Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh

LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế ngày càng quốc tế hóa, xã hội cũng ngày càng phát triển. Để đáp
ứng nhu cầu bức thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế giới,
đi hỏi các ngành khoa học kỹ thuat hiện nay ngày phải một nâng cao và phát
triển về chất lượng và khả năng ứng dụng rộng rãi. Trong đó ngành công nghệ
kỹ thuật điện tử cũng đóng một vai trò quang trọng trong sinh hoạt cũng như
trong sản xuất của thế giới.
Là một sinh viên đang còn ngồi trên ghế nhà trường,,em đã được trao dồi
những kiến thức chuyên môn của ngành học.Tuy được học và thực hành nhiều
trên lớp nhưng đó chỉ một phần nào đó nhỏ bé so với những kiến thức ngoài
thực tế ngày nay và sau này khi ra trường chúng em sẽ gặp phải. vì thế, em rất
muốn vận dụng nhũng kiến thức đã được học vào thực tiễn và học hỏi những gì
còn thiếu. Trong những năm học tập, thực hiện nghiên cứu đồ án vừa qua,
được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn,em đã học hỏi được rất nhiều điều
trong thực tế, cũng như tìm hiểu nhung vấn đề, tài liệu liên quan giúp ích cho
việc hoàn thành báo cáo đồ án này. Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp ý
của các thầy cô em đã chọn đề tài “Mạch khuếch đại âm thanh”
Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong
thầy cô thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tuy Hòa,ngày tháng năm 2012
Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Tân Mùi LỜI CẢM ƠN
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Tuy Hòa, ngày…….tháng……năm 2012
PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn

GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 5
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Mạch khảo sát về nguyên tắc 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
4 Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp )
Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ
theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi
qua điện trở, cuộn dây v v nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là
nguồn cấp cho cực CE.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn

dòng IBE sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt
áp trên Rg cũng tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra .
6 : Transistor khuếch đại đệm KSE 340 KSE 350 ;
Có nhiệm vụ là khuếch đại tín hiệu đủ lớn để đưa tới 2transsistor 2SC5200 và
2SA1943 nhằm khắc phục thiếu dòng điện bị méo tin hiệu khi hoạt động hết
công suất.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 8
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
7 :Transistor công suất 2SC 5200 và 2SA 1943
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 9
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
II>>TỤ ĐIỆN :
1 Cấu tạo :
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện
gọi là điện môi.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 10
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và
tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy,
Tụ gốm, Tụ hoá.


SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 12
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Điện trở là gì ? Ta 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.
2 Hình dáng và ký hiệu :
Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ
hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các
loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử
.
Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
3 Cách đọc trị số điện trở :
Quy ước các vòng màu.
Màu Sắc Gía Trị Màu Sắc Gía Trị
Đen 0 Xanh lá 5
Nâu 1 Xanh lơ 6
Đỏ 2 Tím 7
Cam 3 Xám 8
Vàng 4 Trắng 9
Nhũ vàng -1
Nhũ bạc -2
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 13
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì

Mạch phân cực cho Transistor
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 15
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Tham gia vào các mạch tạo dao động R C
Mạch tạo dao động sử dụng IC 555
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
Bộ khuếch đại công suất lớp A:
Điểm là tín hiệu ngõ ra của BJT luôn ở trong vùng tích cực có nghĩa
là BJT được phân cực sao cho tín hiệu ngõ ra luôn biến thiên theo tín
hiệu ngõ vào. Thường điểm tĩnh Q(V
CE
,I
CQ
) được phân cực sao cho
V
CE
=V
CC
/2.
+ Ưu điểm: tín hiệu ngõ ra biến thiên 360
0
theo tín hiệu ngõ vào, tín
hiệu có chất lượng tương đối tốt, ít biến dạng.
+ Khuyết điểm: do được phân cực ở chế độ làm việc tối ưu nên có
tiêu hao năng lượng lớn kêt cả khi không có tín hiệu ở ngõ vào, hiệu
suất của mạch thấp thường là :
η = 25%. Vì vậy mạch này ít được sử dụng.

của BJT.
Vì vậy tín hiệu ngõ vào sẽ được khuếch đại cho tín hiệu ngõ ra hơn nửa
chu kì.
Mạch khuếch đại công suất thường được ghép dạng bổ phụ, có nghã là
hai phần tử BJT công suất có cùng thông soosnhuwng một lá loại PNP
và một là NPN. Neu mạch được thiết kế dùng nguồn đôi ta gọi là mạch
khuếch đại công suất dạng OCL ( Output
Capactor- Less), nếu dùng nguồn đơn và ngõ ra có tụ ta gọi là mạch
khuếch đại công suất dạng OTL ( Output Transformer- Less).
+Ưu điểm: tín hiệu ngõ ra ít bị méo dạng hơn ở lớp B, tiêu hao năng
lượng khi không có tín hiệu ngõ vào ít hơn lớp A, hiệu suất của mạch
cao, hệ số sử dụng BJT cao.
+ Khuyết điểm: cần có biến áp cung cấp nguồn đối xứng đối với
mạch OCL phải có tụ ở ngõ ra đối với mạch OCL.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 17
Vi
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Bộ khuếch đại công suất lớp C:
Đặc điểm là mạch được phân cực cho BJT nằm trong vùng ngưng dẫn
sâu hơn so với lớp B. vì vậy mạch chỉ khuếch đại một phần đỉnh của tín
hiệu ngõ vào, do đó mạch không phù hợp để khuếch đại tín hiệu âm
tầng, mà thường được sử dụng để khuếch đại các tín hiệu cao tần.
PHẦN III : THIẾT KẾ
I: SƠ ĐỒ KHỐI:
Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị như: đầu video, micro,đấu DVD…
là những tìn hiệu nhỏ có biên độ nhỏ: từ 30mV đến 775mV. Tìn hiệu
này được đưa vào mạch khuếch đại công suất, sau khi được khuếch đại

Với sơ đồ khối như trên, có thể thiết kế bất kì một loại mạch khuếch
đại công suất theo yêu cầu của người tiêu dùng. Cụ thể trong đồ án Môn
học mạch điện tử này, nhóm thực hiện thiết kế một mạch khuếch đại
công suất có các yêu cầu sau:
- Dạng mạch: OCL.
- Công suất ngõ ra: P
LMax
= 100W.
- Băng thông: BW = 20Hz – 20KHz.
- Tải R
L
= 8ohm.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 19
Vo
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch KĐCS âm tần – OCL
1 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của từng tầng:
1.1 tầng công suất:
a) sơ đồ mạch nguyên lý:
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 20
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
Hình : Sơ đồ nguyên lí tầng công suất dang PUT – PULL bổ phụ
b) Hoạt động của mạch:
- Khi tín hiệu vào có bán kì dương:

11
phân cực thuận rút dòng mạnh từ Mass qua loa và
đổ về -Vcc.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 21
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
+ Còn Q
8
phân cực nghịch tắt nên không phân cực cho Q
10.
- Phần tử V
BIAS
làm nhiệm vụ định mức điện áp cho V
BEQ8
, V
BEQ10
và
V
BEQ9,
V
BEQ11
để hai cặp BJT Q
8
, Q
10
và Q
9,
Q

trở R
10
.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Trang 22
Đồ án môn học 1 Mạch khuếch đại âm thanh
- R
9
phân cực thuận cho D
5
, D
6
có điện áp ngưỡng V
D
, dòng qua
D
5
, D
6
là I
D5,D6
tại V
D
.
- D
1
, D
2

gọi là hệ số triệt tín hiệu đồng pha. Có nghĩa nguồn dòng Q
5
sẽ cải tiến
mạch vi sai thành lí tưởng vời hệ có CMRR = ∞.
- Q
1
và Q
4
là cặp BJT giống nhau, được ghép thành mạch khuếch
đại Visai. Có nhệm vụ khuếch đại tín hiệu Visai giữa tín hiệu ngõ vào
và tín hiệu hồi tiếp âm NFP (Negateve feedback), giữ cho toàn mạch
hoạt động ổn định theo hệ số A
vf
nhất định.
- Q
2
và Q
3
là cặp BJT giông nhau, được ghép thành bộ gương
dòng điện có nhiệm vụ giữ cho dòng điện I
c
của Q
1
và Q
4
luôn được
cân bằng ở chế độ DC, điểm lợi là tạo trở kháng lớn từ cực C của Q
2

khi ở chế độ AC đểđảm bảo tín hiệu ngõ ra của mạch Visai được đưa

6
phân cực cho Q
1
, Q
4
đồng thời xác lập V
BEQ7
phân cực
cho Q
7
tầng là công suất và xác định tỉ số dòng điện cho bộ gương dòng
Q
2
, Q
3
.
- R
2
và R
4
có trị số bằng nhau, để ổn định Q
1
, Q
4
đồng thời triệt tín
hiệu tần số cao ở chế độ AC.
- R
1
phân cực cho Q
1