Tính toán, thiết kế, mạch khuếch đại công suất âm tầm OTL

`TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
o0o
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Sinh viên: PHẠM TẤN TÀI
Lớp: 02DV1L
MSSV: 270029D
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.
2. Trở kháng tải: 5,5 Ohm.
3. Điện áp vào: Vin = 2 Vp-p.
4. Dãi tần: 30 Hz – 1 9 Khz.
5. Hiệu suất: > 65%.
III.Nhiệm vụ thiết kế:
- 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 phải
phù 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
Bộ môn điện tử viễn thông Giảng viên hướng dẫn

Ths. ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC
MỤC LỤC
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

Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
PHẦN I : LÝ THUYẾT
A. TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI
I. CÁC KHÁI NIỆM TRONG MACH 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 suất
lớn. 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 :
f
H
: tấn số cắt cao .
f
L
: tần số cắt thấp.
Hiệu suất giữa f
H
và f
L
được gọi là băng thông của mạch : B = f

H
– f
L
.
Nếu tín hiệu ngõ vào nằm ngoài băng thông của mạch thì độ khuếch đại của mạch sẽ thay đỗi
theo ta 61n số.
Nếu tín hiệu ngõ vào ở tần số f
H
hay f
L
thì độ khuếch đại của mạch ở tần số đó sẽ giảm (
2
) lần
hay suy giảm (– 3 )dB so với độ lợi cực đại
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 1
|A|
A
m
2
Am
tần số thấp
tần số giữa tần số cao
f
L
f
H
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
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.
Độ lợi điện áp (Av) =
Vo
Vi
.
Độ lợi dòng điện (Iv) =
Io
Ii
.
Độ lợi côngsuất (Ap) =
Po
Pi
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:

μ (%) =
L
CC
p
P
.100%
Với P
L
là công suất tín hiệu trung bình đựợc phân phối trên tải
P
cc
là công suất trung bình đựơc kéo từ nguồn DC.
3. Độ méo:

Biểu thị cho sự thay đổi hình dạng của tín hiệu ra so với tín hiệu vào của mạch. Độ méo phâ n
thành nhiều loại :
Méo tần số : là dạng méo xuất hiện do hệ số khuếch đại thay đổi khi tín hiệu thay đổi gây nên sự
biến đổi âm sắc . Nguyên nhân là do L,C từ mạch khuyếch đại công suất .
Méo pha : là do sự dịch góc pha ban đầu của tín hiệu vào . Méo pha ảnh hưởng xấu đến chất lượng
âm thanh .
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 :
1. Khuyếch đại công suất loại A:
Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính ,nghĩa là tín hiệu ngõ rat hay đổi tuyến tính trong
toàn bộ chu kỳ 360
0
của tín hiệu ngõ vào (transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hịêu ngõ vào ) .
a. Ưu điểm :
• Khuyếch đại cả hai chu kỳ tín hiệu.
• Tín hiệu bị méo dạng .
b. Khuyết điểm
• Hiệu suất thấp : ≤ 25 % nếu dung tải R và 50% nếu dung tải là biến áp.
• Công suất tiêu hao lớn.
2. Khuếch đại công suất lớp B.
Trasistor được phân cực tại V
BE
= 0 (vùng ngưng). Chỉ một nửa chu kỳ âm hoặc dương của tín
hiệu ngõ vào đươc khuếch đại.
a. Ưu điểm
• Hiệu suất cao ≤ 78,58 %.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 2
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài

• Ở chế độ tĩnh không có tiêu thụ điện áp .
b. Khuyết điểm .
• Tín hiệu chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ .
• Méo phi tuyến lớn .
3. Khuếch đại công suất loại AB
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 :
• Kết hợp cả hai đặc tính của chế độ loại A và B nên khắc phục được nhược điểm của chế
độ loại A và B.
• Hiệu suất khá cao ≤ 70%.
4. Khuyếch đại công suất loại C.
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 :
• Hiệu suất rất cao ≤ 90%.
b. Khuyết điểm :
• Méo phi tuyến lớn (70%). Để hạn chế méo ta phải làm khung cộng hưởng ghép LC.
Hình 9.1 Mô tả việc phân loại các mạch khuyếch đại công suất .
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 3
I
C
A
AB
C
C
Giới hạn
công suất
Vùng ngưng

Vùng
bảo
hoà
Vce
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài

Hình 9.1
III . CÁC LOẠI MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN
1. OTL(Output Transformer Less):
a. Đặc điểm:
• Được cấp nguồn đơn Vcc và mass ( 0V)
• Tầng khuyết đại công suất đẩy kéo transistor bổ phụ đối xứng nên điện thế điểm giữa ra loa
bằng nữa nguồn.
• Ngõ ra loa phải ghép với một tụ điện Co
c. Ưu điểm:
• Âm thanh đạt chất lượng cao do đáp tuyến tần số rộng .
• Không bị suy giảm tín hiệu tần số cao do tụ ký sinh của biến áp .
• Hiệu suất cao vì không tổn hao trên biến thế .Giá thành rẻ, kích thước nhỏ so với khi dùng
biến áp ngõ ra.
d. Khuyết điểm
• Phải chỉnh điện thế DC của điểm giữa ra loa bằng nữa nguồn cung cấp thì tín hiệu ngõ ra mới
không bị méo.
• Cặp transistor công suất nếu không phải là cặp transistor bổ phụ thì dễ gây méo phi tuyến.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 4
i
c
Ic
0
i
c

I
c
0
0
i
c
0
i
c
t
t
t
t
A
AB
B
C
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
• Tín hiệu ra bị méo ở tần số thấp do tụ C
out
gây ra (do tụ C
out
không thể tiến tới vô cùng).
2. OCL(Output Capcitor):
a. Đặc điểm:
• Được cấp nguồn đối xứng (+Vcc và – Vcc nên điện thế điểm giữa bằng 0V).
• Tín hiệu vào mạch khuyếch đại trực tiếp không cần qua tụ.
Không có tụ Co tại ngõ ra loa.
b. Ưu điểm :
• Khả năng chống nhiểu tốt do dùng kiểu khuếch đại vi sai ở ngõ vào.

• Đáp tuyến tần số rộng do không dùng tụ và biến thế ngõ ra.
c. Khuyết điểm :
 Cần dùng hai nguồn .
 Tín hiệu ra loa trực tiếp nên điện thế DC ở điểm giữa ngõ ra khác không và sẽ gây cháy loa
vì vậy cần phải có mạch bảo vệ loa.
3. BTL (Bridge Trasistor Line Output)
a. Đặc điểm : BTL có hai lọai :
• Dùng nguồn đơn là mạch ampli ghép từ hai tầng khuyếch đại công suất OTL.
• Dùng nguồn đơn là mạch ampli ghép từ hai tầng khuyếch đại công suất OCL.
b. Ưu điểm
• Cho ra công suất lớn ( gấp bốn lần so với OTL hay OCL ) khi sử dụng nguồn điện điện áp
thấp hoặc dùng cho các ampli có công suất lớn từ 500W đến vài nghìn walt.
c. Khuyết điểm .
• Giá thành cao .
• Tín hiệu ra dể bị méo hai mạch khuyếch đại không giống nhau . Dể bị cháy nếu điện thế
điểm giữa khôn bằng 0.
B. CHI TIẾT MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT
LOẠI B VÀ MACH OTL.
1. Mạch hoạt động lớp B
Trong mạch khuếch đại công suất loại B , người ta phân cục với V
B
=0V nên bình thường
Trasistor không dẫn điện và chỉ dẫn điện khi có tín hiệu đủ lớn đưa vào . do phân cực như thế
nên 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)
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 5
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
• Công suất cung cấp (công suất vào )

P
cc
= V
cc
. I
cc

Trong đó : I
cc
là dòng điện trung bình cung cấp cho mạch do dòng tải có đủ cả hai bán kỳ nên
nếu gọi I
p
là dòng điện qua tải, ta có :
I
cc
=
2
π
.I
p

P
cc
= V
cc
.
2
π
.I
p

• Công suất ra :
Công suất ra lấy trên tải R
L
được tính bởi công thức .
P
L
=
2
.
L
cm
P
I
Pcc
.
• Hiệu suất :
% 100%
L
cc
P
P
η
=
• Ưu điểm :
Hiệu suất cao
≤
78.5% so với loại A
≤
25%
Ở chế độ tỉnh không có tiêu thụ điện dáp nên không có tổn hao trên Trasistor

• Khuyết điểm :
Méo xuyên tâm (cross-over) . Nguyên nhân gây méo dạng xuyên tâm là khi bắt đàu môt
bán kỳ ,transistor không dẩn điện ngay mà phải chờ khi biên độ vượt qua áp ngưỡng V
BE
(Để
khắc phục người ta mồi cho các chân B một điện thế dương nhỏ đối với BJT NPN và âm nhỏ đối
với PNP).
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 6
Q1 Dẫn một bán kỳ
Q2 Dẫn một bán kỳ
Tải
Vi
Vo
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
2. MACH OTL (Output Trasfomer Less)
• Sơ đồ khối mạch OTL
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 tín
hiệu 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.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 7

VOLTAGE
STAE
OUTPUT
STAGE
Vin vout
INPUT
STAGE
V
L
t
Biến dạng
xuyên tâm
Hình 9.14
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
a. Đặc điểm
• Cung cấp nguồn đơn + Vcc
• Tầng khuyếch đại công suất đẩy kéo dùng transistor bổ phụ, dể tăng công suất của mạch người
ta dung cặp Darlington.
• Điện thế điểm giữa bằng nữa nguồn .
• Ngõ ra loa ghép tụ Co.
b. Ưu điểm
• Tiết kiệm do chỉ dùng một nguồn cung cấp
• Cho chất lượng âm thanh trung thực do đáp tuyến tần số rộng .
• Không bị suy giảm tín hiệu ở tầng số cao do tụ ký sinh của biến áp.
• Hiệu suất cao .
• Giá thành rẻ, gọn nhẹ hơn so với dung biến áp ngỏ ra.
c. Khuyết điểm
• BJT Méo phi tuyến lớn do không đối xứng (điện thế của điểm giữa không phải lúc nào cũng
bằng một nửa Vcc).
• Méo tần số thấp do tụ Co gây ra .

• Cặp công suất nếu không phải là bổ phụ thì dễ gây méo phi tuyến .
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 8
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
Phần II . THIẾT KẾ
1. TẦNG KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT
1.Sơ đồ nguyên lý
C o
C 6
R 1 4
R 1 0
R 1 3
Q 4 A
31
2
R 1 6
Q 6 A
31
2
D 2
V c c
C z 1
R 1 2
R 1 1
D 1
Q 7 A
31
2
0
Q 5 A
31

2
R 1 5
V R
P O T / S M
2. Chức năng các linh kiện
3. 3.
Tính toán
và chọn
linh kiện.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 9
Ký hiệu Chức năng
Q4. Q5 Cặp Trasistor bổ phụ công suất nhỏ ghép Darlington vói Q6,Q7 nhằm
tăng công suất của mạch
Q6, Q7 : Cặp transistor bổ phụ công suất lớn
R12 = R13 Ổn địng nhiệt cho Q4, Q5
R14 = R15 Ổn định nhiệt cho Q6, Q7
R10, R11 : Giữ độ lợi và ổn định điệm tĩnh cho Q4
V
R
Điều chỉnh điện áp phân cực cho Q4, Q5 hoạt động ở lớp AB để tránh
méo xuyên tâm
D1, D2 Là hai Diode ổn định điện thế phân cực cho các Trasistor công suất
C6 Tụ Boostrap : tạo hối tiếp dương cho Q4, ,mục đích nâng tín hiệu ở tầng
số thấp
C
z,
R
z
Mạch lọc Zobel có tính dung kháng để cân bằng tải là loa có tính cảm
kháng

Co Tụ ra loa ngăn dòng DC qua tải
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3.1
Tính nguồn cung cấp
• Biên độ áp nguồn trên loa
2. . 2.90.5,5 31,46( )
LP L L
V P R v= = =
• Biên độ dòng điện trên loa
31,46
5,72( )
5,5
L
LP
L
V
I A
R
= = =
• Dòng điện trung bình chạy qua nguồn
2 2
. .5,27 3,64( )
3,14
tb L
I I A
π
= = =
• Chọn hệ số lợi dụng điện áp nguồn ξ = 0,9
Suy ra
31,46

2. 2. 69,91( )
0,9
L
cc
V
V v
ξ
= = =
Chọn nguồn cung cấp Vcc = 70 (v)
• Công suất nguồn cung cấp
70
. .3,64 127,4( )
2 2
cc
cc tb
V
P I w= = =
• Hiệu suất

90
% .100% .100% 70,64%
127,4
L
cc
P
P
η
= = =
> 65%
Thoả yêu cấu đề bài 65%

3.2. Chọn C
0

• C
0
là tụ liên lạc ngắn mạch ở chế độ AC và hở mạch ở chế độ DC . Nên ta chọn C
0
càng
lớn càng tốt theo công thức sau:
3
0
min
1 1
0,965.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.5,5
L
C F
f R
π
−
≥ = =
Chọn C
0
= 2200 (μF)
3.3
Chọn Cz
• Cz ngắn mạch ở tấn số cao và hở mạch ở tần số thấp
6
max
1 1

1,524.10 ( )
2. . . 2.3,14.19000.5,5
z
L
C F
f R
π
−
≥ = =
Chọn Cz =22 μF
3.4
Chọn R16
Để câng bằng tải ta chọn R
16
=R
L
=5,5 (Ω)
3.5
Chọn Q6, Q7
• Công suất tiêu tán trên mổi Trasistor
6 7
127,4 90
18,7( )
2 2
cc L
Q Q
P P
P P w
−
−

= = = =
• Để Trasistor hoạt động an toàn, ta chọn Trasistor với các thông số sau:
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 10
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
max
max 6
max
70( )
18,7( )
5,72( )
CE cc
c Q
c L
V V v
P P w
I I A
> =
> =
> =
Ta chọn hai transistor phù họp với các thông số trên :
3.6
Chọn R14, R15
Đây là hai điện trở ổn định nhiệt cho Q6, Q7 ta nên chọn giá trị của hai điện trở này để
dòng qua nó không bị tiêu tán lớn

14 15
1 1
. .5,5 0,275( )
20 20
L

R R R= = = = Ω
Công suất tiêu tán trên R
14
, R
15
2 2
14 15 14
. 0,275.3,64 3,65( )
R R tb
P P R I W
= = = =
Chọn
14 15
0,33( / 5 )R R w= = Ω
3.7
Chọn R12, R13
R
AC
(Q6) <<R12 = R13 << R
DC
(Q6)
Chọn dòng DC qua Q
6
là : I
C
(Q6) = 40 (mA)
R
AC
(Q6) = h
ie

(Q6) +
6 14
.R
β
6
0,025.
0,025.100
1,4. 1,4. 87,5( )
( 6) 0.04
( 6) 87,5 100.0,33 120,3( )
ie
c
AC
h
I Q
R Q
β
= = = Ω
⇒ = + = Ω
6
6 14 6 14
( 6).
( 6)
( 6) . .
( 6) ( 6)
0,7.100
100.0,33 1783( )
0,04
BE
BE

DC
B CQ
V Q
V Q
R Q R R
I Q I Q
β
β β
= + = +
= + = Ω
Chọn R
12
, R
13
thoả :120,3(Ω) << R
12
= R
13
<<1783(Ω)
Suy ra R
12
= R
13
= 470(Ω)
3.8
Chọn Q4, Q5
Để Q4 , Q5 hoạt động an toàn ta chọn mỗi trasisror với các thông số sau :
I
cmax
> I

cmax
(Q
4
)
V
CEmax
>V
CE
(Q
4
)
P
Cmax
> P
C
(Q
4
)
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 11
Thông số
Tên
max
( )
c
P W
max
( )
c
V V
max

( )
c
I A
β6 = β7
Q6 (MJ15001) 200 140 12 100
Q7 (MJ15002) 200 -140 12 100
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
Trong đó : I
Cmax
(Q
4
) = I
R12
+I
Bmax
(Q
6
)
6 14 6 14 6
12
12 12
( ) ( ) . ( )
0,7 0,22.0,04
1,5( )
470
BE R BE C
R
R R
V Q V V Q R I Q
I

R R
mA
+ +
= =
+
= =
max 6 6
max 6
6 6
( ) ( )
( )
3,64 0,04
36,8( )
100
C TB C
B
I Q I I Q
I Q
mA
β β
+
= =
+
= =

