gấp lần so với OTL hay OCL) sử dụng với nguồn điện áp thấp dùng cho Ampli có công suất lớn từ 500W đến vài nghìn Walt * Khuyết điểm : – Giá thành cao – Tín hiệu dễ bị méo hai mạch khuếch đại không giống Dễ bị cháy điện điểm không PHẦN II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 18 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương THIẾT KẾ 1.1 Sơ đồ nguyên lý: 1.2 Sơ đồ nguồn: D HI D IO D E D T1 + C V+ 10000uF D IO D E AC 220V D TR A N S F O R M E R C T D IO D E D + C 10000uF VLO D IO D E 1.3 Sơ đồ mạch in SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 19 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 1.4 Sơ đồ khối 1.5 Phân tích tầng làm việc mạch OCL 1.5.1 Khối nguồn: SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 20 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Cung cấp nguồn DC với mức điện áp ổn định ± 42V cho toàn mạch hoạt động 1.5.2 Tầng tiền khuếch đại: Là tầng tín hiệu vào, có nhiệm vụ biến tín hiệu có mức điện thấp thành tín hiệu cường độ cao để ghép vào tầng khuyếch đại điện (đây mạch khuếch đại biến điện thành cường độ) Do tín hiệu phải trung thực, nguồn cấp điện phải lọc kỹ để khỏi ảnh hưởng tới tín hiệu tầng 1.5.3.Tầng thúc: Tầng có chức nhận tín hiệu từ tầng nhập vào, chuyển đổi tín hiệu từ ngõ tầng nhập thành tín hiệu có mức điện cao để cung cấp cho tầng khuếch đại công suất 1.5.4.Tầng khuếch đại công suất: Nhận tín hiệu có điện áp cao từ tầng thúc khuếch đại cung cấp dòng âm tần có cường đô lớn cho loa 1.6 Chức linh kiện tầng 1.6.1 Tầng khuếch đại công suất :  R20: Ổn định nhiệt cho Q6  R21: Ổn định nhiệt cho Q7  R22: Ổn định nhiệt cho Q8  R23: Ổn định nhiệt cho Q9  VR,Q10: Dùng điều chỉnh điện áp phân cực cho Q 4, Q5 để tránh méo xuyên tâm  D3: diode định thiên, giảm tiêu tán công suất Q4, Q5  C9, R24: bảo vệ mạch chống lại trở kháng nội loa, tạo thành mạch lọc loại bỏ nhiễu tần số cao  Q6, Q7: cặp transistor bổ phụ công suất nhỏ, ghép Darlington với Q8 ,Q9 nhằm tăng hệ số khuếch đại dòng điện  Q8, Q9: Là cặp Transistor bổ phụ công suất lớn 1.6.2 Tầng thúc:  C8: ổn định phân cực CB cho Q4  Q4, Q5: cung cấp nguồn dòng cho tầng công suất SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 21 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần  R17, R19: ổn định nhiệt cho Q4, Q5  R15: tạo phân cực cho Q5 1.6.3 Tầng tiền khuếch đại:  Tụ C3 có chức lọc mức áp nguồn DC, đường áp nguồn cấp cho tầng tiền khuếch đại  Tụ C1, C4, C6 dùng làm tụ liên lạc, tụ không nên lấy lớn ảnh hưởng đến mạch tiền khuếch đại  R2 phân cực cho Q1 hoạt động  R8 kết hợp với tụ lọc C để hạ thấp mức áp nguồn cấp cho mạch tiền khuếch đại  Tụ C2, C5 ổn định phân cực CB cho Q1, Q2  R3 ổn định nhiệt cho Q1  R4 hồi tiếp âm điện áp từ Q2 Q1  R7 ổn định nhiệt cho Q2  D1 ghim áp cho tầng tiền khuếch đại  Cặp vi sai Q3 ổn định dòng cấp cho tầng thúc Chương THI CÔNG SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 22 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 2.1 Các thiết bị sử dụng 1/ Sơ đồ nguyên lý 2/ Linh kiện lắp mạch 3/ Mạch in 4/ Nguồn cung cấp 5/ Loa dây tín hiệu 6/ Đồng hồ đo (VOM) 7/ Mỏ hàn chì hàn 2.2 Quá trình thi công - Phân tích sơ đồ nguyên lý Tiến hành gia công mạch Lắp rắp kiểm tra hoạt động mạch Sơ đồ lắp ráp hoàn thành hình sau: 2.3 Kết Quả Mạch lắp ráp xong sau trình tinh chỉnh, mạch hoạt động tốt ổn định SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 23 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần KẾT LUẬN Trong thời gian làm đề tài, bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn mà có hạn chế thời gian tài liệu Vì đòi hỏi thân em phải cố gắng tìm tòi nhiệt tình công việc nghiên cứu đồ án cuối đồ án hoàn thành nhiệm vụ đặt đề tài “ Mạch khuếch đại công suất âm tần OCL” chưa thật hoàn chỉnh Và chúng em chân thành cám ơn đến thầy Nguyễn Văn An tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án thời hạn Với đồ án này, kiến thức học, chúng em tiếp thu số kiến thức mạch khuếch đại công suất mà cụ thể đồ án chúng em làm mạch khuếch đại công suất sử dụng gia đình Tuy thành công việc to lớn trình dẫn dắt chúng em làm quen với việc ứng dụng kiến thức học vào thực tế, tạo khả tự lập nghiên cứu vấn đề Qua dồ án chúng em rút nhiều kinh nghiệm cho thân Tuy nhiên trình làm việc chúng em tránh khỏi sai sót Rất mong quí thầy cô thông cảm bảo Trong đồ án giới hạn mạch công suất bản, nên thời gian tới chúng em thực mạch khuếch đại công suất khác có công suất lớn hoàn chỉnh gọn đẹp SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 24 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần TÀI LIỆU THAM KHẢO Th S Nguyễn Tấn Phước.Mạch Điện Tử Nxb HỒNG ĐỨC, 2008 Th S Nguyễn Tấn Phước.Mạch Điện Tử Nxb HỒNG ĐỨC, 2008 Lê Phi Yến- Lưu Phú- Nguyễn Như Anh Kỹ Thuật Điện Tử Nxb ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM, 2005 Đỗ Xuân Thụ Kỹ Thuật Điện Tử Nxb GIÁO DỤC, 2004 Phan Tấn Uẩn Mạch Điện Tử Ampli Hifi Nxb Sở GD & ĐT TP.HCM, 2001 Phan Tấn Uẩn Điện Tử Căn Bản Nxb Sở GD & ĐT TP.HCM, 2001 Các trang web điện tử như: http://www.vnav.vn/ http://www.audiovnclub.net/ http://www.ant7.com/ http://www.ngoinhachung.net/ http://www.dientuvienthong.net/ http://www.diendandientu.com/ http://www.dientuvietnam.net/ http://www.biendt.biz/ http://machdienlythu.yforum.biz/ http://www.alldatasheet.com/ Và trang khác như: http://www.ebook.edu.vn/ http://www.google.vn/ Cùng với loại sách báo tài liệu khác… SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 25 [...]... phương pháp vi mạch Hình: 10 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 14 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Chương 7 KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 7.1 PHÂN LOẠI CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại công suất ra thành các loại chính như sau: 7.1.1 Khuếch đại công suất loại A: Tín hiệu được khuếch đại gần như... 16 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Hình:15 7.2 CÁC LOẠI MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN 7.2.1 Mạch OTL (Output Transformer Less) : * Đặc điểm : – Được cấp nguồn đơn +Vcc và mass (0V) – Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo dùng transistor bổ phụ đối xứng nên điện thế điểm giữa ra loa bằng nửa nguồn – Ngõ ra loa phải ghép với một tụ điện Co * Ưu điểm : – Âm thanh đạt chất lượng cao hơn do đáp tuyến tần. .. 1.3 Sơ đồ mạch in SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 19 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 1.4 Sơ đồ khối 1.5 Phân tích các tầng làm việc của mạch OCL 1.5.1 Khối nguồn: SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 20 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần Cung cấp nguồn DC với mức điện áp ổn định là ± 42V cho toàn bộ mạch hoạt động 1.5.2 Tầng tiền khuếch đại: Là tầng đầu tiên... nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp và chiếm nhiều diện tích 4.3 