Thiết kế mạch khuếch đại âm tần
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.07 MB, 17 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I
ĐỀ TÀI:
Thiết kế mạch khuếch đại âm tần
Giảng viên hướng dẫn:
Nguyễn Quang Anh
Nhóm thực hiện:
Ngơ Thế Qn
Bùi Vân Anh
Đỗ Trường Giang
Vũ Thị Minh Phương
Chu Minh Phượng
20172768
20172412
20172524
20172757
20170032
Hà Nội, 12/2019
Mục lục
1.
Phân tích yêu cầu................................................................................................. 2
1.1. Yêu cầu chức năng................................................................................................2
1.2. Yêu cầu phi chức năng..........................................................................................2
2.
Thiết kế sơ đồ khối............................................................................................... 3
3.
Tính toán khối khuếch đại âm tần.........................................................................4
3.1. Tầng 1 – Tầng khuếch đại điện áp.........................................................................4
3.2. Tầng 2 – Tầng khuếch đại dòng điện.....................................................................6
3.3. Tầng 3: Mạch Darlington.......................................................................................9
3.4. Tầng 4: Khuếch đại công suất..............................................................................12
4.
Thiết kế mạch..................................................................................................... 13
1
1. Phân tích u cầu
u cầu hệ thống: Mạch có chức năng khuếch đại tín hiệu âm thanh đầu vào
1.1. Yêu cầu chức năng
Khuếch đại tín hiệu âm thanh
Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo, nhiễu tín hiệu
1.2. Yêu cầu phi chức năng
Áp dụng được cho nhiều hệ thống âm thanh
Đơn giản, gọn nhẹ và dễ sử dụng
Đảm bảo độ bền cao
Sử dụng nguồn vào 9V
Công suất ra 2W
Tín hiệu vào 50 - 100mV
Trở tải
2
2. Thiết kế sơ đồ khối
Hình 2-1. Sơ đồ khối mạch khuếch đại âm tần
Khối nguồn
o Sử dụng nguồn điện 1 chiều 9V theo yêu cầu
o Mạch thực tế sử dụng 1 viên pin 9V
Khối Tín hiệu vào
o Âm thanh từ điện thoại hoặc máy tính
o Tín hiệu được đưa vào mạch thông qua jack âm thanh 3.5mm
Khối Tín hiệu ra
o Loa
Khối Khuếch đại âm tần bao gồm
o Khối khuếch đại điện áp
o Khối khuếch đại dịng điện
o Mạch Dalington
o Khối khuếch đại cơng suất
3
3. Tính tốn khối khuếch đại âm tần
3.1. Tầng 1 – Tầng khuếch đại điện áp
Yêu cầu: Ưu tiên trở kháng vào lớn
Chế độ 1 chiều:
β
Đường tải tĩnh
4
Sơ đồ tương đương xoay chiều
(do β)
với càng lớn càng tốt
càng nhỏ càng tốt
=
rất lớn so với
Tuy nhiên nếu quá lớn thì nhỏ
Chọn lần,
Chọn
Chọn
5
3.2. Tầng 2 – Tầng khuếch đại điện áp
Yêu cầu: Hệ số khuếch đại lớn
Chế độ 1 chiều
Coi (nên bỏ qua khơng xét .
Ta có được mắc song song. Chọn
Ta có:
β
6
Đường tải tĩnh:
Chế độ xoay chiều
Chứng minh tương tự tầng 1 ta có:
(do β
Gọi là điện trở tương đương nối giữa cực B và GND, tức là thay thế transitor và
7
Khi bỏ đi ,
Nếu thì và (dịng ưu tiên đi đến điện trở bé hơn)
Chọn =>
lớn nênlớn
Để transitor hoạt động ở chế độ khuếch đại tốt thì điểm làm việc tĩnh nằm chính giữa
đường tải tĩnh thì:
Chọn
Ta có tầng 3 và tầng 4 không khuếch đại điện áp
Với ,
Chọn
Sau 2 tầng hệ số khuếch đại là
Chọn,,
Thay các giá trị điện trở tương ứng ta có:
8
3.3. Tầng 3 - Mạch Darlington (Tầng khuếch đại dòng đi ện)
Tầng này gồm 2 tranzito Q4 và Q5 mắc darlington với nhau. Ta có thể coi 2 con BJT này là
một con BJT mới với � =
Hình 3- 1. Mạch Dalington
Hình 3-2. Sơ đồ Dalington tương đương
Chế độ 1 chiều
Ta có
�
Sơ đồ tương đương xoay chiều:
9
Hình 3- 3. Sơ đồ tương đương xoay chiều
Ta có
Và
Mà
Chứng minh tương tự 2 tầng đầu ta có
Cố định , điều chỉnh ta được 510k thì dạng tín hiệu ra trên oxilo không bị cắt.
10
Mạch Darlington không khuếch đại điện áp.
11
3.4. Tầng 4: Khuếch đại công suất
Khối công suất đẩy kéo, dùng transistor Q5, Q3 làm việc ở chế độ AB. Đây là cặp
Transistor nghịch khuếch đại cả 2 chu kì của tín hiệu.
o Điện trở R14 hạn dịng từ tầng 3
o Ở nửa chu kì dương, Q5 phân cực thuận, Q3 phân cực ngược.
o Ở nửa chu kì âm, Q5 phân cực ngược, Q3 phân cực thuận.
Giữa 2 chu kì có 1 vùng bị cắt, gọi là méo xuyên tâm.
12
Cố định 2 điện trở R9 và R15, thay đổi R10 và R12 sao cho tín hiệu trên oxilo giảm
méo xuyên tâm.
Tầng khuếch đại công suất không khuếch đại điện áp.
13
4. Thiết kế mạch
Hình 4-2. Mạch mơ phỏng trong Proteus
Hình 4- 3. Mạch thiết kế trong Altium
14
Hình 4- 4. Mạch 3D trong Altium
Hình 4- 5. Mạch in sau khi hoàn thành
15
16
