Mạch khuếch đại âm thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG


BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I
MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH

Giáo viên hướng dẫn
Mã lớp
Nhóm
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Tuấn Hùng
Dương Minh Thông
Cao Thanh Lâm
Bùi Duy Quang
Nguyễn Như Thế Tài
Nguyễn Gia Anh

: TS
:
:
MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:
MSSV:

Hà Nôi, 12/2020

MỤC LỤC

Phần I: Tính tốn lý thuyết mạch được u cầu thiết kế.....................................3
1.1 Phân tích yêu cầu.............................................................................................3
1.2 Thiết kế sơ đồ khối..........................................................................................3
Phần II: Thực hiện yêu cầu....................................................................................4


2.1 Mơ hình mạch khuếch đại................................................................................4
2.2 Khối 1..............................................................................................................5
2.3 Khối 2..............................................................................................................7
2.4 Khối 3..............................................................................................................9
2.5 Thơng số tồn mạch.......................................................................................10
Phần III: Lắp đặt và hàn mạch............................................................................11
3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus.........................................................................11
3.2 Các thông số hiển thị trên oscilloscope..........................................................11
3.3 Mạch thực tế..................................................................................................12
Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt......................................................13
Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch...................................14
5.1 So sánh...........................................................................................................14
5.2 Nhận xét.........................................................................................................14
Tài liệu tham khảo.................................................................................................15


Phần I: Tính tốn lý thuyết mạch được u cầu thiết kế
1.1 Phân tích yêu cầu
- Yêu cầu đề bài:
 Cơng suất 1W
 Điện áp tín hiệu vào tối đa 50mV - 100mV
 Sử dụng BJT
 Tải ra: Loa 8 ohm
- Yêu cầu chức năng:

 Khuếch đại tín hiệu âm thanh.
 Nhiệt độ làm việc ổn định từ 25oC – 50oC
 Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo, nhiễu tín hiệu.
- Yêu cầu phi chức năng:
 Đơn giản,gọn nhẹ và dễ sử dụng
 Đảm bảo chất lượng tốt
1.2 Thiết kế sơ đồ khối
Khốối khuếốch đại tnKhốối
hiệu nh
tiếềỏn cống
suấốt
Khốối
khuếốch đ i ạcống suấốt
Tín hiệu vào
Tín hiệu ra

Hình 1.1: sơ đồ khối của mạch


Phần II: Thực hiện u cầu
2.1 Mơ hình mạch khuếch đại
 Để thực hiện mạch khuếch đại, nhóm sử dụng mơ hình mạch ghép EC,
CC kết hợp khuếch đại cơng suất (class AB).
 Mạch trên gồm 3 khối:
Khối1: Sử dụng transistor 2N2222 mắc EC, phân cực Emitter-follower.
Khối 2: Sử dụng 2 transistor 2N2222 và Tip41 mắc CC, Sử dụng khối
Darlington để nhằm làm giảm trở kháng trước khi đến với khối khuếch
đại công suất.
Khối 3: Sử dụng transitor TIP41 và TIP42 đẩy kéo, khuếch đại công suất.
 Dựa vào yêu cầu của đề bài, ta tính tốn được các thơng số như sau:

Ta có loa có cơng suất cực đại Pmax=1W
Tải loa RL=8
VL = V
Xét tín hiệu vào từ jack tai nghe là 50mV - 100mV chọn 60mV
AV =VL /Vin


2.2 Khối 1

Hình 2.2.1: Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ.
* Chế độ DC:
Chọn transitor khuếch đại tín hiệu nhỏ 2N2222A do giá thành rẻ, phổ biến, đáp
ứng được thông số yêu cầu.
Chọn điểm làm việc tĩnh Q(UCE;ICQ) = (6; 2.10-3), ở điểm làm việc này hệ số β của
transitor vào khoảng 200.
Do đó ta tính được:
(R2+R3).IC + UCE = VCC
⇔ (R2+R3). 2.10-3 + 6= 12
⇔ R2+R3 = 3000


Chọn R2 =2970, R3 = 30

Av=-Rc/re+Re=50??

IB=ICQ/ β= 1.10-5 (A)
⇔ VCC=IB.R1+IE.R3+0.7= IB.( R1+β.R3)+ 0.7
⇔ R1 = 863k
Có: re=0.026/IE=13Ω
* Chế độ AC:

Mạch tương đương AC

Hình 2.2.2: sơ đồ tương đương xoay chiều EC
Zin1 = R1//[βre + (β + 1)R3)] = 8544// tính sau clm
Zout1 = RC = 2970
Av = Vout / Vin ≈ -RC/(re + R3) 69 lần
│Ai│ = β = 200 (lần)


2.3 Khối 2

Hình 2.3.1 Khối tiền khuếch đại cơng suất.
* Chế độ DC
Chọn điểm làm việc tĩnh của trans NPN 2N2222 là Q1(6V; 2mA) và của transistor
PNP TIP41 là Q2(6V; 80mA).
 re1 = 26mV/IE1 = 13(Ω)
 re2 = 26mV/IE2 = 0.325(Ω)
Hệ số β của 2 transistor mắc Darlington là βD = β1.β2 =200*40=8000
IE2= 80m(A) nên IB2= IE2 / β2 = 2 mA.
Có : IE1 = IB2 = 2 (mA) nên IB1=IE1 / β1= 10-5 (A)


R5 = (VCC-UCE(Q2))/IC(Q2) =(12-6)/80mA= 75 Ω.
Theo cơng thức, ta có : IB1=(Vcc-Ube1-Ube2)/( R4 + βD* R5 ) nên R4 = 460 kΩ.
(mua con 500k)
Chọn : R5 = 75 Ω, R4 =460 kΩ.
* Chế độ AC
Mạch tương đương AC

Hình 2.3.2 Sơ đồ tương đương xoay chiều Darlington

Zin2 = RB//βD.RE = 260,377 (kΩ)
Zout2 = re1/β2 + re2 = 0,65(Ω)
Ai = βD RB/(RB+ βD RE)= 3471(lần)
Av ~ 1 (lần)


2.4 Khối 3

Hình 2.4 Khuếch đại cơng suất
* Chế độ DC
Chọn transitor TIP41, TIP42 do chịu được công suất lớn.
Chọn C5 lớn dùng làm nguồn nuôi cho khối công suất ở chu kì âm → Chọn C5 =
1000μF.
UCE = Vcc / 2 = 6V
Đặt R = R6 = R7, ta có : Vcc = 2R * IBQ + 2 * VD
Vì là class AB nên : QClass A < Q < QClass B nên chọn ICQ = 40% * IC(sat)
với Ic(sat) = = 12/ 2*8


 ICQ = 0.3 A => IBQ = 7.5*10^-3 A
re = 26mV/ICQ = 0.087(Ω)
R=
 R ≈ 706.6 (Ω)
* Chế độ AC
Zin3 = 2*R|| β re = 17.1 (Ω)
Zout3 = RE // re = 0.086(Ω)
Av ~ 1 (lần)
2.5 Thơng số tồn mạch
 Avs = * Av1(NL) * * Av2(NL) * * Av3(NL) *
 Avs = 65 (lần)

 Po = Uhd2 /RL = [60mV*65/ √(2)]2/8 = 0.95W
 Rin = Zin1 = 8544 Ω
 Rout = Zout3 = 0.086 Ω.
 Tụ C1 = 10uF: f1 = = 1.86 Hz
 Tụ C2 = 10uF : f2 = = 0.06 Hz
 Tụ C3 = C4 =100uF : f3 = = 89.66 Hz
 Tụ C5 = 1000uF: f4 = = 19.68 Hz
 Như vậy tần số cắt dưới là 89.66 Hz.


Phần III: Lắp đặt và hàn mạch
3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus

Hình 3.1: Mạch mơ phỏng proteus
3.2 Các thơng số hiển thị trên oscilloscope

Hình 3.2: Hiển thị oscilloscope


3.3 Mạch thực tế

Hình 3.3: Mạch thực tế


Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt
Bảng 1: Bảng so sánh các giá trị lí thuyết, mơ phỏng, thực tế của các thông số
Lý thuyết
12V
60mV
4V

Nguồn cấp
Vin
Vout

Mô phỏng
12V
70mV
3.8V

Thực tế
12V
30 - 100mV
0.5V-1.5V

Bảng 2 : Bảng giá trị thực tế của Uce đối với transistor Q1,Q2,Q3 đo được
Transistor

Transistor

Transistor

Transistor

Transistor

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

2N2222
Uce=1.88V

2N2222
Uce=3.2V

TIP41C
Uce=3.2V

TIP41C
Ic=4.68mA

TIP42C
Ic=4.68mA


Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch
5.1 So sánh
- Nguồn nuôi: Theo lý thuyết và mơ phỏng như nhau cịn trên thực tế có chênh lệch
- Vin: Theo lý thuyết và mô phỏng như nhau còn trên thực tế chênh lêch
- Vout : Kết quả đo được trên thực tế khác xa so với mô phỏng và lý thuyết.
5.2 Nhận xét
- Kết quả đo thực tế trên mạch đã khơng được như tính tốn theo lý thuyết tuy rằng
ra thực tế mạch vẫn chạy tốt.

- Một số nguyên nhân mà chúng em nghĩ gây ra sự khác biệt trên đó là:
+ Thơng số kĩ thuật của linh kiện lắp đặt có sự sai số
+ Trong q trình mua linh kiện lắp đặt có một số linh kiện khơng có thơng
số như u cầu tính toán nên chúng em đã thay bằng nhưng linh kiện khác
có chức năng tương đương khác và có giá trị xấp xỉ nó.( VD TIP41C,
TIP42C )
+ Do q trình hàn, làm mạch thủ cơng.
+ Do tín hiệu xoay chiều vào biên độ khơng ổn định nên khơng thể đo được
chính xác biên độ ra tương ứng với biên độ vào tại cùng một thời điểm, nên
khó để xác định được khuếch đại thực tế.


Tài liệu tham khảo
Electronic Devices and Circuit theory – Robert Boylestad Louis Nashelsky
/> /> /> />HẾT