NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo Viên Hướng Dẫn
Nguyễn Văn An
5
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Giáo Viên Phản Biện
6
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
MỤC LỤC
Trang
Phần I : Lý Thuyết Tổng Quan
Chương 1: Linh Kiện Sử Dụng
Chương 2: Các Khái Niệm Trong Mạch Khuếch Đại
2.1. Định nghĩa mạch khuếch đại 4
2.2. Đáp ứng tần số 5
2.3. Méo dạng 5
2.4. Dãi rộng và tạp nhiễu 6
2.5. Tổng trở vào 6
2.6. Tổng trở ra 6
2.7. Công suất danh định 6
2.8. Hiệu suất mạch khuếch đại 6
Chương 3: Khuếch đại dùng transistor lưỡng cực – BJT
3.1. Transistor mắc theo kiểu E chung 7
3.2. Transistor mắc theo kiểu C chung 7
3.3. Transistor mắc theo kiểu B chung 8
Chương 4: Ghép Giữa Các tầng Khuếch Đại
4.1. Ghép tầng bằng tụ liên lạc 9
4.2. Ghép tầng bằng biến áp 10
4.3. Ghép tầng trực tiếp 10
Chương 5: Khuếch Đại Hồi Tiếp
5.1. Khái niệm 11
5.2. Phân loại và công dụng 11
Chương 6: Khuếch Đại Vi Sai
6.1. Tín hiệu vào cùng biên độ cùng pha 12
6.2. Tín hiệu vào có dạng vi sai 12
6.3. Tín hiệu vào bất kỳ 13
6.4. Trạng thái mất cân bằng 13
Chương 7: Khuếch Đại Công Suất
7.1. Phân loại các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại công suất 14
7.1.1. Khuếch đại công suất hạng A 14
7.1.2. Khuếch đại công suất hạng B 14
7.1.3. Khuếch đại công suất hạng AB 14
7.1.4 Khuếch đại công suất hạng C 15
7.2. Các loại mạch khuếch đại công suất âm tần 16
7.2.1. Mạch OTL 16
7.2.2. Mạch OCL 17
7.2.3. Mạch BTL 17
Phần II: Thiết Kế Và Thi Công
Chương 1: Thiết kế
1.1. Sơ đồ nguyên lý 18
1.2. Sơ đồ nguồn 18
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
77
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
1.3. Sơ đồ mạch in 19
1.4. Sơ đồ khối 19
1.5. Phân tích các tầng làm việc của mạch OCL 20
1.6. Chức năng của các linh kiện tại các tầng 20
Chương 2: Thi Công.
2.1. Các thiết bị sử dụng 22
2.2. Lắp ráp mạch 22
2.3. Kết quả 22
Kết Luận 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 24
PHẦN I
LÝ THUYẾT TỔNG QUAN.
Chương 1
LINH KIỆN SỬ DỤNG
* Linh kiện chính sử dụng là transistor.
Transistor : là linh kiện bán dẫn gồm ba lớp bán dẫn tiếp giáp nhau tạo thành mối nối P –
N. Gồm có 2 loại: N P N và P N P.
Kí hiệu:
1.1. A1013.
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
P - N - P
N - P - N
88
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
1.2. C2383 .
1.3. C1815.
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
99
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
1.4. B688.
1.5. D718.
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
1010
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
Chương 2
CÁC KHÁI NIỆM TRONG MẠCH KHUẾCH ĐẠI
2.1. Định nghĩa mạch khuếch đại
Trong kỹ thuật, từ “khuếch đại” được định nghĩa là “dùng một năng lượng nhỏ để
điều khiển môt năng lượng khác lớn hơn gấp nhiều lần”.Có ba loại mạch khuếch
đại chính là:
– Khuyếch đại về điện áp : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu
ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần.
– Mạch khuyếch đại về dòng điện : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu
vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều
lần
– Mạch khuếch đại công suất là mạch được thiết kế sao cho cung cấp một lượng
công suất lớn cho tải tức là mạch khuếch đại công suất sẽ tạo ra điện áp cao và
dòng điện lớn để lái tải cần công suất lớn.Mạch khuếch đại công suất được ứng
dụng rất nhiều trong ngành điện – điện tử. Chúng ta chỉ xét mạch khuếch đại công
suất dùng trong lĩnh vực âm thanh ( còn gọi là mạch khuếch đại công suất âm tần).
– Mạch khuếch đại công suất âm tần dùng để tạo ra một lượng công suất để cung cấp
cho tải (tải thường là loa do chúng đòi hỏi một lượng công suất lớn để biến đổi tín
hiệu điện thành sóng âm). Mạch khuếch đại công suất thường được sử dụng rộng
rãi trong các máy: radio, máy thu hình, máy nghe băng, máy tăng âm, các hệ thống
stereo, loa phát thanh……
– Khả năng khuếch đại của một mạch được đánh giá bằng một thông số đó là độ lợi:
Độ lợi đi (Av) : Av =
i
v
v
0
, hoặc : A
v
(dB)= 20lg(
0
i
v
v
)
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
1111
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
Độ lợi điện (A
i
) A
i
=
i
I
I
0
, hoặc : A
I
(dB) = 20lg(
I
I
I
0
)
Độ lợi cơng suất (Ap) : Ap =
i
P
P
0
hoặc A
p
(dB) = 10lg(
I
P
P
0
)
– Thực tế khi sử dụng một bộ khuếch đại thì có thể sẽ không đáp ứng được độ
khuếch đại cần thiết, khi đó ta dùng nhiều bộ khuếch đại mắc nối tiếp nhau, trở
thành bộ khuếch đại nhiều tầng và có độ lợi tổng (At) là:
A
t
= A
v1
. A
v2
. A
v3
. . . A
vn
– Hệ số khuếch đại thường thay đổi theo tần số làm việc, do đó để đơn giản trong
tính toán ta thường tính theo hệ số khuếch đại trung bình
2.2. Đáp ứng tần số :
– Đáp ứng tần số (hay dãy tần hoạt động của mạch) được định nghĩa là một khoảng
tần số mà khi tần số tín hiệu ngõ vào nằm trong khoảng tần số này thì độ khuếch
đại của mạch sẽ là cực đại .
– Thông thường một mạch khuếch đại chỉ đáp ứng được một dãy tần số nào đó, ở tần
số thấp và tần số cao thì độ lợi sẽ giảm so với tần số trung bình. Khoảng tần số mà
độ lợi không bị suy giảm quá 3dB gọi là băng thông (BW) của bộ khuếch đại.
Mạch khuếch đại âm tần băng thông lí tưởng là: 20Hz ÷ 20KHz
– Khoảng tần số này được giới hạn bởi :
f
H
:tần số cắt cao
f
L
:tần số cắt thấp.
– Hiệu số giữa f
H
và f
L
được gọi là băng thông của mạch :B = f
H
- f
L
– Nếu tín hiệu ngõ vào nằm ngoài băng thông của mạch thì độ khuếch đại của mạch
sẽ thay đổi theo tần số.
– Nếu tín hiệu ngõ vào ở tần số f
H
hay f
L
thì độ khuếch đại của mạch ở tần số đó sẽ
giảm đi
2
lần hay suy giảm –3 dB so với độ lợi cực đại.
2.3. Méo dạng:
– Biểu thị cho sự thay đổi hình dạng của tín hiệu ra so với tín hiệu vào của mạch. Tín
hiệu khuếch đại trong mạch bị méo dạng do nhiều nguyên nhân gây ra như L, C,
BJT, do tín hiệu vào quá lớn, do nhiễu… Độ méo phân thành nhiều loại:
– Méo phi tuyến: đối với bộ khuếch đại lý tưởng thì khi tín hiệu vào là hình sin thì
tín hiệu ra cũng là hình sin. Các bộ khuếch đại trong thực tế thường không đảm
bảo được điều này, nghĩa là tín hiệu qua mạch không hoàn toàn là hình sin nữa.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là do bộ khuếch đại có chứa các thành phần
phi tuyến như BJT…đều có đặc tuyến là đường cong và các đặc tính khuếch đại
phi tuyến gây ra sái dạng tín hiệu ngõ ra.
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
1212
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
– Méo tần số : là dạng méo xuất hiện do hệ số khuếch đại thay đổi khi tần số tín hiệu
thay đổi gây nên sự biến đổi âm sắc. Nguyên nhân là do L, C từ mạch khuếch đại.
