ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH - HOANG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KT - VINH KHOA ĐIỆN TỬ

LỜI NÓI ĐẦU

Khuếch đại là một vấn đề lớn và phố biến trong kỹ thuật tương tự. Làm thế nào để có một tín hiệu ra từ các bộ khuếch đại đạt công suất theo mong muốn và không bị méo là một thách thức khá lớn đặt ra cho các nhà chuyên môn, kỹ sư, cũng như những người làm trong chuyên nghành điện tử, điện tử viễn thông. Bởi nhiễu làm méo tín hiệu không chí do bán thân bên trong các bộ khuếch đại như đột biến điện áp hay dòng điện. Mà còn do tác động của môi trường bên ngoài như nguồn cung cấp, nhiễu công nghiệp gây nên

Giưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Đăng Thông nhóm sinh viên chúng em gồm các thành viên

+. Phan Anh Tuấn

+. Bùi Đức Vinh

Lựa chọn đề tài mạch khuyếch đại âm ly 50W

Để tín hiệu đầu ra không bị méo quả là thách thức lớn cho nhóm sinh viên chúng em. Giưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo chúng em hi vọng sẽ thu được những kết quả khá quan. Qua lần thực hiện đề tài này chúng em cũng đã hiếu thêm được những kiến thức sâu sắc hơn về mạch khuếch đại . Để phục vụ cho chuyên môn sau này

CẤU TRÚC ĐỀ TÀI

*. Đề tài chúng em thực hiện gồm có 3 phần:

+. Phần 1: Dưới thiệu chung về khuếch đại và khuếch đại công suất

+. Phần 2: Thuyết minh nguyên lý , chức năng linh kiện của từng khối trong mạch và nguyên lý chung của toàn mạch

Đồ Án Môn Kỹ Thuật Mạch Page 1


+. Phần 3: Kết quả và đánh giá kết quả

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

I. Giưới thiệu chung về khuếch đại và khuếch đại công suất

1. Khuếch đại và phân loại khuếch đại

a. Khái niêm khuếch đại :

- Khuếch đại là dùng một năng lượng nhỏ như(dòng điện, điện áp…) để điều khiến một năng lượng khác lớn hơn gấp nhiều lần. Năng lượng thứ nhất nhỏ gọi là năng lượng điều khiển. Năng lượng lớn gọi là năng lượng được điều khiến

- Mạch khuếch đại là mạch mà khi ta đưa vào đầu vào một tín hiệu có biên độ nhỏ hoặc cường độ yếu hay công suất nhỏ. Thì ở đầu ra ta sẽ thu được tín hiệu có biên độ lớn hoặc cường độ mạnh hay công suất lớn. Tùy theo mạch mà chúng ta lựa chọn

b. Phân loại mạch khuếch đại :

- Tùy theo từng hệ thống mà chúng ta lựa chọn các mạch khuếch đại khác nhau.Có 3 loại mạch khuếch đại chính

+. Khuếch 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 rất nhiều lần

+. Khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào thì ở đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn

+. Khuếch đại công suất : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công suất yếu vào đầu vào thì ở đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có công suất mạnh hơn nhiều lần. Thực ra mạch



khuyếch đại công suất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và dòng điện. Do vậy ở đây chúng ta sẽ nghiên cửu mạch khuếch đại công suất

2. Khuếch đại công suất : Một mạch khuếch đại công suất làm việc với nhiều tầng khác nhau như là tầng nhận tín hiệu vào, tầng vi sai, tấng tiền công suất và tầng công suất.Công suất đầu ra của mạch được quyết định ở tầng công suất

*. Những vấn đề về tầng công suất

- Tầng công suất có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kích thích cho tái, công suất ra từ vài trăm mW đến vài trăm W. Công suất này được đưa đến tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng điện có biên độ lớn. Khi khuếch đại tín hiệu lớn các Tranzitor không làm việc trong miền tuyến tính. Do đỏ không dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để xét . Mà phái dùng đến phương pháp đồ thị

- Các chế độ làm việc của tầng công suất: Tùy theo chế độ công tác của các Tranzitor, tầng công suất có thế làm việc ở các chế độ A, B, AB, C

+. Chế độ A : Tín hiệu được khuếch đại gần như là tuyến tính .Nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đối tuyến tính trong toàn bộ chu kỳ của tín hiệu ngõ vào ( Tranzitor hoạt động ở cả hai bán chu kỳ của tín hiệu ngõ vào).Hiệu suất ở chế độ A rất thấp > 50%

+. Chế độ AB : Tranzitor làm việc ở gần vùng ngưng. Tín hiệu ngõ ra thay đối hơn một nửa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào (Tranzitor hoạt động hơn một nửa chu kỳ âm hoặc dương của tín hiệu ngõ vào). Hiệu suất ở chế độ này lớn hơn hiệu suất ở chế độ A .<70%



+. Chế độ B : Tranzitor phân cực tại vùng ngưng (VBE=0).Chỉ một nửa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại

+. Chế độ C : Tranzitor được phân cực trong vùng ngưng để chỉ một phần nhỏ hơn nửa chu kỳ của tín hiệu vào được khuếch đại. Chế độ này có hiệu suất khá cao >78%

Hình 1.1 : Mô tả các chế độ làm việc của tầng công suất

II. Thuyết minh nguyên lý, chức năng của từng khối trong mạch AMLY 50W, và nguyên lý chung của toàn mạch

1. Tầng khuếch đại công suất :

- Tầng khuếch đại công suất được lựa chọn trong mạch khuếch đại âm ly 50W này là một cặp BJT khác loại làm việc ở chế độ AB

* Lý do lựa chọn cặp BJT và chế độ làm việc cho tranzitor công suất : Ta đã biết rằng mạch làm việc ở chế độ A .Thì mặc dù tín hiệu ra không méo hoặc méo nhỏ nhưng tín hiệu ra hầu như không được khuếch đại . Còn đối với chế độ B mặc dù khuếch đại rất tốt song méo ở đầu ra lại rất lớn khó



khắc phục. Mạch khuyếch đại ở chế độ B phân cực với VB

bằng 0 và phải dùng ít nhất là hai tranzitor cùng loại hay khác loại .Trong sơ đồ mạch ampli 50W này ta dùng cặp BJT khác loại . Một là tranzitor (NPN) hoạt động ở một nửa chu kỳ dương của tín hiệu vào(Q10 )và thứ hai là tranzitor( PNP) làm việc ở một nửa chu kỳ âm của tín hiệu (Q11). Ta thấy rằng hai tranzitor Q10 và Q11 dẫn ở hai nữa chu kỳ khác nhau , về mặt lý thuyết thì nếu tín hiệu đưa vào hình sin thì trên tải sẽ thu được tín hiệu hình sin .Nhưng trong thực tế thì tín hiệu lấy được trên tải không trọn vẹn mà bị biển dạng .Khi bắt đầu một bán kỳ thì Tranzitor không dẫn điện ngay mà phải chờ đến khi điện thể vượt quả điện thế ngưỡng VBE .Để khắc phục được điều này ta phải phân cực VBE dương hơn một chút . Vì vậy để T có thể dẫn điện tốt ngay khi có tín hiệu áp vào cực B thì ta phải phân cực theo kiểu AB. Khi đó tín hiệu ra đủ lớn mà méo lại nhỏ đáp ứng tốt công suất ở đầu ra ta dùng mạch khuyếch đại ở chế độ AB . Mạch làm việc ở chế độ AB có dòng tĩnh nhỏ từ( 10mA đến 50mA).

