Niên luận thiết kế mạch loa bluetooth

Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho nghành Điện tử phải không ngừng phátminh các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và độ

LỜI NÓI ĐẦU

Nghành điện tử là một trong những nghành quan trọng góp phần vào sự phát triển của đất nước Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học-Công nghệ làm cho nghành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu lớn Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho nghành Điện tử phải không ngừng phátminh các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và

độ ổn định ngày càng cao… Nhưng một điều cơ bản là các sản phẩm đó đều bắt nguồn

từ những linh kiện:R, L, C, Diode, BJT, FET mà nền tảng là điện tử tương tự

Có thể nói,Mạch Loa Bluetooth là một trong những sản phẩm tạo nền tảng pháttriển của những sản phẩm Điện Tử phục vụ cho nhu cầu của con người Sau hơn 3 nămhọc, với sự tích lũy kiến thức của các môn học đã đảm bảo cho em có thể phân tích vàthuyết kế được mạch

Hiện nay Mạch Loa Bluetooth rất phổ biến trên thị trường, mà tầng khuếch đạicông suất được thiết kế sử dụng BJT ( FET ) công suất như : mạch khuếch đại OTL,mạch khuếch đại OCL, mạch khuếch đại BCL…nhưng đơn giản hơn ta có thể sử dụng

IC tích hợp như: TDA, LA, LM, TL…Chính vì vậy mà em đã chọn cho mình mạchkhuếch đại công suất dùng IC 2030 kết hợp với mạch bluetooth

Trong quá trình thực hiện niên luận, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy

Nguyễn Thanh Phong Đó chính là điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt

niên luận lần này Vì kinh nghiệm còn yếu nên em mong được sự góp ý của thầy đểniên luận được thành công hơn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm niên luận này cũng như có được kết quả như ngày hôm nay

em luôn được sự giúp đỡ cũa thầy Phong đã hướng dẫn em Và nhân đây em xin gửi

lời cảm ơn đến:

Trường Đại Học Tây Đô đã tạo điều kiên cho em trong suốt thời gian học tập

tại trường

Cảm ơn các thầy trong khoa Điện-Điện Tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạt

những kiến thức quý báo cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao kiến thức, làhành trang cuộc sống ngày mai

Đặc biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Nguyễn Thanh Phong

giáo viên hướng dẫn để em hoàn thành tốt niên luận này, thầy đã đưa ra những ý kiếnthiết thực nhằm bổ xung và điều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong niên luận

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Phong nói riêng và khoa

Điện-Điện Tử nói chung, đã tận tình giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong

suốt thời gian làm niên luận

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Phong và các thầy

khoa Điện-Điện Tử, em chúc các thầy có nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công

trong công việc

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, ngày tháng

năm 2016 Giảng viên hướng dẫn

ThS Nguyễn Thanh Phong

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.Giới thiệu các linh kiện điện tử sử dụng trong niên luận.

Linh kiện được sử dụng gồm:(2 tụ phân cực 1 uf và 470uf), (1 tụ phân cực 4.7uf47uf 100uf), (1 tụ 103, 2 tụ 104), điện trở gồm :{1 ôm, 3(1k), (3.3k), 3(10k), (56k),3(100k), (680k), 1 transistor, 3 biến trở 50k, 2 diode, ic TDA 2030, 2 loa 4ôm 3W, 1biến áp và 1 mạch bluetooth }

1 Điện trở: Là đại lượng đặc trưng cho

tính chất cản trở dòng điện của vật liệu

1.1 Phân Loại :

- Điện trở thường : là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

- Điện trở công suất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W,10W

tay phải trước khi đọc giá trị.

Đối với điện trở 4 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giátrị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giátrị điện trở

 Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

1.3 Ứng dụng : Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy

điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện trở cónhững tác dụng sau :

o Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

o Mắc điệc trở thành cầu phân áp

o Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động

o Tham gia vào các mạch tạo dao động LC

2 Tụ điện :

Là một linh kiện điện tử thụ động tạo

bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi

điện môi (dielectric) Khi có chênh lệch

điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ

xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng

trái dấu

Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc-quy Mặc dù cách hoạtđộng của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượngđiện Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này

và chuyển electron sang cực còn lại Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo raelectron – nó chỉ lưu trữ chúng Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh Đây là một

