Niên luận chiết tính và thiết kế về mạch audio amplyfier

LỜI CẢM TẠ Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Và đặc biệt ThS.Nguyễn Thanh Phong tận tâm hướng dẫn chúng em qua buổi học lớp buổi nói chuyện, thảo luận lĩnh vức sáng tạo nghiên cứu khoa học.Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo Thầy em nghĩ Niên Luận em khó hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn Thầy Bài Niên Luận thực khoảng thời gian gần tuần, bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế, nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi điều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng gớp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Sinh viên thực Phạm Văn Nhất 1.Lý chọn đề tài: Ngày xã hội phát triển theo khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc Với nhu cầu giải trí ngày cao, người tạo thứ ngày đưa vào sống ngày Chính nhu cầu sử dụng mặt hàng điện tử ngày tăng, mạch audio power amplifier sử dụng rộng rãi giúp ích nhiều sống 2.Một số đề tài nghiên cứu Các mạch nghiên cứu âm : Mạch công suất âm sử dụng ic TDA 2030 Và mạch công suất âm dung ic TDA 2003 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu linh kiện mạch Điện trở Hiểu cách đơn giản.Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vơ lớn 1.2 Các thơng số điện trở Điện trở dây dẫn : Giá trị điện trở đặc trưng cho khả cản trở dòng điện điện trở Yêu cầu giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm thời gian, Điện trở dẫn điện tốt giá trị nhỏ ngược lại Giá trị điện trở tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ… Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R = ρ.L / S Trong : ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L chiều dài dây dẫn S tiết diện dây dẫn R điện trở đơn vị Ohm Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R = ρ.L / S Trong : ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L chiều dài dây dẫn S tiết diện dây dẫn R điện trở đơn vị Ohm Trong thực tế điện trở sản xuất với số thang giá trị xác định Khi tính tốn lý thuyết thiết kế mạch điện, cần chọn thang điện trở gần với giá trị tính Cơng suất tối đa cho phép Khi có dịng điện cường độ I chạy qua điện trở R, lượng nhiệt tỏa R với công suất: P = U.I = I2.R Nếu dịng điện có cường độ lớn nhiệt lượng tiêu thụ R lớn làm cho điện trở nóng, cần thiết kế điện trở có kích thước lớn để tản nhiệt tốt Công suất tối đa cho phép công suất nhiệt lớn mà điệntrở chịu ngưỡng điện trở bị nóng lên bị cháy Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả chịu nhiệt Pmax = U2max/R = I2max.R Điện trở có giá trị xác định - Điện trở than ép (cacbon film): Điện trở than ép có dải giá trị tương đối rộng (1Ω đến 100MΩ), công suất danh định 1/8W – 2W, phần lớn có cơng suất 1/4W 1/2W Ưu điển bật điện trở than ép có tính trở nên sử dụng nhiều phạm vi tần số thấp - Điện trở dây quấn chế tạo cách quấn đoạn dây chất dẫn điện tốt (Nichrome) quanh lõi hình trụ Trở kháng phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, đường kính độ dài dây dẫn Điện trở dây quấn có giá trị nhỏ, độ xác cao có công suất nhiệt lớn Tuy nhiên nhược điểm điện trở dây quấn có tính chất điện cảm nên không sử dụng mạch cao tần mà ứng dụng nhiều mạch âm tần - Điện trở màng mỏng: Được sản xuất cáchlắng đọng Cacbon, kim loại oxide kim loại dạng màng mỏng lõi hình trụ Điện trở màng mỏng có giá trị từ thấp đến trung bình, thấy rõ ưu điểm bật điện trở màng mỏng tính chất trở Cách ghi đọc tham số điện trở Điện trở thường ký hiệu vòng mầu , điện trở xác ký hiệu vịng mầu Cách đọc trị số điện trở vòng mầu : Cách đọc điện trở vòng mầu - Vòng số vịng cuối ln ln có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, vòng sai số điện trở, đọc trị số ta bỏ qua vòng - Đối diện với vòng cuối vòng số 1, đến vòng số 2, số - Vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị - Vòng số bội số số 10 - Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3) - Có thể tính vịng số số số khơng "0" thêm vào - Mầu nhũ có vòng sai số vòng số 3, vòng số nhũ số mũ số 10 số âm Cách đọc trị số điện trở vòng mầu : - Vòng số vòng cuối , vòng ghi sai số, trở vịng mầu mầu sai số có nhiều mầu, gây khó khăn cho ta xác định đâu vịng cuối cùng, nhiên vịng cuối ln có khoảng cách xa chút - Đối diện vòng cuối vòng số - Tương tự cách đọc trị số trở vòng mầu vòng số bội số số 10, vòng số 1, số 2, số hàng trăm, hàng chục hàng đơn vị - Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vịng 4) - Có thể tính vịng số số số không "0" thêm vào 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 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, Cấu tạo biến trở gồm thành phần chạy cuộn dây làm hợp kim có điện trở suất lớn Biến trở thường ráp máy phục vụ cho trình sửa chữa, cân chỉnh kỹ thuật viên Ký hiệu biến trở sơ đồ mạch điện dạng sau - Biến trở, triết áp : Biến trở Là điện trở chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu VR chúng có hình dạng sau : Hình dạng biến trở Ký hiệu sơ đồ Biến trở thường ráp máy phục vụ cho trình sửa chữa, cân chỉnh kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo hình bên Cấu tạo biến trở Triết áp : Triết áp tương tự biến trở có thêm cần chỉnh thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh Ví dụ - Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa triết phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh Ký hiệu triết áp sơ đồ nguyên lý Hình dạng triết áp Cấu tạo triết áp 3.IC LA 4440 Mô tả: LA4440 hai kênh âm khuếch đại cơng suất IC sẵn có kênh truyền hình kép cho phép cho âm stereo ứng dụng khuếch đại cầu Ở chế độ kép mang lại cho W cho kênh chế độ cầu nối đầu 19 W Nó có từ chối gợn tốt 46dB, tiếng ồn nhỏ, xây dựng áp tăng điện áp bảo vệ, vv tính lý tưởng vi mạch bảo vệ pin-to-pin LA4440 dây cấu hình âm sử dụng đầu vào đầu Các tính LA4440 Được xây dựng hai kênh để sử dụng Mono Stereo Chế độ kép 6W x cầu chế độ 19W 46 dB Ripple từ chối 18V Max Xử lý điện 12V điển hình Tách kênh tốt biến dạng thấp Được xây dựng chức tắt tiếng âm bảo vệ Pin-to-Pin Mạch bảo vệ đột biến 4.Biến áp Cấu tạo biến áp - BA thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm cuộn sơ cấp (đưa điện áp vào) hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp sử dụng) quấn lõi từ thép lõi ferit - Ký hiệu: - Hình dạng thực tế: Tỷ số vòng / vol bién áp Gọi n1 n2 số vòng quộn sơ cấp thứ cấp U1 I1 điện áp dòng điện vào cuộn sơ cấp U2 I2 điện áp dòng điện từ cuộn thứ cấp Ta có hệ thức sau: U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa ta lấy điện áp cao cho dịng nhỏ Cơng xuất BA Cơng xuất BA phụ thuộc tiết diện lõi từ, phụ thuộc vào tần số dòng điện xoay chiều, BA hoạt động tần số cao cho công xuất lớn 5.Tụ Điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động phổ biến, cấu tạo bới hai cực đặt song song, có tính chất cách điện chiều cho dịng điện xoay chiều qua nhờ nguyên lý phóng nạp Cấu tạo tụ điện: bên tụ điện cực kim loại đặt cách điện với nhau, môi trường tụ gọi điện mơi (mơi trường khơng dẫn điện) Điện mơi là: khơng khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh Tùy theo lớp cách điện hai cực tụ có tên gọi tương ứng Đặc tính bản: Tụ điện có khả tích trữ lượng dạng lượng điện trường cách lưu trữ electron, phóng điện tích để tạo dịng điện Đây tính chất phóng nạp tụ, nhờ có tính chất mà tụ có khả dẫn điện xoay chiều Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu C Ký hiệu tụ điện mạch điện Đơn vị tụ điện: Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta thường dùng đơn vị nhỏ như: 1F=10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara Cách đọc giá trị điện dung tụ điện: Tụ hóa: Giá trị điện dung tụ hóa ghi trực tiếp thân tụ Tụ hóa tụ có phân cực (-), (+) ln có hình trụ Tụ hóa 1000uF 25V Tụ giấy tụ gốm: trị số ký hiệu thân ba số Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ ) Ví dụ: tụ gốm ghi 102 nghĩa Giá trị = 10 x 102 = 1000p ( Lấy đơn vị picô Fara Chữ K J cuối sai số 5% hay 10% tụ điện Giá trị điện áp thân tụ: Ta thấy tụ điện ghi trị số điện áp sau giá trị điện dung, giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, điện áp tụ bị nổ Khi lắp tụ vào mạch điện có điện áp U người ta lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V vv Phân loại tụ điện: Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực ): Các loại tụ không phân biệt âm dương thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, tụ thường sử dụng mạch điện có tần số cao mạch lọc nhiễu Các loại tụ khơng phân cực Tụ hố ( Tụ có phân cực ): Tụ hố tụ có phân cực âm dương , tụ hố có trị số lớn giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hố thường sử dụng mạch có tần số thấp dùng để lọc nguồn, tụ hoá ln ln có hình trụ Các loại tụ hóa phân cực 6.TRANSITOR Hình dạng thực tế: Ký hiệu: Cấu tạo Transistor (Bóng bán dẫn) Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N, ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận, ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều - Cấu tạo Transistor: - Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực, lớp gọi cực gốc ký hiệu B (Base), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp - Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát (Emitter) viết tắt E, cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Ngun lý hoạt động Xét hoạt động Transistor NPN Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E Cấp nguồn chiều UBE qua cơng tắc trở hạn dịng vào hai cực B E, cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E Khi công tắc mở, ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dịng điện chạy qua mối C E (lúc dịng IC= 0) Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hạn dịng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dịng IB xuất => có dịng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ ràng dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo cơng thức IC = β.IB Trong IC dịng chạy qua mối CE IB dòng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P(cực B) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor Xét hoạt động Transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B 7.Micro Thạch Anh Hình ảnh cấu tạo Chương 2:Chiết Tính Và Thiết Kế Về Mạch Audio Amplyfier A Mạch audio amplifier gồm có phần: Mạch công suất sử dụng ic LA4440 (19W) Vẽ sơ đồ nguyên lý mô proteus Mạch điều chỉnh bass treble Sơ đồ thiết kế proteus Mạch in: Mô 3D Mạch micro Sơ đồ nguyên lý mô proteus Mạch in Mô 3D B.Thi công mạch - Dụng cụ sử dụng: + Đồng hồ VOM + Chì hàn + Mỏ hàn + Khoan mạch + Các linh kiện + Mạch in + …vv… - Q trình thi cơng mạch: + Phân tích sơ đồ nguyên lý + Tiến hành gia công mạch + Lắp ráp kiểm tra hoạt động mạch KẾT LUẬN Nhận xét chung Sau thời gian nghiên cứu thực niên luận em rút nhiều kinh nghiệm cho thân, thấy điểm mạnh điểm yếu mà chưa biết em cần củng cố lại kiến thức thân để hoàn thiện Ưu điểm Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài, em đạt kết sau: Chi phí mạch rẻ tiền,ít tốn cơng sức - Mạch đơn giản, chạy ổn định chất lượng - Có thể sử dụng rộng rãi nhiều nơi Nhược điểm Do thời gian hạn chế kiến thức cịn nhiều thiếu sót nên q trình làm niên luận em có gặp số khó khăn phát sinh số khuyết điểm sau: - Mạch cịn bị rè khơng ý muốn - Vật liệu làm mơ hình khơng tốt Hướng phát triển Tương lai làm mạch với công suất cao hơn, bền Và nhỏ gọn để phát triển rộng rãi TÀI LIỆU THAM KHẢO - Nguyễn Tấn Phước, Linh Kiện Điện Tử, Nhà Xuất Bản, Giao Thông Vận Tải, 2007 - Điện tử Nguyễn Đình Bảo, NXB KHKT 2008 - Kỹ thuật xung_Nguyễn Tấn Phước_NXB Thanh Hóa - Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ, NXBGD 2004 - Và số giảng, giáo trình nghành kỹ thuật điện tử trường Đại Học Tây Đô Các website tham khảo: http://www.alldatasheet.com http://www.dientuvietnam.net http://sangtaoclub.net