Bài tập thiết kế mạch khuếch đại b chung năm 2024

1. NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - -    - - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: MẠCH OTL NGÕ VÀO VI SAI GVHD : TS. VÕ TUẤN MINH : ThS. VŨ VÂN THANH Thành viên : NGUYỄN ĐĂNG QUÝ : NGUYỄN DUY TUẤN NGUYÊN Lớp SH : 20DT2 Lớp HP : 20.38B Đà Nẵng, tháng 12 năm 2022
2. Công suất: 15 Ω.  Trở kháng loa: 8 Ω.  Trở kháng vào: 200000 Ω.  Băng thông: 50-15000 Hz.  Điện áp vào: 0.7 V.  Méo phi tuyến: 0.2 %.
3. ĐẦU ..................................................................................................... 6 LỜI CẢM ƠN...................................................................................................... 7 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU BJT VÀ CÁC MẠCH PHÂN CỰC................... 8 1.1. Giới thiệu chương: .................................................................................... 8 1.2. BJT:............................................................................................................ 8 1.2.1. Khái quát BJT:...................................................................................... 8 1.2.2. Cấu tạo của BJT: .................................................................................. 8 1.2.3. Ký hiệu mạch: ....................................................................................... 9 1.2.4. Nguyên lý hoạt đông của BJT:.............................................................. 9 1.3. Các mạch phân cực:................................................................................ 12 1.3.1. Mạch phân cực cố định: ..................................................................... 12 1.3.2. Mạch phân cực bằng phân áp: ........................................................... 13 1.3.3. Mạch phân cực hồi tiếp Emitter:........................................................ 13 1.3.4. Mạch phân cực hồi tiếp Collector ...................................................... 14 1.4. Các mạch khuếch đại:............................................................................. 14 1.4.1. Mạch khuếch đại E chung (CE):......................................................... 14 1.4.2. Mạch khuếch đại C chung (CC):........................................................ 15 1.4.3. Mạch khuếch đại mắc B chung(CB):.................................................. 16 1.5. Các mạch khuếch đại công suất: ........................................................... 17 1.5.1. Mạch khuếch đại ở chế độ A: ............................................................. 17 1.5.2. Mạch khuếch đại ở chế độ B: ............................................................. 18 1.5.3. Mạch khuếch đại ở chế độ AB:........................................................... 19 1.6. Mạch OTL: .............................................................................................. 20 1.7. Các mạch ứng dụng khác:...................................................................... 20 1.7.1. Mạch khuếch đại vi sai:...................................................................... 20 1.7.2. Nguồn dòng:........................................................................................ 24 1.7.3. Mạch Darlington: ............................................................................... 24 1.8. Hồi tiếp..................................................................................................... 25 1.8.1. Khái niệm............................................................................................ 25 1.8.2. Phân loại hồi tiếp................................................................................ 25
4. âm.......................................................................................... 25 1.8.4. Ảnh hưởng của hồi tiếp....................................................................... 26 1.9. Kết luận chương:..................................................................................... 28 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.......................................................... 29 2.1. Giới thiệu chung:..................................................................................... 29 2.2. Tính toán phần nguồn: ........................................................................... 29 2.3. Tính toán tầng khuếch đại công suất:................................................... 30 2.3.1. Tính chọn 𝑅1 và 𝑅2:........................................................................... 30 2.3.2. Tính chọn cặp Q1, Q2:........................................................................ 30 2.3.3. Tính chọn R3, R4: ............................................................................... 32 2.3.4. Tính chọn cặp Q4, Q3 : ...................................................................... 33 2.4. Tính toán tầng thúc: ............................................................................... 35 2.4.1. Tính chọn D1, D2, D3, RV5: .............................................................. 35 2.4.2. Tính toán BJT Q6 làm nguồn dòng: ................................................... 36 2.4.3. Tính chọn BJT thúc Q5:...................................................................... 37 2.5. Tính toán tầng ngõ vào :......................................................................... 39 2.5.1. Tính Q8, Q9: ....................................................................................... 39 2.5.2. Tính chọn R10, R11: ........................................................................... 39 2.5.3. Tính chọn Q7: ..................................................................................... 39 2.5.4. Tính chọn trở kháng vào R14, R15:.................................................... 40 2.6. Tính mạch zobel:..................................................................................... 40 2.7. Tính các tụ:.............................................................................................. 41 2.7.1. Tính tụ C1:.......................................................................................... 41 2.7.2. Tính tụ C3:.......................................................................................... 41 2.7.3. Tính tụ C5 :......................................................................................... 41 2.7.4. Tính tụ C6:.......................................................................................... 42 2.8. Kiểm tra méo phi tuyến:......................................................................... 42 2.9. Linh kiện sử dụng ................................................................................... 43 CHƯƠNG 3 : SƠ ĐỒ MẠCH VÀ KẾT QUẢ................................................ 44 3.1. Kết quả mô phỏng:.................................................................................. 44 3.1.1. Mô phỏng DC: .................................................................................... 44
5. AC:..................................................................................... 45 3.1.3. Băng thông:......................................................................................... 46 3.1.4. Mô phỏng Altium: ............................................................................... 46 3.2. Mạch thi công:......................................................................................... 48 3.3. Đo DC thực tế:......................................................................................... 49 3.4. Nhận xét ................................................................................................... 49
6. điện tử là một trong những ngành mũi nhọn, hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của sản xuất và đời sống góp phần vào sự phát triển của đất nước. Do nhu cầu cao hằng ngày của con người đòi hỏi ngành điện tử ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu của sản xuất và đời sống của con người. Các thiết bị điện tử trong cuộc sống đều bắt nguồn từ các linh kiện cơ bản như: R, L, C, Diode, Transistor, … mà nền tảng là điện tử tương tự. Nhằm vận dụng các kiến thức đã học trong môn học nhóm chúng em tiến hành chọn đề tài “mạch khuếch đại âm thanh” trong môn học đồ án kỹ thuật mạch điện tử để làm đề tài cho nhóm. Trong quá trình làm đề tài, nhóm chúng em không thể tránh được những sai sót, kính mong thầy, cô góp ý và nhận xét để giúp nhóm ngày càng hoàn thiện và làm tốt hơn trong những lần khác.
7. suốt quá trình làm đồ án môn học nhóm chúng em luôn được sự quan tâm và giúp đỡ của các thầy, cô trong Khoa Điện Tử - Viễn Thông và sự giúp đỡ của bạn bè trong cùng khóa. Đặc biệt nhóm chúng em xin cảm ơn thầy TS. Võ Tuấn Minh và thầy ThS. Vũ Vân Thanh đã giúp đỡ và hổ trợ nhóm chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Xin trân trọng cảm ơn!
8. THIỆU BJT VÀ CÁC MẠCH PHÂN CỰC 1.1. Giới thiệu chương: - BJT, viết tắt của Bipolar Junction BJT hay còn gọi là BJT lưỡng cực, là một loại linh kiện bán dẫn ba khối bao gồm hai điốt loại p và n giúp khuếch đại và phóng đại tín hiệu. - Ba khối bán dẫn bên trong BJT là base (cực gốc), emitter (cực phát) và collector (cực thu). BJT là loại BJT sử dụng cả electrons và lỗ hổng điện từ làm hạt tải điện. - Có hai loại BJT là BJT NPN và BJT PNP. Hình 1.1 BJT npn và pnp - Phân cực BJT là quá trình thiết lập điện áp hoạt động một chiều của BJT hoặc điều kiện dòng điện ở mức chính xác để bất kỳ tín hiệu đầu vào AC nào có thể được khuếch đại chính xác bởi transistor. 1.2. BJT: 1.2.1. Khái quát BJT: - BJT lưỡng cực (bipolar junction transistor),viết tắt là BJT, được cấu từ 3 lớp bán dẫn n và p xếp xen kẻ nhau. - Có 2 loại BJT là npn và pnp. - Ba lớp bán dẫn được nối với 3 cực: Emitter (E), Base (B), và Collector (C). - BJT là loại BJT sử dụng cả electrons và lỗ hổng điện từ làm hạt tải điện. - Hoạt động của BJT được quy định chủ yếu bởi dòng trôi và dòng khuếch tán của các hạt tải điện thiểu số trong lớp bán dẫn nằm ở giữa. - Do độ linh động và độ khuếch tán của điện tử lớn hơn của lỗ trống nên hiệu năng của BJT loại npn lớn hơn của BJT loại pnp. - BJT có 3 vùng hoạt động: + Vùng tuyến tính (khuếch đại). + Vùng bão hòa. + Vùng ngưng. 1.2.2. Cấu tạo của BJT: - Cực Base được nối với lớp bán dẫn loại n nằm ở giữa có nồng độ pha tạp thấp và độ rộng rất nhỏ (so với độ dài khuếch tán của hạt tải điện thiểu số).
