TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN 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: Nguyễn Tuấ
Trang 1TRƯỜNG 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:
Nguyễn Tuấn Hùng MSSV:
Dương Minh Thông MSSV:
Nguyễn Như Thế Tài MSSV:
Nguyễn Gia Anh MSSV:
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
download by : skknchat@gmail.com
Trang 22.1 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
Trang 3Phần 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
- Yêu cầu chức năng:
Khuếch đại tín hiệu âm thanh
Nhiệt độ làm việc ổn định từ 25oC – 50oC
Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo, nhiễu tín hiệu
- Yêu cầu phi chức năng:
Đơn giản,gọn nhẹ và dễ sử dụng Đảm bảo chất lượng tốt
1.2 Thiết kế sơ đồ khối
Khốối khuếốch đại tn hiệu nhỏ
Tín hiệu vào
Khốối tiếền cống suấốt
Khốối khuếốch đ i ạcống suấốt
Tín hiệu ra
Hình 1.1: sơ đồ khối của mạch
Trang 5Phần 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 =VL /Vin
download by : skknchat@gmail.com
Trang 62.2 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; 2.10-3), ở điểm làm việc này hệ số β của transitor vào khoảng 200
Do đó ta tính được:
(R2+R3).IC + UCE = VCC
⇔ (R2+R3) 2.10-3 + 6= 12
⇔ R2+R3 = 3000
Trang 7Chọn R2 =2970, R3 = 30 Av=-Rc/re+Re=50??
IB=ICQ/ β= 1.10-5 (A)
⇔ VCC=IB.R1+IE.R3+0.7= IB.( R1+β.R3)+ 0.7
⇔ R1 = 863k
Có: re=0.026/IE=13Ω
* Chế độ AC:
Mạch tương đương AC
Hình 2.2.2: sơ đồ tương đương xoay chiều EC
Zin1 = R1//[βrβre + (β + 1)R3)] = 8544// tính sau clm
Zout1 = RC = 2970
Av = Vout / Vin ≈ -RC/(re + R3) 69 lần
│Ai│ = β = 200 (lần)
download by : skknchat@gmail.com
Trang 82.3 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/IE1 = 13(Ω) re2
= 26mV/IE2 = 0.325(Ω)
Hệ số β của 2 transistor mắc Darlington là βD = β1.β2 =200*40=8000
IE2= 80m(A) nên IB2= IE2 / β2 = 2 mA
Có : IE1 = IB2 = 2 (mA) nên IB1=IE1 / β1= 10-5 (A)
Trang 9R5 = (VCC-UCE(Q2) )/IC(Q2) =(12-6)/80mA= 75 Ω.
Theo công thức, ta có : IB1=(Vcc-Ube1-Ube2)/( R4 + βD* R5 ) nên R4 = 460 kΩ (mua con 500k)
Chọn : R5 = 75 Ω, R4 =460 kΩ
* 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 + re2 = 0,65(Ω)
Ai = βD RB/(RB+ βD RE)= 3471(lần)
Av ~ 1 (lần)
download by : skknchat@gmail.com
Trang 102.4 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.F
UCE = Vcc / 2 = 6V
Đặt R = R6 = R7, ta có : Vcc = 2R * IBQ + 2 * VD
Vì là class AB nên : QClass A < Q < QClass B nên chọn ICQ = 40% * IC(sat)
với Ic(sat) = = 12/ 2*8
Trang 11ICQ = 0.3 A => IBQ = 7.5*10^-3
A re = 26mV/ICQ = 0.087(Ω)
R =
R ≈ 706.6 (Ω)
* Chế độ AC
Zin3 = 2*R|| β re = 17.1 (Ω)
Zout3 = RE // re = 0.086(Ω)
Av ~ 1 (lần)
2.5 Thông số toàn mạch
Avs = * Av1(NL) * * Av2(NL) * * Av3(NL) *
Avs = 65 (lần)
Po = Uhd 2 /RL = [βr60mV*65/ √(2)]2/8 = 0.95W
Rin = Zin1 = 8544 Ω
Rout = Zout3 = 0.086 Ω
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
download by : skknchat@gmail.com
Trang 12Phần 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
Trang 133.3 Mạch thực tế
Hình 3.3: Mạch thực tế
download by : skknchat@gmail.com
Trang 14Phần 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
Bảng 2 : Bảng giá trị thực tế của Uce đối với transistor Q1,Q2,Q3 đo được
Transistor Transistor Transistor Transistor Transistor
Trang 15Phần 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
download by : skknchat@gmail.com
Trang 16Tài 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
