Niên luận Mạch khuếch đại âm thanh và LED hiển thị

Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho nghành Điện tử phải không ngừng phát minh các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và độ

LỜI NÓI ĐẦU

Nghành điện tử là một trong những nghành quan trọng góp phần vào sự phát triển của đất nước Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học-Công nghệ làm cho nghành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu lớn Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho nghành Điện tử phải không ngừng phát minh các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và độ 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 Sau gần 3 năm học, với sự tích lũy kiến thức của các môn học đã đảm bảo cho em có thể phân tích và thuyết kế một mạch Khuếch Đại Âm Thanh kết hợp với mạch Led hiển thị.

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 ( FET ) công suất như : mạch khuếch đại OTL, mạch khuếch đại OCL, mạch khuếch đại BCL…nhưng đơn giản hơn ta có thể sử dụng IC tích hợp như: TDA, LA, LM, TL…Chính vì vậy mà em đã chọn cho mình mạch khuếch đại công suất dùng IC 2030 kết hợp với Led hiển thị cho niên luân 1 này.

Trong quá trình thực hiện niên luận, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Kim Sản Đó chính là điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt niên luận lần này Vì

kinh nghiệm còn yếu nên em mong được sự góp ý của thầy để niên luận được thành công hơn.

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm niên luận này cũng như có được kết quả như ngày hôm nay em

luôn được sự giúp đỡ cũa thầy Sản đã hướng dẫn em Và nhân đây em xin gửi lời cảm ơn

đến:

Trường Đại Học Tây Đô đã tạo điều kiên cho em trong suốt thời gian học tập tại

trường.

Cảm ơn các thầy 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.

Đặc biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Đặng Kim Sản giáo viên

hướng dẫn để em hoàn thành tốt niên luận này, thầy đã đưa ra những ý kiến thiết thực nhằm

bổ xung và điều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong niên luận.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Kim Sản nói riêng và khoa Điện-Điện Tử nói

chung, đã tận tình giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian làm niên luận.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Kim Sản và các thầy khoa Điện Tử, em chúc các thầy có nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong công việc.

Điện-LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I.Giới thiệu các linh kiện điện tử sử dụng trong niên luận.

Linh kiện được sử dụng gồm:(2 tụ phân cực 1 uf và 470uf), (1 tụ phân cực 4.7uf 47uf 100uf), (1 tụ 103, 2 tụ 104), điện trở gồm :{1 ôm, 3(1k), (3.3k), 3(10k), (56k), 3(100k), (680k), 1 transistor, 3 biến trở 50k, 2 diode, ic TDA 2030, 2 loa 4ôm 3W, Pin 9V, jack cắm 3.5mm }.

Mạch hiển thị gồm: ic AN 6884, biến trở tam giác, 10 led hiển thị, điện trở 10k, 100 ôm, tụ phân cực 10uf, 2.2uf.

1 Điện trở: Là đại lượng đặc trưng cho tính

chất cản trở dòng điện của vật liệu

1.1 Phân Loại :

- Điện trở thường : là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

- Điện trở công suất :

Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.

1.2 Cách đọc :

Đối với các điện trở có giá trị được định nghĩa theo vạch màu thì chúng ta có 3 loại trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở 4 vạch màu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và 6 vạch

màu thì chúng ta cần phải để ý một chút vì có sự khác nhau một chút về các giá trị Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có tổng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.

Đối với điện trở 4 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

1.3 Ứng dụng : Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở

là linh kiện quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện trở có những tác dụng sau :

o Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

o Mắc điệc trở thành cầu phân áp.

o Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động.

o Tham gia vào các mạch tạo dao động LC.

2 Tụ điện :

Là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi

hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi

điện môi (dielectric) Khi có chênh lệch

điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ

xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng

ưu thế của nó so với ắc qui.

Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa ra khái

niệm là điện dung của tụ điện Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF).

3 Diode.

Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường

được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay

chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim

áp phân cực cho transistor hoạt động.

Trong mạch chỉnh lưu Diode

4 Transistor

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 (không có nghĩa ta dùng 2 diode sẽ ghép thành 1 transistor)

- Ba lớp bán dẫn được

nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (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 (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.

- triết áp Bass, Treble v.v , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh.

6 LED

Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.

Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn

n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện

tử và dư thừa lỗ trống).

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

Hầu hết các vật liệu làm LED có chiết suất rất cao, tức là hầu hết ánh sáng phát ra sẽ quay ngược vào bên trong thay vì phát ra ngoài không khí Do đó công nghệ trích xuất ánh sáng từ LED cũng

rất quan trọng, cần rất nhiều sự nghiên cứu và phát triển

LED truyền thống được làm từ 1 số chất bán dẫn vô cơ Bảng dưới đây trình bày các loại màu sắc cùng với bước sóng, điện áp và vật liệu:

Hồng

ngoại λ > 760 ΔV < 1.63

Gallium arsenide (GaAs)

Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)

Đỏ 610 < λ < 760 1.63 < ΔV <

2.03

Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)

Gallium arsenide phosphide (GaAsP)

Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Cam 590 < λ < 610 2.03 < ΔV <

2.10

Gallium arsenide phosphide (GaAsP)

Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Vàng 570 < λ < 590 2.10 < ΔV <

2.18

Gallium arsenide phosphide (GaAsP)

Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Xanh lá 500 < λ < 570 1.9[7] < ΔV <

4.0

Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)

Gallium(III) phosphide (GaP)

Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)

Aluminium gallium phosphide (AlGaP)

Xanh da

trời 450 < λ < 500 2.48 < ΔV < 3.7

Zinc selenide (ZnSe)

Indium gallium nitride (InGaN)

Silicon carbide (SiC) as substrateSilicon (Si) as substrate — under development

Tím 400 < λ < 450 2.76 < ΔV < 4.0 Indium gallium nitride (InGaN)

Đỏ tía multiple types 2.48 < ΔV < 3.7

Dual blue/red LEDs,blue with red phosphor,

or white with purple plastic

Tia cực tím λ < 400 3.1 < ΔV < 4.4

Kim cương (235 nm)[8]

Boron nitride (215 nm)[9][10]

Aluminium nitride (AlN) (210 nm)[11]

Aluminium gallium nitride (AlGaN)

Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) — down

to 210 nm[12]

Blue with one or two phosphor layers:

yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards,

or white with pink pigment or dye.[14]

vàng

7 IC TDA 2030:

TDA2030 là một mạch nguyên khối tích hợp sẵn nằm trong gói Pentawatt®, nhằm sử dụng như một bộ khuêch đại lớp AB tần số thấp Thông thường nó cung cấp một công suất đầu ra 14W (d=0.5%) tại 14V/4; 14V hoặc 28V, công suất đầu ra đảm bảo 12V trên tải 4 và 8W trên tải 8 (DIN45500).

TDA2030 cho dòng ra cao có hài và méo chéo rất thấp Hơn nữa thiết bị kết hơp với một hệ thống bảo vệ ngắn mạch có khả năng tự động giới hạn công suất tiêu tán để giữ điểm làm việc trong vùng hoạt động an toàn Một hệ thống ngắt nhiệt thông thường cũng được đi kèm

VỊ trí chân:

8 IC 6884

Chíp AN6884

là một mạch tích hợp điều khiển LED nguyên khối và có khả năng logarit (dB) thành đồ thị hiển thị cho tín hiệu đầu vào.

• Có thể thay thế biến trở 10k thành 50k để có dải điều chỉnh rộng hơn

• Nguồn nuôi: Có thể sử dụng nguồn ngoài hoặc đối với những bạn hay nghe nhạc trên máy tính thì sử dụng nguồn điện từ cổng USB của máy tính

• Có thể tăng số lượng LED lên cho đẹp hơn bằng cách với mỗi chân chúng ta sẽ nối với 2 LED

9 LOA:

15W tùy theo sở thích của mỗi người

CHƯƠNG 2: THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ BIỂU ĐỒ CỦA TDA 2030

I THÔNG SỐ KỸ THUẬT TDA 2030

1 Các thông số tối đa:

Tstg, Tj Nhiệt độ lưu trữ và điểm nối -40 đến 150 oC

2 Thông số nhiệt:

Rth J-case Nhiệt kháng của junction-case max 3 oC/W

Đặc điểm điện (Tham khảo mạch kiểm tra có Vs = ± 14V , Tamb = 25°, trừ các trường hợp quy định) với một nguồn cung Vs=28V.

12

± 18 36

RL = 4W

RL = 8W

12 8

14 9

W W

W

Po = 0.1 to 8W

RL = 8W

Gv = 30 dB

f = 40 đến 15,000 Hz

B

Băng thông công suất (-3dB) Gv = 30 dB Po = 12W

mA mA

II BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN

Hình 1:công suất ra và Hình 2: Công suất ra Hình 3:méo và

và điện áp cung cấp và điện áp cung cấp công suất ra

Hình 4: méo và Hình 5: méo và Hình 6:méo

Công suất ra công suất ra và tần số

Hình 7: méo và tần số Hình 8: tần số đáp ứng Hình 9:dòng

áp với các giá trị khác nhau tĩnh và điện

của tụ quay C8(hinh 13) cung cấp

Hình 10:SVR và điện áp Hình 11:Công suất hao phí Hình 12:công

tăng có ích và công suất ra suất hao phí

tối đa và điện áp cung cấp (song hình sin)

III SƠ ĐỒ KHỐI

CHƯƠNG 3: THUYẾT KẾ

1.5.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch khuếch đại âm thanh

1.5.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch hiển thị sử dụng IC 6884

II SƠ ĐỒ LAYOUT

1 Sơ đồ mạch khuếch đại âm thanh

2 Sơ đồ hiển thị

sử dụng IC 6884

III QUY

TRÌNH KIỂM TRA MẠCH IN

1 Kiểm tra mạch

in trước khi hàn

Hàn mạch Sau khi có đầy đủ linh kiện chúng ta hàn mạch Trong quá trình hàn mạch phải tuân thủ một số nguyên tắc sau:

- Phải dùng nhựa thông trong quá trình hàn

- Không được để thiếc hàn rơi trên mạch in, có thể gây chập cháy mạch

- Không được để mỏ hàn quá lâu ở chân linh kiện có thể khiến cho kinh kiện bi hỏng

- Hạn chế tối đa việc hàn đi hàn lại một mốt hàn, có thể làm cho hỏng mạch in

Trước khi hàn linh kiên lên mạch in ta phải kiểm tra mạch in Quy trình kiểm tra mạch in như sau:

- Trước tiên, kiểm tra bằng mắt thường xem mạch in có đúng với mạch in chúng ta thiết kế không ?

- Kiểm tra bằng mắt xem có chân linh kiện nào bị nối chung với GND thông qua lớp đổ đồng không ( trường hợp này rất dễ xảy ra vì chúng ta để khoảng cách lớp đổ đồng với dây nối quá bé hoặc do cơ sở làm mạch in không tốt)

- Kiểm tra bằng đồng hồ đo xem các dây nối có bị đứt không bằng cách đo thông mạch rồi đặt 2 đầu que đo của đồng hồ vào 2 đầu dây nối

- Kiểm tra 2 dây nguồn và GND xem chung có bị nối tắt khồng bằng đồng hồ, tránh tình trạng bị nối tắt dẫn đến dòng quá lớn

- Sửa tất cả các lỗi gặp phải trong quá trình kiềm tra

2 Kiểm tra sau khi hàn

Sau khi hàn linh kiện chúng ta phải kiểm tra nguội trước khi cấp nguồn cho mạch để tránh cháy chập Kiểm tra mạch sau khi hàn gồm các bước:

- Quan sát bằng mắt thường xem có mối hàn nào bị chờm sang dây khác không, đặc biệt là các mối hàn ở chân IC

- Dùng đồng hồ đo thông mạch, chập mạch Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện đc nối với nhau xem có thông mạch không Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện không được nối với nhau xem chúng có bị nối với nhau do hàn mạch không

-Khi kiểm tra nguội xong, ta cấp nguồn cho mạch cho mạch chạy thử xem nó có hoạt động ổn định như mong muốn không Nếu không, tiến hành việc kiểm tra lỗi và khắc phục lỗi khi chạy thật

Toàn bộ quy trình kiểm tra mạch được thể hiện trên sơ đồ sau

1 Nguyên lý hoạt động của mạch hiển thị

Nguyên lý hoạt động Hệ thống hiển thị (gồm 10 led) Bộ nhận tín hiệu từ khối điều khiển Hệ thống điều khiển hiệu ứng bằng tay( biến trở tam giác) Khối hiển thị gồm 10 led nhận tín hiệu từ khối điều khiển Các led bố trí thành 1 dải Khi nhận tín hiệu thay đổi từ biển trở sẽ có các cách nháy khác nhau tùy thuộc vào giá trị của biển trở mà ta điều chỉnh

2 Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại

TDA 2030 là con khuếch đại âm thanh, tín hiệu vào từ đầu IN được so sánh với tín hiệu đầu ra Tụ 1uf là tụ lọc tín hiệu 1 chiều Và tụ 470uf lọc tín hiệu đầu ra, và

có thêm tụ 470uf để lọc nguồn, trở 680k nối vào đầu IN để kéo chân IN luôn là tín hiệu đầu vào.Tránh trường hợp IN quá thấp.2 diode bảo vệ, tránh ngược dòng