BÁO cáo bài tập lớn môn điện tử TƯƠNG tự i mô PHỎNG MẠCH và TEST MẠCH

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

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
MÔN: ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I
ĐỀ TÀI SỐ 5
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phùng Thị Kiều Hà
Sinh viên thực hiện:

Đào Duy Khánh - 20175634

Hà Nội, 2021


MỤC LỤC
PHẦN 1. PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI..............................................................................3
I. Yêu cầu hệ thống.................................................................................................3
II. Chức năng của mạch..........................................................................................3
III. Thông số kỹ thuật..............................................................................................3
PHẦN 2. SƠ ĐỒ KHỐI...........................................................................................4
PHẦN 3. THIẾT KẾ MẠCH..................................................................................5
I. Phân tích mạch.....................................................................................................5
II. Tính tốn thơng số mạch:...................................................................................6
1. Tầng khuếch đại điện áp:..............................................................................6
2. Tầng khuếch đại cơng suất dùng Darlington:.............................................8
3. Tính tốn cơng suất khuếch đại....................................................................9
PHẦN 4. MÔ PHỎNG MẠCH VÀ TEST MẠCH..............................................10
I. Mạch nguyên lý.................................................................................................10
II. Tín hiệu đầu vào, đầu ra...................................................................................11

2


PHẦN 1. PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI
I. Yêu cầu hệ thống
- Mạch có chức năng khuếch đại tín hiệu âm thanh đầu vào lên 2W cho loa có tải
8Ω.
II. Chức năng của mạch
- Khuếch đại tín hiệu âm thanh lên cơng suất yêu cầu.
- Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của nhiễu và méo tín hiệu.
- Áp dụng được cho nhiều hệ thống âm thanh.
III. Thông số kỹ thuật
- Sử dụng nguồn vào DC 9V
- Cơng suất mạch 2W
- Tín hiều đầu vào 100 mV
- Tải dùng loa 8Ω

3


PHẦN 2. SƠ ĐỒ KHỐI

Hình 1: Sơ đồ khối của mạch khuếch đại âm thanh
Vì đây là mạch khuếch đại âm thanh cho ra công suất bằng 3W nên ta có thể
nhận thấy mạch cần 2 tầng: 1 tầng khuếch đại điện áp tín hiệu nhỏ và 1 tầng khuếch
đại công suất. 2 tầng này đều được cấp nguồn vào và có tín hiệu đi vào tầng khuếch
đại điện áp.
Chức năng mỗi khối:
 Khối nguồn: cung cấp điện áp cho tồn hệ thống.
 Khối nhận tín hiệu vào: nhận tín hiệu âm thanh từ điện thoại.

 Khối khuếch đại điện áp: khuếch đại điện áp của tín hiệu đưa vào.
 Khối khuếch đại công suất: khuếch đại công suất để đưa tín hiệu ra tải (loa).

4


PHẦN 3. THIẾT KẾ MẠCH
I. Phân tích mạch
Ta biết cơng suất đầu ra của mạch là 2W, tải của loa có giá trị 8Ω
U
Ta có: P=

2

R

→U out =√ P . Rloa =4(V ) ( hiệu dụng )

→U out− p=U out .√ 2=4 √ 2(V )

Vì mạch khuếch đại cơng suất mắc theo chế độ C chung có hệ số khuếch đại
điện áp xấp xỉ 1 cho nên điện áp đầu ra của tầng khuếch đại điện áp cũng bằng 4 V.
Theo đề bài, điện áp vào của tầng khuếch đại điện áp bằng 100mV
→ AV=

U out − p
=56.56
U ¿− p

Vì hệ số khuếch đại có giá trị khá lớn cho nên ta sẽ chọn BJT mắc theo chế

độ E chung.
Tầng khuếch đại cơng suất có thể sử dụng 1 tầng gồm 2 BJT mắc theo kiểu
Darlington khuếch đại chế độ A và mắc theo chế độ C chung để phối hợp trở kháng
với tải có giá trị điện trở nhỏ (8Ω).

5


II. Tính tốn thơng số mạch:

1. Tầng khuếch đại điện áp:

Hình 1: Sơ đồ tầng khuếch đại điện áp


Chế độ một chiều:

- Xét transistor BJT Q1:
- Ta chọn BJT mắc phân áp theo chế độ E chung (BJT 2N2222A có β = 75).
- Ta chọn giá trị Vcc = 9V, IC = 10mA.
- Để đồ thị đầu ra của điện áp khơng bị cắt và có tín hiệu hình sin thì điểm làm việc
tĩnh Q nằm ở giữa đặc tuyến nên ta lấy:
U CE =

V cc
=4.5 V
2

- Ta có: R E +RC=

V CC −U CE
=450 Ω
IE
→ Chọn RC = 330 Ω

→ RE = 120 Ω

- Để mạch khuếch đại ổn định, ICQ khơng phụ thuộc vào β thì β.RE ≥ 10R2
6


→ R2 ≤ 900Ω

→ Chọn R2 = 900Ω

- Có: VE = RE . IE = 1.2 V
→ VB = VE + 0,7 = 1.9 V
R2

R2

VB = VCC . R 1+ R 2 = 9. R 1+ R 2
Mà R2 = 900Ω → R1 = 3.363kΩ


= 1.9 V

Chế độ xoay chiều:

26 mV

- Ta có: r e = 10 mA =2.6

- Xét BJT mắc phân áp chung E:
→ Zin1 = R1 // R2 // ZB
- Trong đó: z B=

V B I B . β r e +I E R E
=
IB
IB

= β ( r e)

→ Zin1 = R1 // R2 //

β ( r e)

= 3.363k //0.9k // β ( r e )
= 6.53k Ω
Zout1 = RC = 330 Ω
Av1 =

V out
V¿

=

RC
re

=

330
=127
2.6

7


2. Tầng khuếch đại cơng suất dùng Darlington:

Hình 2: Sơ đồ tầng khuếch đại công suất

8




Chế độ một chiều:

- Sử dụng 2 transistor BJT 2N3904 có β = 100
VCE = VCE1 + VCE2 = 0.6VCC = 5.4 ( V) (1)
VB= IC.R5 + VBE

(2)

VCC = VCE + IE.R5 (3)
- Chọn R5 = 1384 Ω
Thay vào (3) → IC = 2.6 mA
I B = 0.26 μ A

→
- Có: VCC = IB.R3 + UBE + IC.R5
→ R3 =18MΩ


Chế độ xoay chiều:

- Lại có:
Zin2 = R3 //

26 mV
=10
2.6 mA
r
(¿ ¿ e + R E) = 18MΩ // 100^2*(10 + RE) = 18MΩ
β.¿

re=

Zout2 = R5 // re = re = 10Ω
Av2 =

V out
R5
1384
=
1
=
V ¿ R5 +r e 1384 + 10

3. Tính tốn cơng suất khuếch đại
A V =A V 1∗(

Z¿ 2
ZL
)
)∗ AV 2∗(
Z ¿2 + Z out 1
Z L +Z out 2

18 M
= 127* (18 M +330 )

8

*1*( 8+10 ) = 56.44

9


PHẦN 4. MÔ PHỎNG MẠCH VÀ TEST MẠCH
I. Mạch nguyên lý

Hình 3: Sơ đồ mạch nguyên lý

10


II. Tín hiệu đầu vào, đầu ra

Hình 4: Tín hiệu đầu vào & đầu ra
Trong đó:
 Màu vàng: Tín hiệu vào
 Màu xanh dương: Tín hiệu ra tầng 1
 Màu hồng: Tín hiệu vào tầng 2
 Màu xanh lá: Tín hiệu ra tầng 2

11