MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch)

MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch)..............................

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL 1

CHƯƠNG 2.TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI 2

2.1 LINH KIỆN CHÍNH TRONG MẠCH: 2

3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 7

 TẦNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI 7

 TẦNG THÚC 8

 TẦNG KÉO ĐẨY 9

 TẦNG CÔNG SUẤT10

HÌNH 2.2 A1015 2

HÌNH 2.3 D880 3

HÌNH 2.4 TỤ ĐIỆN 3

HÌNH 2.5 DIODE 4148 4

HÌNH 2.6 ĐIỆN TRỞ 4

HÌNH 2.7 BIẾN TRỞ 4

HÌNH 3.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI OTL 6

HÌNH 3.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG ĐẦU 7

HÌNH 3.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG THÚC 8

HÌNH 3.4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG KÉO ĐẨY 9

HÌNH 3.5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG CÔNG SUẤT 10

HÌNH 3.8 DẠNG SÓNG MÔ PHỎNG 11

HÌNH 3.6 ÁP PHÂN CỰC TRÊN MẠCH 12

HÌNH 3.7 DÒNG PHÂN CỰC TRÊN MẠCH 12

HÌNH 3.9.1 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI CÓ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCH C-B 13

HÌNH 3.9.2 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI KHÔNG CÓ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCH C-B 13

HÌNH 4.1.1 PCB MẠCH ĐỀ TÀI 14

HÌNH 4.1.2 PCB XUẤT RA PDF 14

HÌNH 4.2.1 THI CÔNG MẠCH ĐỀ TÀI (TOP) 15

HÌNH 4.2.2 THI CÔNG MẠCH ĐỀ TÀI (BOTTOM) 15

PCB Printed Circuit Board

PDF Portable Document Format

OTL Output Tranformer Less

C Collector

E Emitter

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL

1.1 Giới thiệu :

 Thế nào là mạch khuếch đại công suất ?

Mạch khuếch đại là khi cho tín hiệu vào với một công suất nhỏ để điều khiển ở tín hiệu ra có công suất lớn hơn

 OTL là gì?

OTL là viết tắt của Output Transformer Less là mạch được cấp nguồn Vcc và nối mass (0V) Sử dụng các linh kiện rời và ngõ ra Loa mắc song song với tụ điện

 Ưu điểm

- Hiệu suất cao , chất lượng âm thanh tốt & đáp ứng tần số rộng.

- Ở vùng tần số cao sẽ ít gây nhiễu.

 Khuyết điểm

- Transistor công suất nếu không có 2 transistor kéo đẩy thì sẽ bị méo ở tín hiệu ra.

- Nhiều hồi tiếp nghịch.

 Ứng dụng thực tế

-Thiết kế các mạch loa mini.

- Ứng dụng vào các mạch Amplifier

1.2 Nguyên lý chung :

Tín hiệu vào tầng tiền khuếch đại Q1 sử dụng transistor pnp ( A1015 ) tín hiệu chân

C của Q1 đi vào chân B của tầng thúc Q2 để khuếch đại công suất đủ lớn để cấp vàotầng khuếch đại kéo đẩy Q3,Q4 Khi Q2 dương thì Q3 dẫn , Q4 tắt và khi Q2 âm thìngược lại Tầng kéo đẩy sẽ cấp tín hiệu tầng công suất Q5 , Q6 để tăng công suất lớn cho Loa

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Linh kiện chính trong mạch:

 Transistor NPN C1815

Hình 2.1 C1815

Transistor C1815 là transistor loại NPN C1815 có UCmax=50V dòng điện

ICmax=150mA Hệ số khuếch đại hfe trong khoảng (25-100)

Thứ tự chân từ trái qua phải là E C B

CHƯƠNG 3 Transistor PNP A1015

Hình 2.2 A1015

Transistor A1015 là transistor loại PNP A1015 có

UCmax = -50V dòng điện ICmax= -150mA Hệ số khuếch đại hfe trong khoảng (70-400).Thứ tự chân từ trái qua phải là E C B

 Transistor khuếch đại D880

Hình 2.3 D880

Là loại transistor công suất có thanh tản nhiệt Điện áp Uc=60V

Dòng ICmax = 3A ,công suất chân C max: 30W , dải nhiệt độ( -55~1500C)

CHƯƠNG 5 Diode 4148

Hình 2.5 Diode 4148 CHƯƠNG 6 Điện trở

Là loại linh kiện để hạn chế dòng điện để đạt được điện áp và dòng điện theo mong muốn

Hình 2.6 Điện trở CHƯƠNG 7 Biến trở

Là điện trở có thể thay đổi giá trị , trong mạch âm thanh có thể xem như 1 núm xoay điều chỉnh âm lượng

Hình 2.7 Biến Trở

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ MẠCH

3.1 Sơ đồ khối

Nguồn

3.2 Sơ đồ mạch

Mạch Khuếch Đại Công Suất OTLHình 3.1 Mạch khuếch đại OTL

3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch

Nguyên lí hoạt động và các chức linh kiện có trong mạch

 Tầng tiền khuếch đại

Hình 3.2 Mạch khuếch đại tầng đầu

- Q1 là tầng tiền khuếch đại, mạch dùng transistor pnp, R1, R2 và R3 dùng lấy phâncực cho chân B của Q1, R3 và tụ C2 dùng lấy nguồn cấp cho tầng đầu và là bộ lọc nguồn C1 là tụ liên lạc sẽ làm giảm nhiễu, tiếng ù hay méo dạng tín hiệu RV1 dùng làm nút chỉnh Volume Trên chân E(Q1) có điện trở hạn dòng R7 C4 và R6 làhồi tiếp nghịch Điện trở R5 dùng để ổn định nhiệt cho Q2

 Tầng thúc

Hình 3.3 Mạch khuếch đại tầng thúc

- Q2 là tầng thúc, tín hiệu ra trên chân C của Q1 vào thẳng chân B của Q2 Tín hiệuđược lấy ra ở chân C đưa vào tầng khuếch đại kéo đẩy Các diode D1, D2, D3 dùng lấy áp phân cực cho tầng kéo đẩy Mạch dùng tụ hồi tiếp C3, R4 để làm cân bằng biên độ kéo đẩy ở ngả ra Tụ nhỏ C5 có tác dụng hồi tiếp nghịch vùng tần số cao, nótránh mạch phát sinh dao động tự kích do các linh kiện gây ra

 Tầng kéo đẩy

Hình 3.4 Mạch khuếch đại tầng kéo đẩy

- Q3, Q4 là 2 transistor mạch khuếch đại kéo đẩy Khi tín hiệu ra trên chân C của Q2 pha dương, thì Q3 dẫn và Q4 tắt và khi tín hiệu ra đổi qua pha âm thì đến Q3 tắt

và Q4 dẫn R8, R9 dùng bù nhiệt cho kiểu ráp các transistor theo dạng Darlington Diode D4 dùng bù trở của Q4, Q6 ứng với pha âm cho cân bằng với ngả vào của Q3, Q5 ứng với pha dương

 Tầng công suất

Hình 3.5 Mạch khuếch đại tầng công suất

- Q5, Q6 là 2 transistor công suất nó cấp dòng điện lớn cho Loa Ứng với pha dươngtransistor Q3, Q5 dẫn điện, lúc này Q4, Q6 tắt, nó cấp 1 dòng điện nạp cho tụ xuất

âm C6 dòng qua Loa sẽ đẩy màn loa ra Khi ứng pha âm, transistor Q5, Q6 dẫn nó

xả dòng cho tụ C6, dòng đi qua Loa sẽ kéo màn Loa vào Như vậy tín hiệu qua tầngcông suất với Q4, Q6 làm rung động màn Loa và phát ra tín hiệu âm thanh

- Tụ C7 và điện trở R12 dùng bù trở của Loa để tránh méo dạng gây ra do sự thayđổi trở kháng của Loa

3.4 Mô phỏng và kết quả

Hình 3.1

( Ở đây ta có thể lấy trở 8Ohm thay thế cho Loa ngõ ra )

 Dạng mô phỏng khuếch đại

Hình 3.8 Dạng sóng mô phỏng

 Áp phân cực trên mạch

Hình 3.6 Áp phân cực trên mạch

 Dòng phân cực trên mạch

Hình 3.7 Dòng phân cực trên mạch

 Khảo sát biên tần

1 Tín hiệu biên tần khi có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2):

Hình 3.9.1 Tín hiệu biên tần khi có mạch hồi tiếp nghịch C-B

Với tần số cắt thấp fL=58Hz; tần số cắt cao fH= 3.87kHz

2 Tín hiệu biên tần khi không có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2):

Hình 3.9.2 Tín hiệu biên tần khi không có mạch hồi tiếp nghịch C-B

Với tần số cắt thấp fL=58.9Hz; tần số cắt cao fH= 62.8kHz

=>Khi dùng hồi tiếp nghịch chân C-B tại Q2 dãy tần của mạch bị thu hẹp lại Nếu hoạt động ở tần số quá cao sẽ có thể xảy ra dao động tự kích và nhiệm vụ của hồi tiếp nghịch là ngăn xảy ra dao động tự kích

CHƯƠNG 9 THỰC THI PHẦN CỨNG

4.2 Mạch in

Thiết kế PCB mạch đề tài

Hình 4.1.1 PCB mạch đề tài Xuất PCB ra PDF

Hình 4.1.2 PCB xuất ra PDF

4.3 Mạch đề tài

Hình 4.2.1 Thi công mạch đề tài (TOP)

Hình 4.2.2 Thi công mạch đề tài (BOTTOM)

Tính toán hiệu suất của mạch

 Công suất phân phối trên tải

Với VL, IL là biên độ điện áp đỉnh & biên độ dòng điện đỉnh của tải Giả sử

V, I là biên độ ở ngõ ra của các Transistor.Ta xét khi Q3 dẫn :

1

2

L L

CHƯƠNG 10 KẾT LUẬN

Mạch hoạt động dựa theo nguyên tắc nạp xả của tụ , chịu sự tác động của Q3 và Q4 Khi Q3 dẫn thì tụ C6 sẽ nạp, dòng qua Loa sẽ đẩy màn Loa Khi Q4 dẫn tụ C6 xả, dòng qua Loa sẽ kéo màn Loa Cứ như vậy Loa sẽ phát ra âm thanh

 Ưu điểm :

- Hiệu suất cao

- Nhiều hồi tiếp nghịch giúp đầu ra ổn định

- Nhiễu ít , âm thanh ổn định ở vùng tần số vừa

 Khuyết điểm :

-Hoạt động ổn định với Loa tổng trở không quá lớn.Nên mạch sau khi thi công hiệu suất không như mong đợi (<78.5%)

-Gia công phần cứng còn nhiều lỗi

- Sắp xếp linh kiện trên phần cứng chưa được gọn gàng, mối hàn còn chưa chắc chắn

 Hướng phát triển:

- Tính toán thông số để cải tiến mạch có hiệu suất cao hơn và có thể phát triển thànhLoa mini hoặc Amlifier công suất nhỏ

TÀI LIỆU THAM KHẢO