BÁO cáo bài tập lớn điện tử TƯƠNG tự i đề tài mạch khuếch đại âm thanh

Yêu cầu chức năng Khuếch ại tín hiệu âm thanh từ jack audio ra loa 8Ω có tín hiệu âm thanh với ầu đại âm thanh đại âm thanh vào 70 mV nguồn 12V DC.. Phân công nhiệm vụ Bảng 1: Phân công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I

Đề tài: Mạch khuếch ại âm thanh đại âm thanh

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Anh Quang

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm

STT Họ và tên

Hà Nội, 12/2020

1

Mục lục

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

CHƯƠNGDANHMỤCIĐẶTBẢNGVẤNBIỂUĐỀ 4

1 Mô tả kỹ thuật 5

2 Phân công nhiệm vụ 5

CHƯƠNG II THIẾT KẾ KIẾN TRÚC 5

1 Thiết kế sơ ồ khốiđại âm thanh 6

2 Lựa chọn linh kiện 6

3 Thiết kế chi tiết từng khối 7

3.1 Khối nguồn 7

3.2 Khối khuếch ại tín hiệuđại âm thanh 7

3.3 Khối khuếch ại công suấtđại âm thanh 7

4 Thông số toàn mạch 11

CHƯƠNG III THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA MẠCH 12

1 Mạch thiết kế và mô phỏng 13

2 Test board 13

3 Báo cáo sản phẩm 14

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

KẾT LUẬN 15

16

2

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Sơ đồ khối của mạch -5

Hình 2: Tầng ec khuếch đại tín hiệu nhỏ -7

Hình 3: Tầng darlington -9

Hình 4: Tầng khuếch đại công suất -10

Hình 5: Mạch mô phỏng bằng phần mềm proteus -12

Hình 6: Kết quả mô phỏng bằng phần mềm proteus -12

Hình 7: Kết quả lắp mạch thật -13

Y

3

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Y Bảng 1: Phân công nhiệm vụ

Bảng 2: Lựa chọn linh kiện 7 Bảng 3: Báo cáo kết quả thực tế và mô phỏng 14

1 Mô tả kỹ thuật CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Yêu cầu chức năng

Khuếch ại tín hiệu âm thanh từ jack audio ra loa 8Ω có tín hiệu âm thanh với ầu đại âm thanh đại âm thanh

vào 70 mV nguồn 12V DC

Nhiệt ộ làm việc ổn ịnh: 25 - 50 đại âm thanh đại âm thanh

2 Phân công nhiệm vụ Bảng 1: Phân công nhiệm vụ

1

Thiết kế mạch trên cơ sở lí

Cả nhóm

thuyết ã họcđại âm thanh

2

Mô phỏng và chỉnh sửa trên

Phong , Huy, Lộc

proteus

3

Mua linh kiện

Việt Anh , Huy

Địa iểmđại âm thanh

5 Tổng kết và làm báo cáo Hưng , Đạt

6 Chỉnh sửa và hoàn thiện báo cáo Lộc , Phong , Đạt, Huy

5

1 Thiết kế sơ ồ khối đại âm thanh CHƯƠNG II THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

Hình 1: Sơ đồ khối của mạch

Hình 2.1 trên miêu tả sơ ồ khối của mạch Mạch gồm 3 khối chính: khối nguồn, đại âm thanh

khối khuếch ại tín hiệu, và khối khuếch ại công suất Jack iện thoại và loa là phụ kiệnđại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh

hỗ trợ mạch

Khối nguồn: Đầu vào 220V AC, ầu ra 12V DC đại âm thanh

V

i (p ) 70 mV

cho tín hiệu ra gấp 15

Khối khuếch ại tín hiệu: đại âm thanh khuếch ại tín hiệu vào đại âm thanh

lần tín hiệu vào

6

2 Lựa chọn linh kiện

Sau ây ta sẽ nêu và lựa chọn các linh kiện chính cho các khối của mạch, lí do dùng các linh kiện này ã nêu ở phần đại âm thanh đại âm thanh thiết kế.

Bảng lựa chọn linh kiện:

Loại linh kiện Lí do lựachọn Giá thành (VND)

Bảng 2: Lựa ch li h kiện

Điện trở 560KΩ Dùng trong tầng Darlington 1500

100Ω - 2W

Transistor NPN Dùng trong các khối khếch ạiđại âm thanh 6000

Tụ iện hóa 100uFđại âm thanh Để lọc tín hiệu ầu vào và ra, ghép nốiđại âm thanh

3000

các tầng

Diode 1N4148 Mạch khuếch ại công suấtđại âm thanh 1000

3 Thiết kế chi tiết từng khối

3.1 Khối nguồn

Để mạch khuếch ại có công suất ra tải 8Ω ược 1W thì iện áp ra ỉnh ỉnh cần ạt đại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh

ược là 8V Do vậy, cần sử dụng nguồn có iện áp và công suất lớn hơn yêu cầu trên, nên

đại âm thanh đại âm thanh

nhóm chúng em quyết ịnh sử dụng bộ chuyển ổi nguồn xoay chiều 220V AC sangđại âm thanh đại âm thanh

nguồn một chiều 12 DC - 2A, do áp ứng ược thông số yêu cầu giá thành hợp lý, tín hiệuđại âm thanh đại âm thanh

ra ổn ịnh, nhiễu thấp.đại âm thanh

7

Hình 2: Tầng EC khuếch đại tín hiệu nhỏ Tính toán lựa chọn linh kiện

−Chọntransistor 2 N 2222 A có β thôngdụng là 200 , tùy setup để xácđịnh β

−Chọn điểmlàm việc tĩnhQ 1 ( V CE , I C ) =(5,5 V ;1 mA ) thì β=150 và

m

−Theo Kirchoff tacó :

12=I C ( R 3 +R 4 +R 5 ) +V CE

V CE =5,5 V ;I C =10 −3 A ( R 3 +R 4 + R 5 ) =6600 Ω

ChọnV =1,6 V R = V ℜ

=1600 Ω

I C

mà R E =R 4 + R 5 Chọn R 4 =100 Ω , R 5 =1500 Ω

Điều kiện : ( β+1) R ≥ 10 R R ≤ β +1

R

R 2 ≤ 24160 Ω Chọn R 2 =24 kΩ

V ℜ =1,6V V B =1,6+0,65=2,25V

8

V R

mà V B = R cc R 2 R 1 =104 k Ω Ch ọn R 1 =100 kΩ

1

+

2

−Tínhtoán cáctụ C 0 , C 1 ,C 2

Z ¿=R 1 / ¿ R 2 / ¿ ( β+ 1) R E =18 kΩ

+ f

LB =

2 π ( R 1 Z ) C ( giả sử R

s =1 kΩ)

s+ ¿ 0

f LB ≤ 20 kHz C 1 ≥ 4,2.10 −10 (F )

2 π ¿¿

f CE <20 kHz C 3 ≥ 1,2.10 −8 ( F )

9

• Tầng Darlington

− Dùng 2 transistor NPN là 2 N 2222 A ( β 1 ) vàTip 41C ( β 2 )

−Cực E của 2 N 2222 A nối trực ti ếp vào cực B của

Tip 41 C −Cách mắc nàytạo ram ột BJT tương

đương với h FE =β 1 β 2 = β

+ Mạch tương đương một tầng CC

Hình 3: Tầng Darlington

+V

BE =V

BE1 +V

BE 2

+Chọn điểm làm việc của 2 N 2222 A : V CE =6,5 V ; I C =1 mA ;V

BE =0,65V β=β 1 β 2 =150.50=7500

I E 2 =0.05 ( A ) I B 2 =I E 1 = 0,05

50 =10 −3 ( A )=1(mA )

R 6= V cc −V

I BE 2 −V BE 1 - β 1 β 2 R 7 =577.5( kΩ) Chọn R6 = 560k Ω

B 1

R CS =R 7 = V cc −V CE

=110 Ω

I E 2

I E 1 =1mA I B 1 = 10 −4

( A) 15

10

Z ¿=R 3 / ¿ [( β +1) R 7 ]=197,4 (kΩ)

G

m =

25 0,05 10 −3

=2

Z

out =R

CS /¿

1

G m

+Tínhtoán cáctụ n ối tầng

•Tụ n ối tầng EC và Darlington

2 π ( Z out( EC )

+ Z

¿ ( Dar ) ) C 2

•Tụ đưatín hiệu ra khỏitầng CC

f = 1

≤20 kHz C ≥ 1,75.10 −7 ( F )

¿

2π Z E C

Hình 4: Tầng khuếch đại công suất

− M ắc 2 BJT theo ki ểuđ ẩy kéo

− Setup 2 BJT ở chế độ AB

+ R 8 , R 9 : đi ệntrở phân c ực

11

+ D 1 , D 2 : diode ngăn c ản ảnh h ưởng tín hi ệu c ủa chukì âm

+Tụ C : tụ xuất âm , cung c ấp ngu ồn nuôiQ 2 trong n ửa chukỳ

âm +Ch ọn R 8 =R 9 =1 k Ωđể V BE đủ lớn , tránhméo xuyêntâm

I R8 =I R 9 =I D1 =I D2 = V CC −2.0,7

=5,3.10 −3 ( A)

R 1 +R 2

KhiV CE c ủa Q ,Q đ ạt lý tưởng V = V CC

=6V

2

V M 2 =I R R 9 =5,3V V M 1 =6,7V

I C =βI =0,265 ( A) g m = I C

=10,6( S) V T 25.10 −3

Z out = g 1 =0,1(Ω)

m

Công suất cực đại ratảilà :

2 2

P

L = 1

2 ( ZoutR

+L RL ) V

RCE L =2,19(W )

Công suất đo trênmô phỏng

L = 1 ( ZoutR

+LRL )2.

Nếu sử dụng 2 trở tản nhiệt

R CS =0,1 R L Ch ọn R CS =R 10 =R 11

V 2P =0,684(W )

R L

=0,5(Ω)

2 2

P

L = 1

Tụ C 0 làtụ xuất âm, có vaitrò làcung cấp nguồn chobán kìâm

4 Thông số toàn Điện mạch dungphải lớn ChọnC 0 =1000 μFF

Z

¿ 2

= R s + Z ¿ 1

V 1

v3

out 1 +Z

¿ 2

v 2

Z ¿=Z¿ 1 =18 k Ω

Av o đại âm thanh Z out đại âm thanh ược =Z outtrên 3 =0.

mô 1 phỏng là 32 lần

12

CHƯƠNG III THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA MẠCH 1 Mạch thiết kế và

mô phỏng

Kết quả mô phỏng Hì như 5: Hình Mạch 6 mô : phỏng bằng phần mềm Proteus

Hình 6:Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Proteus

13

2 Test board

Khi kiểm tra trên test board o trên máy Oscillo thì ta thấy tín hiệu gần giống với mô phỏng đại âm thanh ược Kết quả lắp mạch thật như Hình 7 dưới ây:

đại âm thanh đại âm thanh

3 Báo cáo sản

phẩm Bảng 3: Báo cáo kết quả thực tế và mô phỏng

Hình 7: Kết quả lắp mạch thật

P

A V

14

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Dr.Nguyen Anh Quang, Slides Electronic Curcuit I

15

KẾT LUẬN

Trong quá trình làm bài tập lớn lần này, chúng em ã có những trải nghiệm thực tế khi ược áp dụng những kiến đại âm thanh đại âm thanh thức ã học trên lớp vào làm mạch thật Từ ó, chúng em nhận thấy vẫn còn những iểm còn thiếu sót trong kiến thức đại âm thanh đại âm thanh đại âm thanh của bản thân Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy vì ã giúp ỡ chúng em trong quá trình học tập cũng như trong quá đại âm thanh đại âm thanh trình làm bài tập lớn.

16