ĐỒ ÁN MƠN HỌC TÍCH HỢP MỨC I NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ngày tháng năm Chữ ký giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ngày tháng năm 20 Chữ ký giáo viên phản biện LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay,cùng với phát triển kỹ thuật công nghệ tăng âm cải tiến đến mức hoàn hảo hệ thống hifi stereo, âm trung thực, hiệu suất cao tiêu mà nhà thiết kế cố gắng để đạt cách tốt Mạch khuếch đại công suất âm tần nói chung đơn giản, để làm mạch khuếch đại âm có chất lượng cao khơng phải chuyện dễ dàng Bởi thân khuếch đại có khả tiêu tán lượng lớn cơng suất, nên phải thiết kế cho nhiệt độ mà tạo hoạt động mức điện áp cao, dòng điện lớn tản môi trường xung quanh với tốc độ cao để tránh bị phá hủy nhiệt Do tránh khỏi ảnh hưởng méo, nhiễu, dẫn đến tín hiệu khơng trung thực Vậy nên đặc trưng khuếch đại cơng suất thường có khối tản nhiệt lớn , kồng kềnh, nhằm tăng diện tích tiếp xúc, trao đổi nhiệt tốt với mơi trường Ngày nay, khuếch đại công suất sử dụng rộng rãi máy thu radio, máy nghe băng hệ thống stereo chất lượng cao, thiết bị phòng thu, sân khấu, hệ thống loa âm Sau nhóm đề tài xin trình bày loại mạch khuếch đại cơng suất, xem mạch tương đối đơn giản khuếch đại công suất sử dụng cặp transitor D718&B668 Dù hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn, dù cố gắng để hoàn thành đồ án Nhưng khơng thể tránh khỏi thiếu sót định, mong nhận ý kiến đóng góp tích cực từ q thầy bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn A.PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Yêu cầu đề tài -Thiết kế khuếch đại công suất âm tần sử dụng khuếch đại công suất sử dụng IC LM4558 &cặp transitor D718-B688 -Công suất max 200W -Điều chỉnh âm lượng âm sắc -nhận tín hiệu khuếch đại tín hiệu từ mic khơng dây sử dụng RF 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: nghiên cứu chế tạo thành công mạch khuếch đại công suất âm tần đảm bảo đạt yêu cầu công suất đầu chất lượng âm tốt nhất, sử dụng micro không dây thu phát tín hiệu khoảng cách xa nhất, tín hiệu trung thực nhất, mạch điện lại nhỏ gọn, dễ làm giá thành rẻ Làm tiền đề để phát triển chất lượng khuếch đại công suất âm tần sử dụng micro không dây tương lai 1.3Lý chọn đề tài Do yêu cầu 1.4Chọn phương án thiết kế Có nhiều phương án thiết kế cho đề tài số mạch sau:mạch OTL sử dụng ghép biến áp đầu (Output Transformer Les), mạch OCL sử dụng ghép tụ đầu ra(Output Capictor Les),mạch BTL sử dụng ghép transistor đầu (Bridge Transistor Line Out), mạch dễ làm chất lượng chưa đáp ứng cơng suất chất lượng âm Chính chúng em xin đưa phương án thiết kế mạch khuếch đại công suất âm tần sử dụng LM4558& cặp transitor D718-B688, bo mạch sử dụng phổ biến mạch khuếch đại công suất âm với công suất lớn từ vài trăm W đến vài trăm KW tùy theo cách mắc B.PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 1.1Tổng quan mạch khuếch đại 1.1.1Các khái niệm mạch khuếch đại 1.1.1.1Định nghĩa mạch khuếch đại -Mạch khuếch đại công suất mạch thiết kế cho cung cấp lượng lớn công suất cho tải tức mạch khuếch đại công suất tạo điện áp cao dịng điện lớn để lái tải cần cơng suất lớn Mạch khuếch đại công suất ứng dụng nhiều ngành điện-điện tử Chúng ta xét mạch khuếch đại công suất dùng lĩnh vực âm (cịn gọi mạch khuếch đại cơng suất âm tần) -Mạch khuếch đại công suất âm tần dùng để tạo lượng công suất để cung cấp cho tải (tải thường loa chúng đòi hỏi lượng cơng suất lớn để biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm) Mạch khuếch đại cơng suất thường sử dụng rộng rãi máy: radio, máy thu hình, máy nghe băng, máy tăng âm, hệ thống stereo, loa phát thanh, 1.1.1.2 Sơ lược mạch khuếch đại - Thông thường mạch khuếch đại thiết bị linh kiện nào, sử dụng lượng công suất nhỏ đầu vào để điều khiển luồng công suất lớn đầu Trong ứng dụng thông dụng, thuật ngữ dùng chủ yếu cho khuếch đại điện tử thông thường ứng dụng thu tái tạo âm Mối liên quan đầu vào đầu khuếch đại, thường diễn giải hàm tần số gọi ham truyền biên độ hàm truyền gọi độ lợi Những đặc tính chung Hầu hết mạch khuếch đại định giá số thông số: 1.0 Độ lợi Độ lợi mạch khuếch đại tỷ số công suất đầu công suất đưa vào điều khiển, thơng thường tính thang đo decibel (dB) (Trong thang đo này, trị số đo tỷ lệ với quan hệ lơgarít hai trị số: G (dB) = 10 × lg(Pout/Pin)) 1.1 Dải động ngõ Dải động ngõ dải biên độ, thường sử dụng đơn vị dB, khoảng cách tín hiệu lớn tín hiệu nhỏ mà đầu phản ánh Vì tín hiệu nhỏ thường bị giới hạn biên độ nhiễu, nên người ta lấy ln tỷ số biên độ tín hiệu lớn nhiễu làm giải động ngõ 1.2 Băng thông thời gian đáp ứng mạch khuếch đại Baăng thông mạch khuếch đại thường xác định theo khác biệt tần số số cịn gọi băng thơng −3 dB Trong trường hợp băng thơng ứng với độ xác khác thường phải ghi thêm, thí dụ (−1 dB, −6 dB, v.v.) Thí dụ mạch khuếch đại âm tần tốt phải có đáp ứng phẳng từ 20 Hz đến 20 kHz (dải âm mà người ta nghe được), đáp ứng tần số phải mở rộng thêm bên ngồi dải từ đến bát độ bên Thông thường mạch khuếch đại âm tần tốt có băng thông từ 10 Hz đến 65 kHz Thời gian đáp ứng (còn gọi thời gian tăng trưởng) mạch khuếch đại thời gian cần thiết để nâng mức điện áp ngõ từ 10% đến 90% tín hiệu đỉnh đặt đầu vào điện áp bước (hàm đơn vị) Nhiều mạch khuếch đại bị giới hạn tốc độ tăng, thường trở kháng mạch dòng điện điều khiển phải chịu hiệu ứng tụ điện vài điểm mạch Điều cho băng thông công suất lớn thấp so với đáp ứng tần số ỏ mức tín hiệu nhỏ Đối với mạch đơn giản có RC, gọi dđáp ứng Gaus, thời gian tăng trưởng tính gần đúng: Tr × BW = 0,35, Trong Tr thời gian đáp ứng tính giây, BW băng thơng tính Hz 1.3 Thời gian trả sai số Đó thời gian để ngõ trả đến mức (thí dụ 0,1%) tín hiệu hồn chỉnh Điều thường đặt với mạch khuếch đại trục tung máy sóng mạch khuếch đại troing hệ thống đo lường xác 1.4 Tốc độ đáp ứng Tốc độ đáp ứng tốc độ thay đổi tín hiệu cao ngõ ra, thường tính volt/giây (hoặc mili giây, micro giây) 1.5 Tạp âm Tạp âm (còn gọi tiếng ồn, nhiễu), hiển thị số đo có tạp âm tạo trình khuếch đại Tạp âm thành phần không mong muốn, không tránh khỏi linh kiện thành phần mạch Nó đo thang decibel điện áp đỉnh nhiễu đầu ra, khơng có tín hiệu đầu vào 1.6 Hiệu suất Hiệu suất số đo biểu thị mức độ công suất đầu vào chuyển hóa thành lượng hữu ích đầu mạch khuếch đại Các mạch khuếch đại lớp A có hiệu suất thấp, khoảng từ 10 đế 20%, hiệu suất tối đa 25% Các mạch khuếch đại lớp B đại có hiệu suất khoảng 35 đến 55%, với hiệu suất cao theo lý thuyết 78,5% Các mạch khuếch đại lớp D tiên tiến sử dụng kỹ thuật điều biến độ rộng xung cho hiệu