THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 2.1 DÙNG IC TDA2030

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

LỜI NÓI ĐẦU
Có thể nói thiết bị khuếch đại âm thanh hay còn gọi là Ampli là sản
phẩm của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời sống hằng ngày. Từ
đó tạo ra tiền đề phát triển cho những sản phẩm tiếp theo của nghành điện
tử, phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và giải trí hàng ngày của mỗi con
người.
Hiện nay, mạch khuếch đại công suất âm thanh rất phổ biến trên thị
trường, tầng khuếch đại công suất thường được thiết kế sử dụng BJT ( FET)
công suất, nhưng với yêu cầu công suất vừa phải phục vụ cho nhu cầu giải
trí cá nhân thì để đơn giản hơn ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suất
sử dụng các IC tích hợp sẵn như: TDA, LA, LM, TL… Việc sử dụng các IC
khuếch đại tương tự như một khối mạch điện phức tạp đã được tích hợp sẵn
chắc chắn sẽ dễ dàng và sáng sủa hơn nhiều so với việc chúng ta tính toán,
thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạch
như transistor, điện trở, tụ điện v.v... để cho ra thành phẩm cuối cùng.
Nhận thức được sự tiện lợi cùng những ưu điểm vượt trội từ việc sử dụng
các IC khuếch đại thuật toán này đem lại mà em đã đi đến quyết định chọn
đề tài “Mạch Ampli 2.1” sử dụng IC công suất TDA2030 để thực hiện đồ
án
cho
môn
học
này.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tuy gặp nhiều khó khăn nhưng nhờ
được sự hướng dẫn nhiệt tình cùng những góp ý quý giá mà thầy giáo
Nguyễn Trường Duy mang lại, em mới có thể hoàn thành tốt đồ án cho
môn học này. Vì đây là lần thực hiện đồ án đầu tiên cho môn chuyên

nghành nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận được
nhiều đóng góp ý kiến từ thầy Duy nói riêng và các thầy cô giáo bộ môn
khoa Điện – Điện tử nói chung để đồ án môn học này ngày càng được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

1


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

Nhận xét của GVHD:

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

2


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ........................................5
1.1

Giới thiệu ............................................................................................................5

1.2

Giới hạn đề tài ....................................................................................................5

1.3

Mục tiêu ..............................................................................................................5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................6
2.1 Giới thiệu IC TDA 2030 .........................................................................................6

2.2 Giới thiệu IC 4558....................................................................................................7
2.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP– Operational Amplifier) ......8
2.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1 .......................................................................................9
2.5 Mạch lọc tần số ........................................................................................................9
2.6 Mạch khuếch đại công suất âm tần .......................................................................9
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ ...............................................................................................10
3.1 Sơ đồ khối và chức năng .......................................................................................10
3.1.1 Sơ đồ khối ............................................................................................... 10
3.1.2 Chức năng của từng khối ........................................................................ 10
3.2 Thiết kế chi tiết ......................................................................................................11
3.2.1 Mạch nguồn ............................................................................................ 11
3.2.2 Mạch tiền khuếch đại .............................................................................. 11
3.2.3 Mạch lọc tần sô thấp ............................................................................... 12
3.2.4 Mạch khuếch đại công suất ..................................................................... 13
CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH .................................................................................14
4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ...................................................................................14
4.2 Sơ đồ mạch in .........................................................................................................15
4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện .............................................................................................16
CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN ............................................17
5.1 Kết quả thực hiện ..................................................................................................17
5.2 Kết luận ..................................................................................................................17

3


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

5.3 Hướng phát triển ...................................................................................................17

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................18

4


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu
Hầu hết ai trong số chúng ta đều nghe mọi người nhắc đến khái niệm
Ampli. Thiết bị này hầu như không thể thiếu trong mọi gia đình và là
sản phẩm tiêu biểu của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời
sống. Ampli thực chất nó là một hệ thống khuếch đại công suất âm
thanh, thường gồm có các thành phần cơ bản như sau: bộ nguồn
cung cấp cho toàn bộ hệ thống làm việc, ngõ vào tín hiệu âm thanh
đi qua bộ chỉnh âm sắc bass, treble… tiếp đó đưa đến bộ phận
khuếch đại tín hiệu và cuối cùng mới tới ngõ ra để đưa tín hiệu âm
thanh sau khi khuếch đại ra loa để thưởng thức, phục vụ cho nhu cầu
nghe nhạc, xem phim giải trí hằng ngày của mỗi chúng ta.

1.2 Giới hạn đề tài
Trên thị trường hiện nay, các thiết bị khuếch đại âm tần có công suất
tương đối lớn và có thể lên đến 1000w, với phạm vi làm đồ nên nên
em chọn thiết kế mạch với công suất 14w dùng 3 IC TDA 2030, phù
hợp cho nhu cầu giải trí hằng ngày như nghe nhạc MP3, điện thoại,
tivi...cũng như giá cả hợp lý đối với sinh viên hiện nay.
1.3 Mục tiêu
- Tìm hiểu nguyên lý mạch lọc tần số thấp và mạch khuếch đại âm

tần.
- Thực hiện thiết kế và thi công mạch sử dụng IC TDA 2030.

5


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu IC TDA 2030
Theo tài liệu mô tả của nhà sản suất thì TDA2030A là IC tích
hợp có chức năng khuếch đại tín hiệu tần số thấp ở chế độ AB, công
suất ngõ ra lên tới 14W và có dòng ra cao, ổn định và méo dạng
thấp.



Sơ đồ chân

6


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1



GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

Thông số định mức

Kí hiệu

Thông số

Giá trị

Đơn vị
V

Vs

Nguồn cung cấp

± 18

Vi

Điện áp ngõ vào

Vs

Vi

Điện áp tham chiếu ngõ vào

±15

V

Io

Dòng đỉnh ngõ ra

3.5

A

Công suất tại t= 90 ºC

20

W

-40 đến 150

ºC

Ptot

Tstg,Tj Nhiệt độ giới hạn

2.2 Giới thiệu IC 4558
Ic 4558 là một mạch tích hợp nguyên khối được thiết kế gồm 2
mạch khuếch đại hoạt động độc lập.


Sơ đồ chân

7


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1



GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

Thông số định mức

Kí hiệu

Thông số

Giá trị

Đơn vị

VS

Nguồn cung cấp

± 18

V

VI

Điện áp ngõ vào

±15

V

Điện áp tham chiếu ngõ vào

±30

V

PD

Công suất

570

mW

Tstg

Nhiệt độ giới hạn

-40 đến 85

ºC

VIDR

2.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP–

Operational Amplifier)
Khuếch đại thuật toán (OPAMP – Operational Amplifier) là bộ
khuếch đại DC có hệ số khuếch đại Av rất cao, thường được chế tạo
dưới dạng tích hợp.

V+ : Ngõ vào không đảo
V- : Ngõ vào đảo
Vout : Ngõ ra
Đối với opamp lý tưởng :
VI + = V I I+ = I-

8


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

2.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1
Ngày nay có nhiều mạch ampli để lựa chọn như : ampli 2.0,
ampli 2.1.....Với những người yêu cầu dải trầm tốt hơn khi nghe
nhạc thì hệ thống 2.1 sẽ là giải pháp hữu hiệu. Có thể nhận ra hệ
thống 2.1 chính là dạng 2.0 gồm 2 kênh vệ tinh và bổ sung thêm một
loa subwoofer (hay còn là cục bass). Hệ thống 2.1 sẽ chơi tốt hơn ở
các loại nhạc sôi động, do thể hiện đầy đặn tất cả dải trầm. Mạch sử
dung IC tích hợp sẵn như: TDA, LA.... giúp cho việc tính toán và
thiết kế trở nên đơn giản hơn.
2.5 Mạch lọc tần số
Chúng ta biết rằng mạch lọc tần số gồm có dạng lọc thụ động và
lọc tích cực. Khi làm việc ở tần số thấp, mạch lọc có điện cảm rất lớn

dẫn đến kết cấu chung của mạch lọc thụ động trở nên phức tạp và tốn
kém. Do đó người ta thường sử dụng mạch lọc tích cực để khắc phục
những nhược điểm trên. Ở đây ta sử dụng mạch lọc tích cực – mạch
lọc thông thấp bậc 2 để lọc âm Bass.
2.6 Mạch khuếch đại công suất âm tần
Mạch khuếch đại công suất âm tần thường được thiết kế bởi các
transistor công suất hoặc IC tích hợp sẵn.
Đối với mạch được thiết kế bởi các transistor thì cho ra công suất
lớn nhưng âm thanh chất lượng không tốt, tuy mạch dùng IC tích
hợp cho công suất ra nhỏ nhưng chất lượng âm thanh thu được trong
trẻo, việc thiết kế và thi công trở nên đơn giản và đáp ứng tốt nhu
cầu giải trí cá nhân. Ở đây ta sử dụng IC tích hợp sẵn như TDA
2030. Việc sử dụng các IC khuếch đại tương tự như một khối mạch
điện phức tạp đã được tích hợp sẵn chắc chắn sẽ dễ hơn so với việc
chúng ta tính toán, thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số
của các phần tử trong mạch.

9


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ
3.1 Sơ đồ khối và chức năng
3.1.1 Sơ đồ khối

3.1.2 Chức năng của từng khối
- Khối nguồn : Cấp nguồn ±12V cho mạch hoạt động.

- Khối tiền khuếch đại : khuếch đại tín hiệu đủ để qua các tầng
tiếp theo, giảm sự suy hao và sái dạng của tín hiệu.
- Khối lọc thông thấp : ngăn các tín hiệu có tần số cao và cho tín
hiệu có tần số thấp đi qua tạo ra âm sub ( âm trầm).
- Khối khuếch đại công suất : khuếch đại tín hiệu ngõ vào đưa ra
loa.

10


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

3.2 Thiết kế chi tiết
3.2.1 Mạch nguồn
Mạch Amply 2.1 sử dụng IC TDA2030 và IC 4558, cả hai đều
sử dụng nguồn một chiều đối xứng ±12V, vì vậy ta dùng một biến áp
đối xứng, điện áp được chỉnh lưu qua cầu diode và dùng 2 IC 7812,
7912 để ổn áp với mức điện áp ±12V cung cấp cho toàn mạch.

3.2.2 Mạch tiền khuếch đại

Mạch tiền khuếch đại

11


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

 Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V𝑉𝑖
𝑉𝑜
 Dòng qua R: I = = 𝑅

𝑅𝑓

 Hệ số khuếch đại vòng kín :
Vo
R+Rf
Rf
Av =
=
=1+
Vi

-

-

R

R

Đối với mạch tiền khuếch đại thì hệ số khuếch đại không cần
quá lớn như mạch khuếch đại công suất, tín hiệu đủ để qua
các tầng tiếp theo để giảm suy hao và sái dạng. Trong thực tế
chỉ cần hệ số khuếch đại từ 5→10 lần.
Ở đây ta chọn Av = 8 → RF = 7R

Chọn RF = 33 kΩ → R=4.7 kΩ

3.2.3 Mạch lọc tần sô thấp

Mạch lọc thông thấp
Tần số cắt của mạch : fc =

1
2π√R1.R2.C1.C2

Để đơn giản ta chọn R1 = R2
Lúc này :
fc =

1

2πR√𝐶1.𝐶2

Suy ra giá trị điện trở cần tìm : R =

1

2πfc√𝐶1𝐶2

Tính toán mạch lọc Sub ta chọn tần sô cắt fc = 100 Hz,
12


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

tụ C1 = 220 nF, C2 = 100 nF → R=10 kΩ
3.2.4 Mạch khuếch đại công suất

Mạch khuếch đại công suất
 Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V𝑉𝑖
𝑉𝑜
 Dòng qua R: I = = 𝑅

𝑅𝑓

 Hệ số khuếch đại vòng kín :
Vo
R+Rf
Rf
Av =
=
=1+
Vi

R

R

- Đối với mạch khuếch đại công suất, theo thông số của nhà sản
suất, để mạch hoạt động ổn định thì độ lợi phải từ 20-33 lần.
- Chọn Av =33 → 1 +

Rf

R

= 33→Rf = 32R

chọn R= 680 Ω → Rf = 22 kΩ

13


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH
4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Sơ đồ mạch nguồn

Sơ đồ mạch Sub

14


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

Sơ đồ mạch khuếch đại công suất

4.2 Sơ đồ mạch in

15


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện

16


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN
5.1 Kết quả thực hiện
Sau khi thi công lắp ráp mạch và hiệu chỉnh mạch thì em rút ra được
một số vấn đề như sau:
-

Mạch hoạt động tương đối ổn định.
Công suất mạch phụ thuộc vào tải của loa, tải càng lớn thì
công suất càng giảm.

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện vẫn tồn tại một số hạn chế:
-

Mạch thi công có kích thước tương đối lớn.
Tính thẩm mỹ chưa cao.

5.2 Kết luận
Sau khi thực hiện đề tài này, em có thể :
-

Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch Ampli 2.1.
Khắc phục được một số lỗi thường gặp trên những mạch
Apmli thông thường.
Thiết kế và thi công các mạch công suất nhỏ.

5.3 Hướng phát triển
Để sản phẩm trở nên hoàn thiện hơn em sẽ cải tiến thêm một số tính
năng và khắc phục những vẫn đề còn tồn tại :
-

Thiết kế mạch có kích thước nhỏ gọn và có tính thẩm mỹ cao
hơn.
Thêm các tính năng như phát nhạc thông qua Bluetooth,
USB, thẻ nhớ, tích hợp thêm mạch Echo...
Sản phẩm tích hợp thêm mạch led nháy theo nhạc với cường
độ sáng khác nhau.

17


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Thu Hà – “Giáo trình Điện tử cơ bản”, NXB Đại học Quốc
gia TP.HCM, 2013.
2. Phạm Hồng Liên – “Giáo trình Điện tử thông tin”, NXB Đại học
Quốc gia TP.HCM, 2010.

18