Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Lời nói đầu Ngày nay, nhiều lĩnh vực đời sống ta thấy bóng dáng công nghệ điện tử Trong nhiều lĩnh vực, kỹ thuật số dần thay kỹ thuật tơng tự, nhng có thực tế kỹ thuật tơng tự luôn phát triển hoàn thiện, chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực điện tử nơi mà việc áp dụng kỹ thuật số thực hiện, việc thực khó khăn mà không tạo nên đợc hiệu kinh tế nh kỹ thuật tơng tự nh: chuyển đổi tín hiệu số, khuếch đại tín hiệu nhỏ, đổi tần Công nghệ điện tử đem lại cho ngời tiện lợi thoải mái sống Khi đời sống ngời cao nhu cầu giải trí hởng thụ nghệ thuật tăng lên, nhu cầu thiết bị thông tin giải trí tăng lên Máy tăng âm thiết bị cần thiết hội thảo, chơng trình ca nhạc, hay thiết bị âm sử dụng gia đình Thiết kế máy tăng âm có chất lợng niềm say mê ngời yêu điện tử Ngày với thành tựu công nghệ điện tử việc lắp ráp thành công Ampli từ linh kiện rời rạc đợc đa vào môn thiết kế Analog cho sinh viên khoa Điện Tử Viễn Thông Trong khoảng cách học hành sinh viên xa, môn thiết kế Analog hội tốt để sinh viên áp dụng kiến thức đợc học vào thực tế thử sức cho khả sáng tạo làm việc sinh viên Bài thiết kế mạch tăng âm thí dụ sinh động, ngời thiết kế đợc gặp nhiều vấn đề thiết kế mạch điện tử là: Thiết kế mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, vấn đề ổn định định điểm làm việc cho transistor, chế độ làm việc tầng khuếch đại, phối hợp trở kháng tầng, thiết kế ổn định nguồn nuôi, điều chỉnh đặc tuyến tín hiệu, thiết kế tầng công suất kiến thức sử dụng mang tính bao quát Với cố gắng nỗ lực thân, tìm tòi tham khảo từ tài liệu thiết kế mạch Analog nh thiết kế máy tăng âm thiết bị âm thanh, sử dụng kiến thức đợc học môn học có liên quan, đặc biệt đợc bảo hớng dẫn tận tình thầy Đinh Hữu Thanh chúng em hoàn thành thiết kế Thiết kế máy tăng âm Tuy nhiên, lần chúng em thực hành thiết kế, kiến thức nh kinh nghiệm hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong đợc bảo thầy toàn thể bạn để hoàn thiện thiết kế Một lần nữa, chúng em xin đợc chân thành cảm ơn thầy tất điều thầy dành cho chúng em Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Chỉ tiêu máy tăng âm Thiết kê máy tăng âm với tiêu sau: Pr= 50W Rt= 16 Un= 200mV Rn= 0,1K fmin= 100Hz I Khái niệm phân loại máy tăng âm 1.Khái niệm Máy tăng âm máy khuếch đại tín hiệu âm từ đầu vào thành tín hiệu có biên độ, dòng điện, công suất đủ lớn theo mục đích sử dụng đầu Âm trực tiếp đủ cho số ngời nghe rõ không gian giới hạn Tín hiệu âm đĩa từ, đĩa Compact hay thu đợc từ máy thu có biên độ, công suất nhỏ Muốn phục vụ nhiều ngời nghe rõ cần phải làm cho âm to lên máy tăng âm Tín hiệu nhỏ từ Micro thiết bị lu trữ đợc đa vào khuếch đại làm cho lợng tăng lên nhiều lần, sau dùng loa để biến đổi trở lại âm đủ mạnh đông đảo ngời nghe Độ lớn âm phát phụ thuộc vào công suất máy tăng âm độ lớn tín hiệu vào 2.Phân loại Tuỳ theo mục đích sử dụng hay linh kiện mà máy tăng âm đợc phân loại nh sau: Theo mục đích sử dụng: + Máy tăng âm thông thờng: Là loại máy tăng âm nhỏ dùng buổi nói chuyện, hội họp, biểu diễn văn nghệ trớc công chúng, công suất vài chục Watt Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông + Máy tăng âm chuyên dụng: Dùng đài trạm phát để phục vụ mạng lới đờng dây loa tơng đối lớn phờng hay thành phố, công suất lớn từ vài chục Watt tới hàng nghìn Watt Theo loại linh kiện: + Máy tăng âm điện tử :Có linh kiện chủ yếu Transistor điện tử dùng nguồn cung cấp xoay chiều Do kích cỡ lớn tính hạn chế linh kiện nên loại hầu nh không sản xuất + Máy tăng âm bán dẫn : Có linh kiện chủ yếu Transistor, nguồn cung cấp xoay chiều chiều + Tăng âm dùng IC: Do IC mạch tích hợp tính cao, máy tăng âm dùng IC có kích thớc nhỏ chất lợng tốt nên đợc sản xuất chủ yếu ngày II Kết cấu chủ yếu khuếch đại máy tăng âm Phần quan trọng máy tăng âm khuếch đại âm tần gồm bốn phần : *Bộ khuếch đại điện áp: Bộ khuêch đại điện áp có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điện áp đầu vào nhỏ (vài chục mV) lên tới mức điện áp cần thiết để kích thích tầng khuếch đại công suất *Bộ khuếch đại công suất: Có nhiệm vụ tạo công suất âm tần đủ lớn, với yêu cầu cần thiết, để cung cấp cho loa Bộ khuếch đại công suất thờng dùng đèn có công suất lớn, yêu cầu điện áp kích thích lớn từ vài vôn đến vài chục vôn, có đến vài trăm vôn *Mạch tạo hiệu ứng âm thanh: Để tạo hiệu ứng âm nhằm tăng khả truyền đạt đến ngời nghe: mạch tạo vang, tạo hiệu ứng lập thể thông thờng mạch điều chỉnh âm sắc: Có nhiệm vụ biến đổi đặc tuyến khuếch đại cho phù hợp tính chất cảm thụ âm tai ngời nh tính chất chơng trình nghe Bộ khuếch đại Tạo hiệu ứng Bộ phận khuếch Đầu vào Đầu *Bộ cấpđiện điện: Làm nhiệm vụ cung cấp mức điện dòng áp âm đạiápcông suất điện cần thiết cho đèn khuếch đại làm việc Bộ phận cung cấp điện Mô hình mạch khuếch đại âm tần Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông III Các tiêu kỹ thuật máy tăng âm 1.Hệ số khuếch đại Hệ số khuếch đại tỉ số tín hiệu đầu tín hiệu đầu vào khuếch đại, hệ số hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện hay hệ số khuếch đại công suất *Hệ số khuếch đại công suất: Là tỉ số công suất tín hiệu đầu nhận đ ợc tải Pt công suất tác động đầu vào mạch: Kp = Pr/Pv *Hệ số khuếch đại dòng điện: tỷ số dòng điện tín hiệu nhận đợc tải ir dòng điện tác động vào đầu vào mạch: KI = IR/IV *Hệ số khuếch đại điện áp: tỷ số điện áp tín hiệu nhận đợc tải Ur điện áp tác động vào đầu vào mạch: Ku = Ur/Uv Giá trị hệ số khuếch đợc tính theo đơn vị đexiben (dB) Ku(dB) = 20lgKu(lần) Với mạch khuếch đại có nhiều tầng hệ số khuếch đại toàn tích hệ số khuếch đại tầng: K = K1.K2 Kn K (dB) = K1(dB) + K2(dB) + + Kn(dB) Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Tuỳ theo mục đích tầng mà hệ số khuếch đại điện áp, dòng điện hay công suất quan trọng 2.Điện áp vào danh định Điện áp vào danh định trị số điện áp tín hiệu cần đa vào đầu vào máy để đa công suất âm tần danh định Trị số điện áp vào danh định đầu vào Micro, máy thu không giống Ví dụ điện áp vào danh định Micro 3mV, điện vào danh định máy thu 800mV Khi mức điện áp vào thực tế nhỏ trị số điện áp vào danh định công suất âm tần loa nhỏ công suất danh định Khi mức điện áp vào lớn trị số điện áp vào danh định ta biện pháp khống chế xuống cho vừa đủ công suất lớn công suất danh định nhng tiếng bị méo nhiều Trờng hợp lớn dẫn tới hỏng Transistor công suất, cháy biến áp hay hỏng loa mắc với máy 3.Công suất danh định Công suất dạnh định công suất âm tần lớn mà máy tăng âm cung cấp với điều kiện độ méo phi tuyến không vợt giới hạn cho phép (thờng nhỏ 5%) Đây tiêu kỹ thuật quan trọng máy tăng âm 4.Hiệu suất Hiệu suất máy tăng âm tỉ số công suất âm tần lấy đợc tầng cuối máy (Pr) với tổng công suất điện cung cấp cho máy = [Pr/P]*100% Trong toàn máy hiệu suất tầng cuối quan trọng công suất tiêu thụ Transistor tầng lớn công suất tiêu thụ tầng khác nhiều Do vậy, ta phải nâng cao hiệu suất tầng cuối 5.Dải tần số làm việc Dải tần số làm việc khoảng tần số tần số thấp tần số cao mà hệ số khuếch đại máy không bị biến đổi mức độ quy định Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Dải tần số làm việc rộng chất lợng máy tăng âm cao, nhng máy phức tạp giá thành đắt, thực tế yêu cầu dải tần số làm việc đủ rộng để đảm bảo chất lợng âm yêu cầu máy Đây dải tần số làm việc số máy tăng âm: Máy tăng âm chuyên dụng: 50Hz 20000Hz Máy tăng âm thông thờng: 100Hz 15000Hz Máy tăng âm điện thoại: 300Hz 3400Hz Dải tần số làm việc có liên quan trực tiếp đến cảm thụ ngời âm mặt tần số Dải tần số 16Hz 20000Hz phạm vi tần số âm mà tai ngời cảm thụ đợc Nếu dải tần làm việc Ampli không lớn dải tần tín hiệu đầu vào gây méo tín hiệu âm làm giảm chất l ợng nh khả truyền đạt tạo hiệu ứng lập thể cho ngời nghe 6.Méo tần số Méo tần số không đồng hệ số khuếch đại tần số khác gây phần tử điện kháng mạch Méo tần số lớn gây biến đổi âm sắc làm méo âm thanh, thực nghiệm để không cảm thấy tín hiệu bị méo hệ số méo m phải thoả mãn: 0.7 < m [...]... 1000uF + Vcc C7 47uF R13 47 R15 1 Rt 16 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông 3.Mạch in nhìn từ phía dới Phần IV: Phụ lục 1 Cảm thụ của tai ngời với âm thanh 1.1 Cảm thụ về tần số Con ngời có thể cảm thụ tín hiệu trong dải tần 16Hz đến 20KHz, gọi là dải âm tần Dới 16 Hz là hạ âm, trên mức 20KHz là siêu âm Cảm thụ về thể hiện biên độ cao của âm thanh Khi tăng liên tiếp gấp đôi tần số thì tai ngời... R2: Điện trở định thiên kiểu có hồi tiếp âm điện áp một chiều cho T 1,vì vậycó tác dụng ổn định điểm chế độ tĩnh - R4, C2: Bộ hồi tiếp âm một chiều, trong đó R 4 hồi tiếp âm một chiều để ổn định hệ số khuếch đại bằng cách bù nhiệt Còn C2 có nhiệm vụ đấu đất chân E về mặt xoay chiều để đảm bảo hệ số khuếch đại về mặt xoay chiều là mạnh nhất 12 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông - C1, C3: Có... hàm log2 theo tần số Các đặc tính tần số của thiết bị điện thanh sử dụng trục tần số theo thang tỉ lệ log2 sẽ rất trực quan Do đặc tính của tai về tần số nên mạch tăng âm phải cho qua dải tần âm thanh nghe đợc và giảm méo tần số tối đa 1.1.2 Cảm thụ về biên độ Cảm thụ về biện độ thể hiện độ to của âm, gọi là lợng âm Âm lợng không chỉ phụ thuộc vào biên độ âm mà còn phụ thuộc vào tần số và các yếu tố... - Các tham số thay đổi theo nhiệt độ 11 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông - Méo dạng sóng ở đầu ra - Tín hiệu vào ra ngợc pha nhau - Mạch E chung thờng dùng để khuếch đại điện áp và công suất ở vùng tần số thấp và trung bình Nguyên lý hoạt động: Giả sử ở bán chu kỳ dơng (+) của tín hiệu đa vào chân B của bán dẫn ngợc làm UB (+) tăng kéo theo UBE tăng làm cho bán dẫn mở cửa mạnh hơn, dòng... thiện bằng nhau về độ cao của âm 20 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Cực tiểu biến thiên tơng đối của tần số mà tai ngời nhận ra đợc gọi là ngỡng vi phân của độ thính theo tần số Ngỡng này phụ thuộc vào giá trị khởi đầu của tần số, cũng phụ thuộc vào biên độ di tần và tốc độ di tần Chẳng hạn ở khoảng tần số trung bình có f /f =(0.2 ữ 0.3)% Sự cảm nhận về tần số âm gần giống với quy luật hàm... đầu ra của T3 là bán chu kỳ âm (-) đặt vào chân B của T5 và K của D2 cả hai đều áp thuận làm cho điện áp ở Anot của D1 giảm xuống dẫn đến điện áp chân B của T4 giảm và làm cho T4 khoá kéo theo T6 khóa Đồng thời T5 thông làm cho T7 thông Vậy T4, T6 làm việc ở nửa chu kỳ âm của tín hiệu còn T 5, T7 làm việc ở nửa chu kỳ dơng của tín hiệu Tác dụng linh kiện: 14 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông... UCC12 = 20V, UE2 = 3V UC2 =3+(20-3)/2=11.5V ; UB1 = 0,65V UB2 = 3 + 0,65 = 3,65V IC02 = 1,5mA; IE02 IC02 = 1,5mA IB02 = 1,5mA / 50 = 0,03mA IC01 = 0.3mA 17 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông IB01 = 0,006mA R6 có tác dụng điều chỉnh âm lợng ta chọn R6 = 10K ữ 50K IR5 = IC01 + IC02 = 1,8mA R5 = (83V 20V) / 1,8mA = 35K Chọn R5=36K R4 = U E2 3V = =2K Chọn R4=2.2K I C 02 I C 02 R3 = (UCC12 ... qua tiếp giáp CE 1 tăng làm sụt áp trên R 1 tăng vì R1 cố định còn sụt áp trên CE1 giảm mà sụt áp trên CE1 là điện áp ra do vậy điện áp ra giảm ở bán chu kỳ âm (-) của tín hiệu đa vào chân B làm UB (+) giảm dẫn đến UBE giảm do đó bán dẫn bị khoá bớt Dòng điện từ dơng nguồn qua R1 chảy qua tiếp giáp CE1 giảm Sụt áp trên R1 giảm còn sụt áp trên tiếp giáp CE 1 tăng do đó điện áp ra tăng Kết luận: - Mạch... ,D3: Có tác dụng tạo thiên áp cho tầng công suất R11: Còn có tác dụng hồi tiếp dòng điện một chiều để T 3 làm việc ổn định, C7: Ngắn mạch xoay chiều để R11 chỉ hồi tiếp thành phần một chiều 13 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông Nguyên lý hoạt động: Mạch này làm việc ở chế độ A mắc theo kiểu EC, do đó tín hiệu vào và ra đều là Sin và đợc khuếch đại điện áp KU lần, và khuếch đại dòng điện KI... 2f R : C4 = 47àF min VT 3 0.026V RVT3 = rb + (1 + ) I C 03 1 + C5 2f R : C5 = 1000àF min V 5 RV5 = U CC1 I C 01 + I C 02 1 + C6 2f R : C6 = 1000àF min 5 1 + C7 2f R : C7 = 47àF min 11 18 Thiết kế máY TĂNG ÂM Khoa điện tử viễn thông 1 + C8 2f R : C8 = 100àF min 9 1 + C9 2f R : C9 = 1000àF min t III Tổng hợp mạch 1.Mạch nguyên lý hoàn chỉnh R9 3.3K + D1 Q1 C828 + Q2 C828 R6 R4 2.2K Un 200mV - C4