đồ án thiết kế mạch điện điện tử

Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN ĐIỆN TỬ
Họ và tên sinh viên: Tống Văn Huỳnh
Lớp: Điện – Điện Tử K55
Đề tài số: 09
Nội dung:
Thiết kế bộ khuếch đại tín hiệu xoay chiều hai tầng:
- Một tầng khuếch đại công suất đẩy kéo làm việc ở chế độ AB, không dung
máy biến áp;
- Một tầng khuếch đại điện áp;
- Tải của bộ khuếch đại ;
- Dải tần số (dải thông) ;
- Hệ số nhiễu ;
- Độ méo ;
- Nhiệt độ môi trường ;
- Tín hiệu vào ;
Yêu cầu:
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại;
2. Tính chọn các linh kiện;
3. Thiết kế bộ nguồn;
4. Mô phỏng.
1
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều hai tầng
Chương 1: Tính toán tầng khuếch đại công suất
2
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh

1. Tính toán tầng khuếch đại công suất.
1.1 Chọn tranzito:
- Điện áp yêu cầu của nguồn:
Chọn . (thỏa mãn)
- Dòng cực đại colectơ:
- Công suất tổn hao trên cực góp:
- Mà ta có:
- Từ các điều kiện trên ta chọn tranzito:
- Có các số liệu sau:
1.2 Xác định điểm làm việc tĩnh:
Để đảm bảo méo phi tuyến nhỏ khi tín hiệu bé chọn ; (đặc tính cửa vào). Trên
đặc tính cửa ra ứng với suy ra và xác định được điểm .
1.3 Xây dựng đường đặc tính tải có tính đến ảnh hương tương hỗ của tranzito
3
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Hình 1
Đặc tính đi qua 2 điểm: M( & N(
Suy ra
Theo đặc tính cửa ra:
4
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
1.4 Xác định các điện trở định thiên.
Ta xác định các điện trở mà trên đó rơi 1 điện áp
Trên điện trở có điện áp rơi:
Và có dòng:
Nên:
1.5 Điện dung tụ :
Ta có:

Vậy lấy tụ điện có chỉ số:
1.6 Tính điện trở mạch vào của tầng:
Điện trở vào của tầng khuếch đại công suất là tải đối với tầng trước(tầng
khuếch đại âm tần).
Nên:
+ Điện áp vào:
Vậy sơ đồ này không khuếch đại được điện áp vì
+ Công suất tín hiệu vào:
5
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Vậy, hệ số khuếc đại của tầng:
2. Thiết kế tầng khuếch đại điện áp.(hình 1)
Do điện áp ra của tầng khuếch đại điện áp chính bằng điện áp vào của tầng
khuếch đại công suất: , còn nên việc tính toán của tầng khuếch đại điện áp theo yêu
cầu tầng khuếch đại công suất là khó khăn. Có thể tăng nguồn nhưng luôn không hợp
lý vì đảm bảo chế độ làm việc định mức của tầng theo dòng 1 chiều khi yêu cầu tăng
đáng kể . Điều này dẫn đến không sử dụng tốt các collector của tranzitor ở tầng
khuếch đại công suất và làm giảm hiệu suất. Đơn giản hơn để giải quyết vấn đề này
là sử dụng cuộn chặn L ở mạch collector của tranzitor ở tầng khuếch đại điện áp. Điện
cảm L được xác định theo điều kiện:
Suy ra: L
2.1 Chọn Tranzitor.
Ta có:
Vậy lấy
Tranzitor cần có:
Biên độ dòng:
Khi đó:
Công suất mạch collector:
6

Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Chọn Tranzitor loại M do Nga sản xuất có (Phụ Lục 3 – Giáo trình hướng dẫn thiết
kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh)
2.2 Xác định điểm làm việc tĩnh
Trên đặc tính cửa ra xác định điểm làm việc và . Theo đặc tính vào xác định
được:
Lấy điện áp vào của tầng bằng điện áp ra của tầng trước(tầng tách sóng):
ta tìm được hệ số khuếch đại yêu cầu của tầng:
Hệ số khuếch đại của tầng khi không có hồi tiếp:
Suy ra
2.3 Xác định giá trị điện trở.
+ Ta có
+ Giá trị điện trở yêu cầu của cuộn chặn:
Khi mắc thêm điện trở
+ Điện trở mạch bazơ:
+ Điện trở vào của tầng:
Ta có:
+ Méo tần số do cuộn chặn L gây ra có thể bỏ qua. Vì vậy với
7
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Suy ra:
Chọn
Chọn
Do không biết nên lấy
8
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Chương 2: Thiết kế bộ nguồn

Để cung cấp nguồn cho tầng khuếch đại, ta chọn nguồn có:
1. Thiết kế mạch ổn áp.
Ở đây ta chọn thiết kế mạch ổn áp có khâu hồi tiếp
Hình 2
Có điện áp vào để mạch làm việc ổn định:
Suy ra:
Chọn BJT1 có:
9
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Chọn BJT1 hiệu 2SC830 (do Nhật Bản sản xuất (Phụ Lục 5 – Giáo trình hướng dẫn
thiết kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh). Có thông số như bảng sau:
Ký hiệu Các thông số max Hệ số
khuếc
h đại
Tần số Điện
dung ra,
pF
mW
2SC830 100 4 3A 25W 150 6 120

- Chọn Zơ ner:
Tra phụ lục được
Dòng qua phân áp : có
Chọn
Suy ra
- Dòng cực gốc BJT2 bằng:
- Dòng cực phát BJT2:
Hệ số khuếch đại yêu cầu BJT2
Chọn BJT2 có

10
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Chọn BJT2 loại M38 có (Phụ Lục 3 – Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử -
Kim Ngọc Linh)
- Dòng qua trở
Suy ra:
- Dòng qua trở
Khoảng cách điện áp thực tế có thể điều chỉnh:
2. Thiết kế máy biến áp.
Thiết kế máy biến áp ta có các thông số:
Tra bảng 1-1(Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh) ta chọn
vòng/vôn của
Có
Diện tích thực của lõi:
Tiết diện của lõi là:
11
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Chọn tiết diện hình vuông, vậy bề rộng phiến trung tâm sẽ là:
Chọn theo bảng 1-2a (Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh)
chọn phiến loại E-I số 33 có thông số như bảng dưới:
Số Các kích thước, mm
A B C D E
33 28 84 66,6 14 14
Diện tích cửa sổ có sẵn cho phiến đã chọn:
* Thiết kế dây quấn
- Dòng sơ cấp:
Tiết diện sơ cấp của lõi:
Tra bảng 1-3 (Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh)

chọn tiêu chuẩn gần nhất có đường kính bọc trung bình
Tiết diện thực của dây dẫn sơ cấp
12
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Số vòng cuộc dây sơ cấp:
- Dòng thứ cấp
Có
Tra bảng 1-3 (Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - Kim Ngọc Linh)
Chọn tiêu chuẩn gần nhất , đường kính bọc trung bình d = 0,935 mm.
Tiết diện thực của cuộc dây quấn thứ cấp:
Số vòng cuộn dây thứ cấp:
Có diện tích cửa sổ cần cho cuộn sơ cấp:
Diện tích cửa sổ cần cho cuộc thứ cấp:
Diện tích cửa sổ yêu cầu của cuộn sơ cấp và thứ cấp:
Ta có: vậy kích thước phiến chọn thỏa mãn yêu cầu.
Số phiến yêu cầu bằng: phiến
Bề rộng cuộn dây trên trên lõi
Chiều dài trung bình 1 vòng dây:
13
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Khối lượng dây đồng cần có cho cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp:
3. Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 1 pha.
Có
Chọn
Chọn điốt chỉnh lưu:
Điện áp vào của bộ lọc:
Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt:
Dòng điện trung bình qua điốt:

Chọn điốt loại 233A (Phụ Lục 1 – Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - Kim
Ngọc Linh). Có thông số
Mô Phỏng
14
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử - PGS.TS Kim Ngọc Linh
15
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
Mục lục
Trang
Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều hai tầng 2
Chương 1: Tính toán tầng khuếch đại công suất 3
1. Tính toán tầng khuếch đại công suất. 3
1.1 Chọn tranzito: 3
1.2 Xác định điểm làm việc tĩnh 3
1.3 Xây dựng đường đặc tính tải có tính đến ảnh hương tương hỗ của tranzito 4
1.4 Xác định các điện trở định thiên. 5
1.5 Điện dung tụ 5
1.6 Tính điện trở mạch vào của tầng 5
16
Sv: Tống Văn Huỳnh
Đồ án môn học thiết kế mạch điện tử GVHD: PGS.TS Kim Ngọc Linh
2. Thiết kế tầng khuếch đại điện áp. 6
2.1 Chọn Tranzitor. 7
2.2 Xác định điểm làm việc tĩnh 7
2.3 Xác định giá trị điện trở. 8
Chương 2: Thiết kế bộ nguồn 10

1. Thiết kế mạch ổn áp. 10
2. Thiết kế máy biến áp. 12
3. Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 1 pha. 15
Mô Phỏng 16
Tài liệu tham khảo 17
17
Sv: Tống Văn Huỳnh