MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX (có sơ đồ mạch)

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN
DUPLEX


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
GND

Ground

IC

Integrated Circuit

Vcc

Voltage common collector

AC

Alternating Current

DC

Direct Current

BJT

Bipolar Junction Transistor

B

Base

C

Collector

E

Emitter


Trang 5/21

CHƯƠNG 1. MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX
1.1 Tổng quan về mạch khuếch đại dùng Transistor
Mạch khuếch đại dùng Transistor với mục đích làm tăng cường độ điện áp hay
dòng điện của tín hiệu mà thường gọi chung là mạch khuếch đại. Thực chất khuếch
đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển mà ở đó năng lượng một
chiều của nguồn cung cấp không chứa thông tin, được biến đổi thành năng lượng
xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thông tin, làm cho tín hiệu
ra lớn lên nhiều lần tín hiệu vào và không xãy ra méo dạng.

1.2 Các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch
1.2.1 Micro điện dung

Là linh kiện điên tử dùng để thu nhận âm thanh từ bên ngoài vào mạch khuếch
đại, với âm thanh nhận vào là sóng hình sine.

Hình 1-1: Micro điện dung

[2]
Cấu tạo gồm 1 miếng chất được áp điện nghĩa là bề mặt của nó sẽ tích điện
ngược dấu khi bị nén hoặc giản. Một mặt miếng này sẽ được nối với mass (vỏ micro
bằng nhôm).

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 6/21

1.2.2 Điện trở
Là một linh kiện điện tử được dùng rất nhiều trong các mạch điện tử với chức
năng làm giảm dòng điện. Nó xuất hiện rất nhiều và hiện nay khá phổ biến.

Hình 1-2: Điện trở

[2]
1.2.3 Tụ điện
Là loại linh kiện có trong các mạch điện và được dùng rất phổ biến, tụ điện có
chức năng lọc nhiễu cho tín hiệu, giúp điện áp được phẳng, thường được sử dụng
như một khối chứa điện và nhiều công hiệu quang khác.

Hình 1-3: Một số loại tụ điện

[2]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 7/21

1.2.4 Diode bán dẫn
Là linh kiện được dùng phổ biến trong các mạch điện tử đơn giản hay phức tạp,
diode với chức năng cho dòng điện dẫn theo một chiều từ dương cực sang âm cực
khi điện áp ngưỡng bé hơn điện áp phân cực thuận, theo chiều ngược lại diode sẽ
không dẫn.

Hình 1-4: Diode bán dẫn

[4]

1.2.5 Diode phát quang (LED)
Là linh kiện dùng phổ biến ở các mạch điện tử, khi mà diode phát quang được
cho phân cực thuận thì diode sẽ chiếu ra ánh sáng, diode phát quang được sử dụng
để làm đèn báo cho mạch nguồn, led sáng báo đã có điện trong mạch.

Hình 1-5: Diode phát quang

[1]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 8/21

1.2.6 Transistor lưỡng cực
Transistor với chức năng của một công tắc đóng ngắt hay một phần tử khuếch
đại trong mạch. Transistor phổ biến có hai loại là PNP và NPN, khi lớp bán dẫn
điện dương cực được ghép ở giữa hai lớp bán dẫn điện âm cực ta được Transistor
NPN (transistor ngược), và trái lại khi lớp bán dẫn điện âm cực nằm giữa hai lớp
bán đẫn điện dương cực ta có được một Transistor PNP (transistor thuận).

Hình 1-6: Transistor lưỡng cực

[3]

1.2.6.1

Transistor BC548 (N-P-N)

BC548 là một Transistor là loại NPN được dùng phổ biến trong nhiều mạch điện
tử hiện nay, có hệ số khuếch đại trong khoảng từ 110 – 800.

Hình 1-6-1: Transistor BC548

[3]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 9/21

Các thông số giá trị của BC548
NPN silicon
Điện áp maximum: VCEO = 30V

VCBO = 30V
VEBO= 30V
Dòng điện maximum: ICE = 100mA
Công suất Max: PC = 500 mW
Giới hạn nhiệc độ làm việc: -550C ~ 1250C
Sơ đồ chân của BC548
Chân số 1: chân Collector
Chân số 2: chân Base
Chân số 3: chân Emitter

1.2.6.2

Transistor 2SC2383 (N-P-N)

2SC2383 là một loại transistor NPN, có mặt trong nhiều mạch điện tử. Chức
năng chủ yếu là khuếch đại và được gọi là transistor công suất. Hệ số khuếch đại
của 2SC2383 nằm ở khoảng từ 40 – 310.

Hình 1-6-2: Transistor 2SC2383

[3]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 10/21

Các thông số giá trị của 2SC2383
NPN silicon
Điện áp maximum: VCEO = 160V

VCBO = 160V
VEBO= 6V
Dòng điện maximum: ICE = 1A
Công suất Max: PC = 900 mW
Giới hạn nhiệc độ làm việc: -550C ~ 1250C
Sơ đồ chân của 2SC2383
Chân số 1: chân Emitter
Chân số 2: chân Collector
Chân số 3: chân Base

1.2.7 Loa
Loa là một thiết bị dùng để phát ra tín hiệu sóng âm mà cụ thể ở đây là âm
thanh. Nhận dạng một tín hiệu âm thanh được thể hiện bằng tín hiệu điện từ bộ
khuếch đại, sau đó rung lên tạo sóng âm tương thích và qua đó khôi phục lại âm
thanh lúc đầu.

Hình 1-7: Loa 8ohm

[2]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 11/21

1.2.8 Biến áp 220V-12V
Biến áp là một thiết bị có chức năng biến đổi điện áp theo mong muốn, với cấu
tạo gồm có cuộn sơ cấp và thứ cấp. Biến áp ở đây làm việc dựa vào sự cảm ứng
điện từ, điện thế ở cuộn sơ cấp có thể thay đổi được điện thế ở cuốn thứ cấp nhờ vào
từ trường, số vòng dây được quấn trên lõi sắt điều chỉnh điện áp ra của cuộn thứ

cấp.

Hình 1-8: Biến áp 220V-12V

[1]

1.2.9 Cầu diode
Cầu diode được dùng với chức năng biến đổi dòng xoay chiều AC thành dòng
một chiều DC.

Hình 1-9: Cầu diode

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 12/21

[2]
1.2.10 IC ổn áp 7809
IC 7809 có chức năng giúp cho điện áp ngõ ra ổn định ở mức 9V, để cho ngõ ra
có được 9V thì bắt buộc điện áp ở ngõ vào phải luôn lớn hơn 9V.

Hình 1-10: IC ổn áp 7809

[3]
1.2.11 Nút nhấn (2 chân)
Nút nhấn hai chân cũng như các loại nút nhấn có số lượng chân lớn hơn, ở trạng
thái bình thường nút nhấn ở ví trị mở, khi nhấn vào thì nút nhấn đóng. Khi đóng thì
sẽ có tín hiệu chạy qa nút nhấn, mạch nối với nút nhấn được hoạt động.

Hình 1-11: Nút nhấn 2 chân

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 13/21

[5]
1.3 Giới thiệu về mạch
1.3.1 Mạch giao tiếp thoại truyền Duplex
Mạch giao tiếp thoại truyền Duplex là một loại mạch thoại dùng để giao tiếp qua
lại giữa hai vật ở khoảng cách đáng kể, tín hiệu được truyền đơn công. Mạch có tên
tiếng anh là Low cost intercon using transistor, qua đó ta có thể biết được ý nghĩa
của mạch là mạch liên lạc tần số thấp dùng Transistor. Ta cấp nguồn 9V DC để
mạch hoạt động, tín hiệu âm thanh qua Micro được chuyển thành tín hiệu sine, tín
hiệu sine qua hai tầng khuếch đại với Transistor BC548, cuối cùng là tầng khuếch
đại với Transistor công suất SC2383 để đẩy tín hiệu ra loa đủ lớn với yêu cầu của đề
tài.
1.3.2 Các công thức tính toán
• Mạch của tầng khuếch đại dùng Transistor BC548
Tầng thứ nhất và thứ hai của mạch dùng transistor BC548 để thực hiện
khuếch đại tín hiệu, hai tầng mắc theo kiểu E chung. Được ghép liên tầng bằng
tụ điện.

Hình 1-12: Cấp nguồn cho Transistor theo phương pháp định dòng

[6]

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX

Trang 14/21

ICO = β*IBO;
UCEO = EC-ICO.RC

• Mạch của tầng khuếch đại dùng Transistor 2SC2383.

Hình 1-13: Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc nhờ
hồi tiếp âm dòng một chiều

[2]

IC = * IB
VCE =VCC - IC*RC –IE*RE

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 15/21

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH
2.1 Sơ đồ khối

Khối nguồn

Khối thu

Khối khuếch đại tín hiệu

Khối phát

Hình 2-1: Sơ đồ khối của mạch

2.2 Sơ đồ nguyên lý cho mỗi khối
2.2.1 Khối nguồn

Hình 2-2: Khối nguồn

Khối nguồn có chức năng chính là biến đổi điện áp xoay chiều (AC) với giá trị
điệp áp 220V thành điện áp một chiều 9V khi đi qua IC 7809 để cung cấp cho khối
mạch hoạt động như ý muốn. Lúc ta cấp nguồn 220V cho biến áp thì khi đó ngõ ra
của cuộn thứ cấp sẽ có giá trị là 12V, ngõ ra này được cấp tới hai đầu xoay chiều
của càu diode với chức năng điều chỉnh dòng AC thành dòng DC. Khi này ở ngõ ra

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 16/21

của hai đầu diode sẽ có được nguồn tầm 12V DC. Ngõ ra này sẽ là ngõ vào cấp cho
IC ổn áp 7809, các tụ điện lúc này có chức năng loại bỏ tốt đa nhiễu và ổn định điện
áp, tại ngõ ra của IC 7809 ta sẽ thu được dòng 9V DC theo mong muốn.