9. được nối với lớp bán dẫn loại p có nồng độ pha tạp cao. - Cực Collector được nối với lớp bán dẫn loại p còn lại có nồng độ pha tạp trung bình. - So với MOSFET, cấu tạo của BJT pnp không đối xứng về điện.Tức là, nếu ta đổi vai trò của 2 cực này cho nhau thì tính chất về điện của BJT sẽ thay đổi. - Điểm khác biệt cơ bản giữa BJT và MOSFET là có dòng với độ lớn đáng kể chạy qua cực Base, trong khi không có dòng chạy vào cực cửa của MOSFET. - Trong cấu tạo của BJT, tồn tại tiếp giáp pn: - Tiếp giáp pn giữa cực Base và cực Emitter được ký hiệu là 𝑇𝐵𝐸. - Tiếp giáp pn giữa cực Base và cực Collector được ký hiệu là 𝑇𝐵𝐶. - Nguyên lý hoạt động và các tính chất của tiếp giáp pn được sử dụng để phân tích hoạt động của BJT. Hình 1.2: Tiếp giáp BJT 1.2.3. Ký hiệu mạch: - Ở chế độ hoạt động bình thường (chế độ tích cực/khuếch đại), quy ước chiều dương của dòng điện và điện áp trên các cực được mô tả như ở hình vẽ. Hình 1.3: Ký hiệu BJT npn trong mạch Hình 1.4: Ký hiệu BJT pnp trong mạch 1.2.4. Nguyên lý hoạt đông của BJT: - Xét nguyên lý hoạt động của BJT loại npn ở chế độ tích cực. - Ở chế độ tích cực (activemode) hay còn gọi là chế độ khuếch đại, tiếp giáp B - E phân cực thuận, còn tiếp giáp B - C phân cực ngược. Hình 1.5: BJT ở trạng thái bình thường
10. B-E phân cực thuận nên vùng nghèo thu nhỏ lại, tạo điều kiện cho dòng khuếch tán của các hạt tải điện đa số qua tiếp giáp: + Điện tử ( ) khuếch tán từ vùng E sang vùng B. + Lỗ trống ( ) khuếch tán từ vùng B sang vùng E. Hình 1.6: Điện tử và lỗ trống bắt đầu khuếch tán - Đối với BJT npn, điện tử là thành phần chính tạo ra dòng chạy trong BJT nên để đơn giản ta chỉ xét đến dòng khuếch tán của điện tử: Hình 1.7: Dòng khuếch tán điện tử - Do vùng B là bán dẫn loại p với điện tử là hạt tải điện thiểu số có nồng độ thấp nên khi các điện tử khuếch tán qua tiếp giáp B-E, do sự chênh lệch nồng độ, chúng sẽ tiếp tục khuếch tán sâu vào vùng B và tiến tới tiếp giáp B-C. Hình 1.8: Dòng khuếch tán điện tử khuếch tán tới tiếp giáp B-C - Trên đường dịch chuyển trong vùng B, một số điện tử sẽ tái hợp với các lỗ trống có trong vùng B.
11. số điện tử tái hợp với lỗ trống - Do độ rộng của vùng B rất nhỏ so với độ dài khuếch tán nên đa số các điện tử đều khuếch tán đến tiếp giáp B-C mà không bị tái hợp. Hình 1.10: Đa số điện tử đều khuếch tán đến tiếp giác B-C - Các điện tử không bị tái hợp trong vùng B sẽ khuếch tán đến tiếp giáp B-C. Được biết, trong vùng nghèo của tiếp giáp B-C có điện trường trong 𝐸𝑡𝑥 hướng từ C sang B. Hình 1.11: Các điện tử không bị tái hợp tiếp tục khuếch tán đến tiếp giác B-C - Dưới tác dụng của điện trường 𝐸𝑡𝑥, các điện tử sẽ bị cuốn sang vùng C. Hình 1.12: Các điện tử bị cuốn sáng vùng C
12. chuyển của các điện tử tạo nên dòng điện chạy qua các cực theo chiều ngược lại. Các dòng 𝐼𝐵 và 𝐼𝐶 chạy vào các cực, còn dòng 𝐼𝐸 chạy ra. Hình 1.13: Dòng điện được sinh ra bởi dòng dịch chuyển của các điện tử 1.3. Các mạch phân cực: 1.3.1. Mạch phân cực cố định: Hình 1.14: Sơ đồ mạch phân cực cố định - Giả sử BJT hoạt động ở vùng tích cực (khuếch đại) - Áp dụng KVL đối với mạch ngõ vào: 𝑉𝐶𝐶 – 𝐼𝐵𝑅𝐵 – 𝑣𝐵𝐸 = 0 (1.1) - 𝐼𝐵 = 𝑉𝐶𝐶− 𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵 (1.2) với 𝑉𝐵𝐸 = 0.7V nếu là loại Silic, 𝑉𝐵𝐸 = 0.3V nếu là loại Ge - Do đó, dòng 𝐼𝐵 phụ thuộc vào giá trị điện áp điện trở 𝑅𝐵 - Trong vùng khuếch đại 𝐼𝐶 = β . 𝐼𝐵 (1.3) - Phương trình đường tải tĩnh: 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 – 𝐼𝐶𝑅𝐶 (1.4) - Ưu điểm: Dòng ra lơn, dễ thiết kế. - Nhược điểm: Khi nhiệt độ thay đổi, các đại lượng như β, 𝐼𝐵 thay đổi dẫn đến điểm làm việc bị sai lệch. - Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng công suất lớn.
13. cực bằng phân áp: Hình 1.15: Sơ đồ mạch phân cực bằng phân áp - 𝑉𝐵𝐵 = 𝑉𝐶𝐶 . 𝑅2 𝑅1+𝑅2 (1.5) - 𝑅𝐵𝐵 = 𝑅1 // 𝑅2 (1.6) - 𝐼𝐵 = 𝑉𝐵𝐵−𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵𝐵 + (𝛽+1)𝑅𝐸 (1.7) - 𝐼𝐶 = β . 𝐼𝐵 ở vùng khuếch đại - 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 – (𝑅𝐸 + 𝑅𝐵) . 𝐼𝐶 (1.8) - 𝐼𝑐𝑠𝑎𝑡 = 𝑉𝐶𝐶 𝑅𝐸+𝑅𝐶 (1.9) - Ưu điểm: Việc xác định điểm làm việc tĩnh Q ít phụ thuộc vào hệ số β. - Nhược điểm: Thiết kế và tính toán phức tạp. - Ứng dụng: Sử dụng phổ biến trong các mạch khuếch đại, các mạch công suất lớn, BJT hoạt động ở nhiệt độ cao. 1.3.3. Mạch phân cực hồi tiếp Emitter: Hình 1.16: Sơ đồ mạch phân cực hồi tiếp Emitter - 𝐼𝐵 = 𝑉𝐶𝐶−𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵 + (𝛽+1)𝑅𝐸 (1.10) - Trong vùng khuếch đại: 𝐼𝐶 = β . 𝐼𝐵 (1.11) - Phương trình dường tải tĩnh: 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 – (𝑅𝐸 + 𝑅𝐵).𝐼𝐶 (1.12) - 𝐼𝑐𝑠𝑎𝑡 = 𝑉𝐶𝐶 𝑅𝐸+𝑅𝐶 (1.13)
14. Có trở hồi tiếp cực E, tăng độ ổn định của điểm làm việc tĩnh. - Nhược điểm: Việc xác định điểm làm việc tĩnh vẫn còn phụ thuộc nhiều vào β. - Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng công suất. 1.3.4. Mạch phân cực hồi tiếp Collector Hình 1.16: Sơ đồ mạch phân cực hồi tiếp Collector - 𝐼𝐵 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵+ 𝛽(𝑅𝐵+𝑅𝐸) (1.14) - 𝐼𝐶 = β . 𝐼𝐵 (1.15) - 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 – (𝑅𝐶 + 𝑅𝐸) . 𝐼𝐶 1.4. Các mạch khuếch đại: 1.4.1. Mạch khuếch đại E chung (CE): Hình 1.17: Sơ đồ mạch khuếch đại E chung (C-E). Hình 1.18: Sơ đồ tín hiệu nhỏ mạch khuếch đại E chung (C-E).
15. RL= ro||RC||R3; ‐ Trở kháng vào: RIN=RB||rπ (1.16) ‐ Trở kháng ra: ROUT=RC||r0 (1.17) ‐ Hệ số khuếch đại điện áp: L R m g be v L R be v m g be v ce v vt A      (1.18) ‐ Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch: AV = AVt RIN RI+RIN (1.19) ‐ Điều kiện tín hiệu vào vbe≤5mV. Điện áp ra và điện áp vào ngược pha nhau. ‐ Bộ khuếch đại E chung có tín hiệu được đưa vào cực B và đầu ra sau đó được lấy từ cực C. ‐ Mạch khuếch đại về điện áp: biên độ tín hiệu ra lớn hơn nhiều lần biên độ tín hiệu vào. ‐ Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết bị điện tử. 1.4.2. Mạch khuếch đại C chung (CC): Hình 1.19: Sơ đồ mạch khuếch đại C chung (C-C). Hình 1.20: (a) Mạch tương đương AC cho bộ khuếch đại C-C. (b) Sơ đồ tín hiệu nhỏ mạch khuếch đại C-C.
16. RB= R1||R2 ; RTh = RI||RB. ‐ RiB = RL(βO + 1) + rπ; (1.20) ‐ RiE = 1 𝑔𝑚 + RTh 𝛽𝑂 ; (1.21) ‐ Trở kháng vào: RIN CC = RiB||RB (1.22) ‐ Trở kháng ra: ROUT CC = 𝑅6||𝑅𝑖𝐸 (1.23) ‐ Hệ số khuếch đại điện áp: AVt CC = (βO+1)RL RL(βO+1)+rπ (1.24) Nếu βo ≫ 1 → AVt CC = gmRL 1+gmRL (1.25) ‐ Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch: AV CC = AVt CC RB//RiB RI+RB//RiB = AVt CC RIN RI+RIN (1.26) ‐ Điều kiện tín hiệu vào vb ≤ 0.005(1 + 𝑔𝑚𝑅𝐿). ‐ Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E. ‐ Điện áp ra và điện áp vào cùng pha nhau. ‐ Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào. ‐ Mạch mắc theo kiểu C-C được ứng dụng nhiều trong các mạch khuếch đại đêm (Damper), trước khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh, người ta thường dùng mạch Damper để khuếch đại cho tín hiệu mạnh hơn. Ngoài ra mạch còn được ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn. 1.4.3. Mạch khuếch đại mắc B chung(CB): Hình 1.21: Sơ đồ mạch khuếch đại mắc kiểu B chung
17. đồ tương đương xoay chiều mạch khuếch đại B chung ‐ Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C, chân B được thoát mass thông qua tụ: ‐ Tín hiệu vào và ra đồng pha. ‐ Mạch khuyếch đại kiểu B chung, khuyếch đại về điện áp và không khuyếch đại về dòng điện. ‐ Hệ số khuếch đại điện áp: . . in V m L I in R A g R R R = + ‐ 1 / / in E m R R g = (1.27) ‐ / / out ic C R R R = (1.28) ‐ 1 (1 .( / / )) ic o m E R r g R R = + (1.29) - Điều kiện tín hiệu vào: vi ≤ 0.005(1 + 𝑔𝑚𝑅𝐼) 1.5. Các mạch khuếch đại công suất: 1.5.1. Mạch khuếch đại ở chế độ A: ‐ Là các mạch khuếch đại hoạt động toàn chu kì của tín hiệu vào. Hình 1.23: Đồ thị hoạt động của mạch khuếch đại chế độ A.
18. đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần, tiền khuếch đại... ‐ Ưu điểm: độ méo tín hiệu ít, độ tuyến tính cao. ‐ Nhược điểm: hiệu suất thấp chỉ 25% vì khi chưa có tín hiệu vào BJT vẫn dẫn. ‐ Công suất hữu ích trên tải trong 1 chu kỳ: PL = RLIHD 2 = RL IMax 2 2 = Vcc. IMax 2 (1.30) ‐ Công suất nguồn cung cấp: Pn = 2Vcc. IMax (1.31) ‐ Hiệu suất của mạch: μ = PL Pn = 1 4 = 25% (1.32) Hình 1.24: Đặc tuyến của mạch khuếch đại chế độ A. 1.5.2. Mạch khuếch đại ở chế độ B: - Là mạch chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu vào và hoạt động theo chế độ đẩy kéo tức là bán kì dương BJT1 hoạt động thì BJT2 ngắt và bán kì âm BJT2 hoạt động thì BJT1 ngắt. Hình 1.25: Đồ thị hoạt động của mạch khuếch đại chế độ B. ‐ Mạch khuếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công xuất đẩy kéo như công xuất âm tần, công xuất mành của Ti vi, trong các mạch công xuất đẩy kéo, người ta dùng hai đèn NPN và PNP mắc nối tiếp, mỗi
19. đại một bán chu kỳ của tín hiệu, hai đèn trong mạch khuếch đại đẩy kéo phải có các thông số kỹ thuật như nhau. ‐ Ưu điểm: hiệu suất của mạch được cải thiện hơn 78,5%. ‐ Nhược điểm: tín hiệu của nó bị méo tăng lên khi tín hiệu vào tăng. Tín hiệu lớn gọi là méo hài còn tín hiệu nhỏ là méo xuyên tâm. ‐ Công suất hữu ích trên tải trong 1 chu kỳ: PL = RLIHD 2 = RL IMax 2 2 = Vcc. IMax 2 (1.33) ‐ Công suất nguồn cung cấp cho 1 bán kỳ: Pn 2 = Vcc. Icc = 1 2π ∫ IMax sin(ωt)dωt = Vcc.IMax π π 0 (1.34) ‐ Công suất nguồn cung cấp cho 1 chu kỳ: Pn = 2Vcc.IMax π (1.35) ‐ Hiệu suất của mạch: μ = PL Pn = π 4 = 78,5% (1.36) Hình 1.26: Đặc tuyến của mạch khuếch đại chế độ B. 1.5.3. Mạch khuếch đại ở chế độ AB: - Để giảm tín hiệu méo ở chế độ B người ta kết hợp chế độ A và B lại với nhau gọi là chế độ AB và có dòng mồi trước để tạo ra dòng làm việc tĩnh nhỏ để giữ cho 2 BJT có thể hoạt động đồng thời với tín hiệu vào. - Mạch khuếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuếch đại ở chế độ B, nhưng có định thiện sao cho điện áp UBE sấp sỉ 0.6 V, mạch cũng chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuếch đại chế độ B, mạch này cũng được sử dụng trong các mạch công xuất đẩy kéo. - Ưu điểm: Hiệu suất cao, méo xuyên tâm nhỏ.
20. tuyến của mạch khuếch đại chế độ AB. 1.6. Mạch OTL: ‐ OTL là bộ khếch đại công suất của âm thanh phát ra giúp tăng độ tuyến tính nhằm mục đích nâng cao sự trung trực và chất lượng của âm thanh. Mạch được cấp nguồn Vcc và nối mass (0V). Sử dụng các linh kiện rời và ngõ ra loa mắc song song với tụ điện. ‐ Được sử dụng để điều khiển loa, khếch đại tai nghe, cáp thông tin liên lạc. ‐ Ưu điểm: + Hiệu suất cao, chất lượng âm thanh tốt và đáp ứng tần số rộng. Ở vùng tần số cao sẽ ít gây nhiễu. Có thể làm việc ở chế độ AB nên cho hiệu suất cao. + Mạch này loại bỏ biến áp đảo pha, biến áp xuất âm. + Khắc phục được đáng kể hiện tượng méo phi tuyến có các thành phần hài bậc cao gây ra. + Tụ xuất âm ngăn dòng điện một chiều, chỉ cho thành phần xoay chiều đi qua. ‐ Nhược điểm: + Phù hợp với loa có tổng trở thấp. Mạch yêu cầu dùng dây loa có điện trở thấp. + Tín hiệu ra không truyền được ra loa ở cự ly xa. + Tổn hao lớn ở tần số thấp. Nếu ZC = ZL thì công suất ra đạt 50%. + Cần phải có thêm tầng đảo pha phía trước. Điện áp càng cao thì tụ xuất âm càng lớn. 1.7. Các mạch ứng dụng khác: 1.7.1. Mạch khuếch đại vi sai:  Khái niệm: ‐ Mạch khuếch đại vi sai là mạch khuếch đại tín hiệu 1 chiều đối xứng, với 2 đầu vào và 2 đầu ra. Bao gồm 2 mạch khuếch đại giống nhau, không sử dụng tụ ngõ vào và ngõ ra.
21. đại vi sai lý tưởng sử dụng hai BJT và các điện trở tương ứng của mỗi mạch là hoàn toàn giống nhau (mạch đối xứng). Hình 1.28: Mạch mô phỏng khuếch đại vi sai. ‐ Hệ số nén tín hiệu đồng pha hay còn gọi là CMRR là tỉ số giữa hệ số khuếch đại tín hiệu và hệ số khuếch đại đồng pha. CMRR biểu thị khả năng giảm/nén nhiễu của mạch khuếch đại vi sai. ‐ Để đạt CMRR cao, RE lớn và gm, tuy nhiên, RE lớn sẽ làm giảm gm ‐ Đối với ngõ ra cân bằng: EE R m g EE R m g EE R m g C R m g C R m g cc A dd A 2 2 1 2 1 CMRR       (1.37) ‐ Đối với ngõ ra đơn: EE R m g EE R m g EE R m g C R m g C R m g cc A dd A cm A dm A        2 / 1 2 1 2 / 2 / CMRR (1.38)  Phân tích: ‐ Phân tích mạch một chiều: + Ở chế độ 1 chiều thì hai cực B được nối đất. + Do mạch đối xứng nên dòng điện và điện áp tương ứng ở 2 bên bằng E I E2 I E1 I   B I B2 I B1 I   C I C2 I C1 I   EE 2R BE V EE V E I   E I F C I   F C I B I  
22. đồ mạch khuếch đại vi sai một chiều. + 𝑉𝐶1 = 𝑉𝐶2 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 𝑉𝐵𝐸1 = 𝑉𝐵𝐸2 = 𝑉𝐵𝐸 → 𝑉𝐶𝐸1 = 𝑉𝐶𝐸2 = 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶 − 𝑉𝐸 (1.39) + Hệ số khuếch đại vi sai: Add = −gmRc (1.40) + Trở kháng vào: Rid = 2rπ (1.41) + Trở kháng ra: Rod = 2(Rc//ro) (1.42) ‐ Phân tích mạch xoay chiều: + Phân tích mạch sử dụng phương pháp xếp chồng các phần của chế độ vi sai và chế độ đồng pha. Hình 1.30: Sơ đồ mạch xoay chiều ở chế độ đồng pha.
23. đồ mạch xoay chiều ở chế độ ngược pha. ; ‐ Phân tích mạch khuếch đại đồng pha sử dụng mô hình nửa mạch: Hình 1.32: Sơ đồ mạch khuếch đại vi sai sử dụng mô hình nửa mạch. + Tất cả các điểm nằm trên đường đối xứng trở thành mạch hở. + Mạch DC (a) với Vic = 0 được dùng để tìm điểm tĩnh của mạch KĐ. + Mạch trên được sử dụng để phân tích tín hiệu của chế độ đồng pha tương ứng với mạch KĐ cực E chung với điện trở cực E là 2REE. + Hệ số khuếch đại đồng pha: Acc = −gmRc 1 + 2gmREE (1.43) + Trở kháng vào (sử dụng 2 mạch ghép song song với nhau): Ric = rπ 2 + (𝛽𝑜 + 1)REE (1.44) + Trở kháng ra: Roc = (Rc//ro) 2 ≈ RC 2 (1.45) 2 1 0 2 1 id v v ic v , id v ic v v       2 2 0 2 2 id v v ic v , id v ic v v      
24. Dòng điện đi qua nguồn dòng lí tưởng là độc lập với điện áp đặt trên các cực và trở kháng ngõ ra là rất lớn. ‐ Trong nguồn dòng điện tử, dòng điện phụ thuộc vào điện áp đặt trên các cực và chúng có trở kháng đầu ra hữu hạn. ‐ Nguồn dòng sử dụng BJT đơn hoạt động ở góc phần tư thứ nhất cho trở kháng ra rất lớn. Hình 1.33: Sơ đồ mạch của nguồn dòng đối với dây dẫn, điện trở và BJT. out R o I CS V  (1.46) ‐ VCS được sử dụng như là một giá trị chuẩn để so sánh các nguồn dòng khác nhau. ‐ Đối với một dòng cho trước tương ứng với điểm tĩnh Q, VCS đại diện cho điện áp tương đương cần đặt trên hai đầu điện trở tương đương. ‐ Đối với BJT: V CS V tieubieu CE V A V o CS V 7500 75 . 100 : ) (       (1.47) ‐ Trở kháng ngõ ra:                         M out R tieubieu E R r R R E R o o r out R 10 : 2 1 1   (1.48) 1.7.3. Mạch Darlington: Hình 1.34: Sơ đồ mạch Darlington
25. tỗng trở vào lớn hệ số khuếch đại dòng điện lớn. ‐ Sơ đồ Darlington thường dùng trong các tầng khuếch đại công suất lớn để có hệ số khuếch đại dòng lớn và công suất ra lớn, hoặc dùng trong các trường hợp khuếch đại tín hiệu nhỏ có độ nhậy cao. ‐ Mạch Darlington hoạt động tương tự như một BJT, nhưng có hệ số khuếch đại dòng điện bằng tích 2 hệ số khuếch đại của 2 BJT thành phần. ‐ Hệ số khuếch đại của BJT ghép Darlington: 𝛽 = 𝛽1. 𝛽2 (1.49) 1.8. Hồi tiếp 1.8.1. Khái niệm Hồi tiếp là quá trình đưa một phần điện áp đầu ra trở lại đầu vào để ổn định hệ số khuếch đại và cải thiện được chất lượng của mạch. 1.8.2. Phân loại hồi tiếp - Dựa vào tín hiệu đưa về người ta chia ra thành 2 loại: + Hồi tiếp âm là tín hiệu đưa về ngược pha với tín hiệu vào, làm giảm hệ số khuếch đại của mạch nhưng làm tăng độ ổn định của mạch. + Hồi tiếp dương là tín hiệu đưa về đồng pha với tín hiệu vào, làm tăng hệ số khuếch đại của mạch nhưng làm giảm độ ổn định của mạch. - Thông thường đối với mạch khuếch đại người ta thường dùng hồi tiếp âm 1.8.3. Hồi tiếp âm Trong đó: - Ku: hàm truyền đạt vào mạch - 𝐾: hàm truyền đạt của mạch khuếch đại - Kht: hàm truyền đạt của mạch hồi tiếp - Xu: nguồn tín hiệu vào - Xv: đại lượng tín hiệu vào mạch - Xn: đại lượng vào bộ khuếch đại - Xr: đại lượng đầu ra - Xht: đại lượng hồi tiếp
26. Xv = Ku. Xu + Xr = K. Xn + Xht = Kht. Xr Bởi vì hồi tiếp âm nên Xn = Xv − Xht = Xv − Kht. Xr = Xv − Kht. K. Xn → Xv = Xn(1 + Kht. K) - Hệ số khuếch đại của mạch khi có hồi tiếp âm: K′ = Xr Xv = K. Xn Xn(1 + Kht. K) = K 1 + Kht. K - Gọi g độ sâu hồi tiếp: g = 1 + Kht. K → K′ = K g - Hệ số khuếch đại toàn phần của hồi tiếp tâm: Ktp = Kn. K′ = Kn. K g - Khi không có hồi tiếp âm thì hệ số khuếch đại toàn phần của mạch là: Ktp = Kn. K →Ta thấy khi có hồi tiếp âm hệ số khuếch đại toàn phần của mạch giảm đi g lần. 1.8.4. Ảnh hưởng của hồi tiếp 1.8.4.1. Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm nối tiếp 𝑅ℎ: Trở kháng của bộ khuếch đại - Khi không có hồi tiếp: Xr. Kht = 0 r v = vv iv = iv(Rh + Rht) iv = Rh + Rht ≈ Rh - Khi có hồi tiếp: Xr. Kht ≠ 0 rv = vv iv = iv(Rh + Rht) + Kht. Xr iv Với Xr = K. Xh = K. iv. Rh
27. + Rht) + Kht. K. iv. Rh iv = Rht + Rh(1 + K. Kht) ≈ Rh. g Vậy rv tăng lên g lần 1.8.4.2. Ảnh hưởng của hồi tiếp âm với trở kháng ra Rh: Trở kháng ra của bộ khuếch đại - Khi không có hồi tiếp: Rn = Rht ||Rh ≈ Rh - Khi có hồi tiếp: VRh = Kh. Xv = K. Xv 1 + K. Kht IRng = K. Xn Rh = K. Xv Rh → Rr = VRh IRng = Rh 1 + K. Kht = Rh g Vậy trở kháng ra của bộ khuếch đại giảm đi g lần 1.8.4.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến nhiễu và tạp âm Giả sử tạp âm đánh vào giữa 2 bộ khuếch đại K1 và K2: Ta có: [K1(Xv − Kht. Xr) + Xt]. K2 = Xr → Xr(1 + K1. K2. Kht) = K1. K2. Xv + K1. Xt → Xr = K1. K2. Xv + K1. Xt 1 + K1. K2. Kht = K1. K2. Xv 1 + K1. K2. Kht + K1. Xt 1 + K1. K2. Kht Tín hiệu vào và nhiễu giảm đi 1 Kht lần.
28. chương: ‐ Phân cực nghĩa là tạo một dòng điện 𝐼𝐵𝐸 ban đầu, một sụt áp trên Rg ban đầu để khi có một nguồn tín hiệu yếu đi vào cực B , dòng IBE sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt áp trên Rg cũng tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra . ‐ Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt động của BJT phải được đặt trong vùng nào. Như vậy, phân cực BJT là đưa các điện thế một chiều vào các cực của BJT như thế nào để BJT hoạt động trong vùng mong muốn. Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiện một số biện pháp khác để ổn định hoạt động BJT nhất là khi nhiệt độ của BJT thay đổi. ‐ Như vậy, trong chương này chúng ta đã tổng hợp lại các kiến thức cơ sở để có thể thực hiện tính toán và thiết kế được một mạch khuếch đại OTL. Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ đi vào thiết kế và tính toán chi tiết các thông số cho mạch
