ĐỒ án kỹ THUẬT số đề tài MẠCH KHUẾCH đại âm THANH TDA 7294

Có thể nói, Mạch Khuếch Đại Âm Thanh là một trong những sản phẩm tạo nền tảng phát triển của những sản phẩm Điện Tử phục vụ cho nhu cầu của con người.. GIỚI THIỆU Khuếch đại âm thanh còn

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG

CÔNG THƯƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SỐ

ÂM THANH TDA 7294

GVHD: NGUYỄN KIM SUYÊN SVTH 1: NGUYỄN THANH THÁI MSSV: 2116060052

SVTH 2: HỒ QUỐC KHẢI MSSV: 2116060024

Tp.Hồ Chí Minh,ngày 24 tháng 6 năm 2018

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện tử là ngành quan trọng góp phần vào sự phát triển của đất nước.

Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học – Công nghệ làm cho ngành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử phải không ngừng phát minh

ra các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và ổn định ngày càng cao,…Nhưng một điều cơ bản là các sản phẩm đó đều bắt nguồn từ những linh kiện: R, L, C, Diode, BJT, FET mà nền tảng là điện tử tương tự.

Có thể nói, Mạch Khuếch Đại Âm Thanh là một trong những sản phẩm tạo nền tảng phát triển của những sản phẩm Điện Tử phục vụ cho nhu cầu của con người.

Hiện nay Mạch Khuếch đại Âm Thanh rất phổ biến trên thị trường, mà tầng khuếch đại công suất được thiết kế sử dụng BJT (PET) công suất như: mạch khuếch đại OLT, mạch khuếch dại OCL , mạch khuếch đại BCL… nhưng ta có thể sử dụng các IC tích hợp như: TDA ,LA , LM, TL… Chính vì vậy mà nhóm

đã chọn mạch khuếch đại công suất TDA 7294 kết hợp với IC4558 để làm đồ án cho môn học này.

Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô thông cảm

Xin chân thành cảm ơn !

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm đồ án này cũng như được kết quả ngày hôm nay em luôn được sự giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn và nhà trường nhân đây em xin gửi lời cảm ơn đến :

Trường cao đẳng Công Thương đã tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Cảm ơn thầy cô giáo trong khoa Điện_Điện Tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báo cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao kiến thức, là hành trang cuộc sống ngày mai.

Đặt biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Nguyễn Kim Suyên giáo viên hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này, thầy đã đưa ra những ý kiến thiết thực nhằm bổ xung và điều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong đồ án.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 6 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(Bản lịch trình này được đóng vào đồ án)

Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Thái

Họ tên sinh viên 2: Hồ Quốc Khải

Tên đề tài: Mạch khuếch đại âm thanh TDA 7294

Tuần/ngày Nội dung

Tuần 1 Gặp GVHD thành lập nhóm

Tuần 2 Gặp GVHD nghe phổ biến về đề tài và chọn đề

tài

Tuần 3 Chọn và thống nhất đề tài “Thiết kế mạch khuếch

đại âm thanh TDA 7294”

Tuần 4 Tóm tắc nội dung, tài liệu tham khảo

Tuần 5 Thiết kế sơ đồ khối

Tuần 6 Gửi sơ đồ khối

Tuần 7 Thiết kế sơ đồ nguyên lí

Tuần 8 Mô phỏng sơ đồ nguyên lí trên Proteus

Tuần 9 Cấm mạch mô phỏng trên ters boar

Tuần 10 Thiết kế PCB

Tuần 11 Thi công mạch

Tuần 12 Thiết kế kết nối boar mạch lại với nhau ra sản

phẩm

Xác nhận

GVHD

Tuần 13 Ters và hoàn thiện sản phẩm.

Tuần 14 Viết báo cáo chi tiết

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ và tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

TPHCM, ngày 24 tháng 6 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu kho học này là do nhóm tự thực hiện Các sốliệu sử dụng phân tích trong báo cáo có nguồn gốc rõ ràng, nhóm dựa vào một số tàiliệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó một cách trung thực.Nếu có sao chép tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm

NGƯỜI CAM ĐOAN(Ký và ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC

Lời mở đầu - i

Lời cảm ơn - ii

Lịch trình thực hiện - iii

Nhận xét của GVHD - iv

Lời cam đoan - v

Mục lục - vi

Danh mục hình ảnh và danh mục bảng - vii

Các từ viết tắt - viii

Chương 1.

GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

1 Giới thiệu đề tài 1

2 Mục đích đề tài 1

3 Phạm vi nghiên cứu 1

Chương 2.

Lý Thuyết Về Đề Tài

1 Điện trở 2

2 Biến trở……… 3

3 Tụ điện 3

4 Diot 5

5 TDA 7294……… 7

6 IC4558D……… 8

Chương 3 THIẾT KẾ - PHÂN TÍCH MẠCH VÀ

THI CÔNG

3.1 Thiết Kế Sơ Đồ Khối 11

3.2 Mạch Nguồn 11

3.3 Mạch công suất TDA 7294 13

3.4 Kết nối linh kiện rời 20

3.5 Thi Công Mạch 21

Chương 4.

KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN

Kết quả 23

KẾT LUẬN 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

Hình 2.8: Sơ đồ chân TDA 7294

Hình 2.9:

Sơ đồ chân cấu tạo và hình ảnh thực tế IC 4558

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch âm sắc dùng Ic 4558

Chương 3 PHÂN TÍCH MẠCH VÀ THI CÔNG

Hinh 3.1: Sơ đồ khối

Hinh 3.2: Sơ đồ nghuyên lý khối nguồn

Hinh 3.3: Dạng sóng điện áp ngõ ra có tụ

Hinh 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại

Hinh 3.5:

PCB 3D

Hinh 3.6: Datasheet TDA 7294

Hinh 3.7: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nguồn cung cấp hiện tại so với điện áp vànhiệt độ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG GVHD: Th.S Nguyễn Kim Suyên

Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU

– GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

1 GIỚI THIỆU

Khuếch đại âm thanh còn gọi là tăng âm, ampli điện, là một loại khuếch đại điện tửthực hiện khuếch đại tín hiệu âm thanh điện tử năng lượng thấp, để thu được tín hiệu cócông suất lớn hơn, đủ để vận hành thiết bị hoặc linh kiện khác

1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là mạch khuếch đại âm thanh TDA 7294 kết hợp mạch âm sắc4558D

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Khi nghiên cứu đề tài này em muốn vận dụng sản phẩm của mình áp dụng vào cuộcsống, hằng ngày của chúng ta nhằm mục đích giải trí nhỏ gọn tiện lợi Mặc khác đâycũng là mô hình để các bạn sinh viên khóa sau nghiên cứu và phát triển hơn nữa

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI

trong đó:

U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)

I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe(A)

R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).Thí dụ như có một đoạn dây dẫn có).Thí dụ như có một đoạn dây dẫn cóđiện trở là 1Ω).Thí dụ như có một đoạn dây dẫn có và có dòng điện 1A chạy qua thì điện áp giữa hai đầu dây là 1VOhm là

đơn vị đo điện trở trong SI Đại lượng nghịch đảo của điện trở là độ dẫn điện G được

đo bằng siêmen Giá trị điện trở càng lớn thì độ dẫn điện càng kém Khi vật dẫn cản trởdòng điện, năng lượngdòng điện bị chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, ví dụnhư nhiệt năng Định nghĩa trên chính xác cho dòng điện một chiều Đối với dòng điệnxoay chiều, trong mạch điện chỉ có điện trở, tại thời điểm cực đại của điện áp thì dòngđiện cũng cực đại Khi điện áp bằng không thì dòng điện trong mạch cũng bằng không.Điện áp và dòng điện cùng pha Tất cả các công thức dùng cho mạch điện một chiềuđều có thể dùng cho mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở mà các trị số dòng điện xoaychiều lấy theo trị số hiệu dụng ]Đối với nhiều chất dẫn điện, trong điều kiện môitrường (ví dụ nhiệt độ) ổn định, điện trở không phụ thuộc vào giá trị của cường độdòng điện hay hiệu điện thế Hiệu điện thế luôn tỷ lệ thuận với cường

độ dòng điện và hằng số tỷ lệ chính là điện trở Trường hợp này được miêu tả theo

định luật Ohmvà các chất dẫn điện như thế gọi là các thiết bị ohm Các thiết bị

này nhiều khi cũng được gọi là các điện trở, như một linh kiện điện tử thụđộng trong mạch điện, được ký hiệu với chữ R (tương đương với

từ resistor trong tiếng Anh)

2 Biến trở

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn Chúng

có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện

Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫnđiện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánhsáng hoặc

bức xạ điện từ,

Cấu tạo của biến trở gồm 2 thành phần chính là con chạy và cuộn dây được làmbằng hợp kim có điện trở suất lớn

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

Hinh 2.2: Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện

3 Tụ điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn

cách bởi điện môi Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuấthiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu

Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điệntrường của tụ điện Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sựtích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạchđiện xoay chiều.Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui Mặc dùcách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữnăng lượng điện Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron

ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thểtạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh

Điện dung, đơn vị và ký hiệu của tụ điện

Điện dung là đại lượng vật lý nói lên khả năng tích điện giữa hai bản cực của tụ điện,

điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức:

ξ×ξ0

Trong đó,

C : là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara [F]

ε : Là hằng số điện môi của lớp cách điện;

ε0 : Là hằng số điện thẩm;

d : là chiều dày của lớp cách điện;

S : là diện tích bản cực của tụ điện

Đơn vị của đại lượng điện dung là Fara [F] Trong thực tế đơn vị Fara là trị số rấtlớn, do đó thường dùng các đơn vị đo nhỏ hơn như micro Fara (1µF=10−6F), nanoFara (1nF=10−9F), pico Fara (1pF=10−12F)

Các loại Tụ điện

Tụ điện phân cực

Hình2.3: tụ điện phân cực

Tụ điện phân cực (có cực xác định) hoặc theo cấu tạo còn gọi là tụ hóa Thường trên

tụ quy ước cực âm phân biệt bằng một vạch màu sáng dọc theo thân tụ, khi tụ mới chưa cắt chân thì chân dài hơn sẽ là cực dương Khi đấu nối phải đúng cực

âm - dương Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF, thường dùng F - 4.700μF - 4.700μF, thường dùng F, thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn

Tụ điện không phân cực

Hình 2.4: Tụ không phân cực

Tụ điện không phân cực (không xác định cực dương âm); theo cấu tạo có thể là tụgiấy, tụ gốm, hoặc tụ mica Tụ xoay chiều thường có trị số điện dung nhỏ hơn 0,47μF - 4.700μF, thường dùng F

và thường được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

Tụ điện có trị số biến đổi

Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuật

Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài (kênh tần số).

Điện Thế Dẫn của Điốt được định nghĩa Điện thế nơi Dòng điện bằng 1 mA

Điốt bán dẫn

Diot bán dẫn : cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất đểtăng thêm electron tự do Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu dòng điện hoặc trongmạch tách sóng

Điốt Zener

Là loại điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng Khi sửdụng điốt này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức củađiốt thì điốt sẽ cho dòng điện đi qua (và ngắn mạch xuống đất bảo vệ mạch điện cần

ổn áp) và đến khi điện áp mạch mắc bằng điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõicủa mạch ổn áp

5 IC TDA 7294

Mô tả:

TDA7294 là một ic tích hợp nguyên khối trong Multiwatt15 gói, dùng làm âmthanh lớp AB bộ khuếch đại trong các ứng dụng lĩnh vực Hi-Fi Stereo, tự cung loaphóng thanh, Top-lớp truyền hình Nhờ các dải điện áp rộng

Hình 2.7: TDA7294

Hình 2.8: Sơ đồ chân TDA 7294

6 IC 4558D

IC 4558D là IC có cấu tạo bởi 2 OA và có chức năng khếch đại trong mạch

Hình 2.9: Sơ đồ chân cấu tạo và hình ảnh thực tế IC 4558

JRC4558D common algorithm IC Mạch tích hợp JRC4558D là bộ khuếch đại hoạt động có độ lợi cao kép được bù bên trong và được xây dựng trên một chip silicon đơn sử dụng quy trình epitaxy tiên tiến.

Kết hợp các tính năng của JNJM741 với kết hợp tham số chặt chẽ và theo dõi thiết bị kép trên chip nguyên khối dẫn đến các đặc tính hiệu suất độc đáo Việc tách kênh tuyệt vời cho phép sử dụng thiết bị kép trong các ứng dụng bộ khuếch đại hoạt động NJM741 duy nhất cung cấp mật độ Nó đặc biệt thích hợp cho các

ứng dụng trong vi sai, vi sai cũng như trong các bộ khuếch đại điện áp và khi các kênh thu được và pha phù hợp là bắt buộc.

Bảo vệ ngắn mạch liên tục

Chế độ phổ biến rộng và các bộ điều chỉnh điện áp vi sai

Không yêu cầu bồi thường tần số

Không có chốt

Unity gain bandwith 3MHz

Gain và pha trận đấu giữa các bộ khuếch đại

Sức đề kháng đầu vào cao 5MΩ).Thí dụ như có một đoạn dây dẫn có

Packege Phác thảo DIP8, DMP8, SIP8, SSOP8

Công nghệ lưỡng cực

Số kênh 2

Tốc độ quay 1,7 V / chúng tôi

Điện áp đầu vào offset 0.5 mV

Input Offset hiện tại 5 nA

Xu hướng đầu vào hiện tại 25 nA

Điện áp đầu ra tối đa swing 1

Điện áp đầu ra tối đa sswing 2

Điều hành Hiện Tại

Tăng điện áp tín hiệu lớn

Tỷ lệ từ chối chế độ chung

Tỷ lệ từ chối cung cấp điện áp

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch âm sắc dùng Ic 4558

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH MẠCH VÀ THI

CÔNG 1 Thiết kế sơ đồ khối:

Mạch Nguồn

Hình 3.1: Sơ đồ khối

2 Mạch nguồn :

Hỉnh 3.2: sơ đờ nguyên lý khối nguồn

Điện thế qua biến áp 220vac biến đổi thành điện áp 28VAC nguồn đôi , dòng vào là 8A

Điện áp 28VAC được đưa qua cầu diode chỉnh lưu toàn kì và lấy ra điện áp 36VDC( nguồn đôi )

Sau khi lấy điện được điện áp 1 chiều Vdc , tiếp tục cho qua 2 tụ lọc 10000uf để lấy áp đỉnh +36 vdc , -36 vdc

Điện áp 1 chiều cho qua tụ lọc ta được điện áp đỉnh như sau

3 Mạch công suất TDA 7294 :

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại

TDA7294: được thiết kế dùng cho các ứng dụng audio HIFI, hoạt động ở class

AB, tầng công suất dùng DMOS

Điện áp họat động tối đa của TDA7294 (100V:+/-50V khi không có tín hiệu vào)vào khỏang +/- 40V, nhưng lúc đó ông suất tiêu tán của IC sẽ vượt ngưỡng khi dùngvới tải 4ohm Mức ngưỡng an tòan là ở khoảng +/- 30V TDA7294 được thiết kế để cóthể họat động tốt với nguồn kém ổn định rất tốt, có tới 4 chân cấp nguồn 7/13 - 8/15TDA7294 được thiết kế sẵn với mạch MUTE và STANDBY bên trong, mạch này

có tác dụng làm câm tiếng và chống tiếng bụp khi mới bật nguồn, ngòai ra nó còn có

và mạch bảo vệ quá nhiệt và mạch bảovệ ngắn mạch đầu ra Ở nhiệt độ 145°CTDA7294 sẽ chuyển qua trạng thái MUTE và chuyển qua chế độ STANDBY ở nhiệt

độ 150°C

 Thành phần linh kiện cho 1 kênh gồm:

- R1=22K; điện trở vào nếu trị số lớn hơn sẽ làm tăng tổng trở vào và ngược lại.R2=680 ohm; R3= 22K; điện trở hồi tiếp, thay đổi sẽ làm tăng giảm độ lợi (gain) TDA

7294 nóng nhiều hay ít một phần cũng do trị số của 2 điện trở này.R2 lớn hơn 680ohm sẽlàm giảm độ lợi, nhỏ hơn 680ohm sẽ làm tăng độ lợi.R3 lớn hơn 22K sẽ làm tăng độ lợi,nhỏ hơn 22K sẽ làm giảm độ lợi

- R5=10K; R6=22K kết hợp với C5=10uf; C6=10uf là mạch MUTE và STANDBY

ở chân 9, 10 của TDA7294

- Mạch này có tác dụng làm câm tiếng và chống tiếng bụp khi mới bật nguồn C5=C6=22uf MUTE/STANDBY nên treo nó lên V++ qua 1 điện trở 10K

- C1=0.47uf tụ input; C2=22uf tụ hồi tiếp; C5=22uf tụ Thay đổi trị số và chất lượng các tụ C1; C2; C5 sẽ ảnh hưởng nhiều đến “chất lượng âm thanh” của mạch

Bảng 3.1: Thông số TDA 7294

Hình 3.5: Đặc tính tiêu biểu thông số và dạng sóng 7294

Hình 3.5: Đặc tính tiêu biểu thông số và dạng sóng 7294

Hình 3.6 : Datasheet TDA 7294

Những thuộc tính về hiệu suất :

Điện áp đầu vào tiếng ồn vs tần số

Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ

giữa nguồn cung cấp hiện tại so với điện áp và nhiệt độ