Mạch khuếch đại âm thanh

Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I

MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH

Giáo viên hướng dẫn : TS

Nhóm sinh viên thực hiện:

Hà Nôi, 12/2020 MỤC LỤC

Phần I: Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế 3

1.1 Phân tích yêu cầu 3

1.2 Thiết kế sơ đồ khối 3

Phần II: Thực hiện yêu cầu 4

2.1 Mô hình mạch khuếch đại 4

2.2 Khối 1 5

2.3 Khối 2 7

2.4 Khối 3 9

2.5 Thông số toàn mạch 10

Phần III: Lắp đặt và hàn mạch 11

3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus 11

3.2 Các thông số hiển thị trên oscilloscope 11

3.3 Mạch thực tế 12

Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt 13

Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch 14

5.1 So sánh 14

5.2 Nhận xét 14

Tài liệu tham khảo 15

Tín hi u vào ệ Khốối khuếốch đ i tn hi u nh ạ Khốối tiếền cống suấốt ệ ỏ Khốối khuếốch đ i cống suấốt ạ Tín hi u ra ệ

Phần I: Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế

1.1 Phân tích yêu cầu

- Yêu cầu đề bài:

 Công suất 1W

 Điện áp tín hiệu vào tối đa 50mV - 100mV

 Sử dụng BJT

 Tải ra: Loa 8 ohm

 Khuếch đại tín hiệu âm thanh

 Nhiệt độ làm việc ổn định từ 25 C – 50 Co o

 Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo, nhiễu tín hiệu

 Đơn giản,gọn nhẹ và dễ sử dụng

 Đảm bảo chất lượng tốt

1.2 Thiết kế sơ đồ khối

Hình 1.1: sơ đồ khối của mạch

Phần II: Thực hiện yêu cầu 2.1 Mô hình mạch khuếch đại

 Để thực hiện mạch khuếch đại, nhóm sử dụng mô hình mạch ghép EC,

CC kết hợp khuếch đại công suất (class AB)

 Mạch trên gồm 3 khối:

Khối1: Sử dụng transistor 2N2222 mắc EC, phân cực Emitter-follower Khối 2: Sử dụng 2 transistor 2N2222 và Tip41 mắc CC, Sử dụng khối Darlington để nhằm làm giảm trở kháng trước khi đến với khối khuếch đại công suất

Khối 3: Sử dụng transitor TIP41 và TIP42 đẩy kéo, khuếch đại công suất

 Dựa vào yêu cầu của đề bài, ta tính toán được các thông số như sau:

Ta có loa có công suất cực đại Pmax=1W

Tải loa RL=8

VL = V

Xét tín hiệu vào từ jack tai nghe là 50mV - 100mV chọn 60mV

AV =V /V L in

2.2 Khối 1

Hình 2.2.1: Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ.

* Chế độ DC:

Chọn transitor khuếch đại tín hiệu nhỏ 2N2222A do giá thành rẻ, phổ biến, đáp ứng được thông số yêu cầu

Chọn điểm làm việc tĩnh Q(UCE;ICQ) = (6; 2.10 ), ở điểm làm việc này hệ số β của -3 transitor vào khoảng 200

Do đó ta tính được:

(R +R ).I2 3 C + U = VCE CC

⇔ (R2+R3) 2.10 + 6= 12-3

⇔ R2+R3 = 3000

Chọn R2 =2970, R3 = 30 Av=-Rc/re+Re=50??

IB=ICQ/ β= 1.10-5 (A)

⇔ VCC=I R +I RB 1 E 3+0.7= I ( RB 1+β.R3)+ 0.7

⇔ R = 863k1

Có: re=0.026/I =13ΩE

* Chế độ AC:

Mạch tương đương AC

Hình 2.2.2: sơ đồ tương đương xoay chiều EC

Zin1 = R1//[βre + (β + 1)R )] = 8544// tính sau clm3

Zout1 = R = 2970C

Av = V / V ≈ -Rout in C/(re + R ) 69 lần3

│Ai│ = β = 200 (lần)

2.3 Khối 2

Hình 2.3.1 Khối tiền khuếch đại công suất.

* Chế độ DC

Chọn điểm làm việc tĩnh của trans NPN 2N2222 là Q1(6V; 2mA) và của transistor PNP TIP41 là Q2(6V; 80mA)

 re1 = 26mV/I = 13(Ω)E1

 re2 = 26mV/I = 0.325(Ω)E2

Hệ số β của 2 transistor mắc Darlington là β = βD 1.β2 =200*40=8000

IE2= 80m(A) nên I I / β 2 mA.B2= E2 2 =

Có : I = I = 2 (mA) nên IE1 B2 B1=IE1 / β = 10 (1 -5 A)

R5 = (VCC-UCE(Q2))/IC(Q2) =(12-6)/80mA= 75 Ω

Theo công thức, ta có : I =(Vcc-Ube1-Ube2)/( R + β * R ) nên R = 460 kΩ B1 4 D 5 4

(mua con 500k)

Chọn : R = 75 Ω, R =460 kΩ.5 4

* Chế độ AC

Mạch tương đương AC

Hình 2.3.2 Sơ đồ tương đương xoay chiều Darlington

Zin2 = RB//βD.RE = 260,377 (kΩ)

Zout2 = re1/β2 + r = 0,65(Ω)e2

Ai = β RD B/(RB+ β R )= 3471(lần) D E

Av ~ 1 (lần)

2.4 Khối 3

Hình 2.4 Khuếch đại công suất

* Chế độ DC

Chọn transitor TIP41, TIP42 do chịu được công suất lớn

Chọn C5 lớn dùng làm nguồn nuôi cho khối công suất ở chu kì âm → Chọn C5 = 1000μF

UCE = V / 2 = 6Vcc

Đặt R = R = R , ta có : V = 2R * I + 2 * V 6 7 cc BQ D

Vì là class AB nên : QClass A < Q < QClass B nên chọn I = 40% * ICQ C(sat)

với Ic(sat) = = 12/ 2*8

 ICQ = 0.3 A => I = 7.5*10^-3 ABQ

re = 26mV/I = 0.087(Ω)CQ

R =

 R ≈ 706.6 (Ω)

* Chế độ AC

Zin3 = 2*R|| β r = 17.1 (Ω)e

Zout3 = R // r = 0.086(Ω) E e

Av ~ 1 (lần)

2.5 Thông số toàn mạch

 Avs = * Av1(NL) * * Av2(NL) * * Av3(NL) *

 Avs = 65 (lần)

 Po = U /R = [60mV*65/hd2 L √(2)]2/8 = 0.95W

 Rin = Z = 8544 Ωin1

 Rout = Z = 0.086 Ω.out3

 Tụ C1 = 10uF: f1 = = 1.86 Hz

 Tụ C2 = 10uF : f2 = = 0.06 Hz

 Tụ C3 = C4 =100uF : f3 = = 89.66 Hz

 Tụ C5 = 1000uF: f4 = = 19.68 Hz

 Như vậy tần số cắt dưới là 89.66 Hz

Phần III: Lắp đặt và hàn mạch 3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus

Hình 3.1: Mạch mô phỏng proteus

3.2 Các thông số hiển thị trên oscilloscope

Hình 3.2: Hiển thị oscilloscope

3.3 Mạch thực tế

Hình 3.3: Mạch thực tế

Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt

Bảng 1: Bảng so sánh các giá trị lí thuyết, mô phỏng, thực tế của các thông số

Lý thuyết Mô phỏng Thực tế

Bảng 2 : Bảng giá trị thực tế của Uce đối với transistor Q1,Q2,Q3 đo được Transistor

Q1

2N2222

Transistor Q2

2N2222

Transistor Q3

TIP41C

Transistor Q4

TIP41C

Transistor Q5

TIP42C

Uce=1.88V Uce=3.2V Uce=3.2V Ic=4.68mA Ic=4.68mA

Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch 5.1 So sánh

- Nguồn nuôi: Theo lý thuyết và mô phỏng như nhau còn trên thực tế có chênh lệch

- Vin: Theo lý thuyết và mô phỏng như nhau còn trên thực tế chênh lêch

- Vout : Kết quả đo được trên thực tế khác xa so với mô phỏng và lý thuyết

5.2 Nhận xét

- Kết quả đo thực tế trên mạch đã không được như tính toán theo lý thuyết tuy rằng

ra thực tế mạch vẫn chạy tốt

- Một số nguyên nhân mà chúng em nghĩ gây ra sự khác biệt trên đó là:

+ Thông số kĩ thuật của linh kiện lắp đặt có sự sai số

+ Trong quá trình mua linh kiện lắp đặt có một số linh kiện không có thông

số như yêu cầu tính toán nên chúng em đã thay bằng nhưng linh kiện khác

có chức năng tương đương khác và có giá trị xấp xỉ nó.( VD TIP41C, TIP42C )

+ Do quá trình hàn, làm mạch thủ công

+ Do tín hiệu xoay chiều vào biên độ không ổn định nên không thể đo được chính xác biên độ ra tương ứng với biên độ vào tại cùng một thời điểm, nên khó để xác định được khuếch đại thực tế

Tài liệu tham khảo

Electronic Devices and Circuit theory – Robert Boylestad Louis Nashelsky https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/15068/PHILIPS/2N2222A.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/830759/DIOTEC/1N4148.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/448508/CENTRAL/TIP41.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/433443/MCC/TIP42.html

HẾT