ưu thế của nó so với ắc qui

Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa rakhái niệm là điện dung của tụ điện Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ nănglượng của tụ điện càng lớn và ngược lại Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Farad(kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị

tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara(pF)

3 Diode.

Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường

được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay

chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp

phân cực cho transistor hoạt động

Trong mạch chỉnh lưu

Diode có thể được tích hợp

thành Diode cầu có dạng

4 Transistor

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 đượcTransistor ngược; về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấungược chiều nhau (không có nghĩa ta dùng 2 diode sẽ ghép thành 1 transistor)

6 IC TDA 2030:

TDA2030 là một mạch nguyên khối tích hợp sẵn nằm trong gói Pentawatt®,nhằm sử dụng như một bộ khuêch đại lớp AB tần số thấp Thông thường nó cung cấpmột công suất đầu ra 14W (d=0.5%) tại 14V/4; 14V hoặc 28V, công suất đầu ra đảmbảo 12V trên tải 4 và 8W trên tải 8 (DIN45500)

TDA2030 cho dòng ra cao có hài và méo chéo rất thấp Hơn nữa thiết bị kết hơpvới một hệ thống bảo vệ ngắn mạch có khả năng tự động giới hạn công suất tiêu tán đểgiữ điểm làm việc trong vùng hoạt động an toàn Một hệ thống ngắt nhiệt thôngthường cũng được đi kèm

VỊ trí chân:

7 MODULE BLUETOOTH HC-05

Module Bluetooth HC-05 chưa ra chân giúp bạn có thể dễ dàng đưa vào các thiết kế để

hoạt động từ mức điện áp từ 3v3 đến 5vdc Khi kết nối với máy tính , HC-05 sẽ nhận như 1 cổng COM ảo chế độ truyền Haft Duplex tức trong 1 thời điểm chỉ có thể truyềnhoặc nhận tính hiệu.

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động của UART 3.3 – 5V

- Dòng điện khi hoạt động: khi Pairing 30Ma, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8 Ma

- Baudrate UART có thể chọn được: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200

- Kích thước của module chính: 28mm x 15mm x 2.35mm

- Dải tần song hoạt động: 2.4GHz

- Bluetooth protocol: Bluetooth Specification v2.0+EDRo

- Kích thước: 26.9mm x 13mm x 2.2mm

8 LOA:

Trong mạch sử dụng 2 loa 3W 4ohm.Ngoài ra còn có thể sử dụng loa có công suất10W 15W tùy theo sở thích của mỗi người

CHƯƠNG 2: THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ BIỂU ĐỒ CỦA TDA 2030

I THÔNG SỐ KỸ THUẬT TDA 2030

1 Các thông số tối đa:

2 Thông số nhiệt:

Po = 0.1 to8W

RL = 8W

Gv = 30 dB

f = 40 đến15,000 Hz

mAmA

II BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN

Hình 1:công suất ra và Hình 2: Công suất ra Hình 3:méo và

và điện áp cung cấp và điện áp cung cấp công suất ra

Hình 4: méo và Hình 5: méo và Hình 6:méo

Công suất ra công suất ra và tần số

Hình 7: méo và tần số Hình 8: tần số đáp ứng Hình 9:dòng

áp với các giá trị khác nhau tĩnh và điện

của tụ quay C8(hinh 13) cung cấp

Hình 10:SVR và điện áp Hình 11:Công suất hao phí Hình 12:công tăng có ích và công suất ra suất hao phí

tối đa và điện áp cung cấp (song

hình sin)

III SƠ ĐỒ

1 Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm thanh

2 Sơ đồ mạch Bluetooth

CHƯƠNG 3: THUYẾT KẾ

1.5.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch khuếch đại âm thanh

1.5.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch bluetooth

II SƠ ĐỒ LAYOUT

1 Sơ đồ mạch khuếch đại âm thanh

2 Sơ đồ mạch Bluetooth

III QUY TRÌNH KIỂM TRA MẠCH IN

1 Kiểm tra mạch in trước khi hàn

Hàn mạch Sau khi có đầy đủ linh kiện chúng ta hàn mạch Trong quá trình hàn mạch phải tuân thủ một số nguyên tắc sau:

- Phải dùng nhựa thông trong quá trình hàn

- Không được để thiếc hàn rơi trên mạch in, có thể gây chập cháy mạch

- Không được để mỏ hàn quá lâu ở chân linh kiện có thể khiến cho kinh kiện bi hỏng

- Hạn chế tối đa việc hàn đi hàn lại một mốt hàn, có thể làm cho hỏng mạch in.

Trước khi hàn linh kiên lên mạch in ta phải kiểm tra mạch in Quy trình kiểm tra mạch in như sau:

- Trước tiên, kiểm tra bằng mắt thường xem mạch in có đúng với mạch in chúng ta thiết kế không ?

- Kiểm tra bằng mắt xem có chân linh kiện nào bị nối chung với GND thông qua lớp đổ đồng không ( trường hợp này rất dễ xảy ra vì chúng ta để khoảng cách lớp đổ đồng với dây nối quá bé hoặc

- Sửa tất cả các lỗi gặp phải trong quá trình kiềm tra

2 Kiểm tra sau khi hàn

Sau khi hàn linh kiện chúng ta phải kiểm tra nguội trước khi cấp nguồn cho mạch để tránh cháy chập Kiểm tra mạch sau khi hàn gồm các bước:

- Quan sát bằng mắt thường xem có mối hàn nào bị chờm sang dây khác không, đặc biệt là các mối hàn ở chân IC

- Dùng đồng hồ đo thông mạch, chập mạch Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện đc nối với nhau xem có thông mạch không Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện không được nối với nhau xem chúng có bị nối với nhau do hàn mạch không

-Khi kiểm tra nguội xong, ta cấp nguồn cho mạch cho mạch chạy thử xem nó có hoạt động ổn định như mong muốn không Nếu không, tiến hành việc kiểm tra lỗi và khắc phục lỗi khi chạy thật

Toàn bộ quy trình kiểm tra mạch được thể hiện trên sơ đồ sau

1 Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại

TDA 2030 là con khuếch đại âm thanh, tín hiệu vào từ đầu IN được so sánh vớitín hiệu đầu ra Tụ 1uf là tụ lọc tín hiệu 1 chiều Và tụ 470uf lọc tín hiệu đầu ra, và cóthêm tụ 470uf để lọc nguồn, trở 680k nối vào đầu IN để kéo chân IN luôn là tín hiệuđầu vào.Tránh trường hợp IN quá thấp.2 diode bảo vệ, tránh ngược dòng

2 Nguyên lý hoạt động của mạch bluetooth

+ Ở chê độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dò tìm

module sau đó pair với mã PIN là 1234 Sau khi pair thành công, bạn đã có 1 cổng serial từ xahoạt động ở baud rate 9600

+ Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1 module

bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop ) và tiến hành pair chủ động mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone

Module bluetooth HC05 có nhiều chức năng

Module bluetooth HC05 được điều khiển bằng tập lệnh AT để thực hiện các tác vụ mong

muốn Để bluetooth module chuyển từ chế độ thông thường qua điều khiển bằng AT, ta có 2 cách như sau:

+ Cấp nguồn cho module bluetooth (Vcc và Gnd) đồng thời cấp mức điện áp cao (=Vcc) cho

chân KEY của module bluetooth Khi đó giao tiếp bằng tập lệnh AT với module bằng cổng

Serial (Tx và Rx) với baud rate là 38400 (khuyên dùng)

+ Cấp nguồn cho module bluetooth trước, sau đó cấp mức điện áp cao cho chân KEY của module bluetooth Lúc này bạn có thể giao tiếp với module bằng tập lệnh AT với baud rate

V SẢN PHẨM

KẾT LUẬN

Sau một thời gian tìm hiểu, và được sự hướng dẫn của thầy giáo: Nguyễn Thanh

Phong em đã hoàn thành niên luận: “Thiết kế mạch khuếch đại âm thanh kết hợp với

mạch hiển thị”, đã kiểm tra hoạt động và đạt được các yêu cầu của đề tài

Qua đề tài này em đã được hiểu hơn và áp dụng được các kiến thức đã học vàothực tế Hiểu được quá trình thiết kế chế tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các

hệ mạch đơn giản Và từ đó giúp em có thêm kiến thức để có thể thực hiện thiết kếcác loại mạch có độ phức tạp hơn

Cuối cùng em chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy giáo Nguyễn Thanh

Phong đã giúp em hoàn thành đề tài này

Tài liệu tham khảo: