ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OCL NGÕ VÀO đơn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OCL NGÕ VÀO ĐƠN GVHS: ThS NGUYỄN VĂN PHÒNG SVTH: VŨ THÀNH LONG LỚP 18DT3 NGUYỄN ĐÌNH LONG LỚP 18DT3 Đà Nẵng, tháng năm 2021 Lời Nói Đầu Là sinh viên năm ba đại học Bách Khoa, đồ án chúng em nghiên cứu thực hành Dưới giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình thầy Nguyễn Văn Phòng, với tinh thần học hỏi, niềm đam mê với đồ án, với trợ giúp bạn khóa tự tìm tịi tài liệu tham khảo Nhóm chúng em hồn thành đồ án cách tốt Mặc dù vậy, thiếu kinh nghiệm nên chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót khơng đáng có tính tốn thi cơng mạch thực tế Vì chúng em mong nhận góp ý giúp đỡ thầy để có thêm kinh nghiệm sau Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Văn Phịng, người hướng dẫn nhiệt tình để chúng e hồn thành đồ án Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2021 Sinh viên thực Vũ Thành Long Nguyễn Đình Long 2|T r a n g Mục Lục Chương 1: Tổng quan mạch 1.1/ Giới thiệu chung 1.2/ Sơ đồ mạch thiết kế, sơ đồ khối linh kiện sử dụng mạch khuếch đại 1.3/ Kết luận chương Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.1/ Khuếch đại tín hiệu nhỏ sử dụng Transistor 2.1.1/ Giới thiệu chung 2.1.2/ Mạch khuếch đại Emitter chung (CE) 2.1.3/ Mạch khuếch đại Collector chung (CC) 2.2/ Hồi tiếp 2.2.1/ Giới thiệu chung 2.2.2/ Hồi tiếp âm 2.2.2.1/ Các phương trình 2.2.2.2/ Ảnh hưởng hồi tiếp âm đến tính chất khuếch đại 2.3/ Tầng khuếch đại công suất 2.3.1/ Giới thiệu chung 2.3.2/ Các chế độ làm việc điểm làm việc tầng khuếch đại công suất 2.3.3/ Mạch khuếch đại chế độ A 2.3.4/ Mạch khuếch đại chế độ B 2.3.5/ Mạch khuếch đại chế độ AB 2.3.5.1/ Mạch khuếch đại công suất OTL 2.3.5.2/ Mạch khuếch đại công suất OCL 2.4/ Các mạch bổ trợ khác 2.4.1/ Giới thiệu chung 2.4.2/ Mạch khuếch đại Darlington 2.4.3/ Nguồn dòng 3|T r a n g 2.4.4/ Mạch bù trở kháng Zobel 2.5/ Kết luận chương Chương 3: Tính tốn thiết kế mạch 3.1/ Tính tốn phần nguồn 3.1/ Tính tốn tầng cơng suất 3.1/ Thiết kế nguồn dịng 3.4/ Tính tốn tầng thúc 3.5/ Tính tốn tầng vào đơn 3.6/ Mạch lọc Zobel 3.7/ Tính tốn tụ 3.8/ Mạch bảo vệ 3.9/ Hệ số khuếch đại mạch 3.9.1/ Hệ số khuếch đại tầng tiền khuếch đại 3.9.2/ Hệ số khuếch đại tầng thúc 3.9.3/ Hệ số hồi tiếp 3.10/ Kiểm tra độ méo phi tuyến 3.11/ Kết luận chương Kết luận hướng phát triển đề tài Tài liệu tham khảo Phục lục 4|T r a n g Chương 1: Tổng quan mạch 1.1/ Giới thiệu chung: - Mạch khuếch đại âm sản phẩm tạo tảng phát triển cho phát triển sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu cầu người Sau năm học, với tích lũy kiến thức môn học: Linh kiện điện tử, Kỹ thuật mạch điện tử đảm bảo cho chúng em phân tích thiết kế mạch khuếch đại công suất - Thực tế nước ta có nhiều mạch khuếch đại cơng suất thị trường Nhưng phổ biến mạch khuếch đại cơng suất OCL Vì loại mạch có ưu điểm hiệu suất, biên độ tín hiệu lớn, hệ số sử dụng BJT cao, giảm méo xuyên tâm, độ lợi băng thơng Chính mà đề tài đồ án môn học kỹ thuật mạch điện tử chúng em thiết kế mạch khuếch đại công suất OCL làm chúng em cảm thấy vô hào hứng 1.2/ Sơ đồ mạch OCL ngõ vào đơn 5|T r a n g - Các linh kiện điện tử sử dụng mạch gồm: điện trở, BJT dạng NPN PNP, diode, tụ - Do mạch khuếch đại dạng OCL ( mạch cấp nguồn đối xứng +Vcc -Vcc) nên điện điểm 0V Tín hiệu vào mạch khuếch đại có qua tụ lọc, tín hiệu ngõ khơng cần qua tụ Vì tín hiệu loa trực tiếp nên điện DC điểm khác làm đối xứng tín hiệu bán kỳ làm làm cháy loa, cần cân chỉnh cho điện áp chiều loa =0V có mạch bảo vệ loa - Sơ đồ khối mạch 1.3/ Kết luận chương - Việc phân tích mạch khuếch đại cơng suất thành phần chức riêng (hay gọi tầng) bước quan trọng thiết kế mạch nguyên lý Đồng thời tìm hiểu cấu tạo chức linh kiện nhằm sử dụng chúng mục đích mạch khuếch đại 6|T r a n g Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.1/ Khuếch đại tín hiệu nhỏ sử dụng Transistor 2.1.1/ Giới thiệu chung: - Khuếch đại trình biến đổi đại lượng ( điện áp dòng điện) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay đổi hình dạng Khi xét BJT hoạt động điều kiện tín hiệu nhỏ xem BJT khuếch đại AC - Khuếch đại tín hiệu nhỏ có loại tiêu biểu ( phân loại dựa cách mắc BJT): kiểu Emitter chung, kiểu Base chung, kiểu Collector chung - Độ lợi khả mạch điện tử để tăng mức tín hiệu Độ lợi chức tất khuếch đại Nó so sánh tín hiệu cung cấp vào khuếch đại với tín hiệu khuếch đại Do độ lợi, tín hiệu ngõ thường lớn ngõ vào - Trong điện tử, ký hiệu A thường dùng để ký hiệu độ lợi hay độ khuếch đại ∆𝐼 + Độ lợi dòng: 𝐴𝑖 = 𝑜𝑢𝑡 ∆𝐼𝑖𝑛 + Độ lợi áp : Av = ∆Vout ∆Vin + Độ lợi công suất: 𝐴𝑝 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 = 𝐴𝑣 𝐴𝑖 - Độ lợi áp 𝐴𝑣 sử dụng để miêu tả hoạt động khuếch đại tín hiệu nhỏ với: 7|T r a n g A>1: Bộ khuếch đại tín hiệu A 𝐴𝑣 −𝑅𝐿 = 𝐴𝑖 𝑟𝑠 + 𝑅12 //𝑟𝜋 + Hệ số méo phi tuyến K phụ thuộc vào biên độ áp: 𝑉𝐵𝐸 × 100% 4𝑉𝑇 + Muốn k ≤ 1% 𝑉𝐵𝐸 ≤ 0,04𝑉𝑇 ≈ 1,0mV Như biên độ điện áp vào bé, xuất méo phi tuyến lớn, để giảm méo, cần có hồi tiếp âm xoay chiều dùng mạch khuếch đại vi sai 𝑘≈ *Nhận xét: Mạch khuếch đại CE thường có hệ số khuếch đại lớn nên thường sử dụng nhiều tầng đầu mạch khuếch đại lại có trở kháng lớn, trở kháng vào nhỏ nên khó phối hợp trở kháng ( 𝑟0 ≈ 𝑟𝐶𝐸 ) Mạch khuếch đại CE tạo tín hiệu đảo pha 180° , đồng thời cấu hình có độ lợi áp, độ lợi dịng độ lợi cơng suất tốt 2.1.4/ Mạch khuếch đại Collector chung (CC): (Cần thay đổi mạch khuếch đại CC sơ đồ tương đương giáo trình ) - Sơ đồ mạch khuếch đại: 9|T r a n g - Sơ đồ tương đương: (Thay đổi cơng thức tính tốn theo giáo trình) + Trở kháng vào: 𝑟𝑖 ≈ 𝑟𝜋 + 𝛽(𝑅𝐸 //𝑅𝐿 ) => 𝑍𝑖 = 𝑅𝐵 //𝑟𝑖 + Hệ số khuếch đại dòng: 𝑖𝑅𝐿 𝑖𝑅𝐿 𝑖𝑒 𝑖𝑏 𝑅𝐸 //𝑅𝐿 𝑅𝐵 //𝑟𝑖 𝐴𝑖 = = = 𝛽 𝑖𝑆 𝑖𝑒 𝑖𝑏 𝑖𝑠 𝑅𝐿 𝑟𝑖 10 | T r a n g 53 | T r a n g 54 | T r a n g 55 | T r a n g 56 | T r a n g 57 | T r a n g 58 | T r a n g 59 | T r a n g 60 | T r a n g 61 | T r a n g 62 | T r a n g 63 | T r a n g 64 | T r a n g 65 | T r a n g 66 | T r a n g 67 | T r a n g ... tài mạch thi? ??t kế ▪ Khảo sát phần lý thuyết ▪ Tính tốn, thi? ??t kế mơ mạch ▪ Thi công mạch điện thực tế Mặc dù cố gắng, kiến thức thời gian có hạn nên có phần nhóm em khơng tránh khỏi điều thi? ??u sót,... suất OCL 2.4/ Các mạch bổ trợ khác 2.4.1/ Giới thi? ??u chung 2.4.2/ Mạch khuếch đại Darlington 2.4.3/ Nguồn dòng 3|T r a n g 2.4.4/ Mạch bù trở kháng Zobel 2.5/ Kết luận chương Chương 3: Tính tốn thi? ??t... đề tài đồ án môn học kỹ thuật mạch điện tử chúng em thi? ??t kế mạch khuếch đại công suất OCL làm chúng em cảm thấy vô hào hứng 1.2/ Sơ đồ mạch OCL ngõ vào đơn 5|T r a n g - Các linh kiện điện tử