Niên luận chiết tính và thiết kế về mạch audio amplyfier

LỜI CẢM TẠ
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những
sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người
khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học
đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy
Cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Kỹ
Thuật Công Nghệ Và đặc biệt là ThS.Nguyễn Thanh Phong đã tận tâm
hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi
nói chuyện, thảo luận về lĩnh vức sáng tạo trong nghiên cứu khoa
học.Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của Thầy thì em nghĩ
bài Niên Luận 2 này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa
em xin chân thành cảm ơn Thầy.
Bài Niên Luận 2 được thực hiện trong khoảng thời gian gần 4 tuần, bước
đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa
học, kiến thức của em còn hạn chế, còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không
tránh khỏi những điều thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến
đóng gớp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến
thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Nhất


1.Lý do chọn đề tài:
Ngày nay xã hội phát triển theo đó khoa học kỹ thuật cũng phát triển
vượt bậc. Với nhu cầu giải trí ngày càng cao, con người luôn tạo ra
những thứ ngày càng hiện đại để đưa vào cuộc sống hằng ngày. Chính
vì thế nhu cầu sử dụng các mặt hàng điện tử ngày càng tăng, mạch
audio power amplifier được sử dụng rộng rãi và giúp ích rất nhiều trong cuộc sống.

2.Một số đề tài đã nghiên cứu
Các mạch đã nghiên cứu về âm thanh :
Mạch công suất âm thanh sử dụng ic TDA 2030.


Và mạch công suất âm thanh dung ic TDA 2003

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.

Giới thiệu các linh kiện trong mạch

Điện trở
Hiểu một cách đơn giản.Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn
điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng


lớn.
1.2 Các thông số của điện trở
Điện trở của dây dẫn :
Giá trị điện trở đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của điện trở. Yêu cầu cơ bản đối
với giá trị điện trở đó là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian,... Điện trở dẫn điện càng
tốt thì giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại.
Giá trị điện trở được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ…
Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây, được tính theo công
thức sau:
R = ρ.L / S
Trong đó :
ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu

L là chiều dài dây dẫn
S là tiết diện dây dẫn
R là điện trở đơn vị là Ohm

Điện trở của
dây dẫn phụ
thuộc vào chất
liệu, độ dài và
tiết diện của
dây, được tính
theo công thức
sau:
R
= ρ.L / S
Trong đó :
ρ là điện trở
xuất phụ thuộc
vào chất liệu


L là chiều dài dây dẫn
S là tiết diện dây dẫn
R là điện trở đơn vị là Ohm
Trong thực tế điện trở được sản xuất với một số thang giá trị xác định. Khi tính toán lý
thuyết thiết kế mạch điện, cần chọn thang điện trở gần nhất với giá trị được tính.
Công suất tối đa cho phép
Khi có dòng điện cường độ I chạy qua điện trở R, năng lượng nhiệt tỏa ra trên R với công suất:
P = U.I = I2.R
Nếu dòng điện có cường độ càng lớn thì nhiệt lượng tiêu thụ trên R càng lớn làm cho điện trở
càng nóng, do đó cần thiết kế điện trở có kích thước lớn để có thể tản nhiệt tốt.

Công suất tối đa cho phép là công suất nhiệt lớn nhất mà điệntrở có thể chịu được nếu quá
ngưỡng đó điện trở bị nóng lên và có thể bị cháy.
Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt.
Pmax = U2max/R = I2max.R
Điện trở có giá trị xác định
- Điện trở than ép (cacbon film): Điện trở than ép có dải giá trị tương đối rộng (1Ω đến
100MΩ), công suất danh định 1/8W – 2W, phần lớn có công suất là 1/4W hoặc 1/2W. Ưu điển
nổi bật của điện trở than ép đó chính là có tính thuần trở nên được sử dụng nhiều trong phạm vi
tần số thấp.
- Điện trở dây quấn được chế tạo bằng cách quấn một đoạn dây không phải là chất dẫn điện tốt
(Nichrome) quanh một lõi hình trụ. Trở kháng phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, đường kính và độ
dài của dây dẫn. Điện trở dây quấn có giá trị nhỏ, độ chính xác cao và có công suất nhiệt lớn.
Tuy nhiên nhược điểm của điện trở dây quấn là nó có tính chất điện cảm nên không được sử
dụng trong các mạch cao tần mà được ứng dụng nhiều trong các mạch âm tần.
- Điện trở màng mỏng: Được sản xuất bằng cáchlắng đọng Cacbon, kim loại hoặc oxide kim loại
dưới dạng màng mỏng trên lõi hình trụ. Điện trở màng mỏng có giá trị từ thấp đến trung bình, và
có thể thấy rõ một ưu điểm nổi bật của điện trở màng mỏng đó là tính chất thuần trở .
Cách ghi và đọc tham số điện trở


Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu.
Cách đọc trị số
điện trở 4 vòng
mầu :

Cách đọc điện
trở 4 vòng mầu


- Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của

điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.
- Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
- Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị .
- Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
- Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3).
- Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào.
- Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là
nhũ thì số mũ của cơ số 10
là số âm.
Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu :
- Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu,
do đó gây khó khăn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có
khoảng cách xa hơn một chút.
- Đối diện vòng cuối là vòng số 1.
- Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10,
vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
- Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4).
- Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào.

2. Biến trở
Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử
dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong
thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,...
Cấu tạo của biến trở gồm 2 thành phần chính là con chạy và cuộn dây được làm bằng hợp kim có
điện trở suất lớn.
Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên .
Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau

- Biến trở, triết áp :

Biến trở Là điện trở có thể chỉnh để
thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR
chúng có hình dạng như sau :


Hình dạng biến trở Ký hiệu trên sơ đồ
Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên, biến
trở có cấu tạo như hình bên dưới.

Cấu tạo của
biến trở
Triết
áp : Triết áp
cũng tương
tự biến trở
nhưng có
thêm cần
chỉnh và
thường bố trí
phía trước
mặt máy cho
người sử
dụng điều
chỉnh. Ví dụ
như - Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v.. , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ
đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh.

Ký hiệu triết áp trên sơ
đồ nguyên lý.

Hình dạng triết áp Cấu
tạo trong triết áp

3.IC LA 4440


Mô tả:
LA4440 là hai kênh âm thanh khuếch đại công suất IC sẵn có trong các kênh truyền hình kép
cho phép nó cho âm thanh stereo và các ứng dụng khuếch đại cầu. Ở chế độ kép nó mang lại cho
6 W cho mỗi kênh và trong chế độ cầu nối đầu ra 19 W.
Nó có từ chối gợn tốt 46dB, tiếng ồn còn nhỏ, được xây dựng trong quá áp và tăng điện áp bảo
vệ, vv tính năng lý tưởng của vi mạch bảo vệ pin-to-pin của nó. LA4440 đây là dây trong cấu
hình âm thanh nổi sử dụng cả đầu vào và đầu ra.
Các tính năng của LA4440
1. Được xây dựng trong hai kênh để sử dụng như là Mono và Stereo
2. Chế độ kép 6W x 2 và cầu chế độ 19W
3. 46 dB Ripple từ chối
4. 18V Max. Xử lý điện năng và 12V điển hình
5. Tách kênh tốt và sự biến dạng thấp
6. Được xây dựng trong chức năng tắt tiếng âm thanh và bảo vệ Pin-to-Pin
7. Mạch bảo vệ sự đột biến

4.Biến áp.
Cấu tạo của biến áp.
- BA là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một
cuộn sơ cấp (đưa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy
điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc
lõi ferit.

- Ký hiệu:


- Hình dạng thực tế:

Tỷ số vòng / vol của bién áp.
Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp.
U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp.
U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp.
Ta có các hệ thức như sau:
U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ
thuận với số vòng dây quấn.
U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với
điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ.
Công xuất của BA.
Công xuất của BA phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số
của dòng điện xoay chiều, BA hoạt động ở tần số càng cao thì cho công
xuất càng lớn.


5.Tụ Điện
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bới hai bản cực đặt song
song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý
phóng nạp.
Cấu tạo của tụ điện: bên trong tụ điện là 2 bản cực kim loại được đặt cách điện với nhau, môi
trường giữa 2 bản tụ này được gọi là điện môi (môi trường không dẫn điện). Điện môi có thể
là: không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh... Tùy theo lớp cách điện ở
giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng.
Đặc tính cơ bản:
Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ

các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thanh dòng điện.
Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay
chiều.
Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C

Ký hiệu của tụ điện trong
mạch điện

Đơn vị của tụ điện:
Đơn vị của tụ điện là
Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong

thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như:

1F=10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara
Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện:
Tụ hóa: Giá trị điện dung của tụ hóa được ghi trực tiếp trên thân tụ. Tụ hóa là tụ có phân cực (-),
(+) và luôn có hình trụ.


