MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có Sơ đồ Mạch) - Tài Liệu Text

Tải bản đầy đủ (.doc) (24 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Điện - Điện tử

MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL (có sơ đồ mạch)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.16 MB, 24 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNGKHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ-------------------CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc----------------------MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTLMỤC LỤCDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...........................................................................................IVDANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................VCHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL...........................11.1.GIỚI THIỆU :11.2.NGUYÊN LÝ CHUNG :1CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI......................................................22.1LINH KIỆN CHÍNH TRONG MẠCH:22.2CÁC LINH KIỆN KHÁC3CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH........................................................................................53.1SƠ ĐỒ KHỐI53.2SƠ ĐỒ MẠCH63.3NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH7TẦNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI7TẦNG THÚC8TẦNG KÉO ĐẨY9TẦNG CÔNG SUẤT103.4MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ11DẠNG MÔ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI11ÁP PHÂN CỰC TRÊN MẠCH12DÒNG PHÂN CỰC TRÊN MẠCH12KHẢO SÁT BIÊN TẦN13CHƯƠNG 4. THỰC THI PHẦN CỨNG.........................................................................144.2MẠCH IN144.3MẠCH ĐỀ TÀI15TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA MẠCH16CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN...................................................................................................17TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................18DANH MỤC CÁC HÌNH VẼHÌNH 2.1 C1815.....................................................................................................................2HÌNH 2.2 A1015.....................................................................................................................2HÌNH 2.3 D880.......................................................................................................................3HÌNH 2.4 TỤ ĐIỆN...............................................................................................................3HÌNH 2.5 DIODE 4148.........................................................................................................4HÌNH 2.6 