THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 2.1 DÙNG IC TDA2030

Có thể nói thiết bị khuếch đại âm thanh hay còn gọi là Ampli là sản phẩm của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời sống hằng ngày. Từ đó tạo ra tiền đề phát triển cho những sản phẩm tiếp theo của nghành điện tử, phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và giải trí hàng sngày của mỗi con người. Hiện nay, mạch khuếch đại công suất âm thanh rất phổ biến trên thị trường, tầng khuếch đại công suất thường được thiết kế sử dụng BJT ( FET) công suất, nhưng với yêu cầu công suất vừa phải phục vụ cho nhu cầu giải trí cá nhân thì để đơn giản hơn ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suất sử dụng các IC tích hợp sẵn như: TDA, LA, LM, TL… Việc sử dụng các IC khuếch đại tương tự như một khối mạch điện phức tạp đã được tích hợp sẵn chắc chắn sẽ dễ dàng và sáng sủa hơn nhiều so với việc chúng ta tính toán, thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạchnhư transistor, điện trở, tụ điện v.v... để cho ra thành phẩm cuối cùng.Nhận thức được sự tiện lợi cùng những ưu điểm vượt trội từ việc sử dụng các IC khuếch đại thuật toán này đem lại mà em đã đi đến quyết định chọn đề tài “Mạch Ampli 2.1” sử dụng IC công suất TDA2030 để thực hiện đồ án cho môn học này.

LỜI NÓI ĐẦU

Có thể nói thiết bị khuếch đại âm thanh hay còn gọi là Ampli là sản phẩm của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời sống hằng ngày Từ

đó tạo ra tiền đề phát triển cho những sản phẩm tiếp theo của nghành điện

tử, phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và giải trí hàng ngày của mỗi con người

Hiện nay, mạch khuếch đại công suất âm thanh rất phổ biến trên thị trường, tầng khuếch đại công suất thường được thiết kế sử dụng BJT ( FET) công suất, nhưng với yêu cầu công suất vừa phải phục vụ cho nhu cầu giải trí cá nhân thì để đơn giản hơn ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suất

sử dụng các IC tích hợp sẵn như: TDA, LA, LM, TL… Việc sử dụng các IC khuếch đại tương tự như một khối mạch điện phức tạp đã được tích hợp sẵn chắc chắn sẽ dễ dàng và sáng sủa hơn nhiều so với việc chúng ta tính toán, thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạch như transistor, điện trở, tụ điện v.v để cho ra thành phẩm cuối cùng Nhận thức được sự tiện lợi cùng những ưu điểm vượt trội từ việc sử dụng các IC khuếch đại thuật toán này đem lại mà em đã đi đến quyết định chọn

đề tài “Mạch Ampli 2.1” sử dụng IC công suất TDA2030 để thực hiện đồ

Trong quá trình thực hiện đồ án, tuy gặp nhiều khó khăn nhưng nhờ được sự hướng dẫn nhiệt tình cùng những góp ý quý giá mà thầy giáo

Nguyễn Trường Duy mang lại, em mới có thể hoàn thành tốt đồ án cho

môn học này Vì đây là lần thực hiện đồ án đầu tiên cho môn chuyên nghành nên khó tránh khỏi những thiếu sót Do đó em rất mong nhận được nhiều đóng góp ý kiến từ thầy Duy nói riêng và các thầy cô giáo bộ môn khoa Điện – Điện tử nói chung để đồ án môn học này ngày càng được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Nhận xét của GVHD:

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5

1.1 Giới thiệu 5

1.2 Giới hạn đề tài 5

1.3 Mục tiêu 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Giới thiệu IC TDA 2030 6

2.2 Giới thiệu IC 4558 7

2.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP– Operational Amplifier) 8

2.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1 9

2.5 Mạch lọc tần số 9

2.6 Mạch khuếch đại công suất âm tần 9

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ 10

3.1 Sơ đồ khối và chức năng 10

3.1.1 Sơ đồ khối 10

3.1.2 Chức năng của từng khối 10

3.2 Thiết kế chi tiết 11

3.2.1 Mạch nguồn 11

3.2.2 Mạch tiền khuếch đại 11

3.2.3 Mạch lọc tần sô thấp 12

3.2.4 Mạch khuếch đại công suất 13

CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH 14

4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 14

4.2 Sơ đồ mạch in 15

4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện 16

CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 17

5.1 Kết quả thực hiện 17

5.2 Kết luận 17

5.3 Hướng phát triển 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu

Hầu hết ai trong số chúng ta đều nghe mọi người nhắc đến khái niệm Ampli Thiết bị này hầu như không thể thiếu trong mọi gia đình và là sản phẩm tiêu biểu của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời sống Ampli thực chất nó là một hệ thống khuếch đại công suất âm thanh, thường gồm có các thành phần cơ bản như sau: bộ nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống làm việc, ngõ vào tín hiệu âm thanh

