Báo cáo đttt1 mạch khuếch đại âm thanh số 010

Báo cáo bài tập lớn (btl) mạch khuếch đại âm thanh môn điện tử tương tự 1 (đttt1) số 010 Ngành điện tử viễn thông (đtvt) đại học Bách Khoa Hà Nội (đhbk hn) Báo cáo có 5 phần: 1. Datasheet linh kiện 2. tính toán lý thuyết mạch 3. Đo thực tế 4. So sánh mô phỏng và lý

BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I

Đề tài :

Thiết kế mạch khuếch đại âm thanh

Giảng viên hướng dẫn:

Datasheet của linh kiện

1 Datasheet BJT BC547

Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic = 2mA, Vce = 5V) chọn hệ số β = 200, Vbe = 0.7V

2 Datasheet BJT Tip41

Hoàn thiện báo cáo,

vẽ PCB Viết báo cáo Tính toán thông số, mô

phỏng Viết báo cáo

Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic = 0.3A, Vce = 4V) chọn hệ số β = 50, Vbe = 0.7V

Với điểm làm việc tĩnh Q(Ic =- 0.3A, Vce = -4V) chọn hệ số β = 50, Vbe = -0.7V

II - Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế

1 Yêu cầu đầu vào 0,1V(rms)

R tải (loa) = 4 Ω

Công suất trên tải 2W

Chọn A v = 28 => V out = 28 * 0,1* √2 ≈ 4

 P ¿(v out)2

2 R L = 4

2 2.4 = 2(W)

Rintran ≈ ß(RC1 + RC2) = 100kΩ => chọn R2 = 10k => R1 = 60k

-Tầng khuếch đại điện áp

Chế độ một chiều

Chọn Vcc = 12V

Chọn BJT BC547 có điểm làm vi c tĩnh Q(I ệc tĩnh Q(I C , V CE ) =

(2mA, 5V)

Để BJT (NPN) hoạt đ ng ở vùng khuếch đại ộng ở vùng khuếch đại

V CC > V C > V B > V E

V E << V CC => chọn V E = 1V

V E = I C (R e1 + R e2 )

 Re1+ Re2 = 500Ω

V CC = I C R C + V CE + V E

12 = 2.10 -3 + 5 + 1

R C = 3k (Ω)

Ta có Av = 28

R C

0,026

I C +R C1

=28



3000

0,026

2.10−3+R c1

=28 => RC1 = 94(Ω) => RC2 =

500 – 94 = 406 (Ω)

V B = V BE + V E

v CC ⋅ R1

R1+R2=0,7+1

 R1

R1+R2=

11

80

R 2 << R intran => chọn R 2

1

10Rintran

Chế độ xoay chiều

Av = Vout / Vin= -28

Ai = β = 200

Rout = RC = 3kΩ

Rin = R1 // R2 // βre = 8kΩ

Mạch được thiết kế với tín hiệu vào là tín hiệu có dải tần từ 20 – 20000Hz F1 = 2 πRR1

¿C1≤20=¿C 1 ≥3,9 μFF => Chọn C1 = 100 μFF

2 πR[( RC 1+ RC 2)‖¿ ¿

C2 ≥ 157μFF

 Chọn C2 = 200μFF

-Tầng Darlington

Chế độ một chiều

Chọn điểm làm việc tĩnh của:

+ Transitor BC547 là:

Q(I C , V CE)=¿ ( 2mA , 5V )

+ Của trans TIP41 là:

Q(I C , V CE)=(0,1 A , 5V )

Theo datasheet ta có:

U BE 1=0,7 V β1=200

U BE 2=0,7 V β2=50

R4=V CC−U CE2

I CE 2 =

12−5 0,1 =70¿Ω)

R3=V CC−U BE 1−U BE 2−R4I CE 2

I B 1

¿12−0,7−0,7−70.0,1

2 10−3 200

¿360 kΩ

Chế độ xoay chiều

Rin = R3 // β1 β2 R4=238 kΩΩ

Rout = ℜβ1

2

+ ℜ2= 0,026

2.10−3.200+

0,026 0,1 =0,325

Do Rout rất bé => A V ≈ 1

A i= β1 β2 R3

R3+β1 β2 R4=3396

2 πR Rin C 3 ≤20

= > C3 ≥0.03µF

Chọn C3 = 100µF

- Tầng khuếch đại công suất

Dùng 2 điện trở R5 và R6để phân cực cho 2 transitor công suất là TIP41 ( NPN) và TIP42(PNP )

=> Chọn R5=R6=500 Ω

Do tụ đầu ra phải có giá trị lớn để chịu được công suất đầu

ra lớn để chứa được đầu ra công suất lớn=>Chọn

C6=1000 μFF

Sử dụng 2 diode D1 và D2 để ổn định đầu ra

Theo datasheet ta có TIP41 và TIP42 có β=50;

UBE=0,7V

Chế độ 1 chiều

V E=V CC

2 =

12

2 =6 V

V CC=I R5 R5+U BE+V E

12=I R5 500+0,7+6=¿I R5=0,01 A

Theo datasheet 1N4148 tại UD=0,7V→ID=0,5mA

IBQ4= IR5-ID=0,01-0,005=0,005A ICQ4=IBQ4.β=0,005.40=0,2A Chế độ xoay chiều :

Rin=R5 // R3 // Rintran

Rintran= β.re +(1+β).RL

= 50.0,0260,2 + 51.4=210,5 Ω Rin=114Ω

Rout= re = 0,026

0,2 = 0,13 Ω

Av= 1

2 πR Rin C 4 ≤ 20 → C4≥69 µF

Chọn C4=C5=100µF

Thông số toàn

A V T=¿Av1 Av2 Av3 =28

Rin =Rin1 =2kΩ

Rout=Rout3=0,13Ω

= >P ¿(v out)2

2 R L = 4

2 2.4 = 2(W)

III – Đo đạc thực tế -Tầng khuếch đại điện áp

- Tần Darlington

- Tần khuếch đại công suất :

- Thông số đo đạc

IV So sánh mô phỏng so với lý thuyết

+ Tầng khuếch đại

Q(Ic,Vce)

Hệ số β

(2mA,5V) β=200

(1.92mA,5.28V) β=263

Giá trị mô phỏng xấp

xỉ so với lý thuyết

+ Tầng Darlington

Q1(Ic1,Vce1)

Hệ số β1

Q2(Ic2,Vce2)

Hệ số β2

Q1(2mA,5V) β1=200 Q2(0.1A,5V) β2=50

Q1(2.56mA,4.31V) β1=256

Q2(0.09A,4.96V) β2=35

Giá trị mô phỏng Q1 có sự chênh lệch so với lý thuyết nguyên nhân do tổn hao tổn hao đường truyền Giá trị mô phỏng Q2 xấp xỉ so với lý thuyết tuy nhiên hệ

số khuếch đại β còn chưa chính xác do sai

số khi chọn datasheet

Hệ số khuếch đại

điện áp toàn mạch Av

sai lệch so với do hao hụt trong đường truyền và còn sai sót trong quá trình chọn linh kiện chưa chuẩn

giống lý thuyết tuy nhiên sai số có thể chấp nhận được