29. TOÁN THIẾT KẾ 2.1. Giới thiệu chung: - Phần này trình bày việc tính toán cụ thể các giá trị linh kiện trong mạch điện. - Yêu cầu đề tài mạch khuếch đại công suất OTL ngõ vào vi sai có các thông số sau.  Công suất: 15 Ω.  Trở kháng loa: 8 Ω.  Trở kháng vào: 200000 Ω.  Băng thông: 50-15000 Hz.  Điện áp vào: 0.7 V.  Méo phi tuyến: 0.2 %. - Sơ đồ mạch: Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch OTL Visai 2.2. Tính toán phần nguồn: - Để đảm bảo năng lượng cung cấp cho mạch hoạt đông ổn đinh theo yêu cầu thì điện áp nguồn phải bằng 2 lần điện áp trên loa, chọn hệ sô sử dụng nguồn là 0.8 . - Theo yêu cầu ta có :
30. 𝐼𝐿ℎ𝑑 2 = 𝑉𝐿ℎ𝑑 2 𝑅𝐿 = 𝑉𝐿 2 2𝑅𝐿 ⇒ 𝑉𝐿 = √2𝑃𝐿𝑅𝐿 = √2.15.8 = 15,492(𝑉) ⇒ 𝐼𝐿 = 𝑉𝐿 𝑅𝐿 = 15,492 8 = 1,937(𝐴) Do vậy: 𝑉𝐶𝐶 = 2𝑉𝐿 0,8 = 2.15,492 0,8 = 38,73(𝑉)  Ta chọn nguồn là Vcc = 40(V) - Công suất nguồn cung cấp 𝑃𝐶𝐶 = 𝑉𝐶𝐶 𝐼𝐿 𝜋 = 40. 1,937 𝜋 = 24,663(𝑊) - Hiệu suất của mạch: 𝜼 = 𝑷𝑳 𝑷𝑪𝑪 = 𝟏𝟓 𝟐𝟒,𝟔𝟔𝟑 . 𝟏𝟎𝟎% = 𝟔𝟎, 𝟖𝟐% 2.3. Tính toán tầng khuếch đại công suất: 2.3.1. Tính chọn 𝑅1 và 𝑅2: - Vì mạch làm việc ở chế độ AB nên dòng tĩnh collector nằm trong khoảng 20 ÷ 50𝑚𝐴. Ở đây ta chọn: 𝐼𝐸𝑄 = 𝐼𝐸𝑄1 = 𝐼𝐸𝑄2 = 50 (𝑚𝐴) . - Dòng đỉnh qua Q1, Q2 là: 𝐼𝐸1𝑝 = 𝐼𝐸2𝑝 = 0,05 + 1,937 = 1,987 (𝐴) - R1, R2 có tác dụng cân bằng dòng , ổn định nhiệt nên phải có công suất lớn : - Để tránh hao phí ta chọn : 𝑉𝑅1 𝑉𝐿 ≥ 1 20 => 𝑉𝑅1 ≥ 𝑉𝐿 20 = 15,492 20 = 0,775 (𝑉) => 𝑅1 = 𝑅2 = 𝑉𝑅6 𝐼𝐸1𝑝 = 0,775 1,987 = 0.39 (Ω) - Công suất trở R1, R2 : 𝑃𝑅1 = 𝑃𝑅2 = 1 2 . 𝑅1. 𝐼𝐿ℎ𝑑 2 = 1 4 . 0,39. 1,9872 = 0,385 (𝑊) Ta chọn trở R1, R2 là 0,33 Ω / 5W 2.3.2. Tính chọn cặp Q1, Q2: - Công suất nguồn cung cấp : 𝑃𝐶𝐶 = 𝑉𝐶𝐶𝐼𝑇𝐵 = 𝑉𝐶𝐶 𝐼𝐿 𝜋
31. loa: 𝑃𝐿 = 𝑅𝐿𝐼𝐿ℎ𝑑 2 = 1 2 𝑅𝐿𝐼𝐿 2 - Công suất tiêu tán của R1, R2: 𝑃𝑅 = 2𝑃𝑅1 = 1 2 𝑅1𝐼𝐿 2 - Vậy công suất tiêu tán của hai BJT Q1, Q2 là : 𝑃𝑡𝑡 = 𝑃𝐶𝐶 − 𝑃𝐿 − 𝑃𝑅 = 𝑉𝐶𝐶𝐼𝐿 𝜋 − 1 2 𝑅𝐿𝐼𝐿 2 − 1 2 𝑅1𝐼𝐿 2 - Công suất tiêu tán của một BJT là: 𝑃𝑡𝑡/𝑄1 = 𝑃𝑡𝑡/𝑄2 = 𝑃𝑡𝑡 2 = 𝑉𝐶𝐶. 𝐼𝐿 2𝜋 − 1 4 (𝑅𝐿 + 𝑅1). 𝐼𝐿 2 - Công suất tiêu tán cực đại của 1 BJT là lấy đạo hàm 𝑃𝑡𝑡/𝑄1 theo 𝐼𝐿 cho bằng 0: 𝑑𝑃𝑡𝑡/𝑄1 d𝐼𝐿 = 𝑉𝐶𝐶 2𝜋 − 1 2 (𝑅𝐿 + 𝑅1). 𝐼𝐿 = 0 => 𝐼𝐿 = 𝑉𝐶𝐶 𝜋(𝑅𝐿 + 𝑅1) = 40 3,14(8 + 0,33) = 1,53 (𝐴) => 𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄1 = 𝑉𝐶𝐶. 𝐼𝐿0 2𝜋 − 1 4 (𝑅𝐿 + 𝑅1). 𝐼𝐿 2 = 40.1,53 2.3,14 − 1 4 (8 + 0,33). 1,532 = 4,865 (𝑊) - Công suất tiêu tán tĩnh trên Q1: 𝑃𝐷𝐶/𝑄1 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄1. 𝐼𝐶/𝑄1 ≈ 𝑉𝐶𝐶 2 𝐼𝐸𝑄 = 40 2 . 0,05 = 1 (𝑊) - Vậy công suất tiêu tán cực đại trên Q1 là: 𝑃𝑡𝑡∑𝑚𝑎𝑥/𝑄1 = 𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄1 + 𝑃𝐷𝐶/𝑄1 = 4,865 + 1 = 5,865 (𝑊) - Vì Q1, Q2 là cặp BJT bổ phụ nên ta chọn Q1, Q2 thỏa mãn điều kiện (2-3 lần) 𝐼𝐶 > 2. 𝐼𝐸1𝑝 = 2.1,987 = 3,974 (𝐴) 𝑉𝐶𝐸0 > 2. 𝑉𝐶𝐶 = 2.40 = 80 (𝑉) 𝑃𝐶 > (2 ÷ 3)𝑃𝑡𝑡∑𝑚𝑎𝑥 = 11,73 ÷ 17,595 (𝑊) - Tra cứu Datasheet ta chọn 2SD718 và 2SB688
32. Tính chọn R3, R4: - Ta chọn: 𝛽𝑄1 = 𝛽𝑚𝑖𝑛 = 55 - Dòng Base tĩnh của Q1 : 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 = 𝐼𝐸𝑄/𝑄1 1+𝛽1 = 0,05 1+55 = 0,89 (𝑚𝐴) - Dòng Base cực đại của 𝑄1: 𝐼𝐵𝑄𝑝/𝑄1 = 𝐼𝐸𝑝/𝑄1 1 + 𝛽1 = 1,987 1 + 55 = 35,48 (𝑚𝐴)
33. R4 là điện trở rẽ dòng nhiệt độ, vừa ổn định điểm làm việc cho Q3, Q4 vừa tăng tốc độ chuyển mạch cho Q1, Q2 trong miền tần số thấp. - Đối với R3, R4 ở chế độ 1 chiều chúng cho đi qua dễ dàng, còn với xoay chiều chúng cho đi qua rất ít để không bị tổn hao. - Để R3, R4 không ảnh hưởng đến dòng ra ở chế độ AC thì R3, R4 thỏa 𝑍𝐵1(𝐴𝐶) ≪ 𝑅3, 𝑅4 ≪ 𝑍𝐵1(𝐷𝐶), với 𝑍𝐵1(𝐴𝐶), 𝑍𝐵1(𝐷𝐶) lần lượt là điển trở xoay chiều và điện trở một chiều từ cực B của Q1. - Tra Datasheet BJT Q1 là D718 đặc tuyến IC − VBE theo nhiệt độ IEQ = 50 (mA) → VBE = 0,6 (V) IEP = 1,987 (A) → VBE = 0,82 (V) Vậy: 𝑍𝐵1𝑀(𝐷𝐶) = 𝑉𝐵1𝑀𝑄 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 = 𝑉𝐵𝐸𝑄/𝑄1+𝑉𝑅1 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 = 0,6+0.05.0,33 0,82.10−3 = 751,8 (Ω) 𝑍𝐵1(𝐴𝐶) = 𝑉𝐵1𝑀𝑝 − 𝑉𝐵1𝑀𝑄 𝐼𝐵𝑝/𝑄1 − 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 = (𝑉𝐵𝐸𝑝/𝑄1 + 𝑉𝑅1𝑝) − (𝑉𝐵𝐸𝑄/𝑄1 + 𝑉𝑅1) 𝐼𝐵𝑝/𝑄𝐵1 − 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 𝑍𝐵1(𝐴𝐶) = (0,82 + 0,33.1,987) − (0,6 + 0,05.0,33) (35,48 − 0,82). 10−3 = 24,79 (Ω) Vậy: 24,79 Ω ≪ 𝑅3, 𝑅4 ≪ 751,8 (Ω) Chọn R3 = R4= 330 Ω/2W 2.3.4. Tính chọn cặp Q4, Q3 : - Dòng tĩnh qua R3 : 𝐼𝑅3𝑄 = 𝑉𝐵𝐸𝑄/𝑄1+𝑉𝑅6 𝑅3 = 0,6+0,05.0,33 330 = 1,87 𝑚𝐴 - Dòng cực đại qua R3 : 𝐼𝑅3𝑄 = 𝑉𝐵𝐸𝑝/𝑄1+𝑉𝑅6𝑝 𝑅17 = 0,8+1,987.0,33 330 = 4,47 𝑚𝐴 - Dòng emitter qua Q3 : 𝐼𝐸𝑄/𝑄3 = 𝐼𝑅3𝑄 + 𝐼𝐵𝑄/𝑄1 = 1,87 + 0,82 = 2,69 𝑚𝐴 𝐼𝐸𝑝/𝑄3 = 𝐼𝑅3𝑝 + 𝐼𝐵𝑝/𝑄1 = 4,47 + 35,48 = 39,95 𝑚𝐴 - Khi đó trở kháng xoay chiều từ cực B Q1: 𝑍𝐵1(𝐴𝐶) = 𝑉𝐵1𝑝 − 𝑉𝐵1𝑄 𝐼𝐸𝑝/𝑄4 − 𝐼𝐸𝑄/𝑄4 = 0,82 + 0,33.1,987 − 0,6 − 0,05.0,33 (39,95 − 2,69). 10−3 = 23,06 Ω - So sánh với 𝑍𝐵1(𝐴𝐶) tính ở trước là ta thấy khi thêm R3, R4 vào thì sai khác không đáng kể. Như vậy, tải xoay chiều của Q4 là:
34. + (1 + 𝛽). 𝑅𝐿 = 23,06 + (55 + 1). 8 = 471,06 Ω - Để tìm được Q4, Q3 ta tìm công suất tiêu tán lớn nhất của chúng. Gọi 𝐼𝐸2 là biên độ dòng AC chạy qua Q4, ta có: - Dòng cung cấp xoay chiều trung bình cho Q4 : 𝐼𝑡𝑏/𝑄4 = 𝐼𝐸2 𝜋 - Công suất nguồn cung cấp cho Q4: 𝑃𝐶𝐶/𝑄4 = 𝑉𝐶𝐶. 𝐼𝑡𝑏/𝑄4 = 𝑉𝐶𝐶.𝐼𝐸2 𝜋 - Công suất cung cấp cho tải của Q4 : 𝑃𝑡/𝑄4 = 𝑍𝑡/𝑄4. 𝐼𝐸2 2 = 𝑍𝑡/𝑄4. 1 2𝜋 ∫ (𝐼𝐸2. 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡)2 𝑑𝜔𝑡 𝜋 0 = 1 4 𝐼𝐸2 2 . 𝑍𝑡/𝑄4 - Công suất tiêu tán xoay chiều trên Q4 : 𝑃𝑡𝑡/𝑄4 = 𝑃𝐶𝐶/𝑄4 − 𝑃 𝑡 𝑄4 = 𝑉𝐶𝐶.𝐼𝐸2 𝜋 − 1 4 𝐼𝐸2 2 . 𝑍𝑡/𝑄4 - Lấy đạo hàm theo 𝐼𝐸3𝑀 và cho 𝑃𝑡𝑡/𝑄4 = 0 ta được: 𝐼𝐸20 = 2𝑉𝐶𝐶 𝜋. 𝑍𝑡/𝑄4 = 2.40 3,14.472,85 = 0,054 𝐴 - Vậy công suất tiêu tán lớn nhất do dòng xoay chiều trên rơi trên Q4 : 𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄4 = 𝑉𝐶𝐶.𝐼𝐸20 𝜋 − 1 4 𝐼𝐸2 2 . 𝑍 𝑡 𝑄4 = 40.0,054 3,14 − 1 4 . 471,06. 0,0542 = 0,34 (𝑊) - Công suất tiêu tán tĩnh trên Q4 : 𝑃𝑑𝑐/𝑄4 = 𝑉𝐶𝐶 2 . 𝐼𝐸𝑄/𝑄4 = 40 2 . 2,69. 10−3 = 0,055 (𝑊) - Vậy công suất tiêu tán cực đại trên Q4 : 𝑃𝑡𝑡∑𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑑𝑐 𝑄4 + 𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥 𝑄4 = 0,055 + 0,34 = 0,395 (𝑊) - Vậy chọn Q3, Q4 là cặp bổ phụ thỏa mãn điều kiện sau: 𝐼𝐶 > 2. 𝐼𝐶𝑝/𝑄2 = 80,32 (𝑚𝐴) 𝑉𝐶𝐸0 > 2. 𝑉𝐶𝐶 = 80 (𝑉) 𝑃𝐶 > (2 ÷ 3)𝑃𝑡𝑡∑𝑚𝑎𝑥/𝑄4 = (2 ÷ 3). 0,395 = 1,472 ÷ 1,185(𝑊) - Tra cứu Datasheet ta chọn Q3,Q4 là: TIP41C và TIP42C
35. Tính toán tầng thúc: Để tính toán tầng lái ta chọn 𝛽𝑄2 = 75 => 𝐼𝐵2𝑝 = 𝐼𝐸𝑝/𝑄2 1 + 𝛽𝑄2 = 39,5 1 + 75 = 0,52 (𝑚𝐴) => 𝐼𝐵2𝑄 = 𝐼𝐸𝑄/𝑄2 1 + 𝛽𝑄2 = 2,69 1 + 75 = 0,035 (𝑚𝐴) 2.4.1. Tính chọn D1, D2, D3, RV5: - Để tránh méo tín hiệu xuyên tâm đồng thời ổn định điểm làm việc cho các cặp BJT khuyếch đại công suất thì các tổ hợp này phải làm việc ở chế độ AB. Vì vậy, ta dùng D1, D2, D3, RV3 để tạo ra áp ban đầu cho các BJT để khi có tín hiệu vào thì các BJT khuyếch đại công suất dẫn ngay. Chọn D1, D2, D4 : là loại D1N4007. - Để Q1, Q2 làm việc ở chế độ dòng tĩnh 50mA thì điện áp trên tiếp giáp BE của các tổ hợp BJT ở chế độ tĩnh là 0,6V. - Ta có: 𝑉𝐴𝐵 = 𝑉𝐵𝐸/𝑄3 + 𝑉𝐵𝐸/𝑄1 + 𝑉𝐵𝐸/𝑄2 + 𝑉𝐵𝐸/𝑄4 + 𝑉𝑅1 + 𝑉𝑅2
36. 0,6 + 0,6 + 0,6 + 0,05.0,33 + 0,05.0,33 = 2,433 (𝑉) - Ta chọn : 𝐼𝐶𝑄9 = 7 (𝑚𝐴) và dùng diode để ổn định áp phân cực cho tầng lái. - Như vậy, ba diode D1, D2, D3 và RV3 đảm bảo cho Q1, Q2 và Q3, Q4 làm việc ở chế độ AB, tức là 𝑉𝐴𝐵 = 2,433 (𝑉) ngay khi có tín hiệu vào. - Lợi dụng tính chất ghim áp của diode ( dòng qua diode tăng nhưng áp đặt lên diode hầu như không đổi. Muốn được như vậy ta chọn sao cho điểm làm việc nằm trong đoạn tuyến tính nhất (đoạn thẳng)). - Lúc này: 𝑅𝑉5 = 𝑉𝐴𝐵−3𝑉𝐷 𝐼𝐶𝑄9 = 2,433−3.0,7 7.10−3 = 47,57 (Ω) - Chọn RV5 =1𝑘Ω. Sau đó hiệu chỉnh lại. 2.4.2. Tính toán BJT Q6 làm nguồn dòng: - Q6 tạo dòng điện ổn định phân cực cho Q5 và ổn định điểm làm việc của cho hai cặp Dalington ở tầng khuyếch đại công suất. Do nội trở nguồn dòng ở chế độ xoay chiều lớn nên tăng hệ số khuyếch đại của tầng lái, phối hợp trở kháng với trở kháng vào lớn của 2 cặp Dalington làm nâng cao hiệu suất của mạch. - Dòng collector qua Q6: 𝐼𝐶𝑄6 = 𝐼𝐶𝑄5 = 7 (𝑚𝐴) - Chọn D4 D5 là diode D1N4007 . - Dòng qua hai diode là dòng phân áp cho Q6. - Chọn dòng phân áp 𝐼𝑝𝑎 = 7,5𝑚𝐴. Lúc này 𝑉𝐷 = 0,7𝑉. 𝑉𝑅7 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐷1 − 𝑉𝐷2 = 40 − 0,7 − 0,7 = 38,6 (𝑉) => 𝑅7 = 𝑉𝑅7 𝐼𝑝𝑎 = 38,6 7,5. 10−3 = 5146 (Ω) - Chọn R7 = 5,1 𝑘Ω - Tính chọn RV4: 𝑅𝑉4 = 𝑉𝐷4+𝑉𝐷5−𝑉𝐶𝐵 𝐼𝐶𝑄1 = 0,7+0,7−0,6 7.10−3 = 250 (Ω) => Chọn VR4 = 1𝑘Ω sau đó tinh chỉnh lại. - Do Q6 hoạt động chế độ A được dùng làm nguồn dòng nên công suất tiêu tán lớn nhất của nó là công suất tiêu tán tĩnh. Điện áp DC trên tiếp giáp CE của Q6 là: 𝑉𝐶𝐸/𝑄6 = 𝑉𝐶𝐶 2 − 𝑉𝑅4 − 𝑉𝐵𝐸/𝑄3 − 𝑉𝐵𝐸/𝑄1 − 𝑉𝑅1 = 40 2 − (0,7 + 0,7 − 0,6) − 0,6 − 0,6 − 0,05.0,33
37. 𝑃𝐷𝐶/𝑄6 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄6. 𝐼𝐶𝑄6 = 17,835.7. 10−3 = 0,125 (𝑊) - Vậy ta chọn Q6 thỏa các điều kiện sau: 𝐼𝐶 > 2𝐼𝐶𝑄6 = 14 (𝑚𝐴) 𝑉𝐶𝐸 > 2𝑉𝐶𝐸/𝑄6 = 35,67 (𝑉) 𝑃𝐶 > 2𝑃𝐷𝐶/𝑄6 = 0,25 (𝑊) - Tra cứu Datasheet ta chọn Q6: 2SA1013. 2.4.3. Tính chọn BJT thúc Q5: - BJT Q5 làm nhiệm vụ nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích cho tầng thúc làm việc và đảo pha cho tầng công suất. Q5 được chọn làm việc ở chế độ A. Q5 có tải lớn nên hệ số khuyếch đại lớn,ta phải chọn điểm làm việc của Q5 sao cho khi không có tín hiệu vào điện thế vào cực E của Q1, Q2 ≈ 0, lúc này sụt áp trên tải ≈0. - Vì Q5 có điện trở tải lớn nên dễ dàng rơi vào vùng bão hoà và gây ra méo tín hiệu, do đó cần phải mắc hồi tiếp âm một chiều lẫn xoay chiều để ổn định điểm làm việc. Điện trở R5, R6 làm nhiệm vụ hồi tiếp âm DC, riêng R6 còn làm nhiệm vụ hồi tiếp âm AC cho Q5. - Do Q5 làm việc chế độ A, ta có thể chọn trước điện áp tĩnh trên điện trở hồi tiếp một chiều R5, R6 là 2V. Ta có: 𝑉𝑅5 + 𝑉𝑅6 = 2𝑉 𝑅5 𝑅6 = 𝑉𝑅5 𝑉𝑅6 - Để tránh hồi tiếp âm quá nhiều làm giảm hệ số khuyếch đại của Q6, ta chọn R6 > R5. 𝐼𝐶𝑄1 = 𝐼𝐶𝑄6 = 7 (𝑚𝐴)
38. 𝑅6 = 𝑉𝑅5+𝑉𝑅6 𝐼𝐶𝑄5 = 2 7.10−3 = 285,7 (Ω) Chọn { 𝑹𝟔 = 𝟏𝟖𝟎 (Ω) 𝑹𝟓 = 𝟏𝟏𝟎 (Ω) Với hai giá trị này của trở thì áp rơi trên hai điện trở này là: 𝑉𝑅5𝑅6 = (𝑅5 + 𝑅6). 𝐼𝐶𝑄5 = (110 + 180). 7. 10−3 = 2,03 (𝑉) Điện thế trên cực C, E của Q5: 𝑉𝐶𝐸/𝑄5 = 𝑉𝐶𝐶 2 − 𝑉𝑉𝑅1 − 𝑉𝐸𝐵/𝑄4 − 𝑉𝐸𝐵/𝑄2 − 𝑉𝑅5𝑅6 = 40 2 − (0,7 + 0,7 − 0,6) − 0,6 − 0,6 − 2,03 = 15,97 (𝑉) Công suất tiêu tán tĩnh của Q5: 𝑃𝐷𝐶/𝑄5 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄5. 𝐼𝐶𝑄5 = 15,97.7. 10−3 = 0,087 (𝑊) Vì Q5 làm việc ở chế độ A nên: 𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄5 = 𝑃𝐷𝐶/𝑄5 = 0,087 (𝑊) Từ những tính toán trên ta chọn Q5 phải thỏa những điều kiện sau: 𝐼𝐶 > 2𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥/𝑄5 = 14 (𝑚𝐴) 𝑉𝐶𝐸 > 2𝑉𝐶𝐶 = 80 (𝑉) 𝑃𝐶 > 2𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄5 = 0,174 (𝑊) =>Tra cứu Datasheet ta chọn Q5 2SC2383.
39. tầng ngõ vào : 2.5.1. Tính Q8, Q9: Chọn D6, D7 l mlmmà 1N4007 Chọn 𝛽𝑄5 = 100 => 𝐼𝐵𝑄5 = 𝐼𝐶𝑄5 𝛽𝑄5 = 7.10−3 100 = 70 (𝜇𝐴) Chọn: 𝐼𝐶𝑄9 = 10. 𝐼𝐵𝑄5 = 0,7 (𝑚𝐴) Mà 𝐼𝐸𝑄7 = 2. 𝐼𝐶𝑄9 = 2 . 0,7 = 1,4 (𝑚𝐴) Áp dụng KVL: 𝑅𝑉1 = 𝑉𝐷7+𝑉𝐷6−𝑉𝐵𝐸/𝑄7 𝐼𝐸𝑄7 = 1,4−0,6 1,4.10−3 = 571,4 (Ω) Chọn 𝐼𝐷6 = 8 (mA) 𝐼𝐵𝑄7 = 𝐼𝐸𝑄7 𝛽𝑄7 = 1,4.10−3 60 = 23,33 (𝜇𝐴) => 𝑅9 = 40 − 𝑉𝐷7 − 𝑉𝐷6 𝐼𝐷6 − 𝐼𝐵𝑄7 = 39 − 0,7 − 0,7 8. 10−3 − 23,33. 10−6 = 4713 (Ω) => Chọn R9=4.7 kΩ Công suất tiêu tán tĩnh của Q9 : 𝑃𝐷𝐶/𝑄9 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄9. 𝐼𝐶𝑄9 = 26,2.0,7. 10−3 = 18,34 (𝑚𝑊) 𝐼𝐶 > 2𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥/𝑄6 = 0,7 (𝑚𝐴) 𝑉𝐶𝐸 > 2𝑉𝐶𝐶 = 80 (𝑉) 𝑃𝐶 > 2𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄6 = 36,68 (𝑚𝑊) => Ta chọn Q8,Q9 2SA1013 2.5.2. Tính chọn R10, R11: R11= (𝑉𝑅5+𝑉𝑅6)+𝑉𝐵𝐸/𝑄5 𝐼𝐶/𝑄7 = 2,03+0,6 0,7.10−3 = 3757 (Ω) => Chọn R11=R10= 3,6 𝑘Ω Chọn R8= Zin= 200 𝑘Ω 2.5.3. Tính chọn Q7: Ta có 𝑉𝐶𝐸/𝑄7 = 40 − 𝑉𝐶𝐸/𝑄9 − 𝑉𝐵𝐸 𝑄7 = 40 − 26,2 − 0,6 = 13,2 (𝑉)
40. 𝐼𝐶𝑄7 = 13,2.1,4. 10−3 = 18,48 (𝑚𝑊) 𝐼𝐶 > 2𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥/𝑄8 = 1,4 (𝑚𝐴) 𝑉𝐶𝐸 > 2𝑉𝐶𝐶 = 80 (𝑉) 𝑃𝐶 > 2𝑃𝑡𝑡𝑚𝑎𝑥/𝑄6 = 36,96 (𝑚𝑊) => Ta chọn Q8 2SA1013 2.5.4. Tính chọn trở kháng vào R14, R15: Để mạch hoạt động thì VBQ6 = VBQ7 = 25 ÷ 27 (V) Ta có 𝐼𝐶/𝑄9 = 0,7 (𝑚𝐴) => 𝐼𝐵/𝑄9 = 𝐼𝐶/𝑄9 𝛽 = 0,7.10−3 100 = 7 (𝜇𝐴) Chọn dòng đi qua R14, R15 >> IB/Q9 để không ảnh hưởng đến phân cực của Q9: IR14, R15= 10 IB/Q9= 70 (𝜇𝐴) => 𝑅9 = 39−𝑉𝐷7−𝑉𝐷6 𝐼𝐷6− 𝐼𝐵𝑄7 = 39−0,7−0,7 8.10−3−23,33.10−6 = 3713 (Ω) Chọn R14 = 330 𝑘Ω Ta có : 𝑍𝑖𝑛 = 𝑅14.𝑅15 𝑅14+𝑅15 = 330.103.𝑅15 330.103+𝑅15 = 200 (𝑘Ω) => 𝑅15 = 560 (𝑘Ω) Chọn R15 = 560 𝑘Ω 2.6. Tính mạch zobel: Cấu tạo của loa bao gồm một cuộn cảm và một điện trở có ZL = RL + j𝜔L. Như vậy trở kháng loa phụ thuộc vào tần số. Khi tần số cao trở kháng loa càng lớn dẫn đến méo tín hiệu. Mạch lọc Zobel là mạch ổn định trở kháng loa không đổi ở tần số cao. C mắc nối tiếp với R và tất cả mắc song song với tải RL. Ở tần số cao tụ ngắn mạchgiảm tải ngõ ra tức là XL , XC ↓ ⇒ RL không đổi. Ta có 𝑍𝐿 = (𝑅13 + 1 𝐽𝜔𝐶 ) ⫽ (𝑅𝐿 + 𝐽𝜔𝐿) = (𝑅13 + 1 𝐽𝜔𝐶 ). (𝑅𝐿 + 𝐽𝜔𝐿) (𝑅13 + 1 𝐽𝜔𝐶 ) + (𝑅𝐿 + 𝐽𝜔𝐿) = 𝑅13. 𝑅𝐿 + 𝑅7. 𝑗𝜔𝐿 + 𝑅𝐿 𝑗𝜔𝐶 + 𝐿 𝐶 𝑅13 + 1 𝑗𝜔𝐶 + 𝑅𝐿 + 𝑗𝜔𝐿 Để không phụ thuộc vào tần số thì ZL = RL
41. + 𝑅13. 𝐽𝜔𝐿 + 𝑅𝐿 𝐽𝜔𝐶 + 𝐿 𝐶 = 𝑅13. 𝑅𝐿 + 𝑅𝐿 𝐽𝜔𝐶 + 𝑅𝐿 2 + 𝐽𝜔𝐿. 𝑅𝐿 => 𝐿 𝐶 = 𝑅𝐿 2 𝑣à 𝑅13. 𝐽𝜔𝐿 = 𝐽𝜔𝐿 => 𝑅13 = 𝑅𝐿 = 8 (Ω) Vì L của loa thường nhỏ ≈ 0,1 𝜇𝐻 nên 𝐶7 = 𝐿 𝑅𝐿 2 = 0,1.10−6 82 = 1,5625 (𝑛𝐹) Chọn R13 = 8,2Ω, C7 = 4,7nF 2.7. Tính các tụ: 2.7.1. Tính tụ C1: Ta chọn tụ C1 sao cho ở tầng số thấp nhất thì sụt áp trên tụ rất nhỏ so với sụt áp trên loa để không ảnh hưởng đến tín hiệu ra trên loa. Ta chọn 𝑋𝐶 = 1 10 𝑅𝐿 𝑋𝐶1 = 1 2𝜋.𝑓min𝐶1 = 1 10 𝑅𝐿 = 1 10 8 = 0,8 (𝛺) ⇒ 𝐶1 = 1 2.3,14.50.0,8 = 3980 (𝜇𝐹) => Chọn C1 = 10000 𝝁𝑭 Chọn C2= 120 pF 2.7.2. Tính tụ C3: C3 là tụ liên lac ngõ vào nên để sụt áp trên tụ không ảnh hưởng đến tín hiệu vào và chất lượng của mạch ta chọn tụ C3 sao cho 𝑋𝐶3 = 1 20 𝑍𝑖𝑛 = 10 (𝑘Ω) ⇒ 𝐶3 = 1 2𝜋.𝑓min.Xc = 1 2.3,14.50.10103 = 0,318 (𝜇𝐹) => Chọn tụ C3 = 0,33 𝝁𝑭 Chọn tụ C4 = 100 𝝁𝑭 2.7.3. Tính tụ C5 : 𝑋𝐶5 = 1 10 (𝑅5 + 𝑅6 ) ⇒ 𝐶5 = 10 2𝜋.𝑓min.(𝑅5+𝑅6 ) = 10 2.3,14.50.290 = 229 (𝜇𝐹) => Chọn tụ C5 = 100 𝝁𝑭
42. C6: Tụ C6 cùng với R12 tạo thành mạch lọc thông thấp lọc nhiễu (hài bậc cao) từ nguồn để tránh hồi tiếp về tạo thành dao động tự kích. 𝑋𝐶8 = 1 10 𝑅12 ⇒ 𝐶8 = 10 2𝜋.𝑓min.𝑅16 = 10 2.3,14.50.910 = 33,17 (𝜇𝐹) => Chọn tụ C6 = 33 𝝁𝑭 2.8. Kiểm tra méo phi tuyến: Giả sử tín hiệu vào là hình sin và 𝑉𝑖𝑛 = 0,5𝑉. Lúc này điện áp đặt lên tiếp giáp BE của 𝑄1:𝑉𝐵𝐸1(𝑡) = 𝑉𝐵𝐸1𝑄 + 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑠𝑖𝑛 𝜔 𝑡 Trong đó: 𝑉𝐵𝐸1𝑄 = 0,6𝑉 𝑉𝐵𝐸𝑚 = 𝑉𝐵𝐸𝑝 − 𝑉𝐵𝐸1𝑄 = 1 − 0,6 = 0,4 (𝑉) Gọi 𝐼𝐶0 là dòng rỉ của 𝑄1, 𝑄2.𝐼𝐶 = 𝐼𝐶0𝑒 𝑉𝐵𝐸 𝑉𝑇 = 𝐼𝐶0𝑒 𝑉𝐵𝐸𝑄 𝑉𝑇 𝑒 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑡) 𝑉𝑇 Khai triễn 𝑦 = 𝑒 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑡) 𝑉𝑇 theo chuỗi Taylor: 𝑦 = 1 + 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑉𝑇 𝑠𝑖𝑛 𝜔 𝑡 + 1 2 ( 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑉𝑇 ) 2 𝑠𝑖𝑛2 ( 𝜔𝑡)+. . . .. Méo phi tuyến chủ yếu do hài bậc cao gây ra. Loại hài bậc cao và biến đổi 𝑠𝑖𝑛2 ( 𝜔𝑡) = 1−𝑐𝑜𝑠(2𝜔𝑡) 2 ta được: 𝑦 = 1 + 1 4 𝑉𝐵𝐸𝑚 2 𝑉𝑇 2 + 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑉𝑇 𝑠𝑖𝑛( 𝜔𝑡) − 1 4 ( 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑉𝑇 ) 2 𝑐𝑜𝑠( 2𝜔𝑡) Theo định nghĩa méo phi tuyến: 𝛾 = √∑ 𝐼𝑖𝑚 2 𝑛 𝑖=2 𝐼1𝑚 Trong đó : 𝐼1𝑚: thành phần dòng cơ bản. 𝐼𝑖𝑚: biên độ hài. Loại bỏ các hài bậc cao ta được: 𝛾 = 𝐼2𝑚 𝐼1𝑚 = 𝑉𝐵𝐸𝑚 2 4𝑉𝑇 2 𝑉𝐵𝐸𝑚 𝑉𝑇 = 𝑉𝐵𝐸𝑚 4𝑉𝑇 Khi chưa có hồi tiếp: 𝛾 = 𝑉𝐵𝐸𝑚 4𝑉𝑇 = 0,4 4.0,025 = 4 Khi có hồi tiếp: 𝛾′ = 𝛾 (1+𝑔𝑚𝑅𝐿)𝑔
43. hồi tiếp: 𝑔 = 128,01 𝑔𝑚 hỗ dẫn: 𝑔𝑚 = 𝛽𝑄1 𝑟𝑏𝑒/𝑄1 = 𝐼𝐸1𝑄 𝑉𝑇 = 50𝑚𝐴 25𝑚𝑉 𝛾′ = 𝛾 (1+𝑔𝑚𝑅𝐿)𝑔 = 4 (1+ 50 25 .8)128,01 = 0,18% < 0,2% Đáp ứng yêu cầu bài toán 2.9. Linh kiện sử dụng Điện trở Biến trở Tụ Diode BJT R1 0,33 RV1 1k C1 10000uF D1 1N4007 Q1 2SD718 R2 0,33 RV2 100 C2 120pF D2 1N4007 Q2 2SB688 R3 330 RV3 1k C3 100uF D3 1N4007 Q3 TIP41 R4 330 RV4 1k C4 100uF D4 1N4007 Q4 TIP42 R5 110 RV5 20k C5 100uF D5 1N4007 Q5 2SC2383 R6 180 C6 33uF D7 1N4007 Q6 2SA1013 R7 5,1k C7 4,7nF D8 1N4007 Q7 2SA1013 R8 200k Q8 2SA1013 R9 4,7k Q9 2SA1013 R10 1,8k Q10 2SC1815 R11 1,8k Q11 2SA1015 R12 910 R13 8,2 R14 300k R15 560k
44. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ KẾT QUẢ 3.1. Kết quả mô phỏng: 3.1.1. Mô phỏng DC: Hình 3.1 Đo mô phỏng DC bằng Proteus VBE VBE Q1 0.57V Q6 0.7V Q2 0.57V Q7 0.7V Q3 0.55V Q8 0.69V Q4 0.55V Q9 0.67V Q5 0.67V + VAB=2,24V gần đúng với yêu cầu của thiết kế là 2,4V. R3 330 R4 330 32% RV4 1k D1 1N4007 D2 1N4007 D3 1N4007 D4 1N4007 D5 1N4007 85% RV3 1k R5 110 R6 180 C5 100u C2 120p R7 5.1k R8 200k 33% RV1 1k 50% RV2 100 R10 1.8k R11 1.8k D6 1N4007 D7 1N4007 R9 4.7k R14 300k R15 560k C3 100u Q4 TIP42 Q3 TIP41 LS1 SPEAKER Q1 TIP3055 Q7 2SA1085 Q6 2SA1085 Q5 2N2222 Q9 2SA1085 Volts +0.70 Volts +0.67 Volts +0.69 Volts +0.67 Volts +0.70 Volts +2.24 Q8 2SA1085 B1 40 Volts +0.57 Volts +0.57 Q2 TIP2955 Volts +20.4 R12 910 R1 0.33 R2 0.33 C1 10000uF W 0.00 48% RV5 20k R13 8.2 C4 100u C6 33u C7 4.7n Volts +0.55 Volts +0.55
45. AC: - Tần số = 1kHz - Biên độ = 700mV Hình 3.2 Đồ thị đo AC bằng Proteus ‐ Nhận xét: + Tín ra ở tầng vi sai ngược pha với tín hiệu vào. + Tín hiệu ra ở tầng công thúc và tầng công suất thì cùng pha với tín hiệu vào. + Ta thấy biên độ điện áp ra của mạch mô phỏng không bị méo với giá trị đỉnh là 14,25 V. + Hệ số khuếch đại của mạch = 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 = 14,25 0,7 = 20,35 (lần) Hình 3.3 Đồ thị sóng ra
46. 3.4 Đồ thị của băng thông - Tín hiệu ra không méo suy hao ít nên hoạt động tốt trong tần số min tới tần số max 3.1.4. Mô phỏng Altium:  Sơ đồ mạch PCB: Hình 3.5 Mô phỏng 2D bằng Altium
47. phỏng 3D - Mạch được thiết kế với diện tích 15x12,5 (cm). - Với kích thước dây là 1,27- 1,78 - 2,54 mm và dây nối nguồn được phủ rộng ra để tản nhiệt tốt hơn tránh nóng dây nguồn.  Mạch nguồn: Hình 3.8. Mô phỏng 2D mạch nguồn
48. phỏng 3D mạch nguồn - Mạch được thiết kế với diện tích 10,6x5,5 (cm). - Với kích thước dây là 1,27- 1,78 - 2,54 (mm). 3.2. Mạch thi công: Hình 3.10 Top layer của mạch
49. layer của mạch 3.3. Đo DC thực tế: VBE VBE Q1 0.565V Q6 0.59V Q2 0.572V Q7 0.59V Q3 0.562V Q8 0.59V Q4 0.597V Q9 0.61V Q5 0.63V 3.4. Nhận xét - Thuận lợi: Được sử hướng dẫn tận tình của thầy TS. Võ Tuấn Minh và thầy ThS Vũ Vân Thanh. Nhóm đã thiết kế và chế tạo được mạch khuếch đại công suất OTL vi sai -15W. Đạt được những mục tiêu và yêu cầu ban đầu.
50. Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn. + Mất nhiều thời gian trong quá trình thiết kế do phải lựa chọn phương án nhằm đáp ứng yêu cầu của đề bài. + Chưa đo được AC + Tầng công suất chỉ hoạt động được nửa bán kỳ dương. + Chưa đo được sóng đầu ra thực tế để kiểm định chất lượng mạch
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.

Bài tập thiết kế mạch khuếch đại b chung năm 2024

Bài Viết Liên Quan

Quảng Cáo

Có thể bạn quan tâm

Toplist được quan tâm

Quảng cáo

Xem Nhiều

Quảng cáo

Chúng tôi

Điều khoản

Trợ giúp

Mạng xã hội