Ghép tầng trực tiếp Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần Mạch khuyếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q 1 được ghép trực tiếp với hai đèn công xuất Q2 và Q3 Hình: 7 SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 11 Mạch Khuếch Đại Công. .. cần phải có mạch bảo vệ loa 7.2.3 Mạch BTL (Bridge Transistor Line Out) : * Đặc điểm : Mạch BTL có hai loại : – Dùng nguồn đơn là mạch ampli ghép từ hai mạch khuếch đại công suất OTL – Dùng nguồn đơn là mạch ampli ghép từ hai mạch khuếch đại công suất OCL * Ưu điểm : – Cho ra công suất lớn(gấp 4 lần so với OTL hay OCL) khi sử dụng với nguồn điện áp thấp hoặc dùng cho các Ampli có công suất rất lớn... đồ án này chỉ giới hạn ở mạch công suất cơ bản, nên trong thời gian tới chúng em sẽ thực hiện mạch khuếch đại công suất khác có công suất lớn hơn bây giờ hoàn chỉnh hơn và gọn đẹp hơn SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 24 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Th S Nguyễn Tấn Phước .Mạch Điện Tử 1 Nxb HỒNG ĐỨC, 2008 2 Th S Nguyễn Tấn Phước .Mạch Điện Tử 2 Nxb HỒNG... vào tầng khuyếch đại điện thế (đây là mạch khuếch đại biến điện thế thành cường độ) Do đó tín hiệu phải trung thực, nguồn cấp điện phải được lọc kỹ để khỏi ảnh hưởng tới tín hiệu tại tầng này 1.5.3.Tầng thúc: Tầng này có chức năng nhận tín hiệu từ tầng nhập vào, chuyển đổi tín hiệu từ ngõ ra tầng nhập thành tín hiệu có mức điện thế cao hơn để cung cấp cho tầng khuếch đại công suất 1.5.4.Tầng khuếch đại. . .Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 4.2 Ghép tầng bằng biến áp Hình: 6 Ở trên là sơ đồ mạch trung tần sử dụng các biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu ra của tầng này được ghép qua biến áp để đi vào tầng phía sau – Ưu điểm: phối hợp được trở kháng giữa các tầng do đó khai thác được tối ưu hệ số khuyếch đại , hơn nữa cuộn sơ cấp biến áp có thể đấu song song với tụ để cộng hưởng khi mạch khuyếch đại ở một tần. .. hạ thấp mức áp nguồn cấp cho mạch tiền khuếch đại  Tụ C2, C5 ổn định phân cực CB cho Q1, Q2  R3 ổn định nhiệt cho Q1  R4 hồi tiếp âm điện áp từ Q2 về Q1  R7 ổn định nhiệt cho Q2  D1 ghim áp cho tầng tiền khuếch đại  Cặp vi sai Q3 ổn định dòng cấp cho tầng thúc Chương 2 THI CÔNG SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 22 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 2.1 Các thiết bị sử dụng... Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải 21 Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần  R17, R19: ổn định nhiệt cho Q4, Q5  R15: tạo phân cực cho Q5 1.6.3 Tầng tiền khuếch đại:  Tụ C3 có chức năng lọc mức áp nguồn DC, đường áp nguồn cấp cho tầng tiền khuếch đại  Tụ C1, C4, C6 dùng làm tụ liên lạc, tụ này không nên lấy quá lớn vì ảnh hưởng đến mạch tiền khuếch đại  R2 là phân cực cho Q1 hoạt động  R8 kết ... suất ứng dụng nhiều ngành điện – điện tử Chúng ta xét mạch khuếch đại công suất dùng lĩnh vực âm ( gọi mạch khuếch đại công suất âm tần) – Mạch khuếch đại công suất âm tần dùng để tạo lượng công. .. – Mạch khuếch đại công suất mạch thiết kế cho cung cấp lượng công suất lớn cho tải tức mạch khuếch đại công suất tạo điện áp cao dòng điện lớn để lái tải cần công suất lớn .Mạch khuếch đại công. .. Hải Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần 2.2 Đáp ứng tần số : – Đáp ứng tần số (hay dãy tần hoạt động mạch) định nghĩa khoảng tần số mà tần số tín hiệu ngõ vào nằm khoảng tần số độ khuếch đại mạch