Đồ án mạch lốc tích cực thống thắp, thống cao đại thống.

"Mạch lốc tích cực thống thắp, thống cao đại thống là một phương pháp để tạo ra một cộng đồng mạnh mẽ và bền vững. Nó bao gồm các bước sau: 1. Thống thắp: Đây là bước đầu tiên trong mạch lốc tích cực thống thắp, thống cao đại thống. Bước này bao gồm việc tạo ra một cộng đồng bền vững bằng cách tạo ra các quy tắc và quy định cụ thể để đảm bảo rằng tất cả các thành viên của cộng đồng đều tuân thủ các quy tắc này. 2. Thống cao đại thống: Bước này bao gồm việc tạo ra các cơ chế hỗ trợ cho cộng đồng bằng cách tạo ra c"

ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 1.1 GIỚI THIỆU : Mạch lọc tần số - loại mạch chọn lọc tần số đặc biệt, phận quan trọng kĩ thuật mạch điện từ Một cách định tính, định nghĩa mạch lọc tần số mạch cho dao động có tần số nằm hay số khoảng định qua chặn dao động có tần số nằm khoảng cịn lại Về mặt kết cấu định nghĩa, mạch lọc tần số bốn cực suy giảm đặc tính a(ω) = một, hay số khoảng định thang tần số gọi thang tần số mạch (cho qua ) a(ω) = ∞ khoảng lại gọi dải chắn (bị chặn lại) Các định nghĩa rõ ràng, để xác định mạch lọc tần sốlý tưởng Đối với mạch chọn lọc tần số thực tế, tùy trường hợp cụ thể, ta quy định giới hạn thích hợp cho dải thong dải chắn 1.2 PHÂN LOẠI Theo cấu tạo : gồm loại mạch sau đây: − Mạch lọc thụ động − Mạch lọc tích cực ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page a Mạch lọc thụ động (passive filter): mạch lọc gồm linh kiện thụ động R, cuộn cảm L, tụ điện C Thơng thường có loại mạch chính: − Mạch lọc RC − Mạch lọc LC − Mạch lọc RLC Nhìn chung mạch lọc thụ động thường dung cho việc chọn tần số cao (cỡ > 100KHz ) hạn chế giá trị linh kiện Mặc dù mạch đơn giản dễ lắp, song nhược điểm mạch phẩm chất mạch thấp, làm suy giảm lượng qua mà khơng có khả khuếch đại khó phối hợp tổng trở lắp vào mạch chức khác Để khắc phục nhược điểm người ta thềm vào phần tử khuếch đại transistor, vi mạch để khuếch đại tín hiệu, phối hợp tổng trở, điều chỉnh độ suy giảm b Mạch lọc tích cực (active filter ): xây dựng từ phần tử R,C với khuếch đại thuật tốn, mạch lọc tích cực làm việc tốt tần số thấp ( ), tín hiệu có tần số nhỏ bị mạch hấp thụ lượng đầu tín hiệu nhỏ hơn, tần số f nhỏ, tín hiệu bé tiến tới c) Mạch lọc thông dải: Mạch chọn lọc tần số khoảng (dải thơng) để tín hiệu dải tần số qua, với tín hiệu ngồi khoảng dải thơng đó, tín hiệu bị giảm biên độ tiến dần không tần số tín hiệu xa dải thơng Có loại mạch lọc thông dải yếu: − Mạch lọc băng thông rộng: vùng dải thông mạch tương đối rộng, giá trị tần số hệ số điện áp đỉnh, đỉnh tín hiệu vào-ra gần không đổi, tạo thành đoạn thẳng từ tần số cắt đến tần số cắt − Mạch lọc băng thông hẹp: vùng dải thông cua mạch bé cỡ từ 3-10 Hz, hai tần số cắt gần Trong khoảng dải thơng có tần số trung tâm () mà hệ số điện áp lớn mạch có tính chọn lọc tần số cao, ứng dụng việc chống nhiễu thu thu tín hiệu có nhiều tạp nhiễu hay dị tinh tỉnh tín hiệu 1.5 CÁC LOẠI MẠCH LỌC 1.5.1 Mạch lọc thông thấp (LOW PASS FILTER) Trong thực tế thiết kế mạch lọc thông thấp, ta thường lựa chọn tham số mạch lọc theo lọc quen biết là: − Bộ lọc Butterworth tối ưu hóa độ phẳng hệ số khuếch đại dải thơng − Bộ lọc Tschebyscheff tối ưu hóa chuyển tiếp tức từ dải thơng sang dải chắn ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page − Bộ lọc Bessel có đặc tính pha - tần số tuyến tính dải rộng Đáp ứng tần số loại lọc minh họa Hình 1.2 Hình 1.2 Đáp ứng tần số mạch lọc RC thơng thấp Hàm truyền đạt chuẩn hóa tầng lọc thông thấp bậc hai mô tả sau: Trong , hệ số khuếch đại dải thông, , hệ số lọc Tùy theo yêu cầu ứng dụng cụ thể, mà hệ số , chọn theo lọc Butterworth, Tschebyscheff hay lọc Bessel Với lọc bậc 1, hệ số b1 = 0, hàm truyền đạt có dạng sau: ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page Hình 1.3 Đáp ứng tần số lọc 1.5.2 Mạch lọc thông thấp tích cực bậc Sơ đồ mạch lọc thơng thấp tích cực bậc dạng khơng đảo dạng đảo cho hình 1.4 1.5 Hình 1.4 Mạch lọc thơng thấp tích cực bậc dạng khơng đảo Hình 1.5 Mạch lọc thơng thấp tích cực bậc dạng đảo Hàm truyền đạt mạch lọc thông số mạch lọc xác định sau: ∗ Dạng không đảo : − Hàm truyền đạt A(s) = − Tham số = + = ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page ∗ Dạng đảo : − Hàm truyền đạt − Tham số = A(s) = = 1.5.3 Mạch lọc thơng thấp tích cực bậc Có hai cấu hình mạch lọc thơng thấp tích cực bậc là: cấu hình Sallen - Key cấu hình đa hồi tiếp (MFB - Multiple Feedback) a) Cấu hình Sallen - Key Sơ đồ mạch lọc Sallen - Key cho hình 1.6 Hình 1.6 Bộ lọc thơng thấp Sallen-Key dạng sơ đồ tổng quát ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page Hình 1.7 Bộ lọc thơng thấp Sallen-Key dạng sơ đồ với hệ số khuếch đại đơn vị Hàm truyền đạt lọc trường hợp tổng quát có dạng sau Với sơ đồ mạch lọc có hệ số khuếch đại đơn vị =1 (Hình 3), hàm truyền đạt có dạng đơn giản sau: Trong đó:=1 ; b) Cấu hình đa hồi tiếp Mạch lọc đa hồi tiếp có hệ số phẩm chất cao thường dùng ứng dụng yêu cầu hệ số khuếch đại lớn Sơ đồ mạch lọc đa hồi tiếp mơ tả hình 1.7 ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page Hình 1.8 Cấu hình mạch lọc đa hồi tiếp Hàm truyền đạt mạch lọc có dạng: Trong : ; =; 1.5.4 Mạch lọc thơng thấp tích cực bậc cao Trong ứng dụng yêu cầu độ dốc đường đặc tính tần dải chắn lớn, lọc thơng thấp bậc cao sử dụng Để thiết kế lọc thông thấp bậc cao, ccanf mắc nối tiếp sơ đồ bậc bậc lại với Khi đó, hệ số , lọc riêng lẻ xác định theo theo loại lọc Butterworth, Tschebyscheff hay lọc Bessel Hình 1.9 Bộ lọc thông thấp bậc với hệ số khuếch đại đơn vị ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 1.5.5 Mạch lọc thông cao (HIGH PASS FILTER) Sơ đồ mạch lọc thông cao tạo đơn giản cách thay điện trở tụ điện sơ đồ mạch lọc thông thấp tương ứng tụ điện điện trở Hình 1.10 Sự tương ứng mạch lọc thông thấp mạch lọc thông cao Do tương ứng với mạch lọc thông thấp nên: - Đặc tính biên độ - tần số mạch lọc thơng cao thu cách lấy đối xứng đường đặc tuyến biên độ - tần số mạch lọc thông thấp qua tần số góc - Hàm truyền đạt mạch lọc thơng cao suy từ hàm truyền đạt mạch lọc thông thấp cách thay s = 1/s Do đó, hàm truyền đạt tầng lọc thơng cao bậc hai chuẩn hóa có dạng: - Nếu , ta thu hàm truyền đạy mạch lọc thông cao bậc sau: 1.5.6 Mạch lọc thông cao bậc ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 10 Hình 2.11 Đáp ứng lý tưởng mạch lọc dải thơng Hình 2.12 Đáp ứng thực tế mạch lọc dải thông ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 32 Sau mô phần mềm proteus ta có đáp ứng tần số hình sau: Hình 2.13 Đáp ứng tần số mạch lọc dải thơng bậc cấu hình Sallen - Key với tần số ∗ Nhận Xét: Trong mạch lọc thông cao ta sử dụng lọc Butterworth bậc nên tần số lấy từ đỉnh xuống vị trị cắt khoảng6dB biên độ dB có tần số cắt 18 tần số cắt ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 33 CHƯƠNG III : TÍNH CHỌN LINH KIỆN TRONG MẠCH 3.1 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH a) Điện trở − Phân loại cấu tạo theo điện trở có giá trị xác định : + Điện trở than ép ( điện trở hợp chất cacbon): chế tạo cách trộn bột than với vật liệu cản điện, sau nung nóng hóa thể rắn, nén thành dạng hình trụ + Điện trở dây quấn: chế tạo cách quấn đoạn dây chất dẫn điện tốt quanh lõi hình trụ + Điện trở màng mỏng: sản xuất cách lắng đọng Cacbon, kim loại oxide kim loại dạng màng mỏng lõi hình trụ − Các giá trị điện trở thông dụng: ta kiếm điện trở có trị số bất kỳ, nhà sản xuất đưa khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng , bảng màu sắc trị số điện trở thông dụng − Cách đọc tham số điện trở: điện trở có kích thước nhỏ khơng thể ghi trực tiếp thơng số người ta thường vẽ vòng màu lên điện trở + Vịng màu: • vịng đầu biểu diễn chữ số có nghĩa thực • Vịng thứ biểu diễn số chữ số ( bậc lũy thừa 10 ) • Sai số + Vòng màu: • vòng đầu biểu diễn chữ số có nghĩa thực ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 34 • Vịng thứ biểu diễn số chữ số ( bậc lũy thừa 10 ) • Vịng thứ biễu diễn dung sai ( tráng nhũ ) + Vịng màu: • vịng biễu diễn chữ số có nghĩa thực • Vịng thứ biểu diễn số chữ số số (bậc lũy thừa 10 ) • Vịng thứ biễu diễn dung sai ( tráng nhũ ) b) Biến trở − Phân loại theo giá trị: + Biến trở tuyến tính: giá trị điện trở thay đổi tuyến tính theo góc xoay + Biến trở phi tuyến: giá trị điện trở thay đổi theo hàm logarit theo góc xoay + Ngồi cịn có biến trở sử dụng điều khiển điện áp ( protentiometer: triết áp) điều khiển cường độ dòng điện ( Rheostat) − Cấu tạo: có cấu tạo gồm điện trở màng than dây quấn có dạng hình cung, có trục xoay nối với trượt − Các loại biến trở,giá trị cách đọc: + Có loại biến trở thường sử dụng có giá thành vừa phải sau: biến trở tinh chỉnh, biến trở trượt, biến trở tam giác, biến trở núm vặn biến trở vuông + Các giá trị thường gặp: tùy theo loại biến trở mà có giá trị điện trở khác : 101, 102, 103, 104,105, 201, 202, 203, 204,205 , 500, 501, 502,503 , 504 + Cách đọc : chữ số đầu nhân với bậc lũy thừa 10 chữ số cuối Ví dụ: 104 = 10=100000 c) Tụ điện − Phân loại cấu tạo: + Tụ giấy (Paper capacitors): tụ không phân cực gồm kim loại xen kẽ với lớp giấy tẩm dầu cuộn lại theo dạng hình trụ ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 35 + Tụ gốm(Ceramic capacitors): tụ không phân cực sản xuất cách lắng đọng màng kim loại mỏng mặt đĩa gốm mặt mặt ngồi ống hình trụ + Tụ Mica (Mica capacitors): tụ không phân cực chế tạo cách đặt xen kẽ kim loại với lớp Mica + Tụ màng mỏng (plastic - film capacitors): tụ không phân cực, chế tạo theo phương pháp giống tụ giấy, chất liệu điện mơi polyestes polyethylene có tính mềm dẻo + Tụ hóa ( Electrolytic capacitors ): tụ phân cực gồm nhôm cách ly dung dịch điện phân cuộn lại thành dạng hình trụ + Tụ Tantal: tụ phân cực giống tụ hóa khác Tantal sử dụng thay cho nhôm − Cách đọc giá trị tham số tụ điện + Đối với tụ có kích thước lớn (tụ hóa, tụ Tantal) thông số ghi trực tiếp thân tụ giá trị điện dung điện áp đánh thủng + Theo quy ước chữ số chữ : • Đơn vị pF • chữ số đầu có nghĩa thực • Chữ số thứ biểu diễn bậc lũy thừa 10 • Chữ biểu diễn sai số + Ví dụ : 0.047/200: C=0.047 ; 102J : C=10.pF=1nF; Bảng ý nghĩa chữ số thứ Sai số Chữ số Hệ số nhân ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 36 d) Op Amp (Operational Amplifier) − Định nghĩa: mạch khuếch đại "DC-coupled" (tín hiệu đầu vào bao gồm tín hiệu BIAS) với hệ số khuếch đại cao, có đầu vào vi sai, thơng thường có đầu đơn − Các loại Op amp có thị trường: Có nhiều loại op amp có giá thành vừa phải thường sử dụng TL072, 4558, OP07, LM393, INA126UA, LM358, TL062, 3.2 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TRONG MẠCH Do giá trị linh kiện ta tính khơng phù hợp với giá trị chuẩn linh kiện sản xuất thị trường nên ta thay giá trị khác gần để lắp đặt vào mạch 3.2.1 Mạch lọc thơng thấp Ta có : − − − − − 47 ( nF ), nên ta chọn linh kiện sau: Biến trở tinh chỉnh điều chỉnh giá trị điện trở 170 Điện trở có giá trị 150 Op amp OP07 DIP8 Tụ gốm có giá trị 47 nF Đầu nối (connector) CON KF301-2P Sơ đồ mạch điện sau lựa chọn linh kiện sau: ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 37 Hình 3.1 Sơ đồ mạch lọc thông thấp 3.2.2 Mạch lọc thơng cao Ta có: , 47 ( nF ), nên ta chọn linh kiện sau: − − − − − Biến trở tinh chỉnh điều chỉnh giá trị điện trở 48 Điện trở có giá trị 30 Op amp OP07 DIP8 Tụ gốmvà có giá trị 47 nF Đầu nối (connector) CON KF301-2P Sơ đồ mạch điện sau lựa chọn linh kiện sau: Hình 3.2 Sơ đồ mạch lọc thơng cao 3.2.3 Mạch lọc dải thơng Ta có: , 100( nF ) nên ta chọn linh kiện sau: − Điện trở có giá trị 30 − Điện trở có giá trị 68 − Điện trở có giá trị 100 ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 38 − − − − Điện trở có giá trị 47 Tụ gốm có giá trị 100 nF Op amp OP07 DIP8 Đầu nối (connector) CON KF301-2P Sơ đồ mạch điện sau lựa chọn linh kiện sau: Hình 3.3 Sơ đồ mạch lọc dải thông CHƯƠNG IV : CHẾ TẠO MẠCH THỰC TẾ 4.1 THIẾT KẾ MẠCH IN Mạch in mạch lọc tích cực : thơng thấp, thơng cao dải thông thiết kế proteus sau: ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 39 Hình 4.1 Mạch in thiết kế Ta có mơ hình 3D mạch in máy tính hình sau: ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 40 Hình 4.2 Mơ hình 3D mạch in Cuối ta in giấy A4 để làm in mạch lên kết hình đây: Hình 4.4 Mạch in mạch lọc tích cực 4.2 LẮP ĐẶT THIẾT BỊ VÀ HOÀN THIỆN MẠCH ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 41 Đầu tiên ta in mạch lên phích đồng phương pháp ủi mạch sau rửa mạch dung dịch bột sắt để làm phần đồng thừa mạch.Ta có sau: Hình 4.5 Mạch sau in lên phích đồng Cuối khoan hàn linh kiện lên mạch Chú ý xếp linh kiện vị trí mạch in thiết kế đo giá trị biến trở trước hàn để tránh thêm sai số Hình 4.6 Mạch sau hoàn thiện 4.3 CHẠY MẠCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 42 Sau thiết kế chạy thử nhóm em nhận thấy mạch chưa đạt độ xác mong muốn, tần số cắt mạch chưa yêu cầu đề Nguyên nhân chủ yếu linh kiện có độ xác thấp việc chỉnh tần số cắt biến trở sai số tính tốn việc lựa chọn linh kiện làm cho mạch không đạt tần số cắt yêu cầu đề Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quốc Huy giúp đỡ hỗ trợ chúng em hoàn thiện đồ án ∗ TÀI LIỆU THAM KHẢO − Active filter design techniques − Bài giảng lọc thông kĩ thuật Bùi Văn thơm ∗ PHỤ LỤC BẢNG THÔNG SỐ Tên linh kiện Các thông số Biến trở tinh chỉnh 103 Chiều dài : 12.7mm ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 43 Chiều cao: 12.7mm Chiều rộng: 5.59mm Giá trị điện trở: 10k Cơng suất: 0.75W, Sai số: Số vịng xoay: 25 Chiều dài: 10.16mm Giá trị điện trở: 30 Điện trở vạch 30 R Sai số: Công suất: 1/4 W Chiều dài: 10.16mm Giá trị điện trở: 68 Điện trở vạch 68 R Sai số: Công suất: 1/4 W ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 44 Chiều dài: 10.16mm Giá trị điện trở: 150 Điện trở vạch 150 R Sai số: Công suất: 1/4 W Giá trị tụ: 4.7 Tụ gốm 473 Sai số: Điện áp: 50V Giá trị: Sai số: Tụ gốm 104 Điện áp: 50V Phạm vi điện áp: 3V đến 8V Op-amp OP07 DIP8 Điện áp ngõ vào: Dải nhiệt độ: ~ 70 °C ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 45 ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 46 ... là: cấu hình Sallen - Key cấu hình đa hồi tiếp (MFB - Multiple Feedback) a) Cấu hình Sallen - Key Sơ đồ mạch lọc Sallen - Key cho hình 1.6 Hình 1.6 Bộ lọc thông thấp Sallen-Key dạng sơ đồ tổng... với mạch lọc thông thấp nên: - Đặc tính biên độ - tần số mạch lọc thông cao thu cách lấy đối xứng đường đặc tuyến biên độ - tần số mạch lọc thơng thấp qua tần số góc - Hàm truyền đạt mạch lọc thông... thơng cao bậc có hai cấu hình cấu hình Sallen - Key cấu hình hồi tiếp (MFB) a) Cấu hình Sallen - Key ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ Page 11 Cấu hình Sallen - Key mạch lọc thơng cao bậc cho hình Với cấu hình