điện tử tương tự 1 ET00000 PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNGBÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ IMẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANHGiáo viên hướng dẫn : TS Mã lớp : Nhóm : Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Hùng MSSV: Dương Minh Thông MSSV: Cao Thanh Lâm MSSV: Bùi Duy Quang MSSV: Nguyễn Như Thế Tài MSS...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG 

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ I MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH

Giáo viên hướng dẫn Mã lớp Nhóm Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Hùng Dương Minh Thông Cao Thanh Lâm Bùi Duy Quang Nguyễn Như Thế Tài Nguyễn Gia Anh

: TS : : MSSV: MSSV: MSSV: MSSV: MSSV: MSSV:

Hà Nôi, 12/2020

MỤC LỤC Phần I: Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế.....................................3 1.1 Phân tích yêu cầu.............................................................................................3 1.2 Thiết kế sơ đồ khối..........................................................................................3 Phần II: Thực hiện yêu cầu....................................................................................4

2.1 Mô hình mạch khuếch đại................................................................................4 2.2 Khối 1..............................................................................................................5 2.3 Khối 2..............................................................................................................7 2.4 Khối 3..............................................................................................................9 2.5 Thông số toàn mạch.......................................................................................10 Phần III: Lắp đặt và hàn mạch............................................................................11 3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus.........................................................................11 3.2 Các thông số hiển thị trên oscilloscope..........................................................11 3.3 Mạch thực tế..................................................................................................12 Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt......................................................13 Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch...................................14 5.1 So sánh...........................................................................................................14 5.2 Nhận xét.........................................................................................................14 Tài liệu tham khảo.................................................................................................15

Phần I: Tính toán lý thuyết mạch được yêu cầu thiết kế 1.1 Phân tích yêu cầu - Yêu cầu đề bài:  Công suất 1W  Điện áp tín hiệu vào tối đa 50mV - 100mV  Sử dụng BJT  Tải ra: Loa 8 ohm - Yêu cầu chức năng:  Khuếch đại tín hiệu âm thanh.  Nhiệt độ làm việc ổn định từ 25oC – 50oC  Hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của méo, nhiễu tín hiệu. - Yêu cầu phi chức năng:  Đơn giản,gọn nhẹ và dễ sử dụng  Đảm bảo chất lượng tốt 1.2 Thiết kế sơ đồ khối Khốối khuếốch đại tnKhốối hiệu nh tiếềỏn cống suấốt Khốối khuếốch đ i ạcống suấốt Tín hiệu vào Tín hiệu ra

Hình 1.1: sơ đồ khối của mạch

Phần II: Thực hiện yêu cầu 2.1 Mô hình mạch khuếch đại  Để thực hiện mạch khuếch đại, nhóm sử dụng mô hình mạch ghép EC, CC kết hợp khuếch đại công suất (class AB).  Mạch trên gồm 3 khối: Khối1: Sử dụng transistor 2N2222 mắc EC, phân cực Emitter-follower. Khối 2: Sử dụng 2 transistor 2N2222 và Tip41 mắc CC, Sử dụng khối Darlington để nhằm làm giảm trở kháng trước khi đến với khối khuếch đại công suất. Khối 3: Sử dụng transitor TIP41 và TIP42 đẩy kéo, khuếch đại công suất.  Dựa vào yêu cầu của đề bài, ta tính toán được các thông số như sau: Ta có loa có công suất cực đại Pmax=1W Tải loa RL=8 VL = V Xét tín hiệu vào từ jack tai nghe là 50mV - 100mV chọn 60mV AV =VL /Vin

2.2 Khối 1

Hình 2.2.1: Khối khuếch đại tín hiệu nhỏ. * Chế độ DC: Chọn transitor khuếch đại tín hiệu nhỏ 2N2222A do giá thành rẻ, phổ biến, đáp ứng được thông số yêu cầu. Chọn điểm làm việc tĩnh Q(UCE;ICQ) = (6; 2.10-3), ở điểm làm việc này hệ số β của transitor vào khoảng 200. Do đó ta tính được: (R2+R3).IC + UCE = VCC ⇔ (R2+R3). 2.10-3 + 6= 12 ⇔ R2+R3 = 3000

Chọn R2 =2970, R3 = 30

Av=-Rc/re+Re=50??

IB=ICQ/ β= 1.10-5 (A) ⇔ VCC=IB.R1+IE.R3+0.7= IB.( R1+β.R3)+ 0.7 ⇔ R1 = 863k Có: re=0.026/IE=13Ω * Chế độ AC: Mạch tương đương AC

Hình 2.2.2: sơ đồ tương đương xoay chiều EC Zin1 = R1//[βre + (β + 1)R3)] = 8544// tính sau clm Zout1 = RC = 2970 Av = Vout / Vin ≈ -RC/(re + R3) 69 lần │Ai│ = β = 200 (lần)

2.3 Khối 2

Hình 2.3.1 Khối tiền khuếch đại công suất. * Chế độ DC Chọn điểm làm việc tĩnh của trans NPN 2N2222 là Q1(6V; 2mA) và của transistor PNP TIP41 là Q2(6V; 80mA).  re1 = 26mV/IE1 = 13(Ω)  re2 = 26mV/IE2 = 0.325(Ω) Hệ số β của 2 transistor mắc Darlington là βD = β1.β2 =200*40=8000 IE2= 80m(A) nên IB2= IE2 / β2 = 2 mA. Có : IE1 = IB2 = 2 (mA) nên IB1=IE1 / β1= 10-5 (A)

