(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn điện tử TƯƠNG tự i đề tài mạch khuếch đại âm thanh

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



BÁO

ĐIỆN TỬ T

Đề tài: Mạch

Giảng viên hướng

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm
STT

Họ và tên

1

Vũ Quốc Đạt

2

Nguyễn Hữu Hưng

3

Nguyễn Văn Huy

4

Bùi Việt Anh

5

Nguyễn Viết Phong

6

Đỗ Vượng Lộc

Hà Nội, 12/2020
1


Mục lục

DANH MỤC HÌNH VẼ.....................................................................................................................................3
CHƯƠNGDANHMỤCIĐẶT BẢNGVẤNBIỂUĐỀ....................................................................................................................................................................................................... 4
1. Mơ tả kỹ thuật............................................................................................................................................................................................................................................. 5
2. Phân công nhiệm.......................vụ......................................................................................................................................................................................................................
CHƯƠNG II THIẾT KẾ KIẾN....................................TRÚC....................................................................................................................................................................................................
1. Thiết kế sơ đồ khối.......................................................................................................................................................................................................................................

5
5

6

6

7
3.1. Khối nguồn......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 7
3.2. Khối khuếch.............................đại tín hiệu........................................................................................................................................................................................................................................................................ 7
3.3. Khối khuếch đại công suất................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 7

2. Lựa chọn linh kiện................................................................................................................................................................................................................................................

3. Thiết kế chi tiết từng...........................khối..........................................................................................................................................................................................................

4. Thơng số tồn mạch..........................................................................................................................................................................................................................................
CHƯƠNG III THỰC HIỆN................................MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA MẠCH...................................................................................................................................................................
1. Mạch thiết kế và mô phỏng.........................................................................................................................................................................................................................

13

11
12

13
14
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM....................................KHẢO............................................................................................................................................................................................... 14
KẾT LUẬN........................................................................................................................................................................... 15
16
2. Test board........................................................................................................................................................................................................................................................

3. Báo cáo sản................phẩm.............................................................................................................................................................................................................................

2

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Sơ đồ khối của mạch-----------------------------------------------------------------------------------------5
Hình 2: Tầng ec khuếch đại tín hiệu nhỏ----------------------------------------------------------------------------7
Hình 3: Tầng darlington-----------------------------------------------------------------------------------------------9
Hình 4: Tầng khuếch đại cơng suất--------------------------------------------------------------------------------10
Hình 5: Mạch mơ phỏng bằng phần mềm proteus---------------------------------------------------------------12
Hình 6: Kết quả mơ phỏng bằng phần mềm proteus-------------------------------------------------------------12
Hình 7: Kết quả lắp mạch thật--------------------------------------------------------------------------------------13
Y

3


DANH MỤC BẢNG BIỂU
YBảng 1: Phân

công nhiệm vụ
Bảng 2: Lựa chọn linh kiện............................................................................................................................................ 7
Bảng 3: Báo cáo kết quả thực tế và mô phỏng........................................................................................................ 14

4


1. Mô tả kỹ thuật
1.1. Yêu cầu chức năng

Khuếch đại tín hiệu âm thanh từ jack audio ra loa 8Ω có tín hiệu âm thanh với đầu
vào 70 mV nguồn 12V DC.

1.2.Yêu cầu phi chức năng

Nhiệt độ làm việc ổn định: 25 - 50

2. Phân công nhiệm vụ
STT

Tên nhiệm vụ
Thiết kế mạch trên cơ sở lí

1

thuyết đã học

Mơ phỏng và chỉnh sửa trên

2

proteus

Mua linh kiện

3
Làm sản phẩm và test trên
4

board

5

Tổng kết và làm báo cáo

6

Chỉnh sửa và hoàn thiện báo cáo

5


1. Thiết kế sơ đồ khối

CHƯƠNG II THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

Hình 1: Sơ đồ khối của mạch
Hình 2.1 trên miêu tả sơ đồ khối của mạch. Mạch gồm 3 khối chính: khối nguồn,
khối khuếch đại tín hiệu, và khối khuếch đại công suất. Jack điện thoại và loa là phụ kiện

hỗ trợ mạch.

Khối nguồn: Đầu vào 220V AC, đầu ra 12V DC.

