BÁO cáo bài tập lớn môn điện tử TƯƠNG tự i mô PHỎNG MẠCH và TEST MẠCH

Tầng khuếch đại công suất dùng Darlington:...8 3.. Yêu cầu hệ thống - Mạch có chức năng khuếch đại tín hiệu âm thanh đầu vào lên 2W cho loa có tải 8Ω.. Chức năng của mạch - Khuếch đại tí

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

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

MÔN: ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I

ĐỀ TÀI SỐ 5

Giảng viên hướng dẫn: TS Phùng Thị Kiều Hà Sinh viên thực hiện: Đào Duy Khánh - 20175634

Hà Nội, 2021

MỤC LỤC

PHẦN 1 PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI 3

I Yêu cầu hệ thống 3

II Chức năng của mạch 3

III Thông số kỹ thuật 3

PHẦN 2 SƠ ĐỒ KHỐI 4

PHẦN 3 THIẾT KẾ MẠCH 5

I Phân tích mạch 5

II Tính toán thông số mạch: 6

1 Tầng khuếch đại điện áp: 6

2 Tầng khuếch đại công suất dùng Darlington: 8

3 Tính toán công suất khuếch đại 9

PHẦN 4 MÔ PHỎNG MẠCH VÀ TEST MẠCH 10

I Mạch nguyên lý 10

II Tín hiệu đầu vào, đầu ra 11

PHẦN 1 PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI

I Yêu cầu hệ thống

- Mạch có chức năng khuếch đại tín hiệu âm thanh đầu vào lên 2W cho loa có tải 8Ω

II Chức năng của mạch

- Khuếch đại tín hiệu âm thanh lên công suất yêu cầu

- Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của nhiễu và méo tín hiệu

- Áp dụng được cho nhiều hệ thống âm thanh

III Thông số kỹ thuật

- Sử dụng nguồn vào DC 9V

- Công suất mạch 2W

- Tín hiều đầu vào 100 mV

- Tải dùng loa 8Ω

3

PHẦN 2 SƠ ĐỒ KHỐI

Hình 1: Sơ đồ khối của mạch khuếch đại âm thanh

Vì đây là mạch khuếch đại âm thanh cho ra công suất bằng 3W nên ta có thể nhận thấy mạch cần 2 tầng: 1 tầng khuếch đại điện áp tín hiệu nhỏ và 1 tầng khuếch đại công suất 2 tầng này đều được cấp nguồn vào và có tín hiệu đi vào tầng khuếch đại điện áp

Chức năng mỗi khối:

 Khối nguồn: cung cấp điện áp cho toàn hệ thống

 Khối nhận tín hiệu vào: nhận tín hiệu âm thanh từ điện thoại

 Khối khuếch đại điện áp: khuếch đại điện áp của tín hiệu đưa vào

 Khối khuếch đại công suất: khuếch đại công suất để đưa tín hiệu ra tải (loa)

PHẦN 3 THIẾT KẾ MẠCH

I Phân tích mạch

Ta biết công suất đầu ra của mạch là 2W, tải của loa có giá trị 8Ω

Ta có: P=U

2

R

→U out=√P R loa =4(V ) ( hiệu dụng )

→U out − p =U out √2 = 4√2(V )

Vì mạch khuếch đại công suất mắc theo chế độ C chung có hệ số khuếch đại điện áp xấp xỉ 1 cho nên điện áp đầu ra của tầng khuếch đại điện áp cũng bằng 4 V Theo đề bài, điện áp vào của tầng khuếch đại điện áp bằng 100mV

→ A V=U out− p

U¿− p =56.56

Vì hệ số khuếch đại có giá trị khá lớn cho nên ta sẽ chọn BJT mắc theo chế

độ E chung

Tầng khuếch đại công suất có thể sử dụng 1 tầng gồm 2 BJT mắc theo kiểu Darlington khuếch đại chế độ A và mắc theo chế độ C chung để phối hợp trở kháng với tải có giá trị điện trở nhỏ (8Ω)

5

II Tính toán thông số mạch:

1 Tầng khuếch đại điện áp:

Hình 1: Sơ đồ tầng khuếch đại điện áp

 Chế độ một chiều:

- Xét transistor BJT Q1:

- Ta chọn BJT mắc phân áp theo chế độ E chung (BJT 2N2222A có β = 75)

- Ta chọn giá trị Vcc = 9V, I = 10mA.C

- Để đồ thị đầu ra của điện áp không bị cắt và có tín hiệu hình sin thì điểm làm việc tĩnh Q nằm ở giữa đặc tuyến nên ta lấy:

U CE=V cc

- Ta có: R E +R C=V CC −U CE

→ Chọn R = 330 Ω C → RE = 120 Ω

- Để mạch khuếch đại ổn định, I không phụ thuộc vào β thì β.R ≥ 10RCQ E 2

→ R ≤ 900Ω 2 → Chọn R = 900Ω2

- Có: V = R I = 1.2 VE E E

→ VB = V + 0,7 = 1.9 VE

VB = V CC

R 2

R1 + 2R = 9 R1R 2+ 2R = 1.9 V

Mà R = 900Ω 2 → R = 3.363kΩ1

 Chế độ xoay chiều:

- Ta có: r e=26mV

10mA=2.6

- Xét BJT mắc phân áp chung E:

→ Zin1 = R // R // Z 1 2 B

- Trong đó: z B=V B

I B =I B β r e +I E R E

I B = β(r e)

→ Zin1 = R // R // 1 2 β(r e)

= 3.363k //0.9k // β(r e) = 6.53k Ω

Zout1 = R = 330 ΩC

Av1 = V out

V¿ =R C

r e =330 2.6 =127

7

2 Tầng khuếch đại công suất dùng Darlington:

Hình 2: Sơ đồ tầng khuếch đại công suất

 Chế độ một chiều:

- Sử dụng 2 transistor BJT 2N3904 có β = 100

VCE = V + VCE1 CE2 = 0.6V = 5.4 ( V) (1)CC

VB= IC.R5 + VBE (2)

VCC = V + ICE E.R (3)5

- Chọn R = 1384 Ω5

Thay vào (3) → I = 2.6 mAC

→ I B = 0.26 μ A

- Có: V = ICC B.R3 + U + IBE C.R5

→ R3 =18MΩ

 Chế độ xoay chiều:

- Lại có: r e=26mV

2.6mA=10

Zin2 = R // 3

r

( ¿¿e +R E)

β ¿

= 18MΩ // 100^2*(10 + R ) = 18MΩE

Zout2 = R // r = r = 10Ω5 e e

Av2 = V out

V¿ = R5

R5+r e

1384 + 101

3 Tính toán công suất khuếch đại

A V =A V 1∗( Z¿2

Z¿2 +Z out 1

)∗ A V 2∗( Z L

Z L +Z out 2

)

= 127* ( 18M

18M+330) *1*( 8+108 ) = 56.44

9

PHẦN 4 MÔ PHỎNG MẠCH VÀ TEST MẠCH

I Mạch nguyên lý

Hình 3: Sơ đồ mạch nguyên lý

II Tín hiệu đầu vào, đầu ra

Hình 4: Tín hiệu đầu vào & đầu ra

Trong đó:

 Màu vàng: Tín hiệu vào

 Màu xanh dương: Tín hiệu ra tầng 1

 Màu hồng: Tín hiệu vào tầng 2

 Màu xanh lá: Tín hiệu ra tầng 2

11