báo cáo đồ án thiết kế ampli 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ************ Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2013 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ************ Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2013 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mạch khuếch đại cơng suất loại A .1 Hình 1.2 Mạch khuếch đại công suất loại B Hình 1.3 Mạch khuếch đại cơng suất loai AB Hình 1.4 Mạch khuếch đại công suất loại C Hình 1.5 Mơ tả việc phân loại mạch Hình 1.6 Mạch lọc thơng thấp .5 Hình 1.7 Tầng khuếch đại âm sắc Hình 1.8 Cấu tạo transistro (NPN) .8 Hình 1.9 Cấu tạo transistor (PNP) Hình 1.10 Cấu tạo diode .9 Hình 1.11 Hình dáng loại Diode thực tế .9 Hình 1.12 Kí hiệu Diode cách mạch nguyên lý 10 Hình 1.13 Tụ phân cực không phân cực 10 Hình 1.14 Cấu tạo hình dáng tụ gốm 11 Hình 1.15 Cấu tạo hình dáng tụ hóa 11 Hình 1.16 Tụ hóa 12 Hình 1.17 Tụ gốm 12 Hình 1.18 Tụ xoay 13 Hình 1.19 Điện trở thực tế 14 Hình 1.20 Cách đọc điện trở vòng màu .15 Hình 1.21 Cách đọc điện trở 15 Hình 1.22 Cách đọc giá tri điện trở vòng màu 15 Hình 2.1 Sơ đồ khối ampli 16 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 18 Hình 2.3 sơ đồ mạch in 18 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí linh kiện 19 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh âm sắc 21 Hình 2.6 Sơ đồ mạch in 22 Hình 2.7 Sơ đồ ngun lí mạch nguồn 24 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch hiễn thị dùng AN6884 25 Hình 2.9 Sơ đồ khối IC An6884 26 Hình 2.10 Sơ đồ kết nối amply 27 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I Mạch khuếch đại công suất 1 Khuếch đại công suất loại A: Khuếch đại công suất loại B: Khuếch đại công suất loại AB: Khuếch đại công suất loại C: II Mạch bass treble Mạch lọc thông thấp: dùng để điều chỉnh bass Mạch lọc thông cao: dùng để điều chỉnh treble .6 Mạch nguồn III Các linh kiện mạch 1.Transistro 1.1 Khái niệm Diode .9 2.2 Cấu tạo 3.Tụ điện 10 3.1 Khái niệm 10 3.2 Cấu tạo 11 Điện trở 13 4.1 Khái niệm 13 4.2 Điện trở thực tế mạch điện tử .13 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH 16 I YÊU CẦU CỦA ĐỒ ÁN: 16 II CÁC BƯỚC THỰC HIỆN: 16 III SƠ ĐỒ KHỐI: 16 IV Thiết Kế & Thi Công: .18 A MẠCH KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT: 18 I Sơ đồ mạch, chức linh kiện: 18 Sơ đồ nguyên lý: 18 Mạch in: 18 Sơ đồ bố trí linh kiện .19 Chức linh kiện mạch: 19 II Nguyên lý hoạt động: 20 B MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC DÙNG TRANSITOR: 21 Sơ đồ nguyên lý: 21 Mạch in: .22 Nhiệm vụ linh kiện mạch: .22 Nguyên lý hoạt động: 23 C MẠCH NGUỒN: 24 D MẠCH HIỂN THỊ DÙNG AN6884: 25 Sơ đồ nguyên lý: 25 Chức năng: .25 Nguyên lý hoạt động: 26 E KẾT NỐI AMPLY HOÀN CHỈNH: 27 KẾT LUẬN LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp q tích lũy tồn kiến thức năm học tập chúng em Nó cột móc kiện để giúp chúng em tốt nghiệp trường giúp ích cho xã hội sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể q thầy TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH , tận tình giúp đỡ ,hướng dẫn giảng dạy chúng em suốt thời gian qua Ngành điện tử ngành quan trọng góp phần vào phát triển đất nước Sự phát triển nhanh chóng Khoa học – Cơng nghệ làm cho ngành điện tử ngày phát triển đạt nhiều thành tựu Nhu cầu người ngày cao điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử phải không ngừng phát minh sản phẩm có tính ứng dụng cao, sản phẩm có tính năng, có độ bền độ ổn định ngày cao… Nhưng điều sản phẩm bắt nguồn từ linh kiện: R, L, C, Diode, BJT, FET mà tảng điện tử tương tự Có thể nói,Mạch Khuếch Đại Âm Thanh sản phẩm tạo tảng phát triển sản phẩm Điện Tử phục vụ cho nhu cầu người Sau năm học, với tích lũy kiến thức mơn học: Vật Liệu Linh Kiện Điện Tử, Mạch Điện Tử đảm bảo cho chúng em phân tích thiết kế mạch Khuếch Đại Cơng Suất Âm Tần Hiện Mạch Khuếch đại Âm Thanh phổ biến thị trường, mà tầng khuếch đại công suất thiết kế sử dụng BJT ( FET) công suất : mach khuếch đại OTL, mạch khuếch đại OCL, mạch khuếch đại BCL… Chính mà nhóm chúng em chọn mạch khuếch đại công suất BJT ( FET) để làm đồ án cho môn học nhóm em Tóm Tắt nội dung: - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH Trong trình thực đố án, chúng em hướng dẫn tận tình thầy NGUYỄN VĂN AN Đó điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành Đồ Án Mơn học Vì kinh nghiệm yếu nên mong góp ý thầy để đồ án thành công Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I Mạch khuếch đại công suất Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo cơng suất đủ lớn để kích thích tải,cơng suất từ vài trăm mW đến vài trăm W Như mạch công suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ngõ vào ta khơng thể dùng mạch tương đương tín hiệu nhỏ để khảo sát chương trước mà thường dùng phương pháp đồ thị Tùy theo chế độ làm việc transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại công suất thành loại sau: Khuếch đại cơng suất loại A: Hình 1.1 Mạch khuếch đại cơng suất loại A - Điểm tín hiệu ngõ BJT ln vùng tích cực có nghĩa BJT phân cực cho tín hiệu ngõ ln biến thiên theo tín hiệu ngõ vào.Thường điểm - tĩnh Q (), phân cực cho mạch ích sửa dụng Tín hiệu khuếch đại gần nhưtuyến tính, nghĩa tín hiệu ngõ thay đổi tuyến tính tồn chu kỳ tín hiệu ngõ vào (Transistor hoạt động hai - bán kỳcủa tín hiệu ngõ vào) Ưu điểm: tín hiệu ngõ biến thiên , theo tín hiệu ngõ vào, tín hiệu có chất lượng - tương đối tốt,ít biến dạng Nhược điểm: phân cực chế độ làm việc nên hiệu suất tiêu hao lượng lớn kể khơng có tín hiệu ngõ vào.hiệu suất mạch thấp thường n=25% Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 2 Khuếch đại cơng suất loại B: Hình 1.2 Mạch khuếch đại công suất loại B - Đặc điểm phân cực điện áp = 0V tín hiệu ngõ vào vượt qua điện áp ngưỡng V BJT có tín hiệu ngõ thường khuếch đại bán - kì dương âm tùy thuộc vào loại BJT NPN hay PNP Transistor phân cực VBE=0 (vùng ngưng) chu kỳ âm dương tín hiệu ngõ vào khuếch đại Mạch khuếch đại công suất thường gép dạng PUSH-PULL  Ưu điểm: mạch không hoạt động khơng có tín hiệu ngõ vào ,vì tổn hao lượng  Nhược điểm: tín hiệu bị méo xuyên tâm tín hiệu ngõ vào phải vượt qua điện áp ngưỡng v BJT Hiệu suất mạch cao thường = 50%78,5% Khuếch đại cơng suất loại AB: Hình 1.3 Mạch khuếch đại công suất loai AB Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli + Đặc điểm cải tiến nhược điểm méo xuyên tâm lớp B cách nâng áp phân cực điện tĩnh Q cho nằm vùng lớp A lớp B, mạch phân cực có gần BJT Vì tín hiệu ngõ vào khuếch đại cho tín hiệu ngõ chu kì + Transistor phân cực gần vùng ngưng ,tín hiệu ngõ thay đổi chu kỳ tín hiệu vào (Transistor hoạt động chu kỳ- dương âm - tín hiệu ngõ vào) + Mạch khuếch đại công suất thường gép dạng bổ phụ, có nghĩa hai phần tử BJT cơng suất có thơng số , loại PNP loại NPN Nếu mạch thiết kế dùng nguồn đôi ta gọi mạch khuếch đại công suất dạng OCL (Output capactor-less) dùng nguồn đơn ngõ có tụ mạch khuếch đại công suất dạng OTL( Output Transforme- Less) + Ưu điểm: Tín hiệu ngõ bị méo dạng dạng B,tiệu hao lượng công suất ngõ vào lớp A, hiệu suất mạch cao, hệ số sử dụng BJT cao + Nhược điểm: cần có biến áp cung cấp nguồn đối xứng với mạch OCL phải có tụ ngõ mạch OTL Khuếch đại cơng suất loại C: Hình 1.4 Mạch khuếch đại công suất loại C Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli + Đặc điểm mạch phân cực cho BJT nằm vùng ngưng dẫn sâu so với lớp B, mạch khuếch đại phần đỉnh của tín hiệu ngõ vào, mạch khơng phù hợp dung để khuếch đại âm tầng , mà thương sữ dụng để khuếch đại tín hiệu cao tần + Transistor phân cực vùng ngưng để phần nhỏ chu kỳ tín hiệu ngõ vào khuếch đại Mạch thường dùng khuếch đại công suất tần số cao với tải cộng hưởng ứng dụng đặc biệt - Ngồi khuếch đại công suất lớp: d, e, f, g, h Đồ án chuyên ngành - Thiết kế Ampli Vẽ sơ đồ khối phần cần thiết cấu hình nên mạch Vẽ sơ đồ ngun lí phần đó, kết hợp tham khảo mạch có internet để phân tích ưu điểm nhược điểm, kiến thức học từ môn điện tử tương tự để thiết kế - Cắm mạch thử board đa để kiểm tra hoạt động mạch - Vẽ , in mạch, hàn linh kiện lên mạch - Thử lại mạch - Hoàn thành mạch viết báo cáo III SƠ ĐỜ KHỐI:  Sơ đồ khối: Hình 2.1 Sơ đồ khối ampli  Phân tích khối:  Giảm độ lớn tín hiệu:  Mục đích, tác dụng: giảm cường độ tín hiệu ( tín hiệu mặc định lấy từ máy tính ) trước đưa vào tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ đến tránh tượng tín hiệu bị cắt qua tầng sau  Khuếch đại tín hiệu nhỏ:  Mục đích,tác dụng: khuếch đại độ lớn tín hiệu nhận được, cung cấp tín hiệu đủ lớn cho phần điều chỉnh bass – treble cho tín hiệu qua phần bass – treble đủ lớn cho phần khuếch đại công suất  Bass – Treble:  Mục đích, tác dụng: o Núm Bass chỉnh độ lợi cho vùng tần số khoảng 100Hz., vùng tần số âm trầm tiếng trống, tiếng ồm ồm… o Núm Treble chỉnh độ lợi cho vùng tần số khoảng 10KHz, vùng tần số âm bổng 16 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli o Volume: dùng tăng giảm độ lớn tín hiệu loa cho phù hợp  Tầng cơng suất:  Mục đích,tác dụng: tầng khuếch đại chủ yếu cung cấp đủ cơng suất để đưa tải (loa) sau tín hiệu qua tầng trước o Khuếch đại tín hiệu nhỏ phần cơng suất: khuếch đại tín hiệu từ phần trước đến lớn lên để cung cấp cho phần khuếch đại tín hiệu o lớn Khuếch đại tín hiệu lớn: khuếch đại tín hiệu lớn, đưa tín hiệu tải ngồi IV Thiết Kế & Thi Cơng: 17 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli A MẠCH KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT: I Sơ đồ mạch, chức linh kiện: Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.2 Sơ đồ ngun lý mạch cơng suất Mạch in: Hình 2.3 sơ đồ mạch in 18 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli Sơ đồ bố trí linh kiện: Hình 2.4 Sơ đồ bố trí linh kiện Chức linh kiện mạch: a Các linh kiện cần thiết: STT Loại Giá trị Số lượng C1 4.7uF/50V C2,C3,C8,C9,C14,C6,C7 151 C13 4.7uF/50V C4 22 C10 10uF/25V C11 100uF/50V C12 47uF/50V R1 56K R2, R5 3K9 10 R3 47K 11 R4 2K2 12 R6 1K 13 R7 22K 14 R8, R21 10  /1W 15 R23,R25,R26, 10  16 R15, 470K 820  R16 17 R17, R18 19 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 18 R27,R28,R29,R30,R31R32 680  19 R13, R14 220  20 D1,D2, D3 4148 21 D4, D5 Zener 12V 22 D1 4002 23 Q1, Q2,Q3,Q4 2N5551 24 Q5 A1013 25 Q6 C9015 26 Q7 C9014 27 Q8,Q9,Q10 D718 Q10,Q11,Q12 B688 II Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu âm tần từ ngõ vào đưa vào cực B hai cặp vi sai Q1, sau từ cực cặp vi sai đến cực B Q3, hai cực C Q4 ,Q5 cấp cho hai cực G Q6 ,Q7 sau cấp cho loa Độ khuếch đại mạch phụ thuộc vào R6, R7 tính theo cơng thứclần 20 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli B MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC DÙNG TRANSITOR: Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh âm sắc 21 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 2 Mạch in: Hình 2.6 Sơ đồ mạch in Nhiệm vụ linh kiện mạch: IC4558: nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu OPAMP mạch khuếch đại đảo, OPAMP mạch cộng đảo C1, C2, C3, C5 C11: tụ liên lạc R1, R2 R3: điện trở định hệ số khuếch đại OPAMP R4, R5 C4: định hệ số khuếch đại OPAMP C12: tụ lọc nguồn R15 R16: cầu phân áp Dz: diode Zener ghim áp 12V R17 C13: mạch lọc nguồn R7, R9 : tín hiệu có tần số thấp chọn qua R12 C8: tín hiệu tần số trung bình chọn qua R7 C10 : tín hiệu có tần số cao chọn qua R8, R11 R14: điện trở hồi tiếp VR1: biến trở BASS, dùng điều chỉnh tín hiệu tần số thấp VR2: biến trở MIDLE, dùng điều chỉnh tín hiệu tần số trung bình VR2: biến trở TREBLE, dùng điều chỉnh tín hiệu tần số cao VR3: biến trở VOLUME, dùng điều chỉnh biên độ tín hiệu 22 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli Nguyên lý hoạt động: Xét mạch Bass Control: * Khi VR chỉnh lên vị trí A, ta có mạch tương đương sau: Ở tần số f=10kHz điện dung tụ C6 C7 là: 104 pF nên bị hồi tiếp nghịch qua R nối tiếp R2 R5, độ lợi tần số cao bị làm suy yếu.Như C6, C7 R2, R5 C4 xem nối tắt tín hiệu tần số cao xuống mass qua R2 R2= 1k nối mass Tín hiệu tần số thấp: Vout  101 Vin � Vin 111 *Khi VR chỉnh lên vị trí B, ta có mạch tương đương sau: Vout  Vin 111 � Vin nhỏ.Như khơng có tín hiệu tần số thấp *Khi VR chỉnh lên vị trí C, ta có mạch tương đương sau: Vout  51 Vin 111 � Vin có giá trị trung bình Kết luận: điều chỉnh VR từ A � B tín hiệu tần số thấp lấy có biên độ từ nhỏ đến lớn, nghĩa chỉnh âm lượng tần số thấp Xét mạch Treble Control: Tụ C5  102  10 pF xem hở mạch tần số thấp có X C lớn tần số f=100Hz, ta có: XC  1  ; 1.59 M  2 fC 2 *100 *103 *1012 Còn tần số cao f=20kHz, X C tương đương với R1: XC  1  ; 8k  2 fC 2 * 20 *10 *103 *1012 Tụ C6  103  10 pF , có X C tương đương với R2: XC  1  ; 800 2 fC 2 * 20 *103 *104 *1012 Như vậy, tụ C5 C6 xem hở mạch tần số thấp nối tắt tín hiệu có tần số cao( từ 23 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 10kHz đến 20kHz).Do đó, chỉnh VR2 từ A � B ta có tín hiệu tần số cao lấy từ lớn đến nhỏ, nghĩa thay đổi âm lượng tiếng Treble C MẠCH NGUỒN: Nguồn 35V: a Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.7 Sơ đồ ngun lí mạch nguồn b Mạch in: Hình 2.7 Sơ đồ mạch in mạch nguồn c Nguyên lý hoạt động: 24 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli - Khi cấp dòng điện xoay chiều AC 220V vào qua biến tạo dòng điện - xoay chiều AC 35V Từ biến cho dòng qua cầu diode chỉnh lưu , biến dòng AC 35V thành DC - 35V cấp cho mạch công suất Mạch bass- treble cần ngn đơn 12V , để có nguồn DC 12V, - phải cho dòng qua cầu diode Hai tụ lọc lớn dung để lọc dòng D MẠCH HIỂN THỊ DÙNG AN6884: Sơ đồ nguyên lý: V -1 V Vcc( V) R(  ) - 12 47 10 – 14 68 12 16 91 D LED LED LED LED 9 D D D AN 6884 Thông số R (60oC) 1 U R 100 D LED J4 Ta (max) = 750C 7-9 C 10uF R 10K R - 10 10K A U D IO IN 27 39 – 11 511 10 - 12 62 J2 V -1 V 11 –lý13mạch hiễn 75 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên thị dùng AN6884 12 – 14 82 Chức năng: Chân 1: led output: ngõ led 25 13 – 15 100 14 - 16 110 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli Chân 2: led output: ngõ led Chân 3: led output: ngõ led Chân 4: led output: ngõ led Chân 5: GND: Mass Chân 6: led output: ngõ led Chân 7: AMP.output: ngõ tín hiệu Chân 8: AMP.Input: ngõ vào tín hiệu Chân 9: Vcc: điện áp cung cấp Nguyên lý hoạt động: a Sơ đồ khối: Hình 2.9 Sơ đồ khối IC An6884 b Giải thích: Tín hiệu vào chân số (là ngõ vào cộng opamp) theo tính chất opamp V+ > V- ngõ +Vcc (nguồn cung cấp cho opamp) ngõ đưa đến V- opamp lại ( C1, C2, C3, C4, C5) V+ opamp đặt mức điện áp khác theo thứ tự tăng dần nhờ vào điện trở làm cầu chia điện áp Khi điện áp chân V- opamp C1, C2, C3, C4, C5 lớn V+ ngõ –Vcc (nguồn cung cấp cho opamp) ngõ opamp đua chân 1, 2, 3, 4, để điều khiển led theo tín hiệu ngõ vào dạng cột, tín hiệu ngõ vào tăng dần led sáng dần từ led đến led ngược lại c Đặc điểm: - Khoảng điện áp cung cấp rộng ( 3,5-> 16 V) 26 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli - Dòng điện ngõ ra: I led= 15mA - Led hiển thị theo mức: -10,-5,0, 3,6 dB - Nhiễu thấp led sáng - Độ lợi khuếch đại trung bình 26 dB E KẾT NỐI AMPLY HỒN CHỈNH: Hình 2.10 Sơ đồ kết nối amply 27 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 28 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli KẾT LUẬN - Qua ngày miệt mài làm việc, với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Văn An thầy khoa cơng nghệ điện tử, nhóm chúng em đạt kết sau:  Thiết kế lắp rắp thành công mạch ampli công suất 380W gồm mạch công suất, mạch bass- treble, mạch đèn led hiển thị theo nhac, mạch điều khiển tốc độ quạt theo tín hiệu âm mạch nguồn vỏ máy  Đạt mục tiêu yêu cầu đồ án  Tham khảo nhiều tài liệu hay ý tưởng sáng tạo thiết kế  Khả làm việc theo nhóm - Tuy nhiên hạn chế:  Tín hiệu âm mạch ampli chưa tốt  Do kiến thức hạn chế nên báo cáo thiếu sót 29 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli Tài liệu tham khảo ***** [1] Nguyễn Tấn Phước, Mạch điện tử - Nxb Hồng Đức, 2008 [2] GV Lê Thị Hồng Thắm, Tài Liệu Tham Khảo Môn Linh Kiện Điện Tử, NXB Trường Đại Học Công Nghiệp,Năm 2008 Và số Website: alldatashet.com dientuvietnam.net biendt.biz luanvan.net tailieu.vn www.google.com ... 470K 820  R16 17 R17, R18 19 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 18 R27,R28,R29,R30,R31R 32 680  19 R13, R14 22 0  20 D1,D2, D3 4148 21 D4, D5 Zener 12V 22 D1 40 02 23 Q1, Q2,Q3,Q4 2N5551 24 Q5... thứclần 20 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli B MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC DÙNG TRANSITOR: Sơ đồ nguyên lý: Hình 2. 5 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh âm sắc 21 Đồ án chuyên ngành Thiết kế Ampli 2 Mạch in:... 4.7uF/50V C2,C3,C8,C9,C14,C6,C7 151 C13 4.7uF/50V C4 22 C10 10uF /25 V C11 100uF/50V C 12 47uF/50V R1 56K R2, R5 3K9 10 R3 47K 11 R4 2K2 12 R6 1K 13 R7 22 K 14 R8, R21 10  /1W 15 R23,R25,R26, 10 