đi qua bộ chỉnh âm sắc bass, treble… tiếp đó đưa đến bộ phận khuếch đại tín hiệu và cuối cùng mới tới ngõ ra để đưa tín hiệu âm thanh sau khi khuếch đại ra loa để thưởng thức, phục vụ cho nhu cầu nghe nhạc, xem phim giải trí hằng ngày của mỗi chúng ta

1.2 Giới hạn đề tài

Trên thị trường hiện nay, các thiết bị khuếch đại âm tần có công suất tương đối lớn và có thể lên đến 1000w, với phạm vi làm đồ nên nên

em chọn thiết kế mạch với công suất 14w dùng 3 IC TDA 2030, phù hợp cho nhu cầu giải trí hằng ngày như nghe nhạc MP3, điện thoại, tivi cũng như giá cả hợp lý đối với sinh viên hiện nay

1.3 Mục tiêu

- Tìm hiểu nguyên lý mạch lọc tần số thấp và mạch khuếch đại âm

tần

- Thực hiện thiết kế và thi công mạch sử dụng IC TDA 2030

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu IC TDA 2030

Theo tài liệu mô tả của nhà sản suất thì TDA2030A là IC tích hợp có chức năng khuếch đại tín hiệu tần số thấp ở chế độ AB, công suất ngõ ra lên tới 14W và có dòng ra cao, ổn định và méo dạng thấp

 Sơ đồ chân

 Thông số định mức

2.2 Giới thiệu IC 4558

Ic 4558 là một mạch tích hợp nguyên khối được thiết kế gồm 2 mạch khuếch đại hoạt động độc lập

 Sơ đồ chân

 Thông số định mức

2.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP– Operational Amplifier)

Khuếch đại thuật toán (OPAMP – Operational Amplifier) là bộ khuếch đại DC có hệ số khuếch đại Av rất cao, thường được chế tạo dưới dạng tích hợp

V+ : Ngõ vào không đảo V- : Ngõ vào đảo

Vout : Ngõ ra

Đối với opamp lý tưởng :

VI + = VI -

I + = I -

2.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1

Ngày nay có nhiều mạch ampli để lựa chọn như : ampli 2.0, ampli 2.1 Với những người yêu cầu dải trầm tốt hơn khi nghe nhạc thì hệ thống 2.1 sẽ là giải pháp hữu hiệu Có thể nhận ra hệ thống 2.1 chính là dạng 2.0 gồm 2 kênh vệ tinh và bổ sung thêm một loa subwoofer (hay còn là cục bass) Hệ thống 2.1 sẽ chơi tốt hơn ở các loại nhạc sôi động, do thể hiện đầy đặn tất cả dải trầm Mạch sử dung IC tích hợp sẵn như: TDA, LA giúp cho việc tính toán và thiết kế trở nên đơn giản hơn

2.5 Mạch lọc tần số

Chúng ta biết rằng mạch lọc tần số gồm có dạng lọc thụ động và lọc tích cực Khi làm việc ở tần số thấp, mạch lọc có điện cảm rất lớn dẫn đến kết cấu chung của mạch lọc thụ động trở nên phức tạp và tốn kém Do đó người ta thường sử dụng mạch lọc tích cực để khắc phục những nhược điểm trên Ở đây ta sử dụng mạch lọc tích cực – mạch lọc thông thấp bậc 2 để lọc âm Bass

2.6 Mạch khuếch đại công suất âm tần

Mạch khuếch đại công suất âm tần thường được thiết kế bởi các transistor công suất hoặc IC tích hợp sẵn

Đối với mạch được thiết kế bởi các transistor thì cho ra công suất lớn nhưng âm thanh chất lượng không tốt, tuy mạch dùng IC tích hợp cho công suất ra nhỏ nhưng chất lượng âm thanh thu được trong trẻo, việc thiết kế và thi công trở nên đơn giản và đáp ứng tốt nhu cầu giải trí cá nhân Ở đây ta sử dụng IC tích hợp sẵn như TDA

2030 Việc sử dụng các IC khuếch đại tương tự như một khối mạch điện phức tạp đã được tích hợp sẵn chắc chắn sẽ dễ hơn so với việc chúng ta tính toán, thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạch

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ

3.1 Sơ đồ khối và chức năng

3.1.1 Sơ đồ khối

3.1.2 Chức năng của từng khối

- Khối nguồn : Cấp nguồn ±12V cho mạch hoạt động

- Khối tiền khuếch đại : khuếch đại tín hiệu đủ để qua các tầng

tiếp theo, giảm sự suy hao và sái dạng của tín hiệu

- Khối lọc thông thấp : ngăn các tín hiệu có tần số cao và cho tín

hiệu có tần số thấp đi qua tạo ra âm sub ( âm trầm)

- Khối khuếch đại công suất : khuếch đại tín hiệu ngõ vào đưa ra

loa

3.2 Thiết kế chi tiết

3.2.1 Mạch nguồn

Mạch Amply 2.1 sử dụng IC TDA2030 và IC 4558, cả hai đều

sử dụng nguồn một chiều đối xứng ±12V, vì vậy ta dùng một biến áp đối xứng, điện áp được chỉnh lưu qua cầu diode và dùng 2 IC 7812,

7912 để ổn áp với mức điện áp ±12V cung cấp cho toàn mạch

3.2.2 Mạch tiền khuếch đại

Mạch tiền khuếch đại

 Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V-

 Dòng qua R: I = 𝑉𝑖

𝑅 = - 𝑉𝑜

𝑅𝑓

 Hệ số khuếch đại vòng kín :

Av = Vo

Vi = R+Rf

R = 1 + Rf

R

- Đối với mạch tiền khuếch đại thì hệ số khuếch đại không cần quá lớn như mạch khuếch đại công suất, tín hiệu đủ để qua các tầng tiếp theo để giảm suy hao và sái dạng Trong thực tế chỉ cần hệ số khuếch đại từ 5→10 lần

- Ở đây ta chọn Av = 8 → RF = 7R

- Chọn RF = 33 kΩ → R=4.7 kΩ

3.2.3 Mạch lọc tần sô thấp

Tần số cắt của mạch : fc = 1

2π√R1.R2.C1.C2

Để đơn giản ta chọn R1 = R2

Lúc này : fc = 1

2πR√𝐶1.𝐶2

Suy ra giá trị điện trở cần tìm : R = 1

2πfc√𝐶1𝐶2

Tính toán mạch lọc Sub ta chọn tần sô cắt fc = 100 Hz,

tụ C1 = 220 nF, C2 = 100 nF → R=10 kΩ

3.2.4 Mạch khuếch đại công suất

Mạch khuếch đại công suất

 Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V-

 Dòng qua R: I = 𝑉𝑖

𝑅 = - 𝑉𝑜

𝑅𝑓

 Hệ số khuếch đại vòng kín :

Av = Vo

Vi = R+Rf

R = 1 + Rf

R

- Đối với mạch khuếch đại công suất, theo thông số của nhà sản suất, để mạch hoạt động ổn định thì độ lợi phải từ 20-33 lần

- Chọn Av =33 → 1 + Rf

R = 33→Rf = 32R chọn R= 680 Ω → Rf = 22 kΩ

CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH

4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Sơ đồ mạch nguồn

Sơ đồ mạch Sub

Sơ đồ mạch khuếch đại công suất

4.2 Sơ đồ mạch in

4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện

CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN

5.1 Kết quả thực hiện

Sau khi thi công lắp ráp mạch và hiệu chỉnh mạch thì em rút ra được một số vấn đề như sau:

- Mạch hoạt động tương đối ổn định

- Công suất mạch phụ thuộc vào tải của loa, tải càng lớn thì công suất càng giảm

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện vẫn tồn tại một số hạn chế:

- Mạch thi công có kích thước tương đối lớn

- Tính thẩm mỹ chưa cao

5.2 Kết luận

Sau khi thực hiện đề tài này, em có thể :

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch Ampli 2.1

- Khắc phục được một số lỗi thường gặp trên những mạch Apmli thông thường

- Thiết kế và thi công các mạch công suất nhỏ

5.3 Hướng phát triển

Để sản phẩm trở nên hoàn thiện hơn em sẽ cải tiến thêm một số tính

năng và khắc phục những vẫn đề còn tồn tại :

- Thiết kế mạch có kích thước nhỏ gọn và có tính thẩm mỹ cao hơn

- Thêm các tính năng như phát nhạc thông qua Bluetooth,

USB, thẻ nhớ, tích hợp thêm mạch Echo

- Sản phẩm tích hợp thêm mạch led nháy theo nhạc với cường

độ sáng khác nhau

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trần Thu Hà – “Giáo trình Điện tử cơ bản”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013

2 Phạm Hồng Liên – “Giáo trình Điện tử thông tin”, NXB Đại học

Quốc gia TP.HCM, 2010