2.2.2 Khối thu

Hình 2-3: Khối thu

[4]
Khối thu trong mạch là Micro điện dung có hình dạng như một tụ điện, màng

của nó giống mảng tụ điện và khi âm thanh được tác động lên thì màng sẽ thu nhận
âm thanh qua đó tạo ra các rung động, khi đó màng rung chuyển các rung động âm
thanh đó thành tín hiệu âm thanh vào trong của khối khuếch đại. Đây là loại Micro
có độ nhạy cao, âm thanh được xử lý chính xác để thực hiện đúng mục đích là thu
nhận tín hiệu để chuyển vào khối khuếch đại.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 17/21

2.2.3 Khối khuếch đại

Hình 2-4: Khối khuếch đại và xử lý tín hiệu âm thanh

Khi nhận được tín hiệu âm thanh được chuyển vào, khối khuếch đại sẽ xử lý tín
hiệu. Tín hiệu được khuếch đại qua các tầng của Transistor ghép với nhau bằng tụ
điện, sau khi qua mỗi tầng nhờ vào hệ số khuếch đại của Transistor và việc thiết kế
săp xếp các linh kiện khác mà tín hiệu được khuếch đại đến mộ mức nào đó. Tầng
thứ ba là tầng khuếch đại bằng Transistor công suất, sau tầng này thì tín hiệu được
đưa ra khối phát. Lúc này về cơ bản ta đã hoàn thành được mục đích của việc xử lý
và khuếch đại theo yêu cầu của đề tài.
2.2.4 Khối phát
Tín hiệu được khuếch đại đúng theo mục đích mong muốn được phát ra loa
(8Ω). Loa đóng vai trò là khối phát, tín hiệu ra lớn hơn nhiều lần tín hiệu vào.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 18/21

2.3 Sơ đồ nguyên lý của mạch đồ án

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp thoại truyền Duplex

Khi ta cấp nguồn 9V vào cho mạch và nhấn nút Switch (S1). Nguồn điện đi qua
R1 tạo ra một dòng điện, dòng đó có chức năng kích thích Micro để đưa tín hiệu
qua tụ C1 qua đó tác động để Transistor T1 hoạt động. Điện trở R2 có chức năng
định thiên (hạn dòng), dòng xoay chiều đi vào cực gốc của T1 và do đó xuất hiện
dòng xoay chiều ở cực góp tại đầu ra của tầng. Điện trở R3 ở đây có tác dụng
khuếch đại cho Transistor. Các tụ C1, C2 và C4 là tụ nối giữa 2 tầng với với nhau,
chức năng chính là ngăn không cho điện áp một chiều đi qua (hoặc nói cách khác
đây là các tụ tách thành phần DC). Tầng thứ nhất này với chức năng là tầng khuếch
đại. Ở tầng thứ 2 ta có Transistor và các tụ điện, điện trở cũng được mắc như ở tầng

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 19/21

thứ nhất vậy nên chức năng ở tầng này vẫn là tầng khuếch đại. Qua đến tầng thứ 3
ta có Transistor T3, Transistor 2SC2383 được sử dụng, đây là Transistor công suất,
chức năng chính là nâng tín hiệu ra loa, giúp cho việc khuếch đại đúng như mong
muốn. Điện trở R6 ở đây là điện trở định thiên, phân cực cho Transistor T3. R7 là
điện trở hồi tiếp âm với chức năng ổn định nhiệc cho Transistor và tụ C5 nối song
song với điện trở R7, người ta gọi là tụ bypass, tụ với chức năng thoát thành phần
xoay chiều xuống đất giúp ngăn hồi tiếp âm xoay chiều. Cuối cùng tụ C6, tụ có
chức năng giảm nhiễu cho dòng xoay chiều AC. Còn lại ta có thể thấy đó là nút
nhấn Switch S2, khi ta nhấn vào thì Transistor T1, T2 sẽ tạo thành mạch giao động
đa hài, phát ra tiếng hú, khi bên kia nghe được tín hiệu này thì họ sẽ phản hồi lại.

Mạch đồ án được ghép tầng khuếch đại Emitter chung (EC) chế độ A. Tín hiệu
được khuếch đại ở cả hai nữa chu kì âm và dương của tín hiệu vào. Mạch này gây
méo dạng nhỏ nhưng lại có hiệu suất rất thấp, chỉ khoảng 25%.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 20/21

2.4 Sơ đồ mạch in

Hình 3-6: Sơ đồ mạch in

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 21/21

Altium Designer được dùng để thiết kế mạch in cho đề tài dựa vào sơ đồ
nguyên lý. Mạch sau khi suất ra file PDF được in ra trên một loại giấy đặc biệc, tiếp
đó sẽ ủi cho lớp mực trên giấy in bám vào board đồng, khi mực bám hoàn toàn vào
board ta mang mạch ngâm vào dung dịch bột sắt pha với một lượng nước vừa phải,
ta tiến hành lắc đều dung dịch sắt để cho lớp đồng trên board không dính mực in sẽ
bị rữa trôi, còn lại sẽ là hình ảnh của mạch ta mong muốn được thể hiện ở hình 3-6.
Đễ có thể khoan và gắn linh kiện vào board đồng ta lấy miếng giấy nhám chuồi để
lớp mực in bị bay hết đi, chỉ còn lại lớp đồng tương đương với đường dây mạch.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX

Trang 22/21

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC TẾ

Hình 3-1: Mạch hoàn chỉnh

Sau khi đã in mạch xong ta tiến hành khoan lỗ cho cái vị trí chân của linh kiện
trong mạch bằng khoan mini, tiếp theo là hàn chân linh kiện vào board đồng ở các
vị trí chân phù hợp với sơ đồ mạch in, thực hiện với mạch đồ án và mạch nguồn.
Quá trình hàn linh kiên ta sẽ hàn những linh kiện có kích thước thấp trước như: điện
trở, nút nhấn, tụ điện, transistor… sau đó ta hàn những linh kiện có kích thước cao
như: domino, tụ hóa, led, cầu diode… Khi hoàn thành hết những công đoạn trên ta
thu được mạch đồ án và mạch nguồn như hình ảnh ở trên.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 23/21

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN
4.1 Kết quả
-

Mạch được thiết kế thỏa mãn đúng với yêu cầu đề tài.
Âm thanh được truyền tới vị trí người nghe mà không bị cản trở từ các

-

yếu tố bên ngoài.
Đúng với tính chất là một mạch thoại (có tính giao thoại qua lại giữa 2

-

đầu).
Hộ trợ cho việc giao tiếp (truyền Duplex).
Mạch dễ lắp ráp và chi phí thấp.

4.2 Ứng dụng của mạch thoại
Mạch thoại được sử dụng nhiều trong việc chuyển phát tín hiệu, chức năng
chính là phát tín hiệu ra lớn hơn tín hiệu âm thanh vào và quan trọng hơn hết là có
thể truyền tín hiệu âm thanh đi một khoảng cách xa, phạm vi hoạt động rộng. Một
số thiết bị sử dụng mạch có chức năng khuếch đại âm thanh thường gặp:
-

Điện thoại đi động với chức năng truyền tín hiệu đi xa.
Bộ đàm thoại đùng trong quân sự.
Âm ly.

Ngoài ra mạch khuếch đại có chức năng như mạch thoại để khuếch đại và phát
âm thanh cũng được tích hợp trong nhiều thiết bị như: máy vi tính, laptop, đồ chơi
trẻ em, xe tự hành…
4.3 Hướng phát triển
Từ việc tìm hiệu nguyên lý hoạt động và chức năng của mạch giao tiếp thoại sử
dụng Transistor với mục đích khuếch đại tín hiệu, tương lại của việc ứng dụng nó để
đem lại nhiều lợi ích cho các hệ thống thu phát tín hiệu là rất tươi sáng. Ví dụ như:
-

Ta có thể thu được tín hiệu từ các nhà du hành vũ trụ nhanh và dễ dàng

-

hơn.
giao tiếp với các nhà thá hiểm lòng đất bằng bộ đàm có thể thu phát tín
hiệu giữa lòng đất với độ sâu lớn.

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 24/21

-

Thiết bị chăm sóc sức khỏe bệnh nhân thông qua chuyển động sinh lý từ
bên trong và bên ngoài ơ thể người bệnh để kịp thời xử lý…vv

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX


Trang 25/21

TÀI LIỆU THAM KHẢO








[1] www.wikipedia.com

[2] www.dientuchiase.com
[3] www.alldatasheet.com
[4] www.voer.edu.vn
[5]
[6] daotaodaihoc.edu.vn
Lê Tiến Thường (2011), “Mạch điện tử 1”, Nhà xuất bản đại học quốc gia

TP. Hồ Chí Minh
 Lê Tiến Thường (2011), “Mạch điện tử 2”, Nhà xuất bản đại học quốc gia
TP. Hồ Chí Minh

MẠCH GIAO TIẾP THOẠI TRUYỀN DUPLEX