*Chức năng linh kiện , lựa chọn linh kiện và tính toán các thông số trong tầng công suất

a. Chức năng linh kiện và lựa chọn linh kiện

- Sơ đồ khối của tầng công suất được cho như hình vẽ



VC C _C IR C LE

VC C _C IR C LE

R 20

R 21

R 22

R 23

R 24

R 25

R 26

R 27

R 28

R 29

R 30

R 31

Q 10

Q 11

D 2

D 3 C 6

C 7

C 8

LS 1

SPEAKER

L1

+. Hai diode zenner được sử dụng để ổn định điện áp trên hai cực B sao cho nó không đối khi có tín hiệu vào. Nguyên tắc ổn định là khi tín hiệu vào lớn thì hai diot zenner sẽ ghim biên độ đầu vào ở một mức nhất định làm điện áp ở cực B của hai tranzitor ổn định ở một mức nào đó thích hợp . Nếu như không có hai diot zenner này thì khi tín hiệu vào lớn nó sẽ làm điện áp tĩnh VB thay đối dẫn đến VBE thay đối => IB

thay đối => IC thay đối => VCE thay đối làm thay đối điểm làm việc của Tranzitor => Làm sai lệch điện áp điểm dựa VM

=> ảnh hướng đến công suất ra



Sở dĩ ở đây chọn diode zenner là bởi lẽ diode zenner hoạt động được trong miền đánh thúng ngược . Khi mà điện áp VBR (Điện áp đánh thúng ngược ) đạt tới giá trị ngưỡng thì : Khi dòng điện qua diot zenner tăng nhanh thì điện áp giữa hai đầu diot vẫn không đối . còn đối với diode thường thì khi dòng vào lớn thì nó dễ bị phá huỷ . Do vậy mà ta lựa chọn diot zenner trong mạch này

Các diode zenner có điện áp định mức từ hai cho đến hàng trăm vôn . Ở đây ta chọn diot zenner ổn áp thường có điện áp định mức từ 6 đến 8V . Chọn DZ2 =7.5V Vì hai nửa đối xứng nên chọn DZ3 = DZ2 = 7.5 V. Mỗi liên hệ giữa dòng điện IZ và điện áp VZ được cho ở đồ thị sau:

Trên đồ thị ta thấy trục hoành là trục điện áp zenner VZ còn trục tung là trục dòng điện IZ . ta thấy rằng ứng với mức VDZ

= 7.5V thì dòng định mức qua điôt là IZ =50mA

+. Chọn nguồn một chiều



Yêu cầu ở đây là công suất ra PL = 50W. Ta có: PL =

= => Ta tính được = = 44,2V ; và IL =

= = 1.12A

Như vậy để dòng một chiều không ra tái thì dòng phân cực IC

không quả lớn

Trong mạch OTL thì VLmax = mà hệ số sử dụng điện áp là

= 3.7 => Vcc = = . Chọn VCC = 25v Ở

đây với mục đích tăng hiệu suất làm việc của tầng công suất .Tức là tận dụng hết khá năng chụi đựng điện áp VCE của

cặp BJT công suất thì ta sẽ chọn nguồn lưỡng cực Vcc =

25V

+. Điện trở R27 , R28 có hai nhiệm vụ

• Ốn định nhiệt cho hai tranzitor công suất . Ta biết rằng hai tranzitor hoạt động với dòng IC lớn => hai tranzitor công suất dễ bị nóng lên => điện thế ngưỡng VBE giảm => hai tranzitor dễ dẫn điện hơn => dòng IC càng lớn . Hiện tượng này chồng chất => hư hỏng tranzitor. Vì vậy nhằm ổn định cho hai tranzitor công suất ta mắc các trở tải cực E. Khi có điện trở tải cực E rồi thì khi nhiệt độ tăng => IC tăng =>IE

tăng => VE tăng => VBE = VB –VE sẽ giảm dẫn đến tranzitor dẫn yếu trở lại => IB giảm => IC =βIB sẽ giảm . Như vậy



chúng ta đã khắc phục được ảnh hướng của nhiệt độ lên hai tranzitor

• Nhiệm vị thứ hai : tạo dòng hồi tiếp để cân bằng tầng đẩy kéo

Thông thường trở tải cực E có giá trị không lớn lắm vì nếu nó quá lớn thì => giảm VCE => làm giảm độ khuếch đại . Nếu RE

quả nhỏ thì khá năng ốn định của nó là không tốt . Chọn R27 =

R28 =330 Ω . Từ đỏ ta tính được IC10 = IC11 = = = 10.3

mA. ( Với VE = Vcc )

+. Các trở R20 –R21 và R22 – R23 , định thiên cho tranzitor Q10 . Các trở R22 – R23 và R24 – R25 định thiên cho tranzitor Q11

Ta thấy rằng : nếu định thiên chí dùng trở cực gốc mà không dùng trở cực phát thì tính ổn định không tốt => tín hiệu ra ở tải sẽ bị méo lớn . Nguyên nhân của tính không ổn định là do các yếu tố :

• Dòng và áp một chiều phụ thuộc vào hệ số khuếch đại của tranzitor => Việc thay đổi các tranzitor có β khác nhau dẫn đến điểm làm việc của các tranzitor thay đổi => biển dạng tín hiệu ra

• VBE phụ thuộc vào nhiệt độ của dòng cực gốc IB

=> khi nhiệt độ thay đổi => IB thay đổi => IC thay đổi => VCE

= f(IC ) thay đổi=> thay đổi điểm làm việc tĩnh => biến dạng tín hiệu ra

• Dòng rò được nhân với β có thế là nhân tố trong việc dịch chuyển điểm hoạt động của T ở tín hiệu lớn



Nhưng ta thấy rằng trong mạch định thiên cực gốc B có thêm điện trở tải cực E như mạch mà chúng ta đang thiết kế thì tín hiệu ra đỡ méo và mạch làm việc ốn định. Bởi lẽ khi mắc thêm RE thì

• Sụt áp qua RE sẽ tăng => VE thay đối => VBE thay đối phụ thuộc vào VE. Mà khi có RE thì ảnh hướng của nhiệt độ đã được khắc phục. Lúc này VBE thay đổi không phụ thuộc vào dòng IB

• Mặt khác khi mắc thêm RE kết hợp với định thiên cố định ở cực B thì chống lại ảnh hướng của thiên áp ngược lên dòng IC => Dòng ổn định qua tranzitor( Khi IC lớn dẫn đến dòng rò IC0 nhỏ khả năng dịch chuyến điểm hoạt động của tranzitor là không xảy ra)

+. Để mạch hoạt động tốt thì ta phải lựa chọn R20-21 sao cho có VB mong muốn và dòng qua bộ chia áp R20-21 , R22-23 phải lớn hơn rất nhiều so với dòng IB10 . Theo tính toán ta chọn Ichia

áp = 20IB10 . Vì vậy nên chọn R22-23 sao cho R22-23

( với RE10=R27 ) R22-23 . (chọn

β10 =80). Vậy R22-23 1,32 K . Ta chọn R22 =R23 = 470 Ω

Mặt khác để mạch mạch làm việc ổn định thì cần phải thoả

mãn điều kiện Ucc >> UBE(1+ và βR26 >> R20-21

34000 >> 0.6 ( 1150 + R20-21 ) R20-21 << =55.5 K =>

R20 + R21 << 55.5K . chọn R20 +R21 =12.2 K => chọn R20 = 10K ; R21 = 2.2 K



Từ đây ta tính được VB :

= 2.43 V

• Cũng chiếu theo điều kiện nói trên thì >> R20-21

>> R20-21 80R26 >> 12.2 K => R26 >> 5.6 Ω . Chọn

R26 =330Ω ( ít nhất nó cũng phái bằng tải cực E tức là bằng R27)

+. Với các số liệu vừa lựa chọn ta sẽ tính toán các giá trị dòng điện và điện áp ở chế độ tĩnh

Theo sơ đồ ta có :

(1)

Tuơng tự ta cũng có:

(2)

Mặt khác ta cũng có :

(3)

(4)



Mà (5)

(6)

• Từ (5) ta có :

. Thay vào (3) ta được :

7.5 =

= = 2.8 (mA)

• Theo phân tích ở trên thì dòng qua cầu phân áp

= 0.14mA

Mà = 0.14 +2.8 = 2.94 mA

• Với các giá trị điện trở đã lựa chọn kết hợp với việc tính toán trên thì ta có thế khắng định lại giá trị β mà ta đã lựa

chọn ở trên . Ta có : β= = 79.8

• Tương tự như vậy từ (6) ta có :

. Thay vào (3) ta được



= =

2.81mA

• Cũng như trên với việc lựa chọn dòng qua phân áp

=> = 0.1405mA

• Ta cũng tính được β xấp xỉ bằng 80. Thoả mãn điều kiện hai tranzitor công suất chế tạo trên cùng một loại chất bán dẫn có các thông số giống nhau

• Thay các kết quả tính được nói trên vào (1) và (2) ta tính được UCE10 và UCE11

Từ (1) ta có:

Tương tự từ (2) ta cũng tính được UCE

* Chúng ta sẽ tính toán công suất tiêu hao trên mỗi tranzitor

Ta có: Công suất tiêu tán trên hai tranzitor công suất Q10 và Q11 là

P2Q = Pi(dc) – P0(AC)



Trong đó: P0(AC) = ( Với VL(P) = ) . Khi công suất ra

đạt max khi VL(P) = VCC => .

Khi đó dòng điện đỉnh là I(P) = = => Trị tối đa

của dòng trung bình là : IDcmax =

Ta tính được trị tối đa của công suất ngõ vào là : P i(dc)max =

Vcc IDC(max) = = . Vậy công suất tiêu tán trên

hai tranzitor công suất là

P2Q = = = 2,2W

Từ đây suy ra được PQ10 = PQ11 = 1.1W

* Ta cũng tính được hiệu suất tối đa của mạch là :

Ŋmax = 100% = 78.54%

* Công suất tiêu tán tối đa của hai tranzitor công suất không xảy ra khi công suất ngõ vào tối đa hay công suất ngõ ra tối đa . Mà công suất tiêu tán trên hai tranzitor sẽ tối đa khi điện thế ở hai đầu tải là



VL(p) = 0.636Vcc = . và khi đỏ

=> PQ10max = PQ11max = 1.3W

+. Mạch gồm R30 – C6 – L1 . Chống tự kích ở vùng tần số cao ( Tức là loại bỏ nhiễu ở vùng tần số cao )

Ngoài ra khi tần số cao đến thì trở kháng XL =ωL sẽ tăng => dòng một chiều không ra tải đám bảo cho tải làm việc tốt

+. Các tụ C7 , C8 có chức năng là lọc gợn sóng từ nguồn cung cấp một chiều Vcc

* Với các giá trị về dòng điện , điện áp , hệ số khuếch đại , công suất tiêu tán

Ta sẽ lựa chọn hai tranzitor công suất là loại : BD243C(NPN) và BD244C(PNP) Chúng có các thông số sau :



Tranzitor hoạt động ở nhiệt độ 1000 C không gây hư hỏng

Thực tế , với các cặp tranzitor bổ phụ , thường trong điều kiện phân cực , do dòng tĩnh IBQ10 khác IBQ11 nên độ lợi sai khác chút ít, điều đó dẫn đến sóng ra không hoàn toàn đối xứng ( khuếch đại ở hai chu kỳ là không như nhau), tuy nhiên sự sai khác này rất nhỏ, có thế bỏ qua

2. Tầng tiền khuếch đại và tầng hồi tiếp

Tầng tiền khuếch đại trong mạch AMPLI 50W sử dụng 2 cặp dalington mắc đối xứng cặp thứ nhất là cặp Q6 , Q8 . Cặp thứ hai là cặp Q7 , Q9 . Tầng hồi tiếp sử dụng 2 cặp tranzitor mắc song song là cặp Q2, Q4 và cặp Q3 , Q5

* Giới thiệu khái quát về tầng hồi tiếp và tầng tiền khuếch đại

• Tầng hồi tiếp:Hồi tiếp đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật tương tự . Hồi tiếp cho phép cái thiện tính chất của bộ khuếch đại, nâng cao chất lượng của bộ khuếch đại. Sơ đồ sử dụng mạch khuếch đại có hồi tiếp có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của mạch đặc biệt là tín hiệu đầu ra . Thông thường trong các mạch khuếch đại lớn, trong các âm ly thì để giảm méo phi tuyến thì người ta sử dụng ít nhất hai vòng hồi tiếp . Có hai loại hồi tiếp là hồi tiếp âm và hồi tiếp dương. Hồi tiếp âm là sự hồi tiếp trong đó tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào, nên làm yếu tín hiệu vào. Còn hồi tiếp dương là hồi tiếp trong đó tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín hiệu vào, làm mạnh tín hiệu vào. Trong các mạch khuếch đại công suất thì chủ yếu sử dụng hồi tiếp âm . Để hiểu rõ vì sao trong các mạch khuếch đại công suất sử dụng hồi tiếp âm ta sẽ xét các đặc điểm của nó

+. Đặc điểm thứ nhất : Gĩư vững độ khuếch đại :



Ta biết rằng thông số của BJT hay FET không phải là một hằng số mà chúng thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ => khi nhiệt độ thay đổi các thông số của BJT hay FET sẽ thay đổi => độ lợi chung của mạch ( KH: A) thay đổi

Nhưng khi có hồi tiếp thì :

( với Af là độ lợi của mạch khi có hồi

tiếp )

Khi A thay đổi ta có :

Từ đây ta rút ra nhận xét : Khi độ lợi của mạch không có hồi tiếp thay đổi thì độ lợi của toàn mạch ( có hồi tiếp ) thay đổi nhỏ hơn (1 + βA) lần. Như vậy khi có hồi tiếp âm sẽ làm cho độ khuếch đại của mạch ổn định hơn rất nhiều lần khi không

sử dụng hồi tiếp âm . Mặt khác nếu thì

.Nghĩa là mạch khuếch đại sau khi thực hiện hồi tiếp âm thì

độ lợi chỉ còn phụ thuộc vào hệ số hồi tiếp β mà thôi. Thông thường thì hệ số hồi tiếp β có thế xác định bởi các thành phần thụ động không liên quan gì đến tranzitor nên độ lợi của mạch sẽ được giữ vững

+. Đặc điểm thứ hai : Giảm sự biến dạng tín hiệu ( chống méo tín hiệu )

Chúng ta biết rằng biến dạng gồm có :



• Biến dạng tần số: Do sự khuếch đại không đồng đều ở các tần số

• Biến dạng phi tuyến : Do đặc tuyến không tuyến tính của BJT và FET

Các biến dạng này làm phát sinh các hài chồng lên tín hiệu được khuếch đại làm biến dạng tín hiệu ngõ ra. Như vậy ở ngõ ra ngoài thành phần tín hiệu còn có một thành phần nhiễu xuất phát từ sự biển dạng của mạch ( Thành phần nhiễu kí hiệu là D) Từ đây ta có:

Tín hiệu ngõ ra là : X0 = AXi + D

Khi có hồi tiếp âm,nếu ta giữ Xi không đổi thì tín hiệu ra giảm vì độ lợi Af < A. Nhưng vì sự biến dạng tỉ lệ với Af nên nó cũng giảm theo. Mặt khác khi có hồi tiếp âm thì mạch khuếch đại A vẫn chứa thành phần biến dạng D nhưng ở ngõ ra của mạch toàn phần thì sự biến dạng bây giờ chỉ còn là Df

Ta có :

Vậy nhiễu cũng giảm đi 1+βA lần khi có hồi tiếp âm

+. Đặc điểm thứ 3: Gia tăng giải tần hoạt động

Độ lợi truyền dẫn của các mạch khuếch đại thường là một hàm số theo tần số

+. Ở tần số cao ta có:

Trong đó: Am là độ lợi của mạch ở tần số giữa



fH là ở tần số cắt cao

Nếu mạch có hồi tiếp âm thì độ lợi truyền bây giờ là Af

Tacó:

Vậy

Tần số tại đó độ lợi giảm đi 3dB ứng với

Như vậy khi thực hiện hồi tiếp âm, tần số cắt cao tăng thêm

(1+ ) lần

+. Tương tự ở tần số cắt thấp thì với .Ta cũng

tìm được

Vậy thì khi có hồi tiếp âm thì tần số cắt thấp giảm đi

lần



• Trong khuếch đại âm thanh thì fH >> fL nên độ rộng băng thông coi như bằng fH

• Tầng tiền khuếch đại : Tín hiệu sau khi qua tầng hồi tiếp có hệ số khuếch đại dòng điện chưa đủ lớn hay trở kháng ra của tầng hồi tiếp chưa đủ lớn . Với mục đích tăng hệ số khuếch đại dòng điện và tăng trở kháng vào cho mạch thì người ta tổ hợp các tranzitor lại thành sơ đồ Darlington để thoả mãn điều kiện đó.

Sơ đồ Darlington có rất nhiều dạng được mô tả dưới đây

Q1

Q2

Q2 Q2

Q2Q1 Q1

Q1

Hình 1.1Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4

+. Xét sơ đồ Darlington chuấn là sơ đồ Darlington mắc theo kiểu C chung. Sỡ dĩ gọi là mạch chuấn là bởi lẽ: Mạch Darlington có hệ số khuếch đại dòng lớn. Thường được sứ dụng ở tầng tiền công suất và công suất. Và tầng này lại yêu cầu trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ. Mà mạch mắc theo kiểu C chung đảm bảo được điều này.Vì vậy mà mạch Darlington thường mắc theo kiểu C chung. Sơ đồ mạch chuấn có dạng như sau:



Q 1

Q 2

R 1

IB1

IE1= IB2

IC1

IC2

IC

IE2 = IE

Tranzitor Q1 có : IE1 (1)

Tranzitor Q2 có: (2) . Mà IE1 = IB2 nên

thay (1) vào (2) ta được

Vậy

- Gọi dòng điện ngõ vào của mạch là Ii thì Ii = IB1

- Gọi dòng điện ngõ ra của mạch là I0 thì I0 = IE2

- Gọi là hệ số khuếch đại dòng của toàn mạch ta có

Vậy mạch khuếch đại Darlington có hệ số khuếch đại dòng rất lớn

• Sơ đồ tương đương khi có tín hiệu:



UrUv

rBE1

rbe2

rce1

rce2

RE

IB1

IB2

ICB

C1=C2=C

E

-Trở kháng vào của mạch:

(3)

Vậy qua công thức (3) ta thấy trở kháng vào của mạch là rất lớn

b. Tầng hồi tiếp và tầng tiền khuếch đại trong sơ đồ mạch AMPLI 50W

Sơ đồ khối của tầng hồi tiếp và tầng tiền khuếch đại :



C 3

C 4

C 5

R 8R 9

R 10

R 11

R 12

R 13

R 14

R 15

R 16

R 17

R 18

D 1

D 2

Q2

Q4

Q3

Q5

Q6

Q8

Q7

Q9

R19

+ 34V

-34

DS

*Chức năng linh kiện trong khối và lựa chọn linh kiện :

• Chức năng linh kiện

+. DS gồm hai diot D1 và D2 là nguồn định thiên cố định cho hai tranzitor Q6 và Q7 . Sở dĩ ta lự chọn diode là bởi lẽ : Khi dòng qua diode thay đổi thì chí có nội trở bên trong diode thay đổi còn điện áp hai đầu diode ( điện áp rơi không đổi) . Còn nếu mà sử dụng điện trở thì khi tín hiệu vào thay đổi, dẫn đến dòng qua trở thay đổi(tín hiệu vào tăng thì dòng qua trở giảm) => Điện áp trên hai đầu điện trở sẽ thay đổi => VB

của tranzitor thay đổi => VBE thay đổi => VE thay đổi => IE

vàVCE thay đổi . Mà khi IE thay đổi thì kéo theo IC thay đổi .Dẫn đến điểm điều hành Q thay đổi. Ảnh hướng xấu đến mạch



Ngoài ra DS còn tạo ra dòng tĩnh ban đầu cho cặp dalington , có điện áp thuận tương ứng với điện áp VBE của hai tranzitor Q6 và Q7 .

Để cho hai tranzitor Q6 và Q7 dẫn thì cần có định thiên cổ định VBE =0.7 V. Như vậy điện áp thuận của diode D1 và D2

phải lớn hơn 0.7V . Như vậy cần phải dùng hai diode Silic

cần có điện áp thuận khoảng 0.6 0.65 V. Ở đây ta sẽ chọn

loại diode 1N4007 có điện áp thuận là 0.62 V (Điện áp rơi ) . Dòng qua điode 1N4007 là 1A,áp tối đa mà diode có thế chụi đựng là 50V

+. Các điện trở R14 và R16 làm 3 nhiệm vụ:

• Phân cực tĩnh 0.4V cho hai tranzitor Q8 và Q9

• Thoát dòng bazo lúc Q8 và Q9 khóa

• Giúp Q9 và Q9 khoá nhanh ở vùng tần số âm thanh rất thấp . Nhằm bảo vệ Tranzitor . Chúng ta có thế giải thích rõ điều này . Gỉa sử ở ½ chu kỳ dương của tín hiệu đặt vào cực B của Q8 , Q9 làm Q8 khoá ,Q9 dẫn . Ở ½ chu kỳ âm của tín hiệu thì Q8 dẫn mà Q9 chưa kịp khoá => cả hai tranzitor đều dẫn => dòng từ nguồn VCC lập tức chảy qua Q8 , Q9 ( từ +Vcc

Đến –Vcc ) sẽ phá huỷ cả hai tranzitor. Vì vậy phải cần có hai trở R14 và R16 . Có một điều lưu ý là các trở R16 vàR14 càng nhỏ thì càng khoá nhanh hai tranzitor . Do vậy phải chọn R14

và R16 có giá trị nhỏ . Thông thường chọn R14 , R16 = (10

100Ω). Trong mạch này yêu cầu công suất ra lớn nên ta chọn R16 và R14 =100Ω

+. Cặp Q6 – Q8 và Q7 – Q9 mắc theo kiểu Darlington nhằm tạo ra hệ số khuếch đại dòng lớn và trở kháng cao để cung cấp cho tầng công suất làm việc

• Nguyên tắc làm việc của hai cặp Darlington là giống nhau. Chỉ khác ở điện áp phân cực để tạo dòng tĩnh ban đầu. Không nên cho hai cặp tranzitor đối xứng chạy ở chế độ AB vì hiệu suất thấp và ổn định nhiệt phức tạp. Đặc biệt hơn nữa



là tránh làm việc ở chế độ B vì nó sẽ gây méo xuyên tâm lớn và còn dễ phá huỷ tranzitor khi tín hiệu tăng đột biến hoặc tín hiệu vào ở tần số thấp, có chu kỳ xấp xỉ chu kỳ đóng mở của các tranzitor giữa hai nhánh đối xứng. Vì vậy mà nên cho tranzitor kích Q6 và Q7 làm việc ở chế độ AB với dòng nhỏ, còn hai tranzitor cuối Q8 và Q9 làm việc ở chế độ B

Muốn cho Q6 – Q7 làm việc ở chế độ AB ( dòng tĩnh nhỏ ) thì ta phải phân cực cho VBE6-7= 0.7V. Q8 và Q9 làm việc ở chế độ B ta phân cực cho VBE8-9 = 0.4V ở trạng thái gần ngưỡng dẫn

Mặt khác để chế độ làm việc của Q8 – Q9 ở mức tín hiệu lớn được duy trì thì ta tăng áp phân cực tại cực B lên ( 0.5V đến 0.6V). Chúng ta có thế giải thích như sau:

Khi mức tín hiệu vào còn nhỏ thì áp phân cực trên R14 và R16 chưa vượt quả ngưỡng dẫn của Q8 và Q9 => dẫn đến mạch làm việc ở chế độ AB nhờ Q6 và Q7

Khi mức tín hiệu vào lớn thì dòng IC của Q6 - Q7 tạo định thiên trên R14 và R16 đủ lớn => Q8 – Q9 dẫn => áp phân cực

VBE8 và VBE9 cổ định ( vì dòng IC chảy qua tiếp giáp

BE của Q8 - Q9)

+. Các trở R15 – R17 là các trở tải cực C của tranzitor Q8 và Q9

+. Các tụ C3 , C4 , C5 là các tụ hồi tiếp dương cho các tranzitor Q4 và Q7 .Giúp chống tự kích cho các tranzitor. Ngoài ra tụ C5 còn có nhiệm vụ thoát dòng xoay chiều cho Q4

+. Các trở R18 – R19 là các trở hạn dòng cho hai tranzitor công suất Q10 và Q11

+ Hai cặp tranzitor hồi tiếp Q2 – Q4 và Q3 – Q5 mắc theo kiểu E chung, vừa làm nhiệm vụ khuếch đại dòng điện vừa làm nhiệm vụ khuếch đại điện áp.Đường hồi tiếp từ đầu ra của tầng công suất về đầu vào của hai tranzitor Q2 và Q3 với mục đích hạn chế biên độ tín hiệu sau khi qua tầng vi sai để giảm méo phi tuyến



• Tính toán các thông số và lựa chọn linh kiện

+. Xác định các thông số của hai cặp tranzitor Darlington, tính toán các điện trở R15 – R17 – R18 – R19,chọn các cặp tranzitor Q6 - Q8 và Q7 – Q9

Ta có:

Mà ta thấy áp trên R14 : UR14 = UBE8 =0.4V. Từ đây ta

tính được (Đối R14= 100Ω =

0.1Ω) => dòng collector của Q8 là : IC8 =

( Ở đây ta chọn )

Vậy R15 + R17 = . Ta chọn R15 = R17 =

0.47Ω

Ta lại có: IC8 = IC9 = 400mA =>

mà

( chọn )

Từ đây ta tính được

=>

và



. Đồng thời ta cũng tính được VB8 =

VBE8 = - VEB8 = -0.4V. Mà VCB8 = VC8 – VB8 = 0.188 + (-0.4) = 0.588V. Ngược lại VB9=VBE9 = 0.4V => VCB9 = VC9 – VB9 = 0.188 – 0.4 = - 0.212V

Tuy nhiên R18 và R19 là các trở hạn dòng để đảm bảo cho dòng vào tầng công suất không quả lớn mà cũng không quả bé .Mà dữ ở mức thích hợp ,nên ta chọn R18 – R19 có giá trị không quả lớn mà cũng không quả bé. Ta chọn R18 = R19 = 1.2K

Với các thông số đã tính toán được :

Ta chọn cặp tranzitor Q6 – Q7 là các tranzitor

Q6 là D358

Q7 là B528

Các thông số theo số tay tra cửu là

D358 là :



B528 là:

Với các thông số đã tính được :

Ta chọn Q8 là tranzitor MJ4502. Nếu trên thị trường không tìm thấy loại tranzitor này thì ta có thế thay thế loại tranzitor 2SC1078 với các thông số:

Với các thông số đã tính toán được cũng tương tự như tranzitor Q8 :



Ta chọn tranzitor Q9 là tranzitor MJ802 và có thế thay thế bằng 2SD113 hoặc 2SD114. Với các thông số

+. Tính toán các thông số và lựa chọn các tranzitor Q3 – Q5,chọn các giá trị của điện trở R10 – R11 – R12 – R13

Ta có: VE7 = VC9 = 0.188V. Mà VBE7 = VB7 – VE7 = -0.7V => VB7 = VBE7 +VE7 = -0.7 + 0.188 = - 0.512V

Mặt khác ta có:

.

Vậy từ đây ta tính được: VBC7 = VB7 – VC7 = -0.512 – (- 34.4 ) = 33.89V

Ta lại có: Cặp diode DS mà ta lựa chọn ở trên là 1N4007 có các thông số :



Mà dòng IC4 = IC5 = IDS = 1A ( thực tế thì IC4 = ID + IB6; IC5

= ID + IB7. Nhưng do dòng IB6 và IB7 quả nhỏ nên IC4 = IC5 ID

). Với giá trị dòng IC5 biết được ta có thế tính được giá trị của R13 và các thông số còn lại của tranzitor Q3 và Q5

Ta có: .Mà

.

Vậy .Ở đây để đảm bảo

cho khả năng ổn định nhiệt cho Q5 ta chọn R13 = 68Ω

Từ đây ta cũng tính được VCE5max = VC5max – VE5 = 50 – 34.29 = 15.71V

• Lựa chọn các trở R10 – R11 – R12 và các thông số còn lại của Q5 và các thông số Q3

Ta có: Dòng qua R12 được tính IR12 = IR11 + IB5 => IR12 > IR11 => R12 < R11 ( Vì UR11 = IR11R11; UR12 = IR12R12 ). Mặt khác để phân cực tốt cho cực B của tranzitor Q5 thì R11 – R12 >> R13. Ta lựa chọn R11 = 33K và R12 = 1.2K. Để tranzitor Q5 dẫn tốt thì ta phân cực cho VBE5=0.7V => VB5 = VE5 + VBE5 =

34.29 + 0.7 = 34.99V => IR12 = .Chọn

, Từ đây ta tính được dòng

.Mà IR12 = IR11 + IB => IR11 = IR12 –

IR10 = 29.2 – 10 = 19.2mA



Xét tại nút L ta có:

. Với dòng IC3 không lớn mà trong khi dòng IB3 = Iht từ đầu ra tầng công suất về đầu vào của tầng hồi tiếp nên dẫn đến hệ số

khuếch đại . Đây cũng là một kết quả hợp lý vì

Q3 phải có hệ số khuếch đại nhỏ để mục đích giảm méo tín hiệu. Ta có VC3 = VB5 = 39.99V mà VE3 = IE3R10 ( Với R10 là trở tải cực E của Q3 dùng để ổn định nhiệt cho Q3. Nên ta chọn R10 có giá trị không lớn lắm khoảng 100Ω).Mặt khác do hệ số khuếch đại nhỏ Vậy VE3 = 20 x 0.1 = 2V

Với các thông số đã tính toán được:

Ta chọn tranzitor Q5 là tranzitor MPS U56. Trên thị trường hiện nay không có tranzitor loại này.Nên chúng em đã tìm loại tranzitor mới để thay thế đó là Tranzitor 2SD1721. Các thông số của nó tra trong bảng số tay linh kiện là:



Với các thông số tính toán được của Q3 như sau:

Ta sẽ lựa chọn tranzitor Q3 là loại tranzitor BC108. Với các thông số tra từ số tay linh kiện điện tử:

• Tính toán và lựa chọn các trở R9 – R8, các tranzitor Q4

và Q2



+. Như ta đã nói ở phần tầng công suất , thông thường trở tải cực E có giá trị không lớn lắm. Vì nếu nó quả lớn sẽ làm giảm VCE => giảm độ khuếch đại. Nếu RE quả nhỏ thì thì khả năng ổn định của nó là không tốt. Thường thì R8 nằm

trong khoáng từ (0.1 ). Do đó ta chọn R8=100Ω, R9 =

10Ω. Từ đây ta tính được

. Chọn => Dòng bazơ .

Mà IC2 = IB4 , IB2 = Iht =10.3mA => hệ số khuếch đại của Q2

cũng rất nhỏ phù hợp với yêu cầu của mạch

+. Mặt khác ta có VC4 = VDS = 50V, để phân cực mạnh cho tranzitor Q4 ta chọn VBE4 = - 0.7V => VB4= VE4 - VBE4 = 10 – 0.7 = 9.3V => VCB4 = VC4 – VB4 = 50 – 9.3 = 40.7V; VCE4 = VC4 – VE4 = 50 – 10 = 40.0V.

Với các thông số của Q4 đã tính được :

Ta chọn tranzitor Q4 là tranzitor MPS U56. Nhưng trên thị trường hiện nay không có tranzitor MPS U56. Nên ta sẽ thay thế bằng tranzitor 2SD1055. Với các thông số tra từ số tay linh kiện như sau:



+. Ta lại có VC2 = VB4 = 9.3V; VE2 = IC2R8 = IB4R8 = 33.3 x 0.1 = 3.33V. Để phân cực cho Q2 ta chọn VBE2 = - 0.6V => VCE2 = VC2 – VE2 = 9.3 – 3.33 = 5.97V; VCB2 = VC2 – VB2 = 9.3 – ( VE2 – VBE2 ) = 9.3 – 2.73 = 6.57V.

Với các thông số của Q2 đã tính được:

Ta chọn tranzitor Q2 là loại BC178. Với các thông số tra từ số tay linh kiện điện tử



Các tranzitor Q3 - Q5, Q2 – Q4 đều có thế chụi được nhiệt độ trên 1000 C

4.Khối vi sai (khối đầu vào)

* Lý do chọn tầng vi sai ở đầu vào

Như ta đã biết mạch khuếch đại âm ly làm việc ở hai vùng là vùng tín hiệu nhỏ và vùng tín hiệu lớn. Vùng tín hiệu nhỏ bao gồm các mạch khuếch đại ở các tầng ( micro phone , preampli). Vì tín hiệu ngõ vào khá nhỏ không lớn hơn nhiều so với tạp âm nền bao nhiêu nên ta phái lựa chọn tranzitor của tầng đầu có tạp âm nội nhỏ ( FO = 3dB đến 7dB ). Để giám tạp âm của mạch điện ở tầng đầu , cần phải chọn mạch điện ,chế độ làm việc thích hợp, có độ ổn định cao . Muốn vậy phải chọn mạch có độ ổn nhiệt cao và làm việc với dòng nhỏ (1mA đến 2mA) và áp nhỏ (VC = 3V đến 5V). Dẫn đến độ lợi A nhỏ ( dưới 30) .Để đám bảo được các điều kiện này thì chúng ta nên mắc tầng khuếch đại vi sai ở đầu vào. Để thấy rõ được điều kiện này thì chúng ta sẽ khảo sát mạch khuếch đại vi sai và tầng khuếch đại vi sai ở đầu vào của mạch âm ly 50W

a. Giưới thiệu chung về bộ khuếch đại vi sai:

- Cấu tạo của bộ vi sai căn bán ở trạng thái cân bằng



-Mạch đối xứng theo đường thắng đứng,các phần tử tương ứng giống nhau về mọi đặc tính

+. RB1=RB2

+. RC1 = RC2

+. VCC= VEE

+. Q1 giống hệt Q2

+. Mạch có hai ngõ vào ơ cực B là V1 và V2

+. Mạch có hai ngõ ra ở cực C là Va và Vb

- Tín hiệu có thế lấy ra ở hai cực thu, cũng có thế lấy ra từ một cực thu và mát

- Xét các trường hợp sau:+. Khi tín hiệu vào V1 = V2 ( cùng biên độ và cùng pha). Do mạch đối xứng nên tín hiệu ngõ ra Va = Vb. Như vậy Va= AC.V1

Vb =AC.V2

*. Với AC được gọi là độ lợi chung.Từ đây ta có thế

suy ra tín hiệu ra vi sai bằng 0. Tức là V0 = VC1 -

VC2 =0 Mạch có khá năng chống nhiễu rất tốt. Điều này

có thế được giải thích như sau: khi có tín hiệu nhiễu phá rỗi thì tín hiệu nhiễu sẽ tác động đồng thời lên cực B1 và cực B2 với điện áp đồng pha (cùng dương hay cùng âm)

.Như vậy ở ngõ ra VC1 và VC2 sẽ tiệt tiêu nhau và

V0 =0

*. Như vậy khi mà tín hiệu vào đồng pha và cùng biên độ thì tín hiệu ngõ ra vi sai bằng không.Khi đỏ AV =0 lúc đỏ thì tỉ số nén đồng pha hay là độ truất thái tiến ra



vô cùng (vô cùng lớn). Mạch có khá năng chống nhiễu tốt nhất

+. Khi tín hiệu vào có dạng vi sai: V1 = -V2 dẫn đến Va = –Vb

Do V1 = -V2 dẫn đến Q1 chạy mạnh ,Q2 chạy yếu hoặc

ngược lại. Nên

Va – Vb = AVS(V1 –V2)

*. Với AVS là độ lợi cho tín hiệu vi sai. Như vậy với ngõ

ra vi sai thì mạch chí khuếch đai tín hiệu vào vi sai

( khác nhau ở 2 ngõ vào). Lúc này ta thấy rằng khi IC1

tăng thì IC2 giám và do 2IE = IC1 + IC2 nên dòng điện qua

RE là 2IE có trị số gần như không đối. Như vậy điện trở

RE không có hồi tiếp âm đối với tin hiệu vi sai .và như

thế độ lợi mạch khuyếch đại Av vi sai không đối. Nên

khá năng chống nhiễu là không tôt bằng khi tín hiệu vào

đồng pha

-Như vậy thì để đám báo cho các tầng sau bộ khuếch

đại hoạt động tốt ( tức là có tín hiệu thì ) Điều kiện sau

phái thỏa mãn >



*. Để xác định rõ tỉ lệ giữa độ lợi chung và độ lợi vi sai

ta xết hệ số truất thái tín hiệu chung ( )

=

Ở đây càng lớn thì thành phần chung ít bị ánh hướng

đến ngõ ra vì lúc đỏ thành phần vi sai sẽ lớn

- Để tăng ta phái giám A và tăng Avs .Như vậy phải

dùng RE lớn.Dẫn đến VCC và VEE phải lớn. Vì vậy

phương pháp tốt nhất là dùng nguồn dòng điện.

+. Nguồn dòng điện có hai đặc tính chính có thế

khắc phục được nhựơc điểm trên là:

Cấp một dòng điện không đối

Cho một tống trở Zs nhìn từ cực thu của Q3 lớn để

thay RE

Ngoài ra ta còn có một phương pháp khắc phục tốt trôi (

tăng Avs) là sử dụng một mạch hồi tiếp đồng pha



VC C _BAR

VC C _BAR

0

0R 1

R 2

R 3

R 4R 5R

R 6 R 7

R 8

R 9

Q 1

Q 2

Q 5Q 4

J 1

C O N 2

12

Trong sơ đồ mạch có hai mạch khuếch đại vi sai trong đó

mạch vi sai T1 và T2 có T3 là tranzitor ổn dòng thay cho RE1 là

cầu phân áp . R1 ,R2 để lấy hồi tiếp về cực B3

Khi có tín hiệu nhiễu đồng pha hay ảnh hướng của nhiệt độ

thì cả hai tranzitor đều có tác động như sau : Giá thiết tín hiệu

nhiễu đồng pha làm VB1- VB2 giảm nên IC1 – IC2 tăng làm Vc1-

VC2 giảm . Điều này làm VB4 –VB5 giảm nên IC4 – IC5 giảm,

đưa đến VE4 = VE5 giảm và điện áp hồi tiếp VE giảm nên VB3

giảm . Như ta đã biết thì : IC3 = IC1+IC2 nên khi VB3 giảm sẽ



làm IB3 giảm tức là IC1và IC2 không tăng được, mạch có độ ổn

định tốt. Như vậy tín hiệu nhiễu đồng pha đã bị giảm hay bị

loại bỏ bới tác dụng của mạch hồi tiếp, nhờ đỏ tránh được

điện áp trôi

b. Chức năng của bộ khuếch đại vi sai :

Trong các bộ khuếch đại một chiều trôi cùng được khuếch đại

và đưa đến đầu ra như một tín hiệu . Vì vậy trong trường hợp

này phái tìm cách giảm trôi. Trong thực tế không thế tác dụng

trực tiếp vào tranzitor để giảm trôi. Nên người ta phái dùng

bộ khuếch đại vi sai. Bộ khuếch đại vi sai khuếch đại hiệu hai

điện áp vào do đó điện áp ra chụi ánh hướng của hiệu hai

điện áp vào như ta đã chứng minh trên. Do đó bộ khuếch đại

vi sai có mức trôi rất thấp. Nếu mạch đối xứng thì trôi được

khắc phục hoàn toàn. Mà việc khắc phục trôi rất quan trọng

nó đảm bảo cho các tấng sau có mức điện áp ổn định cộng

với đỏ là giảm được nhiễu ở tầng ra do trôi mang lại

2. Khối vi sai trong sơ đồ nguyên lý mạch âm ly

- Trong mạch thiết kế tầng vi sai như hình vẽ:



-Ở khối vi sai này mắc không hoàn toàn lý tướng và thực tế

thì trôi cũng không giảm được hoàn toàn . Ở đây tín hiệu vào

đưa vào 2 cực B và tín hiệu ra chỉ lấy trên một cực C so với

mass. Hai nửa không hoàn toàn đối xứng vì vậy nhiễu qua bộ

vi sai này cũng sẽ không được khử hoàn toàn. Do đó mà tín

hiệu ra vẫn bị méo và ta phải dùng thêm bộ lọc nhiễu ở đầu ra

tầng công suất

- Về chức năng của từng linh kiện trong khối:



+. Bộ lọc thông cao gồm C1 và R1 có chức năng là loại bỏ nhiễu ở tần số thấp. Tức là sau khi qua bộ lọc chí còn tần số cao còn tần số thấp sẽ thoát xuống mát. R1 còn tạo điện thế phân cực cho cực nền của Q1

+. Điện trở R2 là điện trở tái cực C của tranzitor T1 . Điện trở này có thế thay thế bằng một biến trở để điều chính điện áp ra cho Q1

+. Điện trở R3 và điện trở R4 Là điện trở tải chung của hai cực E của Tranzitor vi sai. Để nhằm mục đích nâng cao độ lợi vi sai của mạch,dẫn đến tăng khá năng chống nhiễu của mạch.Mặt khác R3,R4 còn có khá năng ổn định nhiệt cho tranzitor ta chọn R3 = 4.7K, R4 = 390Ω . Nó ổn định theo nguyên lý sau:

Gía sứ nhiệt độ môi trường tăng làm T1 bị nóng lên

IC1 tăng IE1 tăng (IC = αIE) VE chung sẽ tăng . Lúc

đỏ VBE1 giảm ( VBE = VB – VE) IBE1 giảm , nên T1

chạy yếu trở lại Dòng IC1 giảm IC1 giảm xuống

mức độ trung bình Ngược lại ,giá thiết nhiệt độ môi trường tăng làm T2

nóng lên IC2 tăng IE2 tăng qua RE VE chung

tăng .Lúc đỏ VBE2 giảm nên T2 chạy yếu trở lại

dòng IC2 giảm dẫn đến IE2 giảm xuống mức trung bình

Như vậy chọn trị số R3 và R4 lớn hơn so với các tải cực E khác tức là RE lớn thì khi dòng IE tăng ít cũng làm VE tăng cao đủ để tạo hồi tiếp ốn định nhiệt, giảm điện áp trôi ngõ ra và chống các tín hiệu nhiễu đồng pha.Vì không như ở tầng công suất khi VE thay đối sẽ làm thay đối điểm làm việc tĩnh dẫn đến gây méo rất lớn. Mà ở tầng đầu vào này thì khi VE

thay đối không làm ảnh hướng gì đến mạch



+. Ở đây người ta còn mắc thêm một diot zenner nối tiếp với hai điện trở R3 và R4 . Mục đích nhằm ổn định điện áp tại cực E của hai tranzitor trong tầng vi sai. Để từ đó ổn định dòng IE

+.Đầu vào thứ hai của tầng vi sai được lấy hồi tiềp về từ đầu ra của tầng công suất. R7 vừa là trở nối tầng vừa là trở hồi tiếp từ đầu ra của tầng công suất về đầu vào của tầng vi sai với mục đích chống mẻo không đường thắng

+.C2 và R5 tạo thành mạch lọc thông thấp để loại bỏ nhiễu ở tần số cao từ đầu ra của tầng công suất mang đến

+. Tầng khuếch đại vi sai để giảm thiếu tạp nhiễu ở ngõ vào => Tầng khuếch đại vi sai dung BJT có tạp âm nội nhỏ ta chọn loại tranzitor T1 và T2 là loại tranzitor A798 hoặc MD8003 của hãng Motorola.Các thông số của tranzitor A798 tra từ số tay linh kiện điện tử là:

- Cách tính toán các thông số và lựa chọn các linh kiện của tầng khuếch đại vi sai



+. Với R3 và R4 đã lựa chọn ta tính được

(ở đây VDZ1 = 10V; IE IC) => VC1 = VCE +VE1 = 530 – 519 =

11V

Mà ta có: VC1 = 2Vcc – RCIC => RC =

. Chọn RC = R2 = 680Ω

Xét tại nút H ta có: IE + IDZ1 = IR6.Mà dòng qua diode

zenner là => IR6 là rất nhỏ chọn IR6 =



- 0.01A => . Chọn R6 =

5.6K.

Mặt khác để tranzitor Q1 dẫn ta phân cực cho VBE1 = 0.6V. Mà ta có VB1 = VBE1 + VE = 0.6 + (- 519) = -518.4V.

Chọn => =>

Ta chọn R1 = 10K

Ta lại có trở R7 là trở hồi tiếp . Nên để dòng tín hiệu từ đầu ra của tầng công suất đưa về đầu vào của tầng vi sai nên ta chọn R7 = 10K => R5 phải có giá trị không lớn ta chọn R5

= 470Ω. Các tụ C1 và C2 phải có giá trị thích hợp để tần số cao có thể đi qua mạch lọc ( dung kháng ZC phải nhỏ) ta chọn

C1 = 10 ; C2 = 50

Sơ đồ tương đương ở chế độ động



+. Trở kháng vào : ZV = = . Mà Rv = =

=

=

726.7 kΩ (để tính được rbe ta áp dụng công thức rbe = βrE =β

= 0.56 kΩ) => ZV = = 9.86 kΩ

+. Trở kháng ra : Zr ta có Zr = . Khi Uv = 0 => IB =0 =>

IB = 0 => Zr = RC // rce . Do rce rất lớn nên Zr = RC = 0.68 kΩ

+. Hệ số khuếch đại dòng (KI) : Ki = = x x

.Trong đỏ ta xét

-IrRC = -ICRC => = 1 ; IC = βIB => = β ; UB =IBRv =

Iv(Rv //RB) => Vậy Ki = β = 99 =

1.34

+. Hệ số khuếch đại áp (Ku ): Ta có : Ku = =

-1.34 = -0.092



Nhận xét: Tầng vi sai có trở kháng vào lớn , trở kháng ra nhỏ, hệ số khuếch đại dòng lớn, hệ số khuếch đại áp nhỏ

-Chức năng chung của toàn bộ khối : Mắc tầng vi sai ở đầu vào nhằm mục đích tạo tín hiệu ở đầu ra tầng vi sai ổn định,loại bỏ bớt nhiễu để cung cấp cho tầng sau làm việc ổn định. Đồng thời giảm mức trôi điện áp đến mức tối đa. Như chúng ta đã biết rằng khi có nhiều tầng trong một mạch khuếch đài thì tạp âm của các bộ khuếch đại được quyết định bới tính chất tạp âm của của tầng đầu . Cho nên việc lắp tầng vi sai cùng với cac bộ lọc nhiễu ngay ở tầng vào là hết sức quan trọng và cần thiết để giảm tối đa nhiễu tác động.

Sơ đồ sau khi thiết kế như sau:

VC C

VC C

R 1

R 2

R 3

R 4

R 5

R 6

R 7

R 8 R 9

R 10

R 11

R 12

R 13R 14

R 15

R 16

R 17

R 18

R 19

R 20

R 21

R 22

R 23

R 24

R 25

R 26

R 28

R 29

R 30

R 31

R

L1

C 1

C 2

C 3

C 4

C 5

C 6

C 7

C 8C 9

D 1

D 2

J 1

C O N 2

12

LS 1

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Q 5

Q 6

Q 7

Q 8

Q 9

Q 1 0

Q 1 1

D Z 1

D Z 2

D Z 3

*. Nguyên lý chung của toàn mạch

+. Xét ½ chu kỳ dương của tín hiệu: Ở ½ chu kỳ dương thì

Q1 dẫn, làm cho thế ở cực C của Q1 ở mức thấp, tín hiệu đưa

đến Q4 làm cho Q4 dẫn => VC4 ở mức cao, đưa đến cực B của



Q6 làm cho Q6 dẫn => VC6 ở mức thấp, đưa đến cực B của Q8

làm Q8 dẫn => VC8 ở mức cao, đưa đến cực B của Q10 làm cho

Q10 dẫn => trên tải sẽ thu được ½ chu kỳ dương. Đồng thời

khi đó VC10 ở mức thấp, hồi tiếp về cực B của Q2 làm cho Q2

khoá. Mặt khác thì khi Q10 làm việc thì Q11 sẽ khoá, mà Q11

khoá dẫn đến VC11 sẽ ở mức cao, hồi tiếp về cực B của Q3 làm

cho Q3 dẫn => VC3 ở mức thấp, đưa đến cực B của Q5 làm Q5

khoá => VC5 ở mức cao đưa đến cực B của Q7 làm cho Q7

khoá => VC7 ở mức thấp, đưa đến cực B của Q9 làm cho Q9

khoá

+. Xét ở ½ chu kỳ âm của tín hiệu vào thì Q11 làm việc, còn

Q10 khoá. Khi Q11 dẫn thì áp ở cực C của Q11 sẽ ở mức cao,

hồi tiếp về cực B của Q3 làm cho Q3 dẫn => Q5 dẫn => Q7 dẫn

=> Q9 dẫn. Cũng ở ½ chu kỳ âm của tín hiệu thì Q1 sẽ bị khoá

=> Q4 khoá => Q6 khoá => Q8 sẽ khoá => Q10 khoá. Lúc này

trên tải sẽ thu được ½ chu kỳ âm của tín hiệu vào.

III. Kết quả và đánh giá kết quả



Nhóm sinh viên chúng em đã hoàn thành bản thiết kế mạch

AMPLI 50W. Qủa trình phân tích lý thuyết và tính toán các

thông số để từ đó lựa chọn linh kiện của chúng em có sự hỗ

trợ rất lớn từ phía thầy giảo hướng dẫn. Và quả trình thiết kế

mạch AMPLI50W này chúng em đã tham khảo một số tài

liệu .

• Kỹ thuật mạch điện tử của tác giá Phạm Minh

Hà – NXB khoa học – kỹ thuật

• Mạch điện tử AMPLI HIFE của tác giá KS.

Ngô Văn Ba – NXB khoa học – kỹ thuật

• Số tay tra cửu và thay thế linh kiện điện tử -

NXB khoa học – kỹ thuật

• Mạch điện tử của tác giả Nguyễn Tấn Phước –

NXB khoa học – kỹ thuật

• Mạch điện tử của tác giả Soon Ji Hoo – do nhóm

tác giả NXB lao động dịch

Và một số tài liệu liên quan



Bản thiết kế của chúng em xây dựng đang được tiến hành lắp

thí nghiệm ở thực tế. Tuy nhiên để mạch thực tế hoạt động tốt

còn cần rất nhiều yếu tổ. Trong đó có hai yếu tố chính là:

+. Linh kiện ít hư hóng và sai số tối đa là nhỏ nhất

+. Ảnh hướng của các yếu tố môi trường là không

lớn

- Về ưu điểm của mạch AMPLI 50W này là kết cấu

mạch tương đối hoàn hảo đã có, tầng khuếch đại vi sai ở

đầu vào để chống nhiễu, tầng hồi tiếp để giảm méo tín

hiệu, tầng Darlington tăng hệ số khuếch đại dòng điện

và trở kháng vào,tầng công suất đã có hai diode zenner

để ghim mức tín hiệu vào , ngoài ra mạch còn có các

mạch lọc thông thấp, thông cao, các tụ lọc nguồn…

- Về nhược điểm: Bên cạnh ưu điểm thì mạch AMPLI

50W vẫn có những hạn chế nhất định. Do các linh kiện

trong mạch là rời rạc nên ảnh hướng của môi trường

đến mạch cũng là rất lớn.



• Trên đây là quả trình thiết kế mạch AMPLI 50W của

nhóm sinh viên chúng em. Trong quả trình thiết kế

chúng em không tránh khói những sai sót. Kính mong

các thầy, cô giảo đóng góp ý kiến cho chúng em. Để các

lần làm đồ án sau được tốt hơn.


Documents

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH - HOANG KHOA