Khối khuếch đại tín hiệu: khuếch đại tín hiệu vào

lầ n tín hiệ u vào

Khối khuếch đại cơng suất: tầng khuếch đại đẩy kéo nối tiếp với
tầng darlinton

6

2. Lựa chọn linh kiện

Sau đây ta sẽ nêu và lựa chọn các linh kiện chính cho các khối của mạch, lí do dùng các linh kiện này đã
nêu ở phần thiết kế.

Bảng lựa chọn linh kiện:

L oạ i linh k iệ n

Điện trở 560KΩ
Điện trở 100KΩ

Điện trở 24KΩ

Điện trở 1k5Ω

Điện trở 100Ω

Điện Trở Công suất

100Ω - 2W

Transistor NPN

Tụ điện hóa 100uF

Tụ điện gốm 47uF

Tụ hóa 1000uF

Loa 8Ω

Diode 1N4148

Transistor PNP

3. Thiết kế chi tiết từng khối
3.1. Khối nguồn

Để mạch khuếch đại có cơng suất ra tải 8Ω được 1W thì điện áp ra đỉnh đỉnh cần đạt
được là 8V. Do vậy, cần sử dụng nguồn có điện áp và cơng suất lớn hơn yêu cầu trên, nên

nhóm chúng em quyết định sử dụng bộ chuyển đổi nguồn xoay chiều 220V AC sang

nguồn một chiều 12 DC - 2A, do đáp ứng được thông số yêu cầu giá thành hợp lý, tín hiệu

ra ổn định, nhiễu thấp.

3.2. Khối khuếch đại tín hiệu
• Tầng tiền khuếch đại – khuếch đại EC
7


Hình 2: Tầng EC khuếch đại tín hiệu
nhỏ Tính tốn lựa chọn linh kiện
−Chọntransistor 2 N 2222 A có β thôngdụng là 200 , tùy setup để xácđịnh β .

−Chọn điểmlàm việc tĩnhQ1 (V

,I

CE

C

)=(5,5 V ;1 mA ) thì β=150 và

=25 1 =0,04( S) .

gm =

−Th

I

C

eo Kirchoff tacó :

12= V T IC (R3+R4+R5)+V CE
V

CE=5,5

V ;IC=10−3 A

ChọnV =1,6 V

R=

V

ℜ

(R3 +R4+ R5 )=6600 Ω
=1600 Ω

ℜ

mà RE =R4 + R5 Chọn R4=100 Ω , R5=1500 Ω
Điều kiện : ( β+1) R ≥ 10 R
E

2

R≤
2

β +1

R

10

E

R2 ≤ 24160 Ω Chọn R2=24 kΩ
V ℜ=1,6V V B=1,6+0,65=2,25V

8

V

mà V B= R

cc

R

R2

R1=104 k Ω

Ch ọn R1=100 kΩ

+
1

2

−Tínhtốn cáctụ C0 , C1 ,C2
Z¿=R1 /¿ R2 /¿ ( β+ 1) RE=18 kΩ
Z

out=R3=5

kΩ

AV 1=

+f =
LB

2 π ( R
s

f

LB ≤

+

¿

20 kHz

1

Z ) C

( giả sử R =1 kΩ)
s

0

C1 ≥ 4,2.10−10 (F )

+f¿

f

CE<20

kHz

C3 ≥ 1,2.10−8 ( F )

9


•

Tầng Darlington
− Dùng 2 transistor NPN là 2 N 2222 A ( β1 ) vàTip 41C ( β2)
−Cực E của 2 N 2222 A nối trực ti ếp vào cực B của
Tip 41 C −Cách mắc nàytạo ram ột BJT tương
đương với hFE=β1 β2= β
+ Mạch tương đương một tầng CC

Hình 3: Tầng Darlington

+V =V
BE

+V
BE1

BE 2

+Chọn điểm làm việc của Tip 41C : V

CE=6,5V

+Chọn điểm làm việc của 2 N 2222 A : V
BE

I
R 6=

; I C=0,05 A ;V

CE=6,5

BE

=2V

V ; I C=1 mA ;V

=0,65V β=β1 β2=150.50=7500
E 2 =0.05

(A)

I

B 2=I E 1=

0,05

−3
50 =10 ( A )=1(mA )