⇒
I
Cmax
(Q
4

) = 36,8+1,5 = 38,3 (mA)
4 12 12 12
3
( ) .
2 2
70
1,5.10 .470 24,67( )
2
CC CC
CE R R R
V V
V Q V I R
v
−
= − = −
= − =
P
C
(Q
4
) = I
Cmax
(Q
4
). V
CE
(Q
4
)=38,5.10
-3

.24,67=0,95 (w)
Ta chọn Q
4
, Q
5
là cặp transistor bổ phụ với các thông số sau:
Thông số
Tên
max
( )
c
P W
max
( )
c
V V
max
( )
c
I A
Β4 = β5
Q4 (MJE181) 12.5 60 3 70
Q5 (MJE171) 12.5 60 3 70
3.9
Chọn R
10
Ở chế độ AC tụ C
6
bị ngắn mạch nên ta có : R
10

// R
L
và do ảnh hưởng của Q
6

⇒
R
10

≥

6
. 100.5,5 550( )
L
R
β
= = Ω
Chọn R
10
=560(Ω)
3.10
Chọn R
11
Theo K
II
:
10 10 11 4 12
.( ) ( )
2
CC

R BE R
V
I R R V Q V= + + +
Chọn
max 4
10 4
4
( )
38,3
10. ( ) 10. 10. 5,47( )
70
C
R B
I Q
I I Q mA
β
= = = =
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 12
4 12 12
11 10
10
3
3
( ) .
2
70
0,7 1,5.10 .470
2
560 5709,6( )
5,47.10

cc
BE R
R
V
V Q I R
R R
I
−
−
− −
⇒ = −
− −
= − = Ω
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
R 1 2
1 K
R 1 0
5 6 0
V c c
R 1 1
Q 4 A
31
2
V c c / 2
Chọn R
11
= 6,8( KΩ)
3.11
Chọn V
R

V
R
Dùng để điều chỉnh điện áp phân cực từ 2- 4 v
V
R
Được điều chỉnh sao cho mỗi transistor có V
BE
= 0,5v để làm việc trong chế độ AB
R 1 2
D 2
D 1
0
Q 4 A
31
2
Q 5 A
31
2
V c c
V R
R 1 3
4 12 13 5 1 2
4 12 12 13 13 5 1 2
3
( ) ( )
( ) . . ( )
0,7 1,5.10 .470.2 0,7 0,7 0,7 1,41( )
VR BE R R BE D D
BE R R BE D D

V V Q V V V Q V V
V Q I R I R V Q V V
V
−
= + + + − −
= + + + − −
= + + − − =
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 13
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3
10
1,41
257,8( )
5,47.10
VR
VR
R
V
R
I
−
⇒ = = = Ω
Chọn R
VR
= 270 (Ω)
3.12
Chọn D
1
, D
2

Các diode này có nhiệm vụ phân cực cho các mối nối B-E của các transistor, nên ta chọn
các diode này có điện áp mở khi phân cực thuận là 0,7( v) và có dòng làm việc là
I
mac =
1 (A)
⇒
chọn D
1,
D
2
là 1N4007
3.13
Chọn tụ C
6
C
6
là tụ Boostrap, tạo hồi tiếp dương cho Q
4

6
6
3
min 11
1 1
0.078.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.6,8.10
C F
f R
π

−
= =?
Chọn C
6
= 33(μF)
II. TẦNG KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP (VOLTAGE STAGE).
1. .Sơ đồ nguyên lý
C 5
Q 3 A
31
2
C f
Q 2
R 8
R 9
R 6
C 4
0
R 7
R 4
0
R F 1
C c 2
V c c
R 5
R
2 Chức năng của các linh kiện.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 14
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3. Tính toán và chọn linh kiện

3.1 .Chọn R
9
Chọn sụt áp trên điện trở R
9
là 1V ta được :
3
9 9 9
9
3
3 3 10
1
0,18.10 ( )
( ) ( ) 5,47.10
R R R
E C R
V V V
R
I Q I Q I
−
= = = = = Ω
Chọn R
9
= 220(Ω)
3.2. Chọn C
5

C
5
//R
9

làm tăng độ lợi cho Q
3,
lọc bỏ tín hiệu DC ở cực E của Q
3
và làm mất hồi tiếp nghịch AC.
6
5
min 9
1 1
0,24.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.220
C F
f R
π
−
= =?
Chọn C
5
= 470(μF)
3.3. Chọn Q
3
.
Q
3
khuyếch đại công suất nhỏ . Để Q
3
hoạt động an toàn ta chọn Q
3
có các thông số sau
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 15

Ký hiệu Chức năng
Q
2
Mắc E chung, khuyếch đại tín hiệu điện áp ngõ vào
Q
3
Làm tầng thúc cho tầng xuất âm
R
4
, R
5
Phân cực cho Q
2
hoạt động
R
6
Tăng tổng trở ngõ vào của cực B Q2, là điện trở bổ nhiệt cho Q2
R
7
Là tải của Q2, ổn định nhiệt cho Q2 đồng thời phân cực cho Q3
R
8
Dùng chỉnh điện áp giữa đúng bằng V
cc
/2
R
9
Phân cực , ổn định nhiệt cho Q3
R
f

Điện trở hồi tiếp âm, làm giảm tính phi tuyến của mạch
C
f
Ngắn mạch AC và hở mach DC
C
5
Dùng làm tụ xả làm tăng độ lợi cho Q3
C
c2
Chống dao động ký sinh tự phát ở Q3
C
4
max 3
max 3
max 3
( )
( )
( )
C C
CE CE
C C
I I Q
V V Q
P P Q
>
>
>
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài

Trong đó :
3 10 11 9
3 10 11 9
3
( ) 2.
( ).( ) 2.
70 5,47.10 .(560 6800 270) 2.0,7 1
30,66( )
CE CC R R VR D R
CC C VR D R
V Q V V V V V V
V I Q R R R V V
V
−
= − − − − −
= − + + − −
= − + + − −
=
3 10
3
3 3 3
( ) 5,47( )
( ) ( ). ( ) 5,47.10 .30,66 0,168( )
C R
C C CE
I Q I mA
P Q I Q V Q W
−
≈ ≈
= = =

Chọn Q
3
= C1815 với các thông số sau:
Thông số
Tên
P
Cmax
(mW) V
CEmax
(V) I
Cmax
(mA) β3
Q
3
(C1815) 800 150 50 50
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 16
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3.4 Chọn C
C2

Đây là tụ chống dao động tự kích phát sinh ở Q
3

Chọn C
C2
= 100 (pF)
3.5 Chọn R
7

3
2 3
3
7 3 9
7 7
7
3
7 2
( )
5,47
( ) 10. ( ) 10. 10. 1,094( )
50
( ) 0,7 1 1,7( )
1,7
1,55( )
( ) 1,094.10
C
C B
R BE R
R R
R C
I Q
I Q I Q mA
V V Q V V
V V
R K
I I Q
β
−
= = = =

= + = + =
= = = = Ω
Chọn R
7
= 1,8 (KΩ)
3.6 Chọn Q
2

Q
2
được mắc E chung, nó khuyếch đại điện áp ngỏ vào . Để tín hiệu ra lớn nhất thì Q
2
phải
làm việc ở chế MaxSing . Để Q
2
hoạt f9ộng an toàn ta chọn Q
2
thoà các thông số sau :
max 2
max 2
max 2 2 2
( ) 1,094( )
( ) 17,5( )
4
( ) ( ). ( ) 1,094.17,5 19,145( )
C C
CC
CE CE
C C C CE
I I Q mA

V
V V Q V
P P Q I Q V Q mW
> =
> = =
> = = =

Chọn Q
2
= Q2SA1015 với các thông số sau :
Thông số
Tên
P
Cmax
(mW) V
CEmax
(V) I
Cmax
(mA) β2
Q
2
(Q2SA1015) 800 150 50 50
3.7 Chọn R
f

2 7
3
2 2
70
( ) 17,5 1,7 15,8( )

2 2
15,8
14,45( )
( ) ( ) 1,094.10
CC
Rf CE R
Rf Rf Rf
f
Rf E C
V
V V Q V V
V V V
R K
I I Q I Q
−
= − − = − − =
= ≈ = = = Ω
Chọn R
f
= 15 (KΩ)
3.8.
Chọn R
8
Độ lợi toàn mạch khi có hồi tiếp
8
8
1 31,46
. 31,46( )
1 . 1
f

V
LP
vf
V iP
R R
A
V
A v
A R V
β β
+
= = = = =
+
8
15000
492,5( )
31,46 1 30,46
f
R
R⇒ = = = Ω
−
Chọn R
8
=560 (Ω)
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 17
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3.9.
Chọn C
f

Tụ C
f
có tác dụng ngăn dòng DC ơ tầng số thấp , ta chon tụ C
f
sao cho :
6
min 8
1 1
9,47.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.560
f
C F
f R
π
−
= =?
Chọn C
f
= 220 (μF)
3.10 . Chọn R
6

Chọn áp rơi trên R
6
là 1(V)
Suy ra :
6 6 6 2
6
3
6 2 2

.
1.50
45,7( )
( ) ( ) 1,094.10
R R R
R B C
V V V
R K
I I Q I Q
β
−
= = = = =
Chọn R
6
= 47(KΩ)
3.11 Chọn R
5

Chọn dòng qua R
5
là 1(mA)
Theo K
II
ta có :
5 6 6
( )
2
CC
R Rf BE R
V

V V V Q V= − − −
=
70
15.8 0,7 1 17,5( )
2
V− − − =
3
5
5
3
5
17,5
17,5.10 ( )
10
R
R
V
R
I
−
−
⇒ = = = Ω
Chọn R
5
= 18 (KΩ)
3.12 Chọn R
4

4 5
70 17,5 52.5( )

R CC R
V V V V= − = − =

Chọn R
4
= 56 (KΩ)
3.13 Chọn C
4

Ta chọn C
4
sao cho
6
4
min 5
1 1
0,29.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.18000
C F
f R
π
−
= =?
Chọn C
4
=4,7 (μF)
IV. TẦNG NHẬP (INPUT STAGE)
1. Sơ đồ nguyên lý
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 18
3

4 4
4
3
4 5
52,5
52,5.10 ( )
10
R R
R R
V V
R
I I
−
⇒ = ≈ = = Ω
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
V i n
0
C
+
C c 1
R 3
R 1 7
0
+
C i n
C
V c c
C 1
D Z
+

C 3
Q 1
C 2
R 1
R 2
0
2. Chức năng của các linh kiện

3. Tính toán và chọn linh kiện
3.1. Chọn C
2

C
2
là tụ liên lạc Inputstage và Voltage Stage , hở mạch DC và ngắn mạch AC ở tầng số cao :
Trong đó
0
R f . ( h f e 2 + 1 )
h i e 2
R 8 ( h f e 2 + 1 )
R b
Z L
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 19
Ký hiệu linh kiện Chức năng các linh kiện
Q
1
Mắc E chung dùng khuyếch đại điện áp ngõ vào
R
2
Phân cực cho Q1 , lấp điện áp cho cực B của Q1

C
C1
//R
2
Chống dao động tự kích phát sinh ở Q1
R
3
Ổn định nhiệt cho Q1
C
1
Lọc nguồn
C
in
Tụ liên lạc giữa tín hiệu đầu vào đồng thời ngăn tín hiệu DC
C
2
Tụ liên lạc với tầng Volt stage
3
2
min
1 1 1
. 5,3.10
2. . 2.3,14.30
L
L
Z C
w f
π
−
= = =

?
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
8 2 2
4 5 6
//{ [ ( 1) // ( 1)]}
( // ) (56//18) 47 60,6( )
L b ie f
b
Z R h R R
R R R R K
β β
= + + +
= + = + = Ω
3
3
2
3
2
25.10 . 25.10 .50
1,4. 1,4. 1599,6( )
( ) 1,094.10
ie
C
h
I Q
β
−
−
−
= = = Ω

60,6//{1,599 [0,560.(50 1) //15.(50 1)]}
9,3( )
L
z
K
⇒ = + + +
= Ω
3
6
2
3
5,3.10
0,569.10 ( )
9,3.10
C F
−
−
⇒ =?
Chọn C
2
= 10 (μF)
3.2
Chọn R
3

Chọn dòng qua R
3
là 5 (mA)
3
3 3

3
3
3 1
1 70
. 7( )
10 10
7
1,4( )
( ) 5.10
R CC
R R
R E
V V V
V V
R K
I I Q
−
= = =
= = = = Ω
Chọn R
3
= 1,5 (KΩ)
3.3
Chọn C
3

C
3
ngắn mạch AC và hở mạch DC ở tầng số cao
6

3
min 3
1 1
3,53.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.1500
c F
f R
π
−
= =?
Chọn C
3
= 47 (μF)
3.4
Chọn Q
1

Để Q1 hoạt động an toàn ta chọn Q1 phù họp với thoả các điều kiện sau:
Ta chọn Q1 là Q2SC1815 với các thông số
sau:
Thông số
Tên
P
Cmax
(mW) V
CEmax
(v) I
Cmax
(mA) β1
Q1=(Q2SC1815) 800 150 50 50

3.5
Chọn R
17

Ta có :
17
3
3
70 30
8( )
5.10
cc z
R
V V
R K
I
−
−
−
= = = Ω
Chọn R
17
=8,2(KΩ)
3.6
Chọn R
1
1 1 3
( ) ( ) 7 7 14( )
C CE R
V Q V Q V V= + = + =

Suy ra : V
R1
=V
CC
– V
C
=70-14= 56(V)
1
1
3
1
56
11,2( )
5.10
R
R
V
R K
I
−
= = = Ω
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 20
max 1 3
max 1
max 1 1 1
( ) 5( )
( ) 7( )
10
( ) ( ). ( ) 5.7 35( )
C C R

CC
CE CE
C C C CE
I I Q I mA
V
V V Q V
P P Q I Q V Q mW
> = =
> = =
> = = =
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
Chọn R
1
=15(KΩ)
3.7 Chọn R
2

V
R2
= V
C
(Q
1
) - V
R3
– V
BE
(Q
1
) = 14 – 7 - 0,7 = 6,3 (V)

Suy ra
1
2
( ) 5
0,1( )
1 50
E
R
I Q
I mA
β
= = =
Suy ra
2
2
3
2
6,3
63( )
0,1.10
R
R
V
R K
I
−
= = = Ω
Chọn R
2
= 68 (KΩ)

3.8 Chọn C
1

C
1
là tụ liên lạc với Voltage Stage , ngăn DC và ngắn AC
Chọn C
1
=4.7 (μF)
3.9 Chọn Cc1
Ta có :
1
min
min
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)
T
c
c
f T s

f
T s
C R R R
C F
R R R
τ τ
τ
τ
−
= ⇒ = = =
= ⇒ =
= + +
⇒ = = =
+ + + +
Chọn C
c1
=0,47(pF)
3.10 Chọn C
in

C
in
là tụ liên lạc với Voltage Stage, ngăn DC và ngắn mạch AC
Chọn C
in
=0,1 (μF)
3.11 Chọn C
1

C

1
là tụ lọc nguồn cung cấp cho tầng Input Stage, vì vậy chọn C
1
lớn để phẳng DC
Chọn C
1
= 2200(μF)
V. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOÀN CHỈNH
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 21
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 22
+
C i n
1 . 5 K
R 7
1 , 8 K
R L
5 . 5
R f
1 5 K
0
C o
0 , 3 3 / 5 W
R 1 5
C c 2
1 0 0 P F
C 2
1 0
C z 1
2 2

R 6
4 7 K
Q 3 A
C 1 8 1 5
31
2
Q 6
M J 1 5 0 0 1
C 4
R 9
2 2 0
D Z
1 N 4 4 7 6 R
R 5
4 , 7
R 1 7
8 , 2 K
1 V a c
1 V d c
C 5
4 7 0
C 1 8 1 5
Q 1
C f 2 2 0
2 2 0 0
+
C c 1
0 , 4 7 P
0
+

C 3
4 7
C 6
3 3
Q 7
M J 1 5 0 0 2
R 1 2
4 7 0
R 1
1 5 K
Q 5
M J E 1 7 1
R 1 1
6 , 8 K
R 2
6 8 K
R 1 6
5 , 5
R 1 4
0 , 3 3 / 5 W
R 1 3
4 7 0
R 3
1 8 K
Q 4
M J E 1 8 1
0
R 4
5 6 K
0

V C C
7 0 v D C
V i n
R 8
5 6 0
Q 2
A 1 0 1 5
D 2
1 N 4 0 0 7
C 1
D 1
1 N 4 0 0 7
R 1 0
5 6 0