thiet ke mach cong suat am tan

Định nghĩa mạch khuyếch đại Mạch khuyếch đại công suất là mạch đươc thiết kế sao co cung cấp một lượng công suất lớn cho tải, tức là mạch khuyếch đại công suất sẽ tạo ra điện áp cao và d

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Sinh viên: PHẠM TẤN TÀI

Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông

Giảng viên huớng dẫn: THS ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC.

Ngày nhận: 10/04/2008

Ngày nộp: 15/06/2008

I.Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN

II Số liệu ban đầu:

1 Công suất ra: 90 W

- Nguyên cứu lý thuyết mạch khuyếch đại âm tầnlớp B

- Tính toán các giá trị của linh kiện.Kết quả tính toán phải đáp ứng yêu cầu ban đầu và linh kiện phảiphù hợp linh kiện chuẩn

- Vẽ mạch kết quả trên giấy A4(điền đầy đủ giá tri linh kiện)

- Trình bày đồ án bằng chữ đánh máy trên giấy A4(cỡ chữ 12, khoảng 20 trang)

Ngày 15 tháng 04 năm 2008

Ths ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC

TIÊU ĐỀ TRANG

Phần I : LÝ THUYẾT ……… 3

A.TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠCH KHUYẾCH ĐẠI ………

I CÁC KHÁI NIỆM TRONG MẠCH KHUYẾCH ĐẠI ……… ……3

1 Định nghĩa mạch khuyếch đại………

2 Đáp ứng tần số………

3 Hệ số khuyếch đại………

4 Hiệu suất của mạch khuyếch đại………

5 Độ méo………

II PHÂN LOẠI CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUYẾCH ĐẠI…….4

1 Khuyếch đại công suất loại B………

2 Khuyếch đại công suất loại A………

3 Khuyếch đại công suất loại AB………

4 Khuyếch đại công suất loại C………

III CÁCLOẠI MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN……… 6

1 OTL (Output Transformer Less)………

2 OCL(Output Capicitor Less)………

3 BTL(Bridge Transistor Line Out)………

B CHI TIẾT MẠCH KHUYẾCH ĐẠI LOẠI B OTL……….8

1 Mạch họat động lớp B………

2 Mạch OTL (Output Transformer Less)………

Phần II : THIẾT KẾ ……… …….11

Tầng I: TẦNG KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT(OUTPUT STAGE)……… …….11

1. CHỨC NĂNG CÁC LINH KIỆN TRONG TẦNG KĐCS ……….

2. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LINH KIỆN………

Tầng II: TẦNG KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP(VOLTAGE STAGE)……… …….16

1 CHỨC NĂNG CÁC LINH KIỆN TRONG TẦNG KĐCS 2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LINH KIỆN. Tầng III: TẦNG NHẬP(INPUT STAGE) ………… ……… ………….20

1 CHỨC NĂNG CÁC LINH KIỆN TRONG TẦNG KĐCS ………

2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LINH KIỆ ………

Phần III : SƠ ĐỒ HÒAN CHỈNH……….24

PHẦN I : LÝ THUYẾT

A TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI

1 Định nghĩa mạch khuyếch đại

Mạch khuyếch đại công suất là mạch đươc thiết kế sao co cung cấp một lượng công suất lớn cho tải, tức là mạch khuyếch đại công suất sẽ tạo ra điện áp cao và dòng điện lớn để lái tải cần công suấtlớn mạch khuyếch đại cộng suất được ứng dụng rất nhiều trong ngành điện điện tử Chúng ta chỉ xet mạch công suất trong linh vực âm thanh gọi là mạch khuyếch đại công suất âm tầng

Mạch khuyếch đại công sụất âm tầng dùng để tạo ra một lượng công suất để cung cấp cho tải( tải thường là loa do chúng đòi hỏi một lựong công suất lớn để biến đổi tín hiệu điện thành sóng

âm thanh) Mạch khuyếch đại công suất thường được sử dụng rộng rải trong các máy : radio, máy thu hình , máy nghe băng , máy tăng âm, các hệ thống stereo loa phát thanh…

2 Đáp ứng tần số:

Đáp ứng tần số hay dãy tần hoạt động của mạch được định nghĩa là một khoảng tần sốmà khi tần

số tín hiệu ngõ vào nằm trong khoảng tần số này thì độ khuyếch đại của mạch sẽ là cực đại

Khoảng tần số này được giới hạn bởi :

Nếu tín hiệu ngõ vào nằm ngoài băng thông của mạch thì độ khuếch đại của mạch sẽ thay đỗi theo ta 61n số

hay suy giảm (– 3 )dB so với độ lợi cực đại

Dãy tần số hoạt động lý tưởng của mạch khuếch đại công suất âm tần nằm trông khoảng 20 Hz đến 20 KHz.

1 Hệ số khuếch đại :

Hệ số khuếch đại : là khả năng khuếch đại của một mạch đươc đặc trưng bằng một thông số gọi

là độ lợi hay độ lợi khuếch đại

2 Hiệu suất của mạch khuếch đại (ή))

Hiệu suất của bộ khuếch đại công suất được định nghĩa là tỉ số giữacông suất tín hiệu trung bình được phân phối trên tải với công suất trung bình được kéo từ nguồn DC:

CC

p

Méo xuyên tâm : chủ yếu xảy ra ở mạch hoạt động lớp B

II PHÂN LOẠI CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Tùy theo chế độ làm việc của transistor , người ta thường phân mạch khuyếch đại công suất ra các loại lớp sau :

Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính ,nghĩa là tín hiệu ngõ rat hay đổi tuyến tính trong

a Ưu điểm :

b Khuyết điểm

hiệu ngõ vào đươc khuếch đại

a Ưu điểm

 Ở chế độ tĩnh không có tiêu thụ điện áp

b Khuyết điểm

Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng Tín hiệu ngõ rat hay đổi hơn một nửa chu kỳ của tín hiệu vào (transistor hoạt động hơn một nửa chu kỳ dươnghoặc âm của tín hiệu vào )

Đặt điểm :

độ loại A và B

Trasistror được phân cực trong vùng ngưng dể chỉ một phần nhỏ hơn nửa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuyếch đại mạch này thương dung khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng hưởng

a Ưu điểm :

Hình 9.1 Mô tả việc phân loại các mạch khuyếch đại công suất

Giới hạn công suất

Vùng ngưng

Vùng bảo hoà

Vce

Hình 9.1

III CÁC LOẠI MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN

1 OTL(Output Transformer Less):

a Đặc điểm:

bằng nữa nguồn

c Ưu điểm:

biến áp ngõ ra

d Khuyết điểm

không bị méo

ic

Ic0i

c

Ic0

2 OCL(Output Capcitor):

a Đặc điểm:

Không có tụ Co tại ngõ ra loa

b Ưu điểm :

c Khuyết điểm :

vì vậy cần phải có mạch bảo vệ loa

3 BTL (Bridge Trasistor Line Output)

a Đặc điểm : BTL có hai lọai :

b Ưu điểm

thấp hoặc dùng cho các ampli có công suất lớn từ 500W đến vài nghìn walt

c Khuyết điểm

điểm giữa khôn bằng 0

LOẠI B VÀ MACH OTL.

1 Mạch hoạt động lớp B

Trasistor không dẫn điện và chỉ dẫn điện khi có tín hiệu đủ lớn đưa vào do phân cực như thếnên Trasistor chỉ dẩn điện ở một bán kì của tín hiệu (bán kì dương hay âm tùy thuộc vào Trasistor NPN hay PNP Do đó muốn nhận được cả chu kì của tín hiệu ở ngỏ ra người ta phải dung hai Trasistor bổ phụ với nhau (mỗi transistor dẫn điện một nữa chu kỳ của tín hiệu) mạch này là gọi là mạch công suất đẩy kéo.(Push- Pull)

 Công suất cung cấp (công suất vào )

cc

P P

Ở chế độ tỉnh không có tiêu thụ điện dáp nên không có tổn hao trên Trasistor

Méo xuyên tâm (cross-over) Nguyên nhân gây méo dạng xuyên tâm là khi bắt đàu môt

khắc phục người ta mồi cho các chân B một điện thế dương nhỏ đối với BJT NPN và âm nhỏ đốivới PNP)

Q1 Dẫn một bán kỳ

Q2 Dẫn một bán kỳ

TảiVi

Vo

2 MACH OTL (Output Trasfomer Less)

2.1 Tầng nhập (Input Stage)

Là tầng đầu tiện tín hiệu vào , có nhiệm vụ biến tín hiệu có mức điện thế thấp thành tín hiệu có mức điện thế cao hơn để ghép vào tầng khuyếch đại điện thế (đây là mạch khuyếch đại biến điện thế thành cường độ) Do đó tín hiệu phải trung thực ,nguồn cấp phải được lọc kỷ để khỏi ảnh hương tới tínhiệu tầng này

Trong mạch OTL , người ta dung hồi tiếp âm để giảm méo dạng (tuy nhiên chất lượng không tốt bằng dung vi sai trong OCL)

2.2 Tầng khuyếch đại điện áp( Voltage Stage)

Tầng này có chức năng nhận tín hiệu từ tầng nhập vào , chuyển đổi thành tín hiệu từ ngõ ra tầng nhập thành tín hiệu có mức điện thế cao hơn để cung cấp cho tầng khuyếch đại công suất

2.3 Tầng khuyếch đại công suất(Output stage)

Nhận tín hiệu có điện áp cao từ tầng khuyếch đại điện áp rồi khuyếch đại và cung cấp dòng âm tầng cò cường độ lớn cho loa

VOLTAGESTAE

OUTPUTSTAGE

t

Biến dạng xuyên tâm

Hình 9.14

a Đặc điểm

ta dung cặp Darlington

b Ưu điểm

tăng công suất của mạch

méo xuyên tâm

L LP L

P P

max 6

max

70( )18,7( )5,72( )

BE BE

Để Q4 , Q5 hoạt động an toàn ta chọn mỗi trasisror với các thông số sau :

Trong đó : ICmax(Q4) = IR12 +IBmax(Q6)

3 10

1, 41

257,8( )

5, 47.10

VR VR R

V R

2 Chức năng của các linh kiện.

3 Tính toán và chọn linh kiện

Q3 khuyếch đại công suất nhỏ Để Q3 hoạt động an toàn ta chọn Q3 có các thông số sau

Thông sốTên PCmax(mW) VCEmax(V) ICmax(mA) β3

17,517,5.10 ( )10

R R

V R I





Chọn R 5 = 18 (KΩ)) 3.12 Chọn R 4

6 4

IV TẦNG NHẬP (INPUT STAGE)

3 Tính toán và chọn linh kiện

3.1 Chọn C 2

Trong đó

Ký hiệu linh kiện Chức năng các linh kiện

3 2

6 3

Thông sốTên

PCmax(mW) VCEmax(v) ICmax(mA) β1

1 17 1 3

9 1

17 1 3

1 1 0, 033( )30

10 0, 0033( )

0, 0033

0, 42.10 ( ) ( ) (8, 2 68 1,5)

V. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOÀN CHỈNH