V cc −V BE 2−V BE 1
- β1 β2 R7=577.5( kΩ) Chọn R6 = 560kΩ
I
B1

RCS=R7 =

V cc −V CE

=110 Ω

IE2
I

E

1=1mA

I

B 1=

10−4

(
A) 15

10


Z¿=R3 /¿ [( β +1) R7 ]=197,4 (kΩ)

G = 0,05
=2
m
25.
10−3
Z =R /¿
out

CS

+Tínhtốn cáctụ n ối tầng
•Tụ n ối tầng EC và Darlington
f LC =
2π(

•Tụ đưatín hiệu ra khỏitầng CC
f=

1

¿

(

R

1
Z E=R7/¿ β β6 + G

2π ZEC

)

3.3. Khối khuếch đại 1cơng2 suấtm

Hình 4: Tầng khuếch đại công suất
− Sử d ụng m ột c ặp BJT cơng su ất có vùng làm vi ệc lớnlà Tip 41 vàTip42

− M ắc 2 BJT theo ki ểuđ ẩy kéo
− Setup 2 BJT ở chế độ AB
+ R8 , R9 : đi ệntrở phân c ực
11


+ D1 , D2 : diode ngăn c ản ảnh h ưởng tín hi ệu c ủa chukì âm
+Tụ C : tụ xuất âm , cung c ấp ngu ồn nuôiQ2 trong n ửa chukỳ
âm +Ch ọn R8=R9 =1 k Ωđể V
IR8=IR 9=ID1=I

V CC−2.0,7

D2=

đủ lớn , tránhméo xuyêntâm

BE

=5,3.10−3( A)

R1+R2
KhiV
V

CE

M 2=I R.

R9=5,3VV M 1=6,7V
I

C=βI

IC

=0,265 (

0,265

A) gm=
=
=10,6( S) V T 25.10−3

1

Zout= g =0,1(Ω)
m

Công suất cực đại ratảilà :
2

P = 1
L
2

(

)

R L
Zout + RL

2

.V

CE

R

L

=2,19(W )

Công suất đo trênmô phỏng

V

(Z

out

P
R L
+ RL

)

V

=3,35 (V )P = 1

2

L

Nếu sử dụng 2 trở tản nhiệt
RCS=0,1 RL
L

2

(Z

=0,5(Ω)

Ch ọn RCS=R10=R11
2

P= 1

=0,684(W )

RL

.

2

2P

out

2

R L
+ R L+ RCS

) . VR

P
L

=0,607 (W )

Tụ C0 làtụ xuất âm, có vaitrị làcung cấp nguồn chobán kìâm
4.

Thơng số tồn

Điện

mạch

dungphải lớn

ChọnC =1000 μF
0

Z

A

=
V

∗A

¿1

R+Z
s

¿1

Z

out 1

Z¿=Z¿1=18 k Ω

Av đo

Z

out

được

=Z

out

trên3

=0.
1
mô phỏng là 32 lần

12

+Z
¿2


CHƯƠNG III THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA MẠCH 1. Mạch thiết
kế và mô phỏng

Thực hiện mô phỏng bằng phần mềm Proteus như Hình 5

Kết quả mơ phỏng

Hìnhư5:HìnhMạch6 mơ: phỏng bằng phần mềm Proteus

Hình 6:Kết quả mơ phỏng bằng phần mềm Proteus
13


2. Test board

Khi kiểm tra trên test board đo trên máy Oscillo thì ta thấy tín hiệu gần giống với
mơ phỏng được. Kết quả lắp mạch thật như Hình 7 dưới đây:

3. Báo cáo sản phẩm

Các thông số
P

ra

AV

14


DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dr.Nguyen Anh Quang, Slides Electronic Curcuit I

15


KẾT LUẬN

Trong quá trình làm bài tập lớn lần này, chúng em đã có những trải nghiệm thực tế khi được áp dụng
những kiến thức đã học trên lớp vào làm mạch thật. Từ đó, chúng em nhận thấy vẫn cịn những điểm cịn
thiếu sót trong kiến thức của bản thân. Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy vì đã giúp đỡ chúng em trong
quá trình học tập cũng như trong quá trình làm bài tập lớn.

16