Niên luận chiết tính và thiết kế về mạch audio amplyfier

Giới thiệu các linh kiện trong mạch Điện trở Hiểu một cách đơn giản.Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém

LỜI CẢM TẠ Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những

sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy

Cô, gia đình và bạn bè.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Và đặc biệt là ThS.Nguyễn Thanh Phong đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vức sáng tạo trong nghiên cứu khoa học.Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của Thầy thì em nghĩ bài Niên Luận 2 này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa

em xin chân thành cảm ơn Thầy.

Bài Niên Luận 2 được thực hiện trong khoảng thời gian gần 4 tuần, bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của em còn hạn chế, còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những điều thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng gớp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Nhất

1.Lý do chọn đề tài:

Ngày nay xã hội phát triển theo đó khoa học kỹ thuật cũng phát triển vượt bậc Với nhu cầu giải trí ngày càng cao, con người luôn tạo ra những thứ ngày càng hiện đại để đưa vào cuộc sống hằng ngày Chính

vì thế nhu cầu sử dụng các mặt hàng điện tử ngày càng tăng, mạch audio power amplifier được sử dụng rộng rãi và giúp ích rất nhiều trong cuộc sống.

2.Một số đề tài đã nghiên cứu

Các mạch đã nghiên cứu về âm thanh :

Mạch công suất âm thanh sử dụng ic TDA 2030.

Và mạch công suất âm thanh dung ic TDA 2003

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 Giới thiệu các linh kiện trong mạch

Điện trở

Hiểu một cách đơn giản.Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn

điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

1.2 Các thông số của điện trở

Điện trở của dây dẫn :

Giá trị điện trở đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của điện trở Yêu cầu cơ bản đối

với giá trị điện trở đó là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian, Điện trở dẫn điện càng

tốt thì giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại

Giá trị điện trở được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ…Ω), kΩ, MΩ…), kΩ), kΩ, MΩ…, MΩ), kΩ, MΩ……

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây, được tính theo công thức sau:

R = ρ.L / S

Trong đó :

ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện dây dẫn

R là điện trở đơn vị là Ohm

là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện dây dẫn

R là điện trở đơn vị là Ohm

Trong thực tế điện trở được sản xuất với một số thang giá trị xác định Khi tính toán lý

thuyết thiết kế mạch điện, cần chọn thang điện trở gần nhất với giá trị được tính.

Công suất tối đa cho phép

Khi có dòng điện cường độ I chạy qua điện trở R, năng lượng nhiệt tỏa ra trên R với công suất:

P = U.I = I2.R

Nếu dòng điện có cường độ càng lớn thì nhiệt lượng tiêu thụ trên R càng lớn làm cho điện trở càng nóng, do đó cần thiết kế điện trở có kích thước lớn để có thể tản nhiệt tốt.

Công suất tối đa cho phép là công suất nhiệt lớn nhất mà điệntrở có thể chịu được nếu quá

ngưỡng đó điện trở bị nóng lên và có thể bị cháy

Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt

Pmax = U2max/R = I2max.R

Điện trở có giá trị xác định

- Điện trở than ép (cacbon film): Điện trở than ép có dải giá trị tương đối rộng (Ω), kΩ, MΩ…1Ω đến

100MΩ), công suất danh định 1/8W – 2W, phần lớn có công suất là 1/4W hoặc 1/2W Ưu điển nổi bật của điện trở than ép đó chính là có tính thuần trở nên được sử dụng nhiều trong phạm vi tần số thấp

- Điện trở dây quấn được chế tạo bằng cách quấn một đoạn dây không phải là chất dẫn điện tốt

(Ω), kΩ, MΩ…Nichrome) quanh một lõi hình trụ Trở kháng phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, đường kính và độ dài của dây dẫn Điện trở dây quấn có giá trị nhỏ, độ chính xác cao và có công suất nhiệt lớn Tuy nhiên nhược điểm của điện trở dây quấn là nó có tính chất điện cảm nên không được sử dụng trong các mạch cao tần mà được ứng dụng nhiều trong các mạch âm tần

- Điện trở màng mỏng: Được sản xuất bằng cáchlắng đọng Cacbon, kim loại hoặc oxide kim loại

dưới dạng màng mỏng trên lõi hình trụ Điện trở màng mỏng có giá trị từ thấp đến trung bình, và

có thể thấy rõ một ưu điểm nổi bật của điện trở màng mỏng đó là tính chất thuần trở

Cách ghi và đọc tham số điện trở

- Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào.

- Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10

là số âm

Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu :

- Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu,

do đó gây khó khăn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút

- Đối diện vòng cuối là vòng số 1

- Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị

- Trị số = (Ω), kΩ, MΩ…vòng 1)(Ω), kΩ, MΩ…vòng 2)(Ω), kΩ, MΩ…vòng 3) x 10 (Ω), kΩ, MΩ… mũ vòng 4)

- Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào

Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên

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

Hình dạng biến trở Ký hiệu trên sơ đồ

Biến trở thường ráp trong máy phục vụ

cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của

kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới

Cấu tạo của

người sử dụng điều chỉnh Ví dụ như - Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa

là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh

Ký hiệu triết áp trên sơ

LA4440 là hai kênh âm thanh khuếch đại công suất IC sẵn có trong các kênh truyền hình kép

cho phép nó cho âm thanh stereo và các ứng dụng khuếch đại cầu Ở chế độ kép nó mang lại cho

6 W cho mỗi kênh và trong chế độ cầu nối đầu ra 19 W

Nó có từ chối gợn tốt 46dB, tiếng ồn còn nhỏ, được xây dựng trong quá áp và tăng điện áp bảo

vệ, vv tính năng lý tưởng của vi mạch bảo vệ pin-to-pin của nó LA4440 đây là dây trong cấuhình âm thanh nổi sử dụng cả đầu vào và đầu ra

Các tính năng của LA4440

1 Được xây dựng trong hai kênh để sử dụng như là Mono và Stereo

Cấu tạo của biến áp.

- BA là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một

cuộn sơ cấp (Ω), kΩ, MΩ…đưa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (Ω), kΩ, MΩ…lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit.

- Ký hiệu:

- Hình dạng thực tế:

Tỷ số vòng / vol của bién áp.

Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp.

U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp.

U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp.

Công xuất của BA phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, BA hoạt động ở tần số càng cao thì cho công xuất càng lớn.

5.Tụ Điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bới hai bản cực đặt song song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý

phóng nạp

Cấu tạo của tụ điện: bên trong tụ điện là 2 bản cực kim loại được đặt cách điện với nhau, môi

trường giữa 2 bản tụ này được gọi là điện môi (Ω), kΩ, MΩ…môi trường không dẫn điện) Điện môi có thểlà: không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh Tùy theo lớp cách điện ởgiữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng

Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C

Ký hiệu của tụ điện trong

mạch điện

Đơn vị của tụ điện:

Đơn vị của tụ điện là

Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như: 1F=10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện:

Tụ hóa: Giá trị điện dung của tụ hóa được ghi trực tiếp trên thân tụ Tụ hóa là tụ có phân cực (Ω), kΩ, MΩ…-),

(Ω), kΩ, MΩ…+) và luôn có hình trụ

đơn vị là picô Fara

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số

5% hay 10% của tụ điện

Giá trị điện áp trên thân tụ:

Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính

là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ

Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần

Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V vv

Phân loại tụ điện:

Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Ω), kΩ, MΩ…Tụ không phân cực ): Các loại tụ này không phân biệt âm dương và

thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạchđiện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

Các loại tụ không phân

hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ

Các loại tụ hóa phân cực

6.TRANSITOR.

Hình dạng thực tế:

Ký hiệu:

Cấu tạo của Transistor (Ω), kΩ, MΩ…Bóng bán dẫn)

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau.

- Cấu tạo Transistor:

- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc

ký hiệu là B (Ω), kΩ, MΩ…Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.

- Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Ω), kΩ, MΩ…Emitter)

viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Ω), kΩ, MΩ…Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (Ω), kΩ, MΩ…loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Nguyên lý hoạt động.

Xét hoạt động của Transistor NPN

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (Ω), kΩ, MΩ…+)

nguồn vào cực C và (Ω), kΩ, MΩ…-) nguồn vào cực E.

Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực

B và E, trong đó cực (Ω), kΩ, MΩ…+) vào chân B, cực (Ω), kΩ, MΩ…-) vào chân E.

Khi công tắc mở, ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E (Ω), kΩ, MΩ…lúc này dòng IC= 0) Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (Ω), kΩ, MΩ…+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (Ω), kΩ, MΩ…-) tạo thành dòng IB

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối

CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức.

IC = β.IB

Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE

IB là dòng chạy qua mối BE

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy

số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N (Ω), kΩ, MΩ…cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P(Ω), kΩ, MΩ…cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn

số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.

Xét hoạt động của Transistor PNP.

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi

từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.

A Mạch audio amplifier gồm có 3 phần:

1 Mạch công suất sử dụng ic LA4440 (19W)

Vẽ sơ đồ nguyên lý mô phỏng trên proteus.

2 Mạch điều chỉnh bass treble.

Sơ đồ thiết kế trên proteus.

Mạch in:

Mô phỏng 3D

3 Mạch micro.

Sơ đồ nguyên lý mô phỏng trên proteus

Mạch in.

Mô phỏng 3D.

- Quá trình thi công mạch:

+ Phân tích sơ đồ nguyên lý

+ Tiến hành gia công mạch

+ Lắp ráp và kiểm tra hoạt động của mạch.

Sau thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài, em đã đạt được những kết quả sau:

Chi phí mạch rẻ tiền,ít tốn công sức.

- Mạch đơn giản, chạy ổn định và chất lượng

- Có thể sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.

3 Nhược điểm

Do thời gian hạn chế và kiến thức còn nhiều thiếu sót nên trong quá trình làm niên luận thì em cũng có gặp một số khó khăn và phát sinh một số khuyết điểm sau:

- Mạch vẫn còn bị rè không được như ý muốn.

- Vật liệu làm mô hình không được tốt.

4 Hướng phát triển

Tương lai có thể làm mạch với công suất cao hơn, bền hơn.

Và nhỏ gọn để phát triển rộng rãi.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Nguyễn Tấn Phước, Linh Kiện Điện Tử, Nhà Xuất Bản, Giao Thông Vận Tải, 2007.

- Điện tử căn bản Nguyễn Đình Bảo, NXB KHKT 2008.

- Kỹ thuật xung_Nguyễn Tấn Phước_NXB Thanh Hóa.

- Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ, NXBGD 2004.

- Và một số bài giảng, giáo trình nghành kỹ thuật điện tử của trường Đại Học Tây Đô.

Các website tham khảo:

http://www.alldatasheet.com

http://www.dientuvietnam.net

http://sangtaoclub.net