Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án môn học
Mơ phịng cấp nguồn audio
Hình 2.2. Mơ phỏng cấp nguồn audio Ta có đồ thị của song vào và ra: màu vàng là OUT và xanh là IN
Hình 2.3. Đồ thị sóng hình sin của mạch61 61
Học viện Hàng khơng Việt Nam Đồ án môn học
Thực hiện mô phỏng đo đạc và trả lời các câu hỏi
- Tầng vào
Tín hiệu âm thanh đến chân của Q1 thông qua tụ điện liên kết C2. R3/C2 tạo thành bộ lọc thông cao loại bỏ các tần số không mong muốn và không nghe được. Đối với hệ thống âm thanh ưu tiên hiệu suất, mạch cắt xung quanh 30Hz: ở đây, tần số cắt bằng 1/(2.Pi.R1.C1) = 15 Hz.
- Giai đoạn vi sai (T1)
Một bóng bán dẫn duy nhất (Q1) thay thế "cặp vi sai" thông thường! Phản hồi (C3, R4 và R5) là kết nối với máy phát của nó. Đơn giản hơn và hiệu quả! Tuy nhiên, điện áp Vbe của T1 gây ra bù (0,7V) cũng như điện áp trên R5 (0,6V). Điện áp này có giá trị R5 x Ib (Q2). Các dịng cơ sở của Q2 trong thực tế bằng dòng phát của Q1. Do đó, điện áp đầu ra là cao hơn chân đế Q1 khoảng 1,3V. Hiệu điện thế trên R3 khơng đáng kể. vì vậy chúng ta phải bù bằng cách dịch chuyển gốc của Q1 bằng -1,3V:
Hình 2.4.
C1 cung cấp một kết nối động với mặt đất. R1 phải được đặt để có được 0 V ở đầu ra tĩnh (khơng bù lại).
Do đó về mặt lý thuyết, các điện áp tĩnh là (đối với +/- 61V):
Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án mơn học
Hình 2.5. Các phần của hệ thống - Độ lợi của bộ khuếch đại thống - Độ lợi của bộ khuếch đại
Trong băng thông của bộ khuếch đại, độ lợi được xác định bằng 1 + R5 / R4 và bằng 30R trong cụm.
- Bộ khuếch đại điện áp
Đó là tập hợp Q2, R6, R8, R9 và C5.
R6, R8 và C5 tạo nguồn điện bằng Bootstrap assembly. Dòng điện được cố định ở mức 7 mA cho bộ phận lắp ráp.
C5 phải đủ lớn để ở các tần số âm thanh thấp hơn, điện áp trên nó không thay đổi, không đáng chú ý. Q2 là bộ khuếch đại điện áp, bộ thu được "tải" bởi nguồn
-Bootstrap hiện tại.
-Amp ở phần cịn lại
Khơng có dịng điện cơ sở nào đi đến giai đoạn đầu ra. Q2 bị cắt bởi dòng điện đến từ nguồn hiện tại.
- Bộ khuếch đại đang hoạt động
Khi dòng điện chạy ra khỏi đầu ra (điện áp đầu ra dương), Darlington NPN tạo ra dịng điện dựa trên. Ví dụ, nó là 3 mA:
Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án môn học
Q2 được cắt bởi "phần dư" của 7 mA, tức là 7-3 = 4mA. Tại thời điểm dừng lại, Q2 bị chặn nếu Q3 lệch hết một đoạn 7 mA.
Khi dòng điện đi vào đầu ra (điện áp đầu ra âm), Darlington PNP trả về dịng điện dựa trên. Ví dụ, nó là 3 mA:
Q2 được cắt bởi tổng của dòng điện (Ib (Q3) + nguồn dòng), tức là 3 + 7 = 10 mA. Trong mố, R7 và hai diode sẽ hạn chế dịng điện qua Q2. Q2 sau đó trở thành "nguồn" của dòng điện, nghĩa là bộ giới hạn hiện tại. Điện áp ở các cực của R7 có thể tăng lên đến xấp xỉ 0,6V, tương ứng với 18 mA
Hình 2.6. cụm Darlington
- Phân cực của giai đoạn đầu ra: "Multiplier Vbe"
Ởđây, khơng có bóng bán dẫn và cụm chiết áp để tạo ra sự bù đắp giữa các chân đế của Darlington, điện trở là 360 Ohm, vượt qua 7 mA cung cấp 1,9 V cho các thiết bị đầu cuối của nó. Giá trị 1,9 V này phải là
tuân thủ trong phạm vi 0,05V (1,85 đến 1,95V). Theo phép đối xứng Darlington, điện áp này ở hai Vbe đóng đối với Phần NPN và phần PNP. Do đó, ở gốc Q3, chúng ta thu được, ở trạng thái nghỉ, 1,9/2 = 0,95 V. Chúng tôi đảm bảo việc chặn Q3 và Q4 bằng cách chỉ đặt 1,9 V giữa các đế của chúng, sự dẫn truyền bắt đầu theo hướng 2.3 V (giá trị ở 25 ° C và giảm 8 mV / ° C). Một sự biến dạng chéo nhỏ tồn tại nhưng khơng bạo kích.
Học viện Hàng khơng Việt Nam Đồ án môn học
C4 (tối thiểu 470uF) làm mịn các biến thể liên quan đến sự thay đổi đột ngột của điện áp đầu ra (hiện tại liên kết với C5 trong quá trình giảm đột ngột của điện áp đầu ra).
Hình 2.7. Các giá trị đo trong Proteus- Tính tốn R8 và R9 - Tính tốn R8 và R9
Dòng điện chạy qua R8 và R9 cố định là 7 mA. Ta áp dụng định luật Ohm: R8 + R9 = (Vcc-0,95V) / 0,007
Đối với +/- 61V, R8 + R9= (61-0,95) / 0,007 = 12.4 kOhm Ta chia tổng R8 + R9 tìm được thành hai giá trị gần nhau. - Giai đoạn đầu ra
C6 và C7 ổn định amp về biên độ pha
Q3, R10, Q5 và Q6 tạo thành Darlington. R10 đảm bảo chặn Q5 và Q6 một cách đáng tin cậy. Tương tự như vậy đối với Q4, R11, Q7 và Q8. Các diode D3 và D4, thường bị chặn, tránh quá áp ở đầu ra khi bộ khuếch đại bão hòa (âm lượng của nhạc quá lớn!). Do đó, một loa có trở kháng phản kháng (cảm ứng) và các diode D3 và D4 trở nên dẫn điện khi bộ khuếch đại bão hịa, vì lý do dịng điện liên tục trong tải đầu ra cảm ứng.
Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án mơn học
Các bóng bán dẫn Q5, Q6, Q7, Q8; Các bóng bán dẫn MJL21193 và
MJL21194 làm nhiệm vụ chịu tải. Tổng cơng suất có thể chịu được của 2 bóng bán dẫn là 300W đầu ra.
Tra datasheet ta có các giá trị sau: MJL21194
MJL21193
2SC2073 2SA940
Điện áp tối đa dặt vào CE: 150V DC Điện áp tối đa đặt vào CB: 150V DC Điện áp tối đa đặt vào EB: 5V DC Dòng chịu đựng tối đa: 1.5A DC hFE tại IC = 0.5ADC, VCE = 10 VDC : Min = 40, MAX = 140
2SC3116
MPSA92
hfe của mạch theo các giá trị ở bảng trên
Tại Q1, I vào = 0.05mA; I ra = 0.08 mA; hệ số khuếch đại = Ivào/Ira = 0.08/0.05 =1.6 lần
Tại J2, cường độ dòng điện ra loa là 325 mA
Hệ số khuếch đại dòng điện Ai = Ira loa/ Ivào = 325/0.05 = 6500 lần
Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án môn học
Layout mạch in
Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án môn học
Kết luận
Bài tiểu luận cơ bản đã giải quyết được yêu cầu của đề bài về thực hiện phân cực, phối hợp trở kháng ngõ ra, khảo sát độ lợi GT, băng thông của hệ thống. Tuy nhiên trong thực tế để thiết kế mạch khuếch đại chúng ta cịn quan tới các thơng số: điểm nén 1dB, độ tuyến tính (IIP3), độ ổn định của mạch,.... Do thời gian thực hiện tiểu luận có hạn nên nhóm
chỉ dừng lại ở việc khảo sát các yêu cầu của đề bài, những phần phức tạp hơn nhóm sẽ cố gắng thực hiện ở các môn học tiếp theo của chương trình cao học.
Học viện Hàng khơng Việt Nam Đồ án môn học
Tài liệu tham khảo
1. Hồ Ngọc Bá, Giáo trình mạch điện tử tương tự 1.
Học viện Hàng khơng Việt Nam Đồ án mơn học
Danh mục hình ảnh
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch..........................................................60
Hình 2.2. Mơ phỏng cấp nguồn audio...............................................................................61
Hình 2.3. Đồ thị sóng hình sin của mạch.........................................................................61
Hình 2.4...........................................................................................................................................62
Hình 2.5. Các phần của hệ thống........................................................................................63
Hình 2.6. cụm Darlington.........................................................................................................64
Hình 2.7. Các giá trị đo trong Proteus...............................................................................65