– Méo pha: là do sự dịch góc pha ban đầu của tín hiệu ra so với tín hiệu vào .Méo
pha có không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng âm thanh.
– Mép xuyên tâm: Do điện áp qua mối nối B-E của một transistor phải đạt đến mức
nào đó xác định (0.7v) trước khi có dòng base vào, nhờ đó dòng collector sẽ chạy
qua. Kết quả tín hiệu lái được đưa vào transistor lớp B phải
đạt được một mức cực tiểu nhất định trước khi dòng
collector của nó nằm trong vùng tích cực. Hiện tượng này
là nguyên nhân chính gây ra nhiễu trong bộ khuếch đại đẩy
kéo lớp B.
Hình:1
2.4. Dãi rộng và tạp nhiễu:
– Độ lợi của bộ khuếch đại không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn phụ thuộc vào
biên độ và cường độ của tín hiệu vào . Nếu điện áp quá giới hạn cho phép sẽ gây
quá tải cho tầng khuếch đại , nếu điện áp vào quá ngõ thì tạp nhiễu sẽ xuất hiện ở
ngõ ra , tap âm nhiễu này bao gồm tạp âm nhiệt của linh kiện thụ động và tạp âm
nội của linh kiện phi tuyến như BJT, FET… nếu không có tín hiệu vào thì ngõ ra
sẽ có tạp âm riêng của tầng khuếch đại .
– Tỉ số giữa giá trị cực đại và cực tiểu của điện áp vào gọi là dãi động của tín hiệu
(Ds)
(min)
(max)
IN
IN
S
V
V
D =
– Như vậy bộ khuếch đại sẽ không thể khuếch đại điện áp nhỏ hơn giátrị cực tiểu của
tín hiệu vào bởi vì điện áp nhỏ V
IN(min)
thì tạp nhiễu của tầng khuếch đại sẽ lấn áp .
Do đó người ta đưa tỉ số S/N để đánh giá chất lượng của bộ khuếch đại , tỉ số S/N
càng nhỏ càng tốt
S(signal): công suất tín hiệu
N(noise): công suất nhiễu
2.5. Tổng trở vào (Z
IN
):
Để tín hiệu không bị suy giảm thì tổng trở vào phải có giá trị đủ lớn : Z
IN
≥10R
S
.Với R
S
là điện trở nối tiếp của nguồn tín hiệu vào
2.6. Tổng trở ra (Z
OUT
):
Z
OUT
là điện trở nối tiếp với nguồn phát tín hiệu ra. Để tín hiệu không bị suy giảm thì
tổng trở ra phải có giá trị đủ nhỏ so với tải : R
L
≥10 Z
OUT
.Với R
L
là điện trở tải
2.7. Công suất danh định :là công suất lớn nhất mà mạch cung cấp cho tải theo
đúng yêu cầu thiết kế
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
1313
Mạch Khuếch Đại Công Suất Âm Tần
2.8. Hiệu suất của mạch khuếch đại ( η ) :
Hiệu suất của bộ khuếch đại công suất được định nghĩa là tỉ số giữa công suất tín
hiệu tung bình được phân phối trên tải với công suất trung bình được kéo từ nguồn
DC:
%100.(%)
CC
L
P
P
=
η
Với : P
L
là công suất tín hiệu tung bình được phân phối trên tải.
P
CC
là công suất trung bình được kéo từ nguồn dc.
Chương 3
KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR LƯỠNG CỰC – BJT
3.1. Transistor mắc theo kiểu E chung:
Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ
xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên
cực C, mạch có sơ đồ như sau :
Rg : là điện trở ghánh
Rđt : Là điện trở định thiên
Rpa : Là điện trở phân áp
Hình: 2
Mạch khuyếch đại điện áp mắc kiểu E chung, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên
cực C.
Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung.
Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện
ápU
CE
khoảng 60% ÷ 70 % Vcc.
Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần,
như vậy mạch khuyếch đại về điện áp.
Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng
kể
Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào : vì khi điện áp tín
hiệu vào tăng => dòng I
BE
tăng => dòng I
CE
tăng => sụt áp trên Rg tăng => kết
quả là điện áp chân C giảm , và ngược lại khi điện áp đầu vào giảm thì điện áp
SVTH: Nguyễn Đăng Quang – Võ Trường Giang – Châu Trí Hải
1414
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét