Thiết kế mạch khuyếch đại âm tần đối với nguồn tín hiệu vào micro M179
MỤC LỤC
Chương I: Mạch khuếch đại âm tần
1. Thiết bị đầu vào
2. Xác định hệ số khuếch đại công suất của toàn mạch
3. Sơ đồ khối
4. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm
Chương II: Chọn phương án cho từng tầng
1. Tầng tiền khuếch đại
2. Khối khuếch đại sơ bộ
3. Khuếch đại âm sắc
4. Tầng đảo pha
5. Tầng khuếch đại công suất
6. Phân bổ chỉ tiêu kỹ thuật cho các tầng
Chương III .Tính toán sơ bộ
1. Tầng khuếch đại công suất
2. Tầng đảo pha
3. Tính toán mạch âm sắc
4. Tầng khuếch đại sơ bộ
5. Tầng tiền khuyếch đại
Chương 4: Tính toán chi tiết tầng khuếch đại đảo pha
Kết luận
1
chương 1 mạch khuếch đại âm tần
1.Thiết bị đầu vào :
M179 có các thông số kỹ thuật như sau:
Dải tần làm việc f = 20Hz  20kHz
Umax = 16mV
Dải nhiệt độ làm việc 10 C  50 C
Công suất ra yêu cầu lớn chọn tầng khuếch đại công suất dùng mạch đẩy
kéo công tác ở chế độ B.

cm
=
A1
20*7.0*85.0*2
25
E2
P
cBba
ra
≈≈≈
ηη
I
bm
=
mA50
20
1
20
Ic
βmin
Ic
===
Hệ số khuyếch đại công suất
Kp = 0,9
818
0,44
0,9x20x20
minx
Uvmc
Uceo

xK
đp
= 818x20 =16360
* Tầng tiền khuyếch đại mắc Collector chung : chọn transistor BFW60
(npn) có các thông số như sau: U
cemax
=20V; I
cmax
=200mA; P = 0,3W
β = 50 ; f
T
=800 kHz.
có hệ số khuyếch đại công suất K
p
= 0,7xβ
min
= 0,7x50 = 35
Lúc đó hệ số khuyếch đại công suất của 3 tầng là:
16360x35 = 572600
Hệ số khuyếch đại này nhỏ hơn so với yêu cầu bởi vậy cần phải thêm tầng
khuyếch đại sơ bộ ghép RC dùng Transitor MPS 3567 (NPN) loại Silic SI có các
thông số sau:
U
CE max
= 40V; P = 0,5W; β = 30; F
T
= 600 KHz;
Hệ số khuyếch đại công suất của tầng này là:
K
P

Công suất ra : 25 w ứng với tải trực tiếp là 8 Ω
Méo phi tuyến : k = 7%
Hiệu suất η = 70%
Khuếch đại âm sắc ± 20 dB
4
1 4 532

u v ođầ à
6
Chương II: Chọn phương án cho từng tầng
1.Tầng tiền khuếch đại:
Yêu câù đối với tầng tiền khuếch đại : phải có trở kháng vào lớn để tăng
độ nhạy . có chế độ làm việc ổn định giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ tới chế
độ làm việc của transistor . Tầng tiền khuếch đại làm việc với tín hiệu nhỏ ,
không lớn hơn tạp âm nền bao nhiêu nên tầng vào phải có tạp âm nhỏ ( ≤ 3.5
dB min hay 7 dB ) .Để giảm tạp âm của mạch tầng đâù cần phải sử dụng mạch
điện , chế độ làm việc thích hợp . Muốn vậy cần phải chọn mạch điện có độ ổn
định nhiệt tốt và làm việc với dòng nhỏ (≤ 1 mA), áp nhỏ ( Vc ≈ 3  5 v ) .
Đồng nghĩa với hệ số khuếch đại nhỏ .
- Các phương án:
i.Mạch khuếch đại dùng JFET
ưu điểm : trở kháng vào rất lớn làm tăng độ nhạy ở đâù vào .
ii.Mạch khuếch đại vi sai :
ưu điểm :độ ổn định điểm làm việc cao.
Trong các mạch đã học sơ đồ mạch khuếch đại vi sai đáp ứng được yêu
cầu trên . Ngoài mạch khuếch đại vi sai còn có thể sử dụng transistor trường
FET hoặc mạch khuếch đại CASCODE .
5
- Các sơ đồ mạch cụ thể:
+ Mạch khuếch đại Cascode thực tế :

+Mạch khuếch đại vi sai :
Hình 3
7
Vcc
C2
Q1
C1
R2
R1
Uv
Ura
Q2
Q1
R5
R4
R3
R2
R1
Uv1
-Vcc
Uv2
+Vcc
Ur
ưu điểm : có mức trôi điện áp rất thấp nên β gần như là hằng số , tạp âm
nội bộ nhỏ .
Chọn mạch khuếch đại vi sai: Do mạch khuếch đại vi sai dễ thực hiện, có
điểm làm việc tĩnh ổn định cao.
- Tầng khuyếch đại mắc Collector chung:
Mạch này có trở kháng vào lớn.
G ND1

+
C1
R11
R10
R8
R7
R5
R4
R3
R2
R1
V oà
Ra
Bass
Treble
+
C3
1uF
Vcc
GND1
+
C2
+
C1
R3 R2
R1
Q1
+
C3
1uF

R8
Vcc
V oà
Ra
- Mạch Equallizer :
Hình 8
Mạch Equallizer 3 nút hiệu chỉnh
ưu điểm : điều chỉnh được nhiều khoảng tần số do đó thay đổi hệ số
khuếch đại trong nhiều dải tần hơn so với mạch Baxandall .
Chọn sơ đồ mạch Baxandall vì mạch đơn giản , dễ thực hiện.
11
R15
R14
R13
C 6
C 5
C4
C3
C2
C1
R5
R19
R18
R17
R16
R12
R11
R10
R9
R8

Công suất tín hiêụ ra P = 25 W
- Các sơ đồ mạch :
12
+ Mạch đẩy kéo mắc Emitor chung:
Đặc điểm : hệ số khuếch đại điện áp và hệ số khuếch đại dòng điện
là lớn nhất , do đó hệ số khuéch đại công suất là lớn nhất.Nhưng mạch
này có nhược điểm là hệ số méo sóng hài là lớn nhất.
Sơ đồ mạch :
Vc
T2
T1
Q2
Q1
R3
R2
R1
Hình 10
+ Mạch đẩy kéo mắc collector chung.
Đặc điểm : sơ đồ mạch này có thể tỏa nhiệt tốt nhát.
Sơ đồ mạch:
13
Hình 11
+ Mạch đẩy kéo mắc Bazo chung.
Đặc điểm: mạch có hệ số méo sóng hài nhỏ nhất
Sơ đồ mạch :
SPEAKER
R25
R26
T1
Q4

+ Méo ở đoạn trên của đặc tuyến M
tr
:
Tầng công suất : 1,2 dB.
Tầng vào : 0,6 dB
Tầng khuếch đại sơ bộ : 0,6 dB
Tầng khuéch đại đảo pha : 0,6 dB
+ Méo phi tuyến :
Do tầng công suất chủ yếu công tác ở đặc tuyến động, điện áp lớn nên gây
ra méo sóng hài lớn.
Chọn K
méo
≤ 7%
* Sơ đồ nguyên lý toàn mạch khuếch đại:
15
Chương III .Tính toán sơ bộ
1.Tầng khuếch đại công suất
Tầng công suất công tác ở chế độ B , Transistor mắc Bazo chung. công
suất ra yêu cầu 25W
Dải tần làm việc : fd = 30Hz, ftr = 15kHz, Md ≤ 1.2 dB,
Méo sóng hài k ≤ 7%
Nhiệt độ môi trường cực đại Tmmax = + 50°C
Nguồn cung cấp là điện áp chỉnh lưu 20V
Chọn hiệu suất của biến áp ra bằng 0.85
Ta có :
P
~
=
4.29
85.0

du0cb
~
−
=
Ω= 8.6
4.29
)20(5.0
2
( Udư =0 do cách mắc Bazo chung)
Giá trị cực đại của dòng tín hiệu trong mạch Colector là:
Icmax =
A9.2
8.6
20
Rc
U
0cb
==
n~
Công suất do tầng khuếch đại đưa ra
P
~
= 0.5 I
2
cmax Rc~n =28.59 W
Chọn dòng điện tĩnh trong mạch Colector Ic0 = 0.05 Icmax = 0.145A
Ic0 = Ie0
ứng với giá trị Ie0 trên đặc tuyến tĩnh ta tính được Ueb0 = 0.17 V. Căn cứ
vào đặc tuyến tĩnh ta có Uebmax = 0.44V.
Tầng đảo pha: Giả sử R

(V) 0,07 0,285 0,38 0,465 0,543 0,61
U
n
= U
EB
+ I
E
R
n
(V) 0,07 1,285 2,38 3,465 4,543 15,51
17
Chọn hệ số không đối xứng b = 0,12
I
C
’
Max
= (1 + b). I
CMax
= (1 + 0, 12)x2,9 = 3,25A
I
1
= (1 + b). I
’
1
= (1 + 0, 12)x1,15 = 1,288A
I
0
= 2b. I
’
0

I
III
222
1m
2
4m
2
3m
2
2m
≈
−+−+
=
+++
I
Vmax
= I
emax
=
3,045A
0,95
2,9
α
I
min
cmax
==
Biên độ tín hiệu vào:
U
vcm

c
+ P
e
= P
c
+ (0,5 I
cmax
U
cbmax
)/2
18
P
e
<< P
c
⇒ P ≈ P
c
Diện

tích cánh tản nhiệt:
S ≥
645
1
9,7
4070
1350
R
P
TT
15001200

)r(R*0.159
22
dbad
1nc
≈
−
−
=
−
−
2.Tầng đảo pha
Tầng đảo pha làm việc ở chế độ A mắc Emitor chung , hiệu suất η
A
=0,45 , chọn
hiệu suất biến áp bằng 0.7.
I
comin
=
ceoBAA
ra
ceo
o
Uηη
P
U
P
=
Biết U
racm
=0,27 V

cmin
==
I
cbmin
=
0,146A
2
II
bminbmax
=
−
19
K
p
=20
P
ra
=
0,395W
8
2I*2U
Øacmñacm
=
P
v
=
0,028W
0,7*20
0,395
η*K

1
21
R
RR +
=10( ϒ 20 dB)
Vậy R
1
=
9
R
2
=
Ω=
Ω
k11
9
k100
Tần số phân cách f
B1
= 10f
d2
=10*30Hz = 300Hz
Vậy C
1
=
H047.0
10*11*300*28.6
1
Rf2
1

k6.3
110
R2R
51
Tần số phân cách f
t1
= f
t2
/10 =
kHz5.1
10
kHz15
=
và C
3
=
==
Π
33
32t
10*6.3*10*15*28.6
1
Rf2
1
2.94nF
20
Chọn C
3
= 2.2 nF
Điều kiện chọn R

; I
vào
= 0,146mA
4. Tầng khuếch đại sơ bộ
Chọn Transistor MPS 3567 loại npn có các thông số như sau:
U
cemax
= 40V ; P
max
= 0,5 W; I
cmax
= 500mA ; β = 30; f
T
= 600kHz
Hệ số khuếch đại công suất của mạch sẽ là K
p
=270 lần.
Điện áp ra U
rcm
= 9,6 mV
dòng điện ra I
racm
= 0,146 mA
Transistor làm việc ở chế độ A:
P
r
=U
rcm
*I
racm

- Chọn transistor BFW60
(npn) có các thông số như sau: U
cemax
=20V; I
cmax
=200mA; P = 0,3W
β = 50 ; f
T
=800 kHz. Có hệ số khuyếch đại công suất:
K
p
= 0,7xβ
min
= 0,7x50 = 35
- Điện trở vào của tầng :
21
R
vc
=R
ce
+ R
e~
(1+β) =
α
+
+
1
~evb
RR
chọn chế độ làm việc và bộ phân áp sao

≈++
−
(R
v.s
được tính trực tiếptại điểm làm việc trên đặc tuyến vào của tầng sau)
M
tr
=
2
tdotr
)RC(6,28f1+
≤
1500)*10*2,9*15000*(6,281
29
=+
−
( trong đó R
tđ
=500 Ω =Rrac// Re
~
các

giá trị này được tính theo chế độ làm
việc và điện trở phân áp)
-Tính điện dung ở mạch vào C , méo tần số ở đoạn dưới do điện dung đó gây ra
theo công thức :
C =
F10*6,7
1(1,01)28500)30(50000
0,159

L1 là biến áp ghép giữa tầng khuyếch đại đảo pha và tầng khuyếch đại công
suất đồng thời cũng là tải ra của tầng khuyếch đại đảo pha.
Do nguồn điện áp Vcc mang giá trị âm nên trong lúc tính toán ta lấy giá trị
tuyệt đối của các giá trịđiện áp và dòng điện.
Nguồn điện áp của mạch là 20V
Ta có:
Uceo =
2
maxUce
=
2
Vcc
=
2
20V
= 10(V)
Theo sổ tay điện tử ta có Icmax của Transistor DB813 là 5A nên ta có thể
chọn Ico = 2,5A.Đồng thời hệ số khuyếch đại của Transistor là β = 20 lần.
Rt chính là điện kháng của cuộn sơ cấp của biến áp ghép giữa tầng
khuyếch đại đảo pha và tầng khuyếch đại công suất . Theo tính toán đã có ỏ
phần tính toán sơ bộ ta có công suất ra của tầng khuyếch đại đảo pha là xấp xỉ
9,2W
Rbeo = 300 + (1+β)
Ico
mV26
= 300 + (1+20)
3
10*5,2
26
= 218 kΩ

24
R
23
= 5 Ω - Rt = 5 – 3 ≈ 2 Ω .
Ibo = Ico/ β =
20
5,2
= 0,25 A
Chọn Ubeo = 0,25 V
Theo các điều kiện để ổn định điểm làm việc ta có ;
Ipa = (5÷10) Ibo
Ubo = (5÷10) Ubeo
Chọn : Ipa = 6 Ibo = 6* 0,25 =1,5 A
Ubo = 10 Ubeo = 10 * 0,25 = 2,5 V
R17 =
Ipa
Ubo
=
5,1
5,2
= 1,7 Ω chọn bằng 2 Ω
R16 =
IboIpa
UboVcc
+
−
=
25,05,1
5,220
+

c
Ico
Uceo
Uce