Tụ hóa 1000uF 25V
Tụ giấy và tụ gốm: trị số
được ký hiệu trên thân bằng ba
số.
Cách đọc : Lấy hai chữ số
đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )

Ví dụ: tụ gốm ghi 102 nghĩa là
Giá trị = 10 x 102 = 1000p ( Lấy
đơn vị là picô Fara

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số
5% hay 10% của tụ điện.
Giá trị điện áp trên thân tụ:
Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính
là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.
Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá
trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.
Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv
Phân loại tụ điện:
Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica. (Tụ không phân cực ): Các loại tụ này không phân biệt âm dương và
thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch
điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.

Các loại tụ không phân
cực
Tụ hoá ( Tụ có phân
cực ): Tụ hoá là tụ có
phân cực âm dương , tụ


hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng
trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ..

Các loại tụ hóa phân cực

6.TRANSITOR.
Hình dạng thực tế:


Ký hiệu:

Cấu tạo của Transistor. (Bóng bán dẫn)
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối
tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận,
nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. Về phương
diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược
chiều nhau.
- Cấu tạo Transistor:
- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc
ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất
thấp.
- Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter)
viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng
bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích
thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau
được


Nguyên lý hoạt động.
Xét hoạt động của Transistor NPN

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+)
nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực
B và E, trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
Khi công tắc mở, ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện
nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E (lúc này dòng IC= 0)
Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng
điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua
mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối
CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB
Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc
theo một công thức.
IC = β.IB
Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE


IB là dòng chạy qua mối BE
β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể
vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng
IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy
số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp
bán dẫn P(cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ
trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn
số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo
thành dòng ICE chạy qua Transistor.
Xét hoạt động của Transistor PNP.
Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN
nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại. Dòng IC đi
từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.
7.Micro Thạch Anh
Hình ảnh và cấu tạo.

Chương
2:Chiết
Tính Và Thiết Kế
Về Mạch Audio
Amplyfier.

A. Mạch audio amplifier gồm có 3 phần:
1. Mạch công suất sử dụng ic LA4440 (19W)
Vẽ sơ đồ nguyên lý mô phỏng trên proteus.

2. Mạch điều chỉnh bass treble.
Sơ đồ thiết kế trên proteus.


Mạch in:


Mô phỏng 3D

3. Mạch micro.


Sơ đồ nguyên lý mô phỏng trên proteus

Mạch in.

Mô phỏng 3D.


B.Thi công mạch.
-

Dụng cụ sử dụng:
+ Đồng hồ VOM

+ Chì hàn
+ Mỏ hàn
+ Khoan mạch
+ Các linh kiện
+ Mạch in
+ …vv…

-

Quá trình thi công mạch:
+ Phân tích sơ đồ nguyên lý


+ Tiến hành gia công mạch
+ Lắp ráp và kiểm tra hoạt động của mạch.

KẾT LUẬN
1. Nhận xét chung
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện niên luận 2 em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm cho bản
thân, thấy được điểm mạnh cũng như điểm yếu của mình cũng như những gì mà chưa biết và
em cần củng cố lại kiến thức của bản thân để hoàn thiện hơn.
2. Ưu điểm
Sau thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài, em đã đạt được những kết quả sau:
Chi phí mạch rẻ tiền,ít tốn công sức.
-

Mạch đơn giản, chạy ổn định và chất lượng

-

Có thể sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.

3. Nhược điểm
Do thời gian hạn chế và kiến thức còn nhiều thiếu sót nên trong quá trình làm niên luận thì em
cũng có gặp một số khó khăn và phát sinh một số khuyết điểm sau:
-

Mạch vẫn còn bị rè không được như ý muốn.

-

Vật liệu làm mô hình không được tốt.

4. Hướng phát triển
Tương lai có thể làm mạch với công suất cao hơn, bền hơn.
Và nhỏ gọn để phát triển rộng rãi.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

-

Nguyễn Tấn Phước, Linh Kiện Điện Tử, Nhà Xuất Bản, Giao Thông Vận Tải, 2007.

-

Điện tử căn bản Nguyễn Đình Bảo, NXB KHKT 2008.

-

Kỹ thuật xung_Nguyễn Tấn Phước_NXB Thanh Hóa.

-

Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ, NXBGD 2004.

-

Và một số bài giảng, giáo trình nghành kỹ thuật điện tử của trường Đại Học Tây Đô.

Các website tham khảo: