ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM THANH (80-100W)

MỤC LỤC PHẦN I : Trang LÝ THUYẾT TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG 1 CHƯƠNG 2: MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THÔNG DỤNG 2.1 Khái niệm về mạch khuếch đại 6 2.2 Ba cách mắc Transistor cơ bản 6 2.2.1 Transistor mắc theo kiểu E chung 6 2.2.2 Transistor mắc theo kiểu C chung 7 2.2.3 Transistor mắc theo kiểu B chung 8 2.3 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại 9 2.3.1 Mạch khuyếch đại ở chế độ A 9 2.3.2 Mạch khuyếch đại ở chế độ B 9 2.3.3 Mạch khuyếch đại ở chế độ AB 10 2.3.4 Mạch khuyếch đại ở chế độ C 11 2.4 Các kiểu ghép tầng 12 2.4.1 Ghép tầng qua tụ điện 12 2.4.2 Ghép tầng qua biến áp 13 2.4.3 Ghép tầng trực tiếp 14 CHƯƠNG 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 3.1 Mạch khuếch đại vi sai 15 3.2 Mạch khuếch đại đảo 15 3.3 Mạch khuếch đại không đảo 16 3.4 Mạch theo điện áp 16 3.5 Mạch khuếch đại tổng 17 3.6 Mạch tích phân 18 3.7 Mạch vi phân 18 3.8 Mạch so sánh 19 CHƯƠNG 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI 4.1 Tín hiệu vào cùng biên độ và cùng pha (v1 = v2 ) 20 4.2 Tín hiệu vào có dạng vi sai 20 4.3 Tín hiệu vào bất kỳ 21 4.4 Trạng thái mất cân bằng 21 CHƯƠNG 5: CÁC LOẠI MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN 5.1 OTL (Output Transformer Less) 23 5.2 OCL (Output Capicitor Less ) 23 5.3 BTL (Bridge Transistor Line Out) 24 PHẦN II: THI CÔNG 1.SƠ ĐỒ KHỐI 25 2.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 25 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 26 3.1 Khối nguồn 26 3.2 Tầng tiền khuếch đại 26 3.3 Tầng thúc 26 3.4 Tầng khuếch đại công suất 27 3.5 Chức năng linh kiện 27 3.5.1 Chức năng linh kiện của tầng tiền khuếch đại 27 3.5.2 Chức năng linh kiện của tầng thúc 27 3.5.3 Chức năng của các linh kiện tại tầng khuếch đại công suất 27 4. SƠ ĐỒ MẠCH IN 28 5. LẮP RÁP 28 5.1 Các thiết bị sử dụng 28 5.2 Quá trình thi công 28 6. KẾT QUẢ 29 KẾT LUẬN 30 Tài Liệu Tham Khảo

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại hiện nay con người khơng thể sống và làm việc mà khơng cĩ điệnhay năng lượng tương đương điện con người sẽ làm việc hiệu quả hơn và cĩ cuộc sốngthoải mái hơn khi và chỉ khi cĩ điện tử Vâng ! đúng như vậy điện tử đã gĩp phần làm chonền kinh tế phát triển mạnh mẽ hơn nĩ cũng tạo đà để các nền kinh tế khác phát triển theo

sự phát triển như vũ bảo của cơng nghệ điện tử trong vài thập niên gần đây đã làm chonền kinh tế tồn cầu cĩ bước chuyển mình mạnh mẽ Trong chiến lược phát triển kinh tế

ở Việt Nam, Đảng ta chủ trương đổi mới, cải cách tồn diện, Xã hội hĩa trong các lĩnhvực phát triển kinh tế, giáo dục…, thực hiện đi tắt, đĩn đầu để rút ngắn dần khoảng cách

về khoa học cơng nghệ với thế giới, từng bước phát triển đất nước theo hướng cơngnghiệp hố hiện đại hĩa hội nhập kinh tế Quốc tế

Ngày nay, cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các bộ tăng âm cũngđược cải tiến đến mức hoàn hảo như hệ thống hifi stereo, …âm thanh trung thực, hiệusuất cao là các chỉ tiêu mà các nhà thiết kế luôn cố gắng để đạt được một cách tốtnhất Các bộ khuếch đại công suất được sử dụng rộng rãi trong các máy thu radio,máy nghe băng và các hệ thống stereo chất lượng cao, trong các thiết bị phòng thu,sân khấu, hệ thống phóng thanh công cộng

Sau đây em xin trình bày một loại mạch khuếch đại công suất, đây có thể đượcxem là mạch tương đối đơn giản trong kho tàng mạch khuếch âm Đó là mạch khuếchđại công suất OCL

Dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, dù rất cố gắng đểhoàn thành đồ án này Nhưng đây là đồ án môn học đầu tiên nên chắc chắn còn nhiềuthiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn Nhómchúng em xin chân thành cảm ơn !