R5 = (VCC-UCE(Q2))/IC(Q2) =(12-6)/80mA= 75 Ω. Theo công thức, ta có : IB1=(Vcc-Ube1-Ube2)/( R4 + βD* R5 ) nên R4 = 460 kΩ. (mua con 500k) Chọn : R5 = 75 Ω, R4 =460 kΩ. * Chế độ AC Mạch tương đương AC

Hình 2.3.2 Sơ đồ tương đương xoay chiều Darlington Zin2 = RB//βD.RE = 260,377 (kΩ) Zout2 = re1/β2 + re2 = 0,65(Ω) Ai = βD RB/(RB+ βD RE)= 3471(lần) Av ~ 1 (lần)

2.4 Khối 3

Hình 2.4 Khuếch đại công suất * Chế độ DC Chọn transitor TIP41, TIP42 do chịu được công suất lớn. Chọn C5 lớn dùng làm nguồn nuôi cho khối công suất ở chu kì âm → Chọn C5 = 1000μF. UCE = Vcc / 2 = 6V Đặt R = R6 = R7, ta có : Vcc = 2R * IBQ + 2 * VD Vì là class AB nên : QClass A < Q < QClass B nên chọn ICQ = 40% * IC(sat) với Ic(sat) = = 12/ 2*8

 ICQ = 0.3 A => IBQ = 7.5*10^-3 A re = 26mV/ICQ = 0.087(Ω) R=  R ≈ 706.6 (Ω) * Chế độ AC Zin3 = 2*R|| β re = 17.1 (Ω) Zout3 = RE // re = 0.086(Ω) Av ~ 1 (lần) 2.5 Thông số toàn mạch  Avs = * Av1(NL) * * Av2(NL) * * Av3(NL) *  Avs = 65 (lần)  Po = Uhd2 /RL = [60mV*65/ √(2)]2/8 = 0.95W  Rin = Zin1 = 8544 Ω  Rout = Zout3 = 0.086 Ω.  Tụ C1 = 10uF: f1 = = 1.86 Hz  Tụ C2 = 10uF : f2 = = 0.06 Hz  Tụ C3 = C4 =100uF : f3 = = 89.66 Hz  Tụ C5 = 1000uF: f4 = = 19.68 Hz  Như vậy tần số cắt dưới là 89.66 Hz.

Phần III: Lắp đặt và hàn mạch 3.1 Mạch mô phỏng trên Proteus

Hình 3.1: Mạch mô phỏng proteus 3.2 Các thông số hiển thị trên oscilloscope

Hình 3.2: Hiển thị oscilloscope

3.3 Mạch thực tế

Hình 3.3: Mạch thực tế

Phần IV: Các thống số trên mạch đã lắp đặt Bảng 1: Bảng so sánh các giá trị lí thuyết, mô phỏng, thực tế của các thông số Lý thuyết 12V 60mV 4V

Nguồn cấp Vin Vout

Mô phỏng 12V 70mV 3.8V

Thực tế 12V 30 - 100mV 0.5V-1.5V

Bảng 2 : Bảng giá trị thực tế của Uce đối với transistor Q1,Q2,Q3 đo được Transistor

Transistor

Transistor

Transistor

Transistor

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

2N2222 Uce=1.88V

2N2222 Uce=3.2V

TIP41C Uce=3.2V

TIP41C Ic=4.68mA

TIP42C Ic=4.68mA

Phần V: So sánh và nhận xét các thông số đo trên mạch 5.1 So sánh - Nguồn nuôi: Theo lý thuyết và mô phỏng như nhau còn trên thực tế có chênh lệch - Vin: Theo lý thuyết và mô phỏng như nhau còn trên thực tế chênh lêch - Vout : Kết quả đo được trên thực tế khác xa so với mô phỏng và lý thuyết. 5.2 Nhận xét - Kết quả đo thực tế trên mạch đã không được như tính toán theo lý thuyết tuy rằng ra thực tế mạch vẫn chạy tốt. - Một số nguyên nhân mà chúng em nghĩ gây ra sự khác biệt trên đó là: + Thông số kĩ thuật của linh kiện lắp đặt có sự sai số + Trong quá trình mua linh kiện lắp đặt có một số linh kiện không có thông số như yêu cầu tính toán nên chúng em đã thay bằng nhưng linh kiện khác có chức năng tương đương khác và có giá trị xấp xỉ nó.( VD TIP41C, TIP42C ) + Do quá trình hàn, làm mạch thủ công. + Do tín hiệu xoay chiều vào biên độ không ổn định nên không thể đo được chính xác biên độ ra tương ứng với biên độ vào tại cùng một thời điểm, nên khó để xác định được khuếch đại thực tế.

Tài liệu tham khảo Electronic Devices and Circuit theory – Robert Boylestad Louis Nashelsky https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/15068/PHILIPS/2N2222A.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/830759/DIOTEC/1N4148.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/448508/CENTRAL/TIP41.html https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/433443/MCC/TIP42.html HẾT...