`TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
o0o
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Sinh viên: PHẠM TẤN TÀI
Lớp: 02DV1L
MSSV: 270029D
Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông.
Giảng viên huớng dẫn: THS. ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC.
Ngày nhận: 10/04/2008
Ngày nộp: 15/06/2008
I.Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN .
II. Số liệu ban đầu:
1. Công suất ra: 90 W.
2. Trở kháng tải: 5,5 Ohm.
3. Điện áp vào: Vin = 2 Vp-p.
4. Dãi tần: 30 Hz – 1 9 Khz.
5. Hiệu suất: > 65%.
III.Nhiệm vụ thiết kế:
- Nguyên cứu lý thuyết mạch khuyếch đại âm tầnlớp B.
- Tính toán các giá trị của linh kiện.Kết quả tính toán phải đáp ứng yêu cầu ban đầu và linh kiện phải
phù hợp linh kiện chuẩn.
- Vẽ mạch kết quả trên giấy A4(điền đầy đủ giá tri linh kiện)
- Trình bày đồ án bằng chữ đánh máy trên giấy A4(cỡ chữ 12, khoảng 20 trang).
Ngày 15 tháng 04 năm 2008
Bộ môn điện tử viễn thông Giảng viên hướng dẫn

Ths. ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC
MỤC LỤC
TIÊU ĐỀ TRANG

Phần III : SƠ ĐỒ HÒAN CHỈNH………………………………………………………….24

Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
PHẦN I : LÝ THUYẾT
A. TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI
I. CÁC KHÁI NIỆM TRONG MACH KHUYẾCH ĐẠI
1. Định nghĩa mạch khuyếch đại
Mạch khuyếch đại công suất là mạch đươc thiết kế sao co cung cấp một lượng công suất lớn cho
tải, tức là mạch khuyếch đại công suất sẽ tạo ra điện áp cao và dòng điện lớn để lái tải cần công suất
lớn. mạch khuyếch đại cộng suất được ứng dụng rất nhiều trong ngành điện điện tử. Chúng ta chỉ
xet mạch công suất trong linh vực âm thanh gọi là mạch khuyếch đại công suất âm tầng
Mạch khuyếch đại công sụất âm tầng dùng để tạo ra một lượng công suất để cung cấp cho
tải( tải thường là loa do chúng đòi hỏi một lựong công suất lớn để biến đổi tín hiệu điện thành sóng
âm thanh). Mạch khuyếch đại công suất thường được sử dụng rộng rải trong các máy : radio, máy
thu hình , máy nghe băng , máy tăng âm, các hệ thống stereo loa phát thanh…
2 Đáp ứng tần số:
Đáp ứng tần số hay dãy tần hoạt động của mạch được định nghĩa là một khoảng tần sốmà khi tần
số tín hiệu ngõ vào nằm trong khoảng tần số này thì độ khuyếch đại của mạch sẽ là cực đại.
Khoảng tần số này được giới hạn bởi :
f
H
: tấn số cắt cao .
f
L
: tần số cắt thấp.
Hiệu suất giữa f
H
và f
L
được gọi là băng thông của mạch : B = f

Hệ số khuếch đại : là khả năng khuếch đại của một mạch đươc đặc trưng bằng một thông số gọi
là độ lợi hay độ lợi khuếch đại.
Độ lợi điện áp (Av) =
Vo
Vi
.
Độ lợi dòng điện (Iv) =
Io
Ii
.
Độ lợi côngsuất (Ap) =
Po
Pi
2. Hiệu suất của mạch khuếch đại (ή)
Hiệu suất của bộ khuếch đại công suất được định nghĩa là tỉ số giữacông suất tín hiệu trung bình
được phân phối trên tải với công suất trung bình được kéo từ nguồn DC:

μ (%) =
L
CC
p
P
.100%
Với P
L
là công suất tín hiệu trung bình đựợc phân phối trên tải
P
cc
là công suất trung bình đựơc kéo từ nguồn DC.
3. Độ méo:

• Ở chế độ tĩnh không có tiêu thụ điện áp .
b. Khuyết điểm .
• Tín hiệu chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ .
• Méo phi tuyến lớn .
3. Khuếch đại công suất loại AB
Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tín hiệu ngõ rat hay đổi hơn một nửa chu kỳ của
tín hiệu vào (transistor hoạt động hơn một nửa chu kỳ dươnghoặc âm của tín hiệu vào ).
Đặt điểm :
• Kết hợp cả hai đặc tính của chế độ loại A và B nên khắc phục được nhược điểm của chế
độ loại A và B.
• Hiệu suất khá cao ≤ 70%.
4. Khuyếch đại công suất loại C.
Trasistror được phân cực trong vùng ngưng dể chỉ một phần nhỏ hơn nửa chu kỳ của tín hiệu
ngõ vào được khuyếch đại . mạch này thương dung khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng
hưởng .
a. Ưu điểm :
• Hiệu suất rất cao ≤ 90%.
b. Khuyết điểm :
• Méo phi tuyến lớn (70%). Để hạn chế méo ta phải làm khung cộng hưởng ghép LC.
Hình 9.1 Mô tả việc phân loại các mạch khuyếch đại công suất .
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 3
I
C
A
AB
C
C
Giới hạn
công suất
Vùng ngưng

I
c
0
0
i
c
0
i
c
t
t
t
t
A
AB
B
C
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
• Tín hiệu ra bị méo ở tần số thấp do tụ C
out
gây ra (do tụ C
out
không thể tiến tới vô cùng).
2. OCL(Output Capcitor):
a. Đặc điểm:
• Được cấp nguồn đối xứng (+Vcc và – Vcc nên điện thế điểm giữa bằng 0V).
• Tín hiệu vào mạch khuyếch đại trực tiếp không cần qua tụ.
Không có tụ Co tại ngõ ra loa.
b. Ưu điểm :
• Khả năng chống nhiểu tốt do dùng kiểu khuếch đại vi sai ở ngõ vào.

P
cc
= V
cc
. I
cc

Trong đó : I
cc
là dòng điện trung bình cung cấp cho mạch do dòng tải có đủ cả hai bán kỳ nên
nếu gọi I
p
là dòng điện qua tải, ta có :
I
cc
=
2
π
.I
p

P
cc
= V
cc
.
2
π
.I
p

• Khuyết điểm :
Méo xuyên tâm (cross-over) . Nguyên nhân gây méo dạng xuyên tâm là khi bắt đàu môt
bán kỳ ,transistor không dẩn điện ngay mà phải chờ khi biên độ vượt qua áp ngưỡng V
BE
(Để
khắc phục người ta mồi cho các chân B một điện thế dương nhỏ đối với BJT NPN và âm nhỏ đối
với PNP).
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 6
Q1 Dẫn một bán kỳ
Q2 Dẫn một bán kỳ
Tải
Vi
Vo
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
2. MACH OTL (Output Trasfomer Less)
• Sơ đồ khối mạch OTL
2.1. Tầng nhập (Input Stage)
Là tầng đầu tiện tín hiệu vào , có nhiệm vụ biến tín hiệu có mức điện thế thấp thành tín hiệu có
mức điện thế cao hơn để ghép vào tầng khuyếch đại điện thế (đây là mạch khuyếch đại biến điện thế
thành cường độ). Do đó tín hiệu phải trung thực ,nguồn cấp phải được lọc kỷ để khỏi ảnh hương tới tín
hiệu tầng này.
Trong mạch OTL , người ta dung hồi tiếp âm để giảm méo dạng (tuy nhiên chất lượng không tốt
bằng dung vi sai trong OCL).
2.2 Tầng khuyếch đại điện áp( Voltage Stage)
Tầng này có chức năng nhận tín hiệu từ tầng nhập vào , chuyển đổi thành tín hiệu từ ngõ ra tầng
nhập thành tín hiệu có mức điện thế cao hơn để cung cấp cho tầng khuyếch đại công suất .
2.3 Tầng khuyếch đại công suất(Output stage)
Nhận tín hiệu có điện áp cao từ tầng khuyếch đại điện áp rồi khuyếch đại và cung cấp dòng âm
tầng cò cường độ lớn cho loa.
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 7

• Cặp công suất nếu không phải là bổ phụ thì dễ gây méo phi tuyến .
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 8
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
Phần II . THIẾT KẾ
1. TẦNG KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT
1.Sơ đồ nguyên lý
C o
C 6
R 1 4
R 1 0
R 1 3
Q 4 A
31
2
R 1 6
Q 6 A
31
2
D 2
V c c
C z 1
R 1 2
R 1 1
D 1
Q 7 A
31
2
0
Q 5 A
31

Co Tụ ra loa ngăn dòng DC qua tải
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3.1
Tính nguồn cung cấp
• Biên độ áp nguồn trên loa
2. . 2.90.5,5 31,46( )
LP L L
V P R v= = =
• Biên độ dòng điện trên loa
31,46
5,72( )
5,5
L
LP
L
V
I A
R
= = =
• Dòng điện trung bình chạy qua nguồn
2 2
. .5,27 3,64( )
3,14
tb L
I I A
π
= = =
• Chọn hệ số lợi dụng điện áp nguồn ξ = 0,9
Suy ra
31,46

3.2. Chọn C
0

• C
0
là tụ liên lạc ngắn mạch ở chế độ AC và hở mạch ở chế độ DC . Nên ta chọn C
0
càng
lớn càng tốt theo công thức sau:
3
0
min
1 1
0,965.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.5,5
L
C F
f R
π
−
≥ = =
Chọn C
0
= 2200 (μF)
3.3
Chọn Cz
• Cz ngắn mạch ở tấn số cao và hở mạch ở tần số thấp
6
max
1 1

= = = =
• Để Trasistor hoạt động an toàn, ta chọn Trasistor với các thông số sau:
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 10
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
max
max 6
max
70( )
18,7( )
5,72( )
CE cc
c Q
c L
V V v
P P w
I I A
> =
> =
> =
Ta chọn hai transistor phù họp với các thông số trên :
3.6
Chọn R14, R15
Đây là hai điện trở ổn định nhiệt cho Q6, Q7 ta nên chọn giá trị của hai điện trở này để
dòng qua nó không bị tiêu tán lớn

14 15
1 1
. .5,5 0,275( )
20 20
L

(Q6) +
6 14
.R
β
6
0,025.
0,025.100
1,4. 1,4. 87,5( )
( 6) 0.04
( 6) 87,5 100.0,33 120,3( )
ie
c
AC
h
I Q
R Q
β
= = = Ω
⇒ = + = Ω
6
6 14 6 14
( 6).
( 6)
( 6) . .
( 6) ( 6)
0,7.100
100.0,33 1783( )
0,04
BE
BE

cmax
(Q
4
)
V
CEmax
>V
CE
(Q
4
)
P
Cmax
> P
C
(Q
4
)
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 11
Thông số
Tên
max
( )
c
P W
max
( )
c
V V
max

R R
mA
+ +
= =
+
= =
max 6 6
max 6
6 6
( ) ( )
( )
3,64 0,04
36,8( )
100
C TB C
B
I Q I I Q
I Q
mA
β β
+
= =
+
= =

⇒
I
Cmax
(Q
4

.24,67=0,95 (w)
Ta chọn Q
4
, Q
5
là cặp transistor bổ phụ với các thông số sau:
Thông số
Tên
max
( )
c
P W
max
( )
c
V V
max
( )
c
I A
Β4 = β5
Q4 (MJE181) 12.5 60 3 70
Q5 (MJE171) 12.5 60 3 70
3.9
Chọn R
10
Ở chế độ AC tụ C
6
bị ngắn mạch nên ta có : R
10

R BE R
V
I R R V Q V= + + +
Chọn
max 4
10 4
4
( )
38,3
10. ( ) 10. 10. 5,47( )
70
C
R B
I Q
I I Q mA
β
= = = =
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 12
4 12 12
11 10
10
3
3
( ) .
2
70
0,7 1,5.10 .470
2
560 5709,6( )
5,47.10


V
R
Dùng để điều chỉnh điện áp phân cực từ 2- 4 v
V
R
Được điều chỉnh sao cho mỗi transistor có V
BE
= 0,5v để làm việc trong chế độ AB
R 1 2
D 2
D 1
0
Q 4 A
31
2
Q 5 A
31
2
V c c
V R
R 1 3
4 12 13 5 1 2
4 12 12 13 13 5 1 2
3
( ) ( )
( ) . . ( )
0,7 1,5.10 .470.2 0,7 0,7 0,7 1,41( )
VR BE R R BE D D
BE R R BE D D


Các diode này có nhiệm vụ phân cực cho các mối nối B-E của các transistor, nên ta chọn
các diode này có điện áp mở khi phân cực thuận là 0,7( v) và có dòng làm việc là
I
mac =
1 (A)
⇒
chọn D
1,
D
2
là 1N4007
3.13
Chọn tụ C
6
C
6
là tụ Boostrap, tạo hồi tiếp dương cho Q
4

6
6
3
min 11
1 1
0.078.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.6,8.10
C F
f R
π

3.1 .Chọn R
9
Chọn sụt áp trên điện trở R
9
là 1V ta được :
3
9 9 9
9
3
3 3 10
1
0,18.10 ( )
( ) ( ) 5,47.10
R R R
E C R
V V V
R
I Q I Q I
−
= = = = = Ω
Chọn R
9
= 220(Ω)
3.2. Chọn C
5

C
5
//R
9

Ký hiệu Chức năng
Q
2
Mắc E chung, khuyếch đại tín hiệu điện áp ngõ vào
Q
3
Làm tầng thúc cho tầng xuất âm
R
4
, R
5
Phân cực cho Q
2
hoạt động
R
6
Tăng tổng trở ngõ vào của cực B Q2, là điện trở bổ nhiệt cho Q2
R
7
Là tải của Q2, ổn định nhiệt cho Q2 đồng thời phân cực cho Q3
R
8
Dùng chỉnh điện áp giữa đúng bằng V
cc
/2
R
9
Phân cực , ổn định nhiệt cho Q3
R
f

Trong đó :
3 10 11 9
3 10 11 9
3
( ) 2.
( ).( ) 2.
70 5,47.10 .(560 6800 270) 2.0,7 1
30,66( )
CE CC R R VR D R
CC C VR D R
V Q V V V V V V
V I Q R R R V V
V
−
= − − − − −
= − + + − −
= − + + − −
=
3 10
3
3 3 3
( ) 5,47( )
( ) ( ). ( ) 5,47.10 .30,66 0,168( )
C R
C C CE
I Q I mA
P Q I Q V Q W
−
≈ ≈
= = =

3
2 3
3
7 3 9
7 7
7
3
7 2
( )
5,47
( ) 10. ( ) 10. 10. 1,094( )
50
( ) 0,7 1 1,7( )
1,7
1,55( )
( ) 1,094.10
C
C B
R BE R
R R
R C
I Q
I Q I Q mA
V V Q V V
V V
R K
I I Q
β
−
= = = =

V
V V Q V
P P Q I Q V Q mW
> =
> = =
> = = =

Chọn Q
2
= Q2SA1015 với các thông số sau :
Thông số
Tên
P
Cmax
(mW) V
CEmax
(V) I
Cmax
(mA) β2
Q
2
(Q2SA1015) 800 150 50 50
3.7 Chọn R
f

2 7
3
2 2
70
( ) 17,5 1,7 15,8( )

V
LP
vf
V iP
R R
A
V
A v
A R V
β β
+
= = = = =
+
8
15000
492,5( )
31,46 1 30,46
f
R
R⇒ = = = Ω
−
Chọn R
8
=560 (Ω)
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 17
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
3.9.
Chọn C
f


.
1.50
45,7( )
( ) ( ) 1,094.10
R R R
R B C
V V V
R K
I I Q I Q
β
−
= = = = =
Chọn R
6
= 47(KΩ)
3.11 Chọn R
5

Chọn dòng qua R
5
là 1(mA)
Theo K
II
ta có :
5 6 6
( )
2
CC
R Rf BE R
V

R CC R
V V V V= − = − =

Chọn R
4
= 56 (KΩ)
3.13 Chọn C
4

Ta chọn C
4
sao cho
6
4
min 5
1 1
0,29.10 ( )
2. . . 2.3,14.30.18000
C F
f R
π
−
= =?
Chọn C
4
=4,7 (μF)
IV. TẦNG NHẬP (INPUT STAGE)
1. Sơ đồ nguyên lý
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 18
3

C 3
Q 1
C 2
R 1
R 2
0
2. Chức năng của các linh kiện

3. Tính toán và chọn linh kiện
3.1. Chọn C
2

C
2
là tụ liên lạc Inputstage và Voltage Stage , hở mạch DC và ngắn mạch AC ở tầng số cao :
Trong đó
0
R f . ( h f e 2 + 1 )
h i e 2
R 8 ( h f e 2 + 1 )
R b
Z L
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 19
Ký hiệu linh kiện Chức năng các linh kiện
Q
1
Mắc E chung dùng khuyếch đại điện áp ngõ vào
R
2
Phân cực cho Q1 , lấp điện áp cho cực B của Q1

?
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
8 2 2
4 5 6
//{ [ ( 1) // ( 1)]}
( // ) (56//18) 47 60,6( )
L b ie f
b
Z R h R R
R R R R K
β β
= + + +
= + = + = Ω
3
3
2
3
2
25.10 . 25.10 .50
1,4. 1,4. 1599,6( )
( ) 1,094.10
ie
C
h
I Q
β
−
−
−
= = = Ω

3
3
3 1
1 70
. 7( )
10 10
7
1,4( )
( ) 5.10
R CC
R R
R E
V V V
V V
R K
I I Q
−
= = =
= = = = Ω
Chọn R
3
= 1,5 (KΩ)
3.3
Chọn C
3

C
3
ngắn mạch AC và hở mạch DC ở tầng số cao
6

3.5
Chọn R
17

Ta có :
17
3
3
70 30
8( )
5.10
cc z
R
V V
R K
I
−
−
−
= = = Ω
Chọn R
17
=8,2(KΩ)
3.6
Chọn R
1
1 1 3
( ) ( ) 7 7 14( )
C CE R
V Q V Q V V= + = + =

CC
CE CE
C C C CE
I I Q I mA
V
V V Q V
P P Q I Q V Q mW
> = =
> = =
> = = =
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
Chọn R
1
=15(KΩ)
3.7 Chọn R
2

V
R2
= V
C
(Q
1
) - V
R3
– V
BE
(Q
1
) = 14 – 7 - 0,7 = 6,3 (V)

3.8 Chọn C
1

C
1
là tụ liên lạc với Voltage Stage , ngăn DC và ngắn AC
Chọn C
1
=4.7 (μF)
3.9 Chọn Cc1
Ta có :
1
min
min
1 17 1 3
9
1
17 1 3
1 1
0,033( )
30
10. 0,0033( )
.( )
0,0033
0,42.10 ( )
( ) (8,2 68 1,5)
T
c
c
f T s

1
là tụ lọc nguồn cung cấp cho tầng Input Stage, vì vậy chọn C
1
lớn để phẳng DC
Chọn C
1
= 2200(μF)
V. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOÀN CHỈNH
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 21
Thiết kế mạch khuyếch đại công suất âm tần SVTT: Phạm Tấn Tài
GVHD : Th.s Đặng Ngọc Minh Đức 22
+
C i n
1 . 5 K
R 7
1 , 8 K
R L
5 . 5
R f
1 5 K
0
C o
0 , 3 3 / 5 W
R 1 5
C c 2
1 0 0 P F
C 2
1 0
C z 1
2 2

C 3
4 7
C 6
3 3
Q 7
M J 1 5 0 0 2
R 1 2
4 7 0
R 1
1 5 K
Q 5
M J E 1 7 1
R 1 1
6 , 8 K
R 2
6 8 K
R 1 6
5 , 5
R 1 4
0 , 3 3 / 5 W
R 1 3
4 7 0
R 3
1 8 K
Q 4
M J E 1 8 1
0
R 4
5 6 K
0