mạch khuếch đại âm thanh

mạch khuếch đại âm thanhmạch khuếch đại âm thanh dùng bjtmạch khuếch đại âm thanh đơn giảnmạch khuếch đại âm thanh dùng icmạch khuếch đại âm thanh đơn giản nhấtmạch khuếch đại âm thanh dùng ic la4440mạch khuếch đại âm thanh công suất lớnmạch khuếch đại âm thanh công suất nhỏmạch khuếch đại âm thanh dùng ic công suất 100wsơ đồ mạch khuếch đại âm thanh đơn giản

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA - BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Đề Tài: MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH SỬ DỤNG TRANSITOR Giảng viên hướng dẫn: PHẠM THỊ HỒNG ANH Sinh viên thực hiện: PHAN TUẤN NINH Lớp : KTĐ-ĐT K14D Hà Nội, tháng năm 2017 Page | LỜI NĨI ĐẦU Có thể nói thiết bị khuếch đại âm hay gọi Ampli sản phẩm cho thấy sản phẩm ngành điện tử có tính ứng dụng cao đời sống ngày Từ tạo tiền đề phát triển cho sản phẩm nghành điện tử, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt giải trí hàng ngày người Sau năm học, với tích lũy kiến thức môn học Điện tử bản, Điện tử thông tin, Điện tử công suất… đảm bảo cho em phân tích thiết kế mạch khuếch đại công suất âm đơn giản Hiện mạch khuếch đại công suất âm phổ biến thị trường, tầng khuếch đại công suất thường thiết kế sử dụng BJT ( FET) công suất, với yêu cầu công suất vừa phải phục vụ cho nhu cầu giải trí cá nhân để đơn giản ta thiết kế mạch khuếch đại cơng suất sử dụng IC tích hợp sẵn như: TDA, LA, LM, TL… Việc sử dụng IC khuếch đại tương tự khối mạch điện phức tạp tích hợp sẵn chắn dễ dàng sáng sủa nhiều so với việc tính tốn, thiết kế, bước xác định tất thông số phần tử mạch transistor, điện trở, tụ điện v.v thành phẩm cuối Nhận thức tiện lợi ưu điểm vượt trội từ việc sử dụng IC khuếch đại thuật toán đem lại mà nhóm chúng em đến định chọn đề tài “Mạch khuếch đại công suất âm sử dụng transitor” sử dụng transistor “ TIP41C “ để thực đồ án cho mơn học Trong q trình thực đồ án, em có nhiều thiếu sót nhờ hướng dẫn nhiệt tình góp ý q giáo Phạm Thị Hồng Anh mang lại,em hồn thành tốt đồ án cho mơn học Vì lần thực đồ án cho môn chuyên nghành nên cố gắng chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do chúng em mong nhận nhiều đóng góp ý kiến từ thầy Thảo nói riêng thầy giáo mơn khoa Điện – Điện tử nói chung để đồ án mơn học ngày hồn thiện Thay mặt nhóm, em xin chân thành cảm ơn! Nhận xét GVHD : MỤC LỤC PHẦN GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .1 1.1 Mục tiêu 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Giới hạn đề tài PHẦN THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu 2.2 Thiết kế sơ đồ khối .1 2.3 Chức khối 2.3.1 Khối nguồn 2.3.2 Khối tiền khuếch đại 2.3.3 Khối âm sắc 2.3.4 Khối khuếch đại công suất 2.4 Khảo sát số linh kiện quan trọng sử dụng mạch 2.4.1 tip41c 2.5 Thiết kế sơ đồ nguyên lý .5 2.5.1 Mạch nguồn 2.5.2 Mạch tiền khuếch đại 2.5.3 Mạch âm sắc 2.5.4 Mạch khuếch đại công suất 2.6 Sơ đồ nguyên lý chi tiết PHẦN THI CÔNG MẠCH 10 3.1 Danh sách linh kiện 10 3.2 Vẽ sơ đồ nguyên lý 10 3.3 Vẽ sơ đồ mạch in 11 PHẦN KẾT QUẢ THỰC HIỆN 11 Kết luận 12 Hướng phát triển 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO .13 PHAN TUẤN NINH PHẦN 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN 1.1 MỤC TIÊU Sau thực xong đề tài nhóm em hiểu rõ nguyên lí làm việc thiêt bị khuếch đại cơng suất tự tay chế tạo cho mạch ampli đơn giản để nghe nhạc ngày 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mạch khuếch đại âm sản phẩm tiêu biểu ngành điện tử có tính ứng dụng cao đời sống, phục vụ cho nhu cầu nghe nhạc, xem phim giải trí ngày 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Bằng kiến thức học mà nhóm em có khả thiết kế lắp ráp mạch ampli có cơng suất nhỏ (tổng công suất hiệu dụng vào khoảng 40W dùng ( Transistor TIP41C Transistor TIP42C ), sử dụng cho máy nghe nhạc MP3, điện thoại, tivi, laptop… để phục vụ nhu cầu nghe nhạc giải trí hàng ngày phòng có diện tích vừa nhỏ Mạch hầu hết sử dụng linh kiện phổ biến thị trường có giá phù hợp với điều kiện tài bạn sinh viên Mạch khuếch đại công suất âm dải âm tần từ 20Hz đến 20kHz Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH PHẦN 2: THIẾT KẾ 2.1 GIỚI THIỆU Hầu hết số nghe người nhắc đến thiết bị có tên Ampli, thiết bị thiếu gia đình Ampli thực chất hệ thống khuếch đại cơng suất âm thanh, thường gồm có thành phần sau: nguồn cung cấp cho tồn hệ thống làm việc, ngõ vào tín hiệu âm qua chỉnh âm sắc bass, treble… tiếp đưa đến phận khuếch đại tín hiệu cuối tới ngõ để đưa tín hiệu âm sau khuếch đại loa để thưởng thức 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Từ yêu cầu hệ thống khuếch đại công suất âm nhóm tiến hành thiết kế sơ đồ khối mạch hình sau: Hình 2.2 Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất âm Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH 2.3 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI 2.3.1 Khối nguồn Có chức cấp nguồn cho toàn mạch để hoạt động 2.3.2 Khối tiền khuếch đại Có chức khuếch đại tín hiệu ngõ vào lên nhiều lần để đưa qua tầng âm sắc xử lý Khối sử dụng Transistor TIP41C để khuếch đại 2.3.3 Khối âm sắc Khối cho phép điều chỉnh đặc tính tín hiệu âm ngõ vào điều chỉnh âm trầm (bass), âm bổng (treble) tùy theo sở thích người nghe Sử dụng mạch lọc thụ động mạch lọc tích cực phép hạn chế dải tần số tùy theo nhu cầu, chẳng hạn muốn nghe âm trầm (bass) cần hạn chế dải tần số cao qua ngược lại với âm treble cần hạn chế dải tần số thấp qua 2.3.4 Khối khuếch đại cơng suất Để phát âm loa trước tín hiệu cần phải khuếch đại lên nhiều lần Ở khối có chức khuếch đại tín hiệu từ tầng âm sắc đưa qua lên nhiều lần để đảm bảo tín hiệu đủ lớn, phát loa để nghe thấy Sử dụng Transistor TIP42C để khuếch đại Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH 2.4 KHẢO SÁT MỘT SỐ LINH KIỆN QUAN TRỌNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH Thông số kỹ thuật: Điện áp cực đại: UC = 100V Dòng cực đại: 6A Hệ số khuếch đại: 15 ~ 75 Nhiệt độ làm việc: -65oC ~ 150oC Transistor TIP41C transistor lưỡng cực – BJT, TIP41C gồm lớp bán dẫn loại P loại N ghép lại với tạo thành transistor phân cực ngược NPN Hình 2.4 Sơ đồ chân TIP41C Transistor TIP41C đóng gói theo chuẩn TO-220, thứ tự chân từ trái qua phải B C E TIP41C transistor cơng suất có hệ số khuếch đại khoảng từ 15 đến 75, công suất lên đến 65W TIP41C ứng dụng rộng rãi mạch điện tổng quát, mạch khuếch đại âm thanh, mạch khuếch đại cơng suất tuyến tính Thái ngun,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH 2.5 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.5.1 Mạch nguồn Mạch sử dụng Transistor TIP41C sử dụng nguồn chiều đối xứng ±12V nên ta cần dùng máy biến áp để đưa nguồn xoay chiều 220V xuống điện áp đối xứng 12V Điện áp ngõ chỉnh lưu toàn kỳ qua diode để trở thành nguồn chiều đối xứng cung cấp cho tồn mạch Đối với mạch nguồn thành phần khơng thể thiếu tụ lọc nguồn Ở ta dùng tụ có trị số 4700uF để san phẳng điện áp dùng thêm tụ gốm 104 có giá trị 100nF để lọc nhiễu cao tần Hình 2.5.1 Mạch nguồn 2.5.2 Mạch tiền khuếch đại Để xử lý tín hiệu qua nhiều tầng khác cần đảm bảo tín hiệu ngõ vào phải đến tầng xử lý cuối trước bị suy giảm hồn tồn Vì người ta cần khuếch đại tín hiệu ngõ vào thơng qua mạch tiền khuếch đại hình đây:  Xét mạch Op-Amp lý tưởng: , nên =  Dòng qua : (2.1)  Hệ số khuếch đại vòng kín: => (2.2) Đối với mạch tiền khuếch đại độ khuếch đại tín hiệu khơng cần q lớn mạch khuếch đại cơng suất đủ để tín hiệu qua nhiều tầng xử lý mà không bị suy giảm phần quan trọng để tín hiệu khơng bị sái dạng nhiều phải tiếp tục qua tầng xử lý tiếp theo… Thực tế người ta thường chọn độ khuếch đại vào khoảng từ 5÷10 lần tầng 2.5.3 Mạch âm sắc Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH 2.5.3a Âm trầm (Bass) Là âm có dải tần số nghe nằm khoảng từ 20Hz đến 320Hz Với kiến thức học, biết mạch lọc tần số gồm có dạng lọc thụ động lọc tích cực Khi làm việc tần số thấp, mạch lọc có điện cảm lớn dẫn đến kết cấu chung mạch lọc thụ động trở nên phức tạp tốn Do người ta thường sử dụng mạch lọc tích cực để khắc phục nhược điểm Ở ta sử dụng mạch lọc tích cực – mạch lọc thơng thấp bậc để lọc âm Bass Tần số cắt mạch lọc hình 2.5.3a: (2.3) Để đơn giản người ta thường chọn , Lúc này: (2.4) Suy giá trị điện trở cần tìm: (2.5) Tính tốn thiết kế mạch lọc Bass ta chọn tần số cắt 320Hz Chọn tụ C = 33nF => => Chọn R thực tế 15kΩ Mạch lọc sử dụng Op-Amp khuếch đại đảo có hệ số khuếch đại vòng kín: => (2.6) Chọn thiết kế mạch lọc có thì: => (Dấu trừ chứng tỏ tín hiệu ngõ ngược pha 180° so với tín hiệu ban đầu) Vậy mạch lọc có ngõ khuếch đại tín hiệu âm Bass lên lần so với ban đầu Mạch sau tính tốn thiết kế: 2.5.3b Âm bổng (Treble) Với phần ta sử dụng mạch lọc thụ động – Mạch lọc thông thấp sử dụng RC đơn giản sau: Hình 2.5.3b Mạch lọc thơng thấp RC Tần số cắt mạch lọc RC: (2.7) Trong yêu cầu mạch điều chỉnh âm Treble dải tần âm làm việc lại nằm khoảng từ 320Hz đến 20kHz Muốn nghe Treble nhiều ta cho tần số cao qua nhiều tốt, ngược lại muốn Treble hạn chế dải tần số cao qua Vì để làm điều ta cần thiết kế lọc thơng thấp điều chỉnh dải tần số làm việc phạm vi này, cụ thể sau:  Tần số cắt cao mà lọc đạt 20kHz: Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH Chọn C = 10nF => = => Chọn = 1kΩ  Tần số cắt thấp mà lọc đạt 320Hz: Chọn C = 10nF => = => Chọn = 50kΩ Như với hai giá trị R 1kΩ 50kΩ vừa thu ta đề phương án mắc thêm biến trở VR = 50kΩ với điện trở 1kΩ Mạch lọc lúc thiết kế lại sau: Hình 2.5.3c Mạch lọc thơng thấp điều chỉnh tần số cắt Hình 2.5.3d Kết mô tần số cắt cao Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH Hình 2.5.3e Kết mơ tần số cắt thấp 2.5.4 Mạch khuếch đại công suất Sử dụng mạch khuếch đại khơng đảo có sơ đồ mạch sau :  Xét mạch Op-Amp lý tưởng: , nên =  Dòng qua : (2.8) Mặt khác:  Hệ số khuếch đại vòng kín: => (2.9) Theo Datasheet nhà sản xuất TDA2030A hoạt động ổn định, tín hiệu ngõ đảm bảo chất lượng với hệ số khuếch đại vào khoảng 25÷33 lần Chọn thiết kế với lần Ta có: = 30 => = 30 Chọn => Ta mạch khuếch đại công suất sau: 2.6 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ CHI TIẾT Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH Hình 2.6 sơ đồ mạch ngun lí PHẦN 3: Thái nguyên,Tháng Năm 2017 PHAN TUẤN NINH THI CÔNG MẠCH 3.1 DANH SÁCH LINH KIỆN Bảng 3.1 Danh sách linh kiện sử dụng mạch 3.2 VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Thái nguyên,Tháng Năm 2017 10 PHAN TUẤN NINH Sơ đồ nguyên lý vẽ chương trình Schematic Capture có phần mềm Proteus 8.4 máy tính hình sau: Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý vẽ chương trình Schematic Capture Chương 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN Sau thi công cho mạch hoạt động điều kiện thực tế nhóm có số nhận xét mạch sau:  Mạch hoạt động tương đối ổn  Chỉnh Bass, Treble  Khi dùng với tải loa có trở kháng 4Ω công suất mạch khuếch đại lớn nhiều so với dùng với loa có trở kháng 8Ω Như với tải loa có trở tráng nhỏ mạch khuếch đại có cơng suất lớn  Sản phẩm sau thi cơng có kích thước lớn, chưa tối ưu tốt kích thước bo mạch  Sản phẩm an toàn cho người sử dụng bọc cách ly nguồn Thái nguyên,Tháng Năm 2017 11 PHAN TUẤN NINH KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Sau thực xong đề tài em có thể:  Hiểu nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại cơng suất  Có thể thiết kế thi cơng mạch khuếch đại cơng suất nhỏ Có thể sửa chữa hư hỏng thường gặp loa vi tính dung Transistor TIP41C Mặc dù cố gắng nhiều, tập lớn em sai sót hạn chế mặt sở lý thuyết kiến thức thực tế cần trình độ chuyên mơn với thời gian làm đề tài hạn hẹp, em mong thầy bạn góp ý Một lần em xin cảm ơn thầy giáo Phạm Thị Hồng Anh tận tình giúp đỡ em trình làm tập lớn.em xin cảm ơn thầy giáo tạo điều kiện tốt để em hoàn thành tập lớn em xin chân thành cảm ơn ! HƯỚNG PHÁT TRIỂN Để sản phẩm làm hồn thiện có điều kiện thuận lợi mặt kinh phí, nhóm dự định cải tiến thêm số tính cần thiết cho người sử dụng khắc phục vấn đề tồn sản phẩm như:  Sản phẩm bổ sung thêm tính chống ngắn mạch tải ngõ để không gây chết Transistor chẳng may xảy lỗi người dùng bất cẩn lúc lắp ráp hệ thống loa, đảm bảo an toàn cho hệ thống mạch  Sản phẩm cải tiến, giảm kích thước board mạch để lắp đặt dễ dàng thùng loa, đảm bảo tính gọn gàng thẩm mỹ cho sản phẩm  Sản phẩm cải tiến thêm chức như: thêm modul đọc nhạc từ thẻ nhớ, USB, thu tín hiệu qua Bluetooth  Sản phẩm lắp thêm mạch hiển thị led nháy theo cường độ âm  Sản phẩm bổ sung thêm tính Equalizer, điều chỉnh 10 dải tần số âm khác để đáp ứng nhu cầu nghe nhạc cho số người dùng khó tính Thái nguyên,Tháng Năm 2017 12 PHAN TUẤN NINH TÀI LIỆU THAM KHẢO - Lê Chí Kiên: (04/2013):Giáo trình Đo lường cảm biến Nhà xuất bản: Đại học Quốc gia TP HCM Nguyễn Văn Bình – Nguyễn Tất Tiến : Nguyên lý động (nhà xuất KH-KT Hà Nội 1985) Vò Gia Hanh, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu:2002:Máy điện :NXBKHKT Nguyễn Doãn Phước:2002:Lý thuyết điều khiển tự động :NXBKHKT Phan Quốc Phô :2002 : Cảm biến :NXBKHKT Thái nguyên,Tháng Năm 2017 13 ... transistor cơng suất có hệ số khuếch đại khoảng từ 15 đến 75, công suất lên đến 65W TIP41C ứng dụng rộng rãi mạch điện tổng quát, mạch khuếch đại âm thanh, mạch khuếch đại cơng suất tuyến tính Thái... vào thơng qua mạch tiền khuếch đại hình đây:  Xét mạch Op-Amp lý tưởng: , nên =  Dòng qua : (2.1)  Hệ số khuếch đại vòng kín: => (2.2) Đối với mạch tiền khuếch đại độ khuếch đại tín hiệu khơng... hiệu âm sau khuếch đại loa để thưởng thức 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Từ yêu cầu hệ thống khuếch đại cơng suất âm nhóm tiến hành thiết kế sơ đồ khối mạch hình sau: Hình 2.2 Sơ đồ khối mạch khuếch đại