Đang tải... (xem toàn văn)
MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch).............................. MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch)..............................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc MẠCH KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT OTL MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ IV DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT V CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL 1.1.GIỚI THIỆU : 1.2.NGUYÊN LÝ CHUNG : CHƯƠNG TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI 2.1LINH KIỆN CHÍNH TRONG MẠCH: 2.2CÁC LINH KIỆN KHÁC CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 3.1SƠ ĐỒ KHỐI 3.2SƠ ĐỒ MẠCH 3.3NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH TẦNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI TẦNG THÚC TẦNG KÉO ĐẨY TẦNG CÔNG SUẤT 10 3.4MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 11 DẠNG MÔ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI 11 ÁP PHÂN CỰC TRÊN MẠCH 12 DÒNG PHÂN CỰC TRÊN MẠCH 12 KHẢO SÁT BIÊN TẦN 13 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG .14 4.2MẠCH IN 14 4.3MẠCH ĐỀ TÀI 15 TÍNH TỐN HIỆU SUẤT CỦA MẠCH 16 CHƯƠNG KẾT LUẬN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO .18 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2.1 C1815 HÌNH 2.2 A1015 HÌNH 2.3 D880 .3 HÌNH 2.4 TỤ ĐIỆN .3 HÌNH 2.5 DIODE 4148 .4 HÌNH 2.6 ĐIỆN TRỞ HÌNH 2.7 BIẾN TRỞ HÌNH 3.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI OTL HÌNH 3.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG ĐẦU HÌNH 3.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG THÚC HÌNH 3.4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG KÉO ĐẨY HÌNH 3.5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG CÔNG SUẤT 10 HÌNH 3.8 DẠNG SĨNG MƠ PHỎNG 11 12 HÌNH 3.6 ÁP PHÂN CỰC TRÊN MẠCH .12 HÌNH 3.7 DỊNG PHÂN CỰC TRÊN MẠCH 12 HÌNH 3.9.1 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI CĨ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCH C-B .13 HÌNH 3.9.2 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI KHƠNG CĨ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCH C-B 13 HÌNH 4.1.1 PCB MẠCH ĐỀ TÀI 14 HÌNH 4.1.2 PCB XUẤT RA PDF 14 HÌNH 4.2.1 THI CƠNG MẠCH ĐỀ TÀI (TOP) 15 HÌNH 4.2.2 THI CƠNG MẠCH ĐỀ TÀI (BOTTOM) 15 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PCB Printed Circuit Board PDF Portable Document Format OTL Output Tranformer Less C Collector B Base E Emitter ĐỒ ÁN Trang 1/19 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT OTL 1.1 Giới thiệu : • Thế mạch khuếch đại công suất ? Mạch khuếch đại cho tín hiệu vào với cơng suất nhỏ để điều khiển tín hiệu có cơng suất lớn • OTL gì? OTL viết tắt Output Transformer Less mạch cấp nguồn Vcc nối mass (0V) Sử dụng linh kiện rời ngõ Loa mắc song song với tụ điện Ưu điểm - Hiệu suất cao , chất lượng âm tốt & đáp ứng tần số rộng - Ở vùng tần số cao gây nhiễu Khuyết điểm - Transistor công suất khơng có transistor kéo đẩy bị méo tín hiệu - Nhiều hồi tiếp nghịch • Ứng dụng thực tế -Thiết kế mạch loa mini - Ứng dụng vào mạch Amplifier 1.2 Nguyên lý chung : Tín hiệu vào tầng tiền khuếch đại Q1 sử dụng transistor pnp ( A1015 ) tín hiệu chân C Q1 vào chân B tầng thúc Q2 để khuếch đại công suất đủ lớn để cấp vào tầng khuếch đại kéo đẩy Q3,Q4 Khi Q2 dương Q3 dẫn , Q4 tắt Q2 âm ngược lại Tầng kéo đẩy cấp tín hiệu tầng công suất Q5 , Q6 để tăng công suất lớn cho Loa Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 2/19 CHƯƠNG TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Linh kiện mạch: • Transistor NPN C1815 Hình 2.1 C1815 Transistor C1815 transistor loại NPN C1815 có UCmax=50V dòng điện ICmax=150mA Hệ số khuếch đại hfe khoảng (25-100) Thứ tự chân từ trái qua phải E C B • Transistor PNP A1015 Hình 2.2 A1015 Transistor A1015 transistor loại PNP A1015 có UCmax = -50V dòng điện ICmax= -150mA Hệ số khuếch đại hfe khoảng (70-400) Thứ tự chân từ trái qua phải E C B Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 3/19 • Transistor khuếch đại D880 Hình 2.3 D880 Là loại transistor cơng suất có tản nhiệt Điện áp Uc=60V Dòng ICmax = 3A ,cơng suất chân C max: 30W , dải nhiệt độ( -55~1500C) dòng Ib:0.5A Thứ tự chân từ trái qua phải B C E 2.2 Các linh kiện khác • Tụ điện Là linh kiện thụ động tạo bề mặt song song ngăn cách lớp điện mơi Khơng cho dòng điện chiều ( DC ) qua dòng điện xoay chiều ( AC ) cho phép qua Do nguyên lý nạp xả tụ tụ lọc nguồn xoay chiều thành chiều Hình 2.4 Tụ điện Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 4/19 • Diode 4148 Hình 2.5 Diode 4148 • Điện trở Là loại linh kiện để hạn chế dòng điện để đạt điện áp dòng điện theo mong muốn Hình 2.6 Điện trở • Biến trở Là điện trở thay đổi giá trị , mạch âm xem núm xoay điều chỉnh âm lượng Hình 2.7 Biến Trở Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 5/19 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Sơ đồ khối Nguồn Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 6/19 3.2 Sơ đồ mạch Mạch Khuếch Đại Cơng Suất OTL Hình 3.1 Mạch khuếch đại OTL Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 7/19 3.3 Nguyên lý hoạt động mạch Nguyên lí hoạt động chức linh kiện có mạch • Tầng tiền khuếch đại Hình 3.2 Mạch khuếch đại tầng đầu - Q1 tầng tiền khuếch đại, mạch dùng transistor pnp, R1, R2 R3 dùng lấy phân cực cho chân B Q1, R3 tụ C2 dùng lấy nguồn cấp cho tầng đầu lọc nguồn C1 tụ liên lạc làm giảm nhiễu, tiếng ù hay méo dạng tín hiệu RV1 dùng làm nút chỉnh Volume Trên chân E(Q1) có điện trở hạn dòng R7 C4 R6 hồi tiếp nghịch Điện trở R5 dùng để ổn định nhiệt cho Q2 Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 8/19 • Tầng thúc Hình 3.3 Mạch khuếch đại tầng thúc - Q2 tầng thúc, tín hiệu chân C Q1 vào thẳng chân B Q2 Tín hiệu lấy chân C đưa vào tầng khuếch đại kéo đẩy Các diode D1, D2, D3 dùng lấy áp phân cực cho tầng kéo đẩy Mạch dùng tụ hồi tiếp C3, R4 để làm cân biên độ kéo đẩy ngả Tụ nhỏ C5 có tác dụng hồi tiếp nghịch vùng tần số cao, tránh mạch phát sinh dao động tự kích linh kiện gây Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 9/19 • Tầng kéo đẩy Hình 3.4 Mạch khuếch đại tầng kéo đẩy - Q3, Q4 transistor mạch khuếch đại kéo đẩy Khi tín hiệu chân C Q2 pha dương, Q3 dẫn Q4 tắt tín hiệu đổi qua pha âm đến Q3 tắt Q4 dẫn R8, R9 dùng bù nhiệt cho kiểu ráp transistor theo dạng Darlington Diode D4 dùng bù trở Q4, Q6 ứng với pha âm cho cân với ngả vào Q3, Q5 ứng với pha dương Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 10/19 • Tầng cơng suất Hình 3.5 Mạch khuếch đại tầng công suất - Q5, Q6 transistor cơng suất cấp dòng điện lớn cho Loa Ứng với pha dương transistor Q3, Q5 dẫn điện, lúc Q4, Q6 tắt, cấp dòng điện nạp cho tụ xuất âm C6 dòng qua Loa đẩy loa Khi ứng pha âm, transistor Q5, Q6 dẫn xả dòng cho tụ C6, dòng qua Loa kéo Loa vào Như tín hiệu qua tầng công suất với Q4, Q6 làm rung động Loa phát tín hiệu âm - Tụ C7 điện trở R12 dùng bù trở Loa để tránh méo dạng gây thay đổi trở kháng Loa Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 11/19 3.4 Mơ kết Hình 3.1 ( Ở ta lấy trở 8Ohm thay cho Loa ngõ ) • Dạng mơ khuếch đại Hình 3.8 Dạng sóng mơ Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 12/19 • Áp phân cực mạch Hình 3.6 Áp phân cực mạch • Dòng phân cực mạch Hình 3.7 Dòng phân cực mạch Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 13/19 • Khảo sát biên tần Tín hiệu biên tần có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2): Hình 3.9.1 Tín hiệu biên tần có mạch hồi tiếp nghịch C-B Với tần số cắt thấp fL=58Hz; tần số cắt cao fH= 3.87kHz Tín hiệu biên tần khơng có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2): Hình 3.9.2 Tín hiệu biên tần khơng có mạch hồi tiếp nghịch C-B Với tần số cắt thấp fL=58.9Hz; tần số cắt cao fH= 62.8kHz =>Khi dùng hồi tiếp nghịch chân C-B Q2 dãy tần mạch bị thu hẹp lại Nếu hoạt động tần số cao xảy dao động tự kích nhiệm vụ hồi tiếp nghịch ngăn xảy dao động tự kích Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 14/19 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG 4.2 Mạch in Thiết kế PCB mạch đề tài Hình 4.1.1 PCB mạch đề tài Xuất PCB PDF Hình 4.1.2 PCB xuất PDF Khuếch đại cơng suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 15/19 4.3 Mạch đề tài Hình 4.2.1 Thi cơng mạch đề tài (TOP) Hình 4.2.2 Thi cơng mạch đề tài (BOTTOM) Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 16/19 Tính tốn hiệu suất mạch • Cơng suất phân phối tải 1 VL 2 PL = VL × I L = = I L × RL 2 RL Với VL, IL biên độ điện áp đỉnh & biên độ dòng điện đỉnh tải Giả sử V, I biên độ ngõ Transistor.Ta xét Q3 dẫn : RL VL = ( R + R ) V RL V L P = ( ) L V R + R RL L I = I = L ( R8 + RL ) Tại DCLL V= Vcc PL max VCC 152 = = = 14.0625W RL PS max = η= V 2 RL ( ) CC π RL + R8 RL PL π V = PS VCC Mà PLmax,PSmax V=VCC η = π = 0.785 = 78.5% Khuếch đại công suất OTL SVTH: Trần Văn An ĐỒ ÁN Trang 17/19 CHƯƠNG KẾT LUẬN Mạch hoạt động dựa theo nguyên tắc nạp xả tụ , chịu tác động Q3 Q4 Khi Q3 dẫn tụ C6 nạp, dòng qua Loa đẩy Loa Khi Q4 dẫn tụ C6 xả, dòng qua Loa kéo Loa Cứ Loa phát âm • Ưu điểm : - Hiệu suất cao - Nhiều hồi tiếp nghịch giúp đầu ổn định - Nhiễu , âm ổn định vùng tần số vừa • Khuyết điểm : -Hoạt động ổn định với Loa tổng trở không lớn.Nên mạch sau thi công hiệu suất không mong đợi (