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

š@š

Nhóm em xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong khoa trung tâm công nghệ điện

tử, những người đã hướng dẫn và dạy em trong suốt quá trình học tập Đặc biệt là thầyNGUYỄN VĂN AN đã tận tình hướng dẫn những kiến thức và kinh nghiệm quý báu đểnhóm em có thể hoàn thành đồ án này

Và do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án em không thểtránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ

để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình

Em cũng xin cám ơn gia đình và bạn bè đã động viên và giúp đở em rất nhiều

trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đồ án

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2009

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-š -

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-š -

MỤC LỤC

Trang 5

MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THÔNG DỤNG

MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI

4.1 Tín hiệu vào cùng biên độ và cùng pha (v 1 = v 2 ) 20

CÁC LOẠI MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN

3.5.1 Chức năng linh kiện của tầng tiền khuếch đại 27 3.5.2 Chức năng linh kiện của tầng thúc 27 3.5.3 Chức năng của các linh kiện

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại hiện nay con người khơng thể sống và làm việc mà khơng cĩ điệnhay năng lượng tương đương điện con người sẽ làm việc hiệu quả hơn và cĩ cuộc sốngthoải mái hơn khi và chỉ khi cĩ điện tử Vâng ! đúng như vậy điện tử đã gĩp phần làm chonền kinh tế phát triển mạnh mẽ hơn nĩ cũng tạo đà để các nền kinh tế khác phát triển theo

sự phát triển như vũ bảo của cơng nghệ điện tử trong vài thập niên gần đây đã làm chonền kinh tế tồn cầu cĩ bước chuyển mình mạnh mẽ Trong chiến lược phát triển kinh tế

ở Việt Nam, Đảng ta chủ trương đổi mới, cải cách tồn diện, Xã hội hĩa trong các lĩnhvực phát triển kinh tế, giáo dục…, thực hiện đi tắt, đĩn đầu để rút ngắn dần khoảng cách

về khoa học cơng nghệ với thế giới, từng bước phát triển đất nước theo hướng cơngnghiệp hố hiện đại hĩa hội nhập kinh tế Quốc tế

Ngày nay, cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các bộ tăng âm cũngđược cải tiến đến mức hoàn hảo như hệ thống hifi stereo, …âm thanh trung thực, hiệusuất cao là các chỉ tiêu mà các nhà thiết kế luôn cố gắng để đạt được một cách tốtnhất Các bộ khuếch đại công suất được sử dụng rộng rãi trong các máy thu radio,máy nghe băng và các hệ thống stereo chất lượng cao, trong các thiết bị phòng thu,sân khấu, hệ thống phóng thanh công cộng

Sau đây em xin trình bày một loại mạch khuếch đại công suất, đây có thể đượcxem là mạch tương đối đơn giản trong kho tàng mạch khuếch âm Đó là mạch khuếchđại công suất OCL

Dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, dù rất cố gắng đểhoàn thành đồ án này Nhưng đây là đồ án môn học đầu tiên nên chắc chắn còn nhiều

thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn Nhómchúng em xin chân thành cảm ơn !

LỜI CẢM ƠN

š@š

Nhĩm em xin chân thành cám ơn quý thầy cơ trong khoa trung tâm cơng nghệ điện

tử, những người đã hướng dẫn và dạy em trong suốt quá trình học tập Đặc biệt là thầyNGUYỄN VĂN AN đã tận tình hướng dẫn những kiến thức và kinh nghiệm quý báu đểnhĩm em cĩ thể hồn thành đồ án này

Và do kiến thức cịn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án em khơng thểtránh khỏi sai sĩt, mong quý thầy cơ trong hội đồng khảo thi bỏ qua và cĩ hướng giúp đỡ

để chúng em cĩ thể hồn chỉnh đồ án của mình

Em cũng xin cám ơn gia đình và bạn bè đã động viên và giúp đở em rất nhiều

trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đồ án

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2009

Trang 9

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-š -

Trang 11

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-š -

MỤC LỤC

MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THÔNG DỤNG

MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI

4.1 Tín hiệu vào cùng biên độ và cùng pha (v 1 = v 2 ) 20

CHƯƠNG 5:

Trang 13

CÁC LOẠI MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN

3.5.1 Chức năng linh kiện của tầng tiền khuếch đại 27 3.5.2 Chức năng linh kiện của tầng thúc 27 3.5.3 Chức năng của các linh kiện

PHẦN I :

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1:CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

1.1 Điện trở: sử dụng điện trở 4 vòng màu và 5 vòng màu

1.3 Diode: Dùng để nắn điện hay chỉnh lưu, ổn định điện áp, hạn biên độ tính hiệu, tránh

được nhiễu, tách tính hiệu ra khỏi sóng mang cao tần, chọn cộng hưởng đài

1.4.3/ C1815 :

1.4.4/ 2N5551:

4.5/ B688:

Trang 17

1.4.5/ B688:

1.4.6/ D718:

1.5 IC 4558:

Trang 19

CHƯƠNG 2:

MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THÔNG DỤNG

2.1 Khái niệm về mạch khuếch đại:

Mạch khuyếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạchkhuyếch đại âm tần trong Cassete, Ampli, khuyếch đại tín hiệu video trong Ti vi mầuv.v

Có ba loại mạch khuyếch đại chính là :

 Khuyếch đại về điện áp : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra ta

sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần

 Mạch khuyếch đại về dòng điện : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếuvào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần

 Mạch khuyếch đại công xuất : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công xuất yếu vào,đầu ra ta thu được tín hiệu có công xuất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuyếch đạicông xuất là kết hợp cả hai mạch khuyếch đại điện áp và khuyếch đại dòng điện làm một

2.2 Ba cách mắc Transistor cơ bản:

2.2.1 Transistor mắc theo kiểu E chung:

Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụxuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trêncực C, mạch có sơ đồ như sau :

Hình: 2.1

Rg : là điện trở ghánhRđt : Là điện trở định thiênRpa : Là điện trở phân áp

Mạch khuyếch đại điện áp mắc kiểu E chung, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trêncực C

 Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung

 Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điệnápUCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc

 Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần,như vậy mạch khuyếch đại về điện áp

 Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đángkể

 Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào : vì khi điện áp tínhiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng => sụt áp trên Rg tăng =>kết quả là điện áp chân C giảm , và ngược lại khi điện áp đầu vào giảm thìđiện áp chân C lại tăng => vì vậy điện áp đầu ra ngược pha với tín hiệu đầuvào Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trongthiết bị điện tử

2.2.2 Transistor mắc theo kiểu C chung :

Hình: 2.2

Trang 21

– Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass hoặcdương nguồn Lưu ý : về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương đươngvới mass, tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực E.

– Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trêncực E

 Đặc điểm của mạch khuyếch đại C chung

 Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E

 Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luônluôn có giá trị khoảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhiêu thì ápchân C cũng tăng bấy nhiêu => vì vậy biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tínhiệu vào

 Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào : Vì khi điện áp vào tăng

=> thì điện áp ra cũng tăng, điện áp vào giảm thì điện áp ra cũng giảm

 Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vàonhiều lần : Vì khi tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng IBE sẽ tăng => dòngICE cũng tăng gấp β lần dòng IBE vì ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ sốkhuyếch đại β = 50 lần thì khi dòng IBE tăng 1mA => dòng ICE sẽ tăng50mA, dòng ICE chính là dòng của tín hiệu đầu ra, như vậy tín hiệu đầu ra

có cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu vào

 Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đạiđêm (Damper), trước khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh , người ta thườngdùng mạch Damper để khuyếch đại cho tín hiệu khoẻ hơn Ngoài ra mạchcòn được ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn ( ta sẽ tìm hiểutrong phần sau )

2.2.3 Transistor mắc theo kiểu B chung :

– Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C ,

chân B được thoát mass thông qua tụ

– Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế.

– Mạch khuyếch đại kiểu B chung , khuyếch đại về điện áp và không khuyếch đại về

dòng điện

2.3 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại:

Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuyếch đại được phân cực để KĐ ở chế

độ A, chế độ B , chế độ AB hoặc chế độ C

2.3.1 Mạch khuyếch đại ở chế độ A:

Là các mạch khuyếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giống với tín hiệu ngõ vào

Mạch khuyếch đại chế độ A khuyếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào

Hình: 2.4

Hình: 2.5

Trang 23

 Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiên sao cho điện áp UCE ~ 60%

÷ 70% Vcc * Mạch khuyếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trunggian như khuyếch đại cao tần, khuyếch đại trung tần, tiền khuyếch đại v v

2.3.2 Mạch khuyếch đại ở chế độ B:

Mạch khuyếch đại chế độ B là mạch chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ của tínhiệu, nếu khuyếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuyếch đại bán kỳ âm

ta dùng transistor PNP, mạch khuyếch đại ở chế độ B không có định thiên

Mạch khuyếch đại ở chế độ B chỉ khuyếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu ngõ vào

* Mạch khuyếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại côngxuất đẩy kéo như công xuất âm tần, công xuất mành của Ti vi, trong các mạch công xuấtđẩy kéo , người ta dùng hai đèn NPN và PNP mắc nối tiếp , mỗi đèn sẽ khuyếch đại mộtbán chu kỳ của tín hiệu, hai đèn trong mạch khuyếch đại đẩy kéo phải có các thông số kỹthuật như nhau

* Mạch khuyếch đại công xuất kết hợp cả hai chế độ A và B

Hình: 2.6

Hình: 2.6

Hình: 2.7

Mạch khuyếch đại công xuất Ampli có : Q1 khuyếch đại ở chế độ A, Q2 và Q3 khuyếchđại ở chế độ B, Q2 khuyếch đại cho bán chu kỳ dương, Q3 khuyếch đại cho bán chu kỳâm.

2.3.3 Mạch khuyếch đại ở chế độ AB:

Mạch khuyếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuyếch đại ở chế độ B , nhưng có địnhthiên sao cho điện áp UBE sấp sỉ 0,6 V, mạch cũng chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ tínhiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuyếch đại chế độ B, mạch nàycũng được sử dụng trong các mạch công xuất đẩy kéo

2.3.4 Mạch khuyếch đại ở chế độ C:

Là mạch khuyếch đại có điện áp UBE được phân cự ngược với mục đích chỉ lấy tín hiệuđầu ra là một phần đỉnh của tín hiệu đầu vào, mạch này thường sử dụng trong các mạchtách tín hiệu : Thí dụ mạch tách xung đồng bộ trong ti vi màu

Ứng dụng mạch khuyếch đại chế độ C trong mạch tách xung đồng bộ Ti vi màu

Hình: 2.8

Hình: 2.9

2.4 Các kiểu ghép tầng:

Khái niệm về ghép tầng : Một thiết bị điện tử gồm có nhiều khối kết hợp lại, mỗi khối lại

có nhiều tầng khuyếch đại được mắc nối tiếp với nhau và khi mắc nối tiếp thường sử dụngmột trong các kiểu ghép sau :

* Sơ đồ mạch ghép tầng qua tụ điện:

Mạch khuyếch đại đầu từ - có hai tầng khuyếch đại được ghép với nhau qua tụ điện

Ở trên là sơ đồ mạch khuyếch đại đầu từ trong đài Cassette, mạch gồm hai tầng khuyếchđại mắc theo kiểu E chung, các tầng được ghép tín hiệu thông qua tụ điện, người ta sửdụng các tụ C1 , C3 , C5 làm tụ nối tầng cho tín hiệu xoay chiều đi qua và ngăn áp mộtchiều lại, các tụ C2 và C4 có tác dụng thoát thành phần xoay chiều từ chân E xuống mass,C6 là tụ lọc nguồn

Ưu điểm của mạch là đơn giản, dễ lắp do đó mạch được sử dụng rất nhiều trong thiết bịđiện tử, nhược điểm là không khai thác được hết khả năng khuyếch đại của Transistor do

đó hệ số khuyếch đại không lớn

Ở trên là mạch khuyếch đại âm tần, do đó các tụ nối tầng thường dùng tụ hoá có trị số từ1µF ÷ 10µF

Hình: 2.10

Trong các mạch khuyếch đại cao tần thì tụ nối tầng có trị số nhỏ khoảng vài nanô Fara.

2.4.2 Ghép tầng qua biến áp:

* Sơ đồ mạch trung tần tiếng trong Radio sử dụng biến áp ghép tầng:

Tầng Trung tần tiếng của Radio sử dụng biến áp ghép tầng

Ở trên là sơ đồ mạch trung tần Radio sử dụng các biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu ra của tầng này được ghép qua biến áp để đi vào tầng phía sau

Ưu điểm của mạch là phối hợp được trở kháng giữa các tầng do đó khai thác được tối ưu

hệ số khuyếch đại , hơn nữa cuộn sơ cấp biến áp có thể đấu song song với tụ để cộnghưởng khi mạch khuyếch đại ở một tần số cố định

Nhược điểm : nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạophức tạp và chiếm nhiều diện tích

2.4.3 Ghép tầng trực tiếp:

Hình: 2.11

Hình: 2.12

* Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuyếch đại công xuất âmtần Mạch khuyếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q1 được ghép trực tiếp với haiđèn công xuất Q2 và Q3

CHƯƠNG 3:

Hình: 2.13

MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 3.1 Mạch khuếch đại vi sai :

Mạch điện này dùng để tìm ra hiệu số, hoặc sai số giữa 2 điện áp mà mỗi điện áp có thểđược nhân với một vài hằng số nào đó Các hằng số này xác định nhờ các điện trở

Tổng trở vi sai Zin (giữa 2 chân đầu vào) = R1 + R2

Hệ số khuếch đại vi sai:

Nếu R1 = R2 và Rf = Rg,Vout = A(V2 − V1) và A = Rf / R1

3.2 Mạch khuếch đại đảo :

Dùng để đổi dấu và khuyếch đại một điện áp (nhân với một số âm)

 Zin = Rin (vì V − là một điểm đất ảo)

Hình: 3.1

Hình: 3.2