suất lên đến 97% Hiệu suất mạch khuếch đại giới hạn độ lớn công suất hữu dụng ngõ Lưu ý mạch khuếch đại có hiệu suất cao chạy mát hơn, không cần đến quạt làm mát thiết kế lên đến nhiều kilowatt 1.7 Độ tuyến tính Một mạch khuếch đại lý tưởng phải thiết bị tuyến tính hồn tồn, mạch khuếch đại thực tế thường tuyến tính phạm vi giới hạn Khi tín hiệu đưa đến đầu vào tăng, đầu tăng theo đạt đến điểm mà linh kiện mạch bị bão hịa, khơng thể cho thêm tín hiệu Ta nói tín hiệu bị cắt xén, nguyên nhân gây méo dạng Một số mạch khuếch đại thiết kế để hoạt động theo kiểu chấp nhận giảm bớt độ lợi thay phải chịu méo dạng Kết tín hiệu chịu hiệu ứng nén, Và tín hiệu âm thanh, hiệu ứng khơng làm thỏa mãn người nghe Đối với mạch khuếch đại này, điểm nén dB đặt ra, xác định độ lợi tín hiệu dB nhỏ độ lợi tín hiệu nhỏ Tuyeến tính hóa lĩnh vực bật Có nhiều kỹ thuật sử dụng để giảm bớt méo dạng khơng tuyến tính 1.8 Tỉ số tín hiệu tạp âm Tỉ số: Tín hiệu / Tạp âm = S / N đó:   S: Tín hiệu hữu ích N: Tạp âm (nhiễu) 1.9 Đáp ứng tần số Đáp ứng tần số (hay dãy tần hoạt động mạch) định nghĩa khoảng tần số mà tần số tín hiệu ngõ vào nằm khoảng tần số độ khuếch đại mạch cực đại -Khoảng tần số giới hạn bởi: fH : tần số cắt cao fL : tần số cắt thấp Hiệu số fH fL gọi băng thông mạch: B = fH - fL |A| Tần số thấp Am Am Tần số Tần số cao -Nếu tín hiệu ngõ vào nằm ngồi băng thơng mạch độ khuếch đại mạch thay đổi theo tần số -Nếu tín hiệu ngõ vào tần số fH hay fL độ khuếch đại mạch tần số giảm lần hay suy giảm -3dB với độ lớn cực đại -Dãy tần số hoạt động lý tưởng mạch khuếch đại âm tần nằm khoảng từ 20Hz đến 20KHz 1.10 Hệ số khuếch đại Hệ số khuếch đại khả khuếch đại mạch đặc trưng thông số gọi độ lợi khuếch đại Gồm nhiều loại như: VO VI IO Độ lợi dòng điện (AI) : AI = II PO Độ lợi công suất (AP) : AP = PI • Độ lợi điện áp (AV) : AV = • • 1.11 Hiệu suất mạch khuếch đại(η ): Hiệu suất khuếch đại công suất định nghĩa tỉ số công suất tín hiệu trung bình phân bố tải với cơng suất trung bình kéo từ nguồn: η (%) = PL 100% PCC Với: PL: cơng suất tín hiệu trung bình phân phối tải PCC : cơng trung bình kéo từ nguồn DC 1.12 Độ méo Biểu thị cho thay đổi hình dạng tín hiệu so với tín hiệu vào mạch Độ méo phân thành nhiều loại: • Méo tần số: dạng méo xuất hệ số khuếch đại thay đổi tần số tín hiệu thay đổi gây nên biến đổi âm sắc Nguyên nhân L, C từ mạch khuếch đại • Méo pha: dịch góc pha ban đầu tín hiệu so với tín hiệu vào Méo pha gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng âm • Méo xuyên tâm: chủ yếu xảy mạch hoạt động lớp B • 1.1.1.3 Phân loại chế độ hoạt động mạch khuếch đại ... khuếch đ? ?i công suất ứng dụng nhiều ngành ? ?i? ??n-? ?i? ??n tử Chúng ta xét mạch khuếch đ? ?i công suất dùng lĩnh vực âm (cịn g? ?i mạch khuếch đ? ?i cơng suất âm tần) -Mạch khuếch đ? ?i công suất âm tần dùng để tạo. .. số khuếch đ? ?i Hệ số khuếch đ? ?i khả khuếch đ? ?i mạch đặc trưng thông số g? ?i độ l? ?i khuếch đ? ?i Gồm nhiều lo? ?i như: VO VI IO Độ l? ?i dòng ? ?i? ??n (AI) : AI = II PO Độ l? ?i công suất (AP) : AP = PI •... tích hợp rắn ráp ph? ?i hợp v? ?i mạch h? ?i tiếp bên ng? ?i để ? ?i? ??u chỉnh hàm truyền hay độ l? ?i 1.3Mạch khuếch đ? ?i vi sai Một mạch khuếch đ? ?i vi sai mạch khuếch đ? ?i tích hợp mạch rắn, có mạch h? ?i tiếp