Header ĐAMH1
Page 1 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

Trƣờng ĐH Bách Khoa TP HCM
Khoa Điện –Điện Tử

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

Đề tài: Thiết kế mạch khuếch đại

công suất âm tần
GVHD: Thầy ĐINH QUỐC HÙNG
SVTH: PHẠM DUY THÀNH

40602230

VŨ PHƢƠNG THẢO

40602267

LỚP :

DD06DV03

TP HCM ngày 20/12/2009

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 1 of 126.


2


Header ĐAMH1
Page 3 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

MỤC LỤC:
I/ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1/ Khảo sát mạch khuếch đại công suất lớp B……………………………………..4
2/ Các dạng mạch của mạch công suất lớp B………………………………………6
-

Mạch công suất push-pull liên lạc bằng biến thế…………………………..6

-

Mạch công suất kiểu đối xứng- bù………………………………………….7

3/ Một số mạch khuếch đại công suất âm tần……………………………………..9
-

Mạch OTL

-

Mạch OCL


dùng 2 transistor, mỗi transistor dẫn điện ở một nữa chu kỳ của tín hiệu. Mạch này gọi là mạch công
suất đẩy kéo (push-pull).

Công suất cung cấp: (công suất vào)
Ta có:
Pi(dc) = VCC . IDC
Trong đó IDC là dòng điện trung bình cung cấp cho mạch. Do dòng tải có đủ 2 bán
kì nên nếu gọi Ip là dòng đỉnh qua tải , ta có:

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 4 of 126.

4


Header ĐAMH1
Page 5 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

Dùng nguồn đôi

Dùng nguồn đơn

Công suất ra:
Công suất ra lấy trên tải RL có thể đƣợc tính:
Po(ac)=
Tính theo điện thế dỉnh đỉnh :
Po(ac)=


2/ CÁC DẠNG MẠCH CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG
SUẤT LỚP B:
2.1/ Mạch công suất push-pull liên lạc bằng biến thế:

- Trong bán kỳ dƣơng của tín hiệu, Q1 dẫn. Dòng i1 chạy qua biến thế ngõ ra tạo
cảm ứng cấp cho tải. Lúc này pha của tín hiệu ñƣa vào Q2 là âm nên Q2 ngƣng dẫn.
- Ðến bán kỳ kế tiếp, tín hiệu ñƣa vào Q2 có pha dƣơng nên Q2 dẫn. Dòng i2 qua
biến thế ngõ ra tạo cảm ứng cung cấp cho tải. Trong lúc ñó pha tín hiệu ñƣa vào Q1 là âm
nên Q1 ngƣng dẫn.
i1 và i2 chạy ngƣợc chiều nhau trong biến thế ngõ ra nên ñiện thế cảm ứng bên cuộn thứ
cấp tạo ra bởi Q1 và Q2 cũng ngƣợc pha nhau, chúng kết hợp với nhau tạo thành cả chu kỳ của tín
hiệu.

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 6 of 126.

6


Header ĐAMH1
Page 7 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

Thực tế, tín hiệu ngõ ra lấy đƣợc trên tải không đƣợc trọn vẹn nhƣ trên mà bị biến dạng.
Lý do là khi bắt đầu một bán kỳ, transistor không dẫn điện ngay mà phải chờ khi biên độ vƣợt qua
điện thế ngƣỡng VBE. Sự biến dạng này gọi là sự biến dạng xuyên tâm (cross-over). Ðể khắc phục,
ngƣời ta phân cực VB dƣơng một chút (thí dụ ở transistor NPN) để transistor có thể dẫn điện tốt ngay


Trong thực tế, để tăng công suất của mạch, ngƣời ta thƣờng dùng các cặp
Darlington hay cặp Darlington_cặp hồi tiếp.

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 8 of 126.

8


Header ĐAMH1
Page 9 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

3/ MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN:
Mạch khuếch đại OTL:

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 9 of 126.

9


Header ĐAMH1
Page 10 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng



Header ĐAMH1
Page 11 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

 ζ=

Chọn Vcc = 18V.
* Tầng công suất hoạt động ở chế độ AB nên Q5Q6 và Q7Q8 luân
phiên hoạt động ở mỗi bán kì, xét hoạt động của một cặp transistor
Q5Q6, còn Q7Q8 tƣơng ứng đối xứng qua.
Chọn transistor Q6 và Q8:
Công suất tiêu tán trên transistor Q6 và Q8:
2PC = PCC - PL


Giá trị

(*)

đƣợc tìm bằng cách lấy vi phân P6 theo Icm
.2.Icm.RL


Pc= Pcmax

=Icm. RL  Icm=


Theo datasheet, TIP41 và TIP41 có các thông số sau:

Tính R13, R14
Để R13, R14 ít ảnh hƣởng đến hiệu suất của mạch cần chọn R13, R14 có giá trị rất nhỏ so với RL
Chọn R13= R14= 0,1Ω
Công suất tiêu tán trung bình trên trở R13( R14) phải chịu
PRTB= R13.

^2 =R13 .
=0,1.

=0,037W

Công suất đỉnh mà trở R13 (R14) phải chịu:
PRđ =R13.

= R13.

= 0,365W

Chọn R13 , R14 là trở công xuất 1W.
Chọn Q5, Q7, R11, R12
Để Q6 và Q8 luôn hoạt động khi có tín hiệu vào, ta phân cực sao cho dòng DC của Q6 và Q8
khoảng 50mA ( vì TIP chỉ bắt đầu hoạt đọng vớí I= 30mA)
Dựa vào datasheet của TIP41, TIP42, ta xác định đƣợc : VBE=0,5;

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 12 of 126.


R11.( 20- 15,1) = 0,5 + 0,1.( 50mA+

)


R11= 115,5Ω
Nhƣ vậy, chọn R11 =R12= 120Ω
IC5(peak) =π.(
– ICQ5 ) + ICQ5 π.

= 63mA

Pcmax = 0,5. Vcc. ICQ5 – 0,5. ICQ. Rac 0,5. Vcc. ICQ5 =0,5 . 18.20mA = 0,18W
Chọn transistor Q5 và Q7 là cặp bổ phụ MJE 340 và MJE 350, có các thông số theo datasheet nhƣ
sau:

2/ TẦNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI:
4 diode D1 D4 để bù nhiệt ở 4 mối nối BE và phân cực DC cho cặp TST Q5 và Q7,
tránh hiện tƣợng méo xuyên tâm.
Chọn diode có: V =VBE 0,5V
Vac= VBE5 + VBE6 + R13. ICQ6
= 0,6 + 0,5+ 0,1 .0,76
=1,2V

VAA’= 1,2.2= 2,4V
Theo datasheet của MJE 340 và MJE 350, chọn hfe =55

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 13 of 126.

méo nhiễu )
Ta có: VCEQ4= 2Vcc – ICQ4.( R8+ R9 + R10)
= 2Vcc –ICQ4. RDC
Với RDC = R8+ R9 + R10
Rac = R8+ R9
Xét ở điều kiện Maxswing, VCEQ4 =Vcc
Để giảm tổn thất dòng tín hiệu ra loa, chọn R8
RL
Chọn R8 =510
Vì Vc =0 ( khi mạch cân bằng)
R8+ R9 =
=
= 2,8kΩ


R9= 2.2kΩ
R10 = (VR2- VBE4)/ ICQ4= 270Ω
Điện trở R8 kết hợp với tụ C5 tạo ra đƣờng hồi tiêp tự cử ( mạch bootstrap) có tác dụng cân
bằng tín hiệu kéo đẩy ngõ ra.

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 14 of 126.

14


Header ĐAMH1
Page 15 of 126.


 ICQ3 = 2 ICQ1 = 2mA
Chọn Diode Zener có Vz= 3,1V

VRv 2 

Vz  VEB 3 3,1  0,7

 1.2k
I CQ3
2

Vì Iz>> IBQ3.Chọn Iz = 5 mA.
Khi đó Diode Zener thỏa yêu cầu đã nêu : chọn D1N4684
R5 có tác dụng phân áp VCC, tạo phân cực DC cho Q3 :
Chọn R5 = 1.2k
=> R4 

VCC  I CQ3 xR5  VZ
IZ



18  1,2 x7  3,1
 1,3k
5

Chọn R4=1k
Với tầng vis ai Q1 và Q2 :
Chọn VECQ1=VECQ2  VCC=18V
ICQ1 = ICQ2 = 1 Ma

VR2=VBE4+ICQ4 x R10= ICQ1 x R2

 0,6 + 6x270 = 1 x R2
 R2 = 2.22k
Chọn

R2=2.2k

Để mạch vi sai triệt nhiễu tốt,ta phân cực cho Q1 và Q2 giống nhau :
ICQ1= ICQ2
VCEQ1= VCEQ2
Ta chọn R2= R3=2.2k
Độ lợi yêu cầu :
Af = 150÷300 (với Vi=100mV)
Mà Av 

R6
 150
R7

Chọn R6=R7=220k (cân bằng DC cho Q1 và Q2)

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 17 of 126.

17


Header ĐAMH1

 4658
vi ib 4 ib1 vi
R2  hie 4
hie1  hie 4  R6 // R7

I CQ4



1,4 x 25 x 200
 1.2k
6

v L v L ib 4 ib1
R2
1
1

x
x
 ( R8  R9 ) xh fe1 x
xh fe 4 x
x
v f ib 4 ib1 v f
R2  hie 4
hie1  hie 4  R6  R1 R7  R6 //( R1  hie1  hie 2 )

=-21

Avf 

1
2 . f .( R10 //( hie 4  R2 ))



C7 



C7= 498

.

Chọn giá trị của tụ C7= 470
Tụ C4 : Tụ C7 có tác dụng ngăn DC, ở AC, nó phải có giá trị sao cho khi hoat động trong dải
thông từ 20hz đến 20KHz, độ lợi giảm không quá 3dB, nghĩa là :

>
 Zc4
Header ĐAMH1
Page 22 of 126.

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 22 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

22


Header ĐAMH1
Page 23 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng

Băng thông của mạch :

SVTH: Phạm Duy Thành – Vũ Phương Thảo

Footer Page 23 of 126.

23


Header ĐAMH1
Page 24 of 126.

GVHD:Đinh Quốc Hùng