Đồ án Điện Tử Tương Tự : Mạch kđ âm thanh

Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” Giảng viên hướng dẫn : NGƠ THI THU TÌNH Sinh viên thực hiên : Nhóm - NGUYỄN VĂN QUANG - TRẦN THỊ SEN Lớp : 65DCDT23 Khóa : 2014 – 2019 Hệ : Chính quy Hà Nội, Tháng 4/2016 GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” MỞ ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng địi hỏi khơng ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử kỹ thuật khuếch đại âm Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em thiết kế thi công mạch ứng dụng nhỏ lĩnh vực điện tử: “MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN” Vì thời gian, tài liệu trình độ cịn hạn chế nên việc thực đồ án nhiều thiếu sót … Kính mong nhận dẫn góp ý tận tình tất q thầy bạn GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” LỜI CẢM ƠN Để đề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường khoa đạt kết không nỗ lực thân chúng em mà có giúp đỡ gia đình, bảo thầy cô giáo bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn : Sự dẫn góp ý Ngơ Thị Thu Tình Cảm ơn nhiệt tình cung cấp thơng tin hướng dẫn hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục số thơng tin chưa xác Xin cảm ơn bạn sinh viên lớp giúp đỡ nhiều mặt phương tiện, sách vở, ý kiến Trong trình thực đề tài này, em cố gắng, xong không tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận góp ý, phê bình, dẫn q thầy cơ, bạn sinh viên bạn đọc GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Nhận xét, đánh giá (Của người hướng dẫn) ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Điểm (bằng chữ: ) Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án môn học: ., ngày tháng năm 20 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (ký, ghi rõ họ tên) GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỜ, HÌNH Danh mục hình Hình 1.1 Hình dạng điện trở Hình 1.2 Các họ điện trở Hình 1.3 Luật màu dùng ghi trị điện trở Hình 1.4 Hình dạng loại tụ điện thơng dụng Hình 1.5 Các loại tụ phân cực (tụ hóa) Hình 1.6 Tụ khơng phân cực Hình 1.7 Tụ Li ion LIC 200F cho mạch in Hình 1.8 Các loại ốt Hình 4.4 Sơ đồ mạch in Hình 4.3 Mơ 3D proteus(mặt dưới) Hình 4.2 Mơ 3D proteus(mặt trên) Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý proteus Danh mục bảng Bảng 1.1 Các linh kiện sử dụng mạch Danh mục sơ đồ Sơ đồ 2.1 Sơ đồ khối mạch Sơ đồ 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1 Điện trở Điện trở hiểu đơn giản ống dẫn điện Mỗi diện trở có sức cản dịng., tính Ohm Khi sức cản lớn dịng chảy qua nhỏ ngược lại sức cản điện trở nhỏ dịng chảy qua lớn Trong ứng dụng thường gặp loại điện trở hình ống, loại điện trở dán loại diện trở có cơng suất lớn Sau hình dạng điện trở GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình dạng điện trở: Hình 1.1 Hình dạng điện trở Với điện trở, cần biết trị sức cản (tính Ohm) cơng suất chịu nóng (tính Watt) Với điện trở than hình ống, trị sức cản thường cho ghi vịng màu, có diện trở ghi vòng màu, vòng màu vịng màu Điện trở chịu nóng lớn có kích thước lớn Các họ điện trở: GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình 1.2 Các họ điện trở Người ta chế tạo điện trở có trị Ohm thay đổi được, biến trở, chiết áp, quang trở, nhiệt trở, áp trở, điện trở dò ẩm, điện trở đè - Biến trở hay chiết áp: Có trị điện trở thay đổi theo nút kéo hay nút xoay - Nhiệt trở: Có trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ, theo mức nóng mức lạnh - Quang trở: Có trị điện trở thay đổi theo cường độ sáng mạnh yếu - Áp trở: Có trị điện trở thay đổi theo mức điện áp cao thấp chân điện trở - Điện trở dò ẩm: Có trị điện trở thay đổi theo mức ẩm bề mặt ẩm trở - Điện trở đè : Có trị điện trở thay đổi theo sức đè, sức ép bề mặt điện trở Cách tính trị điện trở than (hình ống) thơng dụng: GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình 1.3 Luật màu dùng ghi trị điện trở Với điện trở vòng màu: Vòng vòng 2, trị lấy theo màu Vòng màu cho biết số số Vòng cho biết mức gia giảm Công dụng điện trở: Điện trở dùng để định dòng cho diode zener Điện trở dùng làm cầu chia áp Cách mắc điện trở: Có cách mắc thường dùng, mắc song song mắc nối tiếp Mắc điện trở theo kiểu nối tiếp tạo điện trở đẳng hiệu có trị lớn hơn, cho dịng qua nhỏ Và mắc điện trở theo kiểu song song tạo điện trở đẳng hiệu có trị nhỏ cho dịng qua lớn 1.2 Biến trở Biến trở thiết bị có điện trở biến đổi theo ý muốn Chúng sử dụng mạch điện để điều chỉnh hoạt động mạch điện GVHD: Cô Ngơ Thị Thu Tình 10 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Điện trở thiết bị thay đổi cách thay đổi chiều dài dây dẫn điện thiết bị, tác động khác nhiệt độ thay đổi, ánh sáng xạ điện từ, Ký hiệu biến trở sơ đồ mạch điện dạng sau: 1.3 Transistor Cấu tạo lớp tiếp xúc P-N liên tiếp gồm vùng bán dẫn loại P N xếp xen kẽ nhau, vùng có tính chất dẫn điện khác vùng lân cận bề rộng mỏng (cỡ 10 A’) đủ để tạo lên lớp tiếp xúc P-N gần Nếu vùng N ta có transistor PNP, ngược lại có transistor NPN 1.4 Tụ diện Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu Hình 1.4 Hình dạng loại tụ điện thơng dụng Kí hiệu điện: GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 11 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Sự tích tụ điện tích hai bề mặt tạo khả tích trữ lượng điện trường tụ điện Khi chênh lệch điện hai bề mặt điện xoay chiều, tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng tụ điện mạch điện xoay chiều Về mặt lưu trữ lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui Mặc dù cách hoạt động chúng hồn tồn khác nhau, chúng lưu trữ lượng điện Ắc qui có cực, bên xảy phản ứng hóa học để tạo electron cực chuyển electron sang cực lại Tụ điện đơn giản hơn, khơng thể tạo electron lưu trữ chúng Tụ điện có khả nạp xả nhanh Đây ưu so với ắc quy Các loại tụ điện: Tụ điện phân cực Hầu hết tụ hóa tụ điện phân cực, tức có cực xác định Khi đấu nối phải cực âm - dương Hình 1.5 Các loại tụ phân cực (tụ hóa) Thường tụ có kích thước đủ lớn cực âm phân biệt dấu - vạch màu sáng dọc theo thân tụ, tụ chưa cắt chân chân dài cực dương Các tụ cỡ nhỏ, tụ dành cho hàn dán SMD đánh dấu + cực dương để đảm bảo tính rõ ràng Trị số tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF, thường dùng mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn Tụ điện không phân cực GVHD: Cô Ngơ Thị Thu Tình 12 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình 1.6 Tụ khơng phân cực Tụ điện khơng phân cực khơng xác định cực dương âm, tụ giấy, tụ gốm, tụ mica, Các tụ có trị số điện dung nhỏ μF thường sử dụng mạch điện tần số cao mạch lọc nhiễu Các tụ cỡ lớn, từ vài μF đến cỡ Fara dùng điện dân dụng (tụ quạt, mô tơ, ) hay dàn tụ bù pha cho lưới điện Một số tụ hóa khơng phân cực chế tạo Tụ điện có trị số biến đổi Tụ điện có trị số biến đổi, hay gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), tụ thay đổi giá trị điện dung, tụ thường sử dụng kỹ thuật Radio để thay đổi tần số cộng hưởng ta dị đài (kênh tần số) Hình 1.7 Tụ Li ion LIC 200 F cho mạch in Siêu tụ điện Đó tụ có mật độ lượng cực cao (supercapacitor) Tụ điện Li ion (tụ LIC), tụ phân cực dùng cho tích điện chiều Chúng trữ điện cho vài tháng, cấp nguồn thay pin lưu liệu máy điện tử Khả phóng nạp nhanh chứa nhiều lượng hứa hẹn ứng dụng tụ giao thông để khai thác lại lượng hãm phanh (thắng), cung cấp lượng đỉnh đột xuất cho ô tô điện, tàu điện, tàu hoả nhanh, GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 13 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” 1.5 Đi-ốt bán dẫn Điốt bán dẫn hay Điốt loại linh kiện bán dẫn cho phép dịng điện qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại Có nhiều loại điốt bán dẫn, điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED Chúng có nguyên lý cấu tạo chung khốibán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N Điốt linh kiện bán dẫn Khả chỉnh lưu tinh thể nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát năm 1874 Điốt bán dẫn phát triển vào khoảng năm 1906 làm từ tinh thể khoáng vật galena Ngày hầu hết ốt làm từ silic, chất bán dẫn khác selen germani sử dụng Điốt bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nay, mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n nối với hai chân anode cathode Hình 1.8 Các loại ốt GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 14 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Đặc tuyến Volt-Ampere: Hình 1.10 Đặc tuyến Volt-Ampere điốt bán dẫn lý tưởng Đặc tuyến Volt-Ampere Diode đồ thị mô tả quan hệ dòng điện qua điốt theo điện áp UAK đặt vào Có thể chia đặc tuyến thành hai giai đoạn: Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > mơ tả quan hệ dịng áp điốt phân cực thuận Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V < mơ tả quan hệ dịng áp điốt phân cực nghịch (UAK lấy giá trị 0,7V với điốt Si, với điốt Ge thông số khác) Khi điốt phân cực thuận dẫn điện dịng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở mạch ngồi (được mắc nối tiếp với điốt) Dịng điện phụ thuộc vào điện trở thuận điốt điện trở thuận nhỏ, thường khơng đáng kể so với điện trở mạch điện 1.6 Các linh kiện sử dụng mạch Tên linh kiện Tụ điện Biến trở GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình Số lượng 1000µF 470 µF 100µF 47µF 10µF 101(1nF) 104(1 µF) 50 KΩ 15 Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” Diode Transistor Điện trở D880 A1015 C1815 47 KΩ 33 KΩ 12 KΩ 4.7 KΩ 3.9 KΩ 1 KΩ 330Ω 180Ω 150Ω 100Ω Bảng 1.1 Các linh kiện sử dụng mạch CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI CHÍNH GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 16 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” 2.1 Sơ đồ khối Sơ đồ 2.1 Sơ đồ khối mạch 2.2 Nhiệm vụ khối Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất thường chia thành ba phần hồi tiếp âm: - Tầng khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ: Vi sai điện áp vào, cho khuếch đại dòng ngõ - Tầng lái hay tầng khuếch đại điện áp: Ngõ vào dòng điện, cho khuếch đại điện áp ngõ - Tầng khuếch đại công suất: tầng khuếch đại đống điện áp dịng điện, cung cấp cơng suất lớn cho tải (loa) - Hồi tiếp âm: Giữ cho mạch hoạt động ổn định giảm méo tín hiệu CHƯƠNG III: SƠ ĐỜ NGUN LÝ VÀ NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 17 Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” 3.1 Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 3.2 Nguyên lí hoạt động: - Q1 tầng tiền khuếch đại, mạch dùng transistor PNP, R1 R2 dùng lấy phân cực cho chân B Q1 R3 tu C2 lấy nguồn cấp cho tầng đầu, với lọc mạch tránh tượng dao động boating C1 tụ lọc, RV1 dùng làm nút chỉnh volume Trên chân E có điện trở định dịng R4 Ở có mạch định hệ số hồi tiếp nghịch với điện trở R11 tụ cắt áp DC C4 - Q2 tầng thúc, tín hiệu chân C Q1 vào thẳng chân B Q2 Điện trở R5 dùng để bù nhiệt Tín hiệu lấy chân C đưa thẳng vào tầng khuếch đại kéo đẩy Các diode D1, D2 dùng lấy áp phân cực cho tấng kéo đẩy để sửa méo giao điểm tín hiệu Tín hiệu lấy với điện trở R7 Mạch dùng tụ hồi tiếp tự cự với C3, R6 để làm biên độ kéo đẩy ngỏ Tụ C5 có tác dụng hồi tiếp nghịch nghịch vùng tầng số cao, tránh mạch phát sinh dao động tự kích GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 18 Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” - Q3, Q4 hai transistor hỗ bổ, ráp thành mạch khuếch đại kéo đẩy Khi tín hiệu phát chân C Q2 có pha dương Q3 dẫn, Q4 tắt Và ngược lại có pha âm Q3 tắt, Q4 dẫn R8, R9 dùng để bù nhiệt - Q5, Q6 hai transisitro cơng suất có dung nhơm để làm nguội, cấp dịng điện lớn cho loa Ứng với pha dương, transistor Q3, Q5 dẫn điện, lúc Q4, Q6 tắt, cấp dịng nạp cho tụ C6, dòng qua loa để đẩy màng loa Khi ứng với pha âm, transistor Q3, Q5 tắt, lúc Q4, Q6 dẫn tạo đường xả cho tụ C6, dòng qua loa để kéo man loa vào Như tín hiệu qua phần cơng suất vớ Q5, Q6 làm rung mạnh màng loa, phát âm - Tụ C7 điện trở R10 dùng làm bù trở kháng cho loa CHƯƠNG IV: THI CÔNG ĐỀ TÀI GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 19 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình 4.1 Sơ đồ ngun lý proteus Hình 4.2 Mơ 3D proteus(mặt trên) GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 20 Đề tài: “Mạch khuếch đại cơng suất âm tần” Hình 4.3 Mơ 3D proteus(mặt dưới) Hình 4.4 Sơ đồ mạch in GVHD: Cơ Ngơ Thị Thu Tình 21 Đề tài: “Mạch khuếch đại công suất âm tần” CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 5.1 Ưu điểm Mạch đơn giản, dễ sử dụng tốn sử dụng rộng rãi 5.2 Nhược điểm 5.3 Tài liệu tham khảo - www.datasheetall.com - Các viết diễn đàn điện tử - Diễn đàn www.dientuvietnam.net - Và số tài liệu google.com 5.4 Phần mềm sử dụng Protues 8.1 phần mềm sử dụng để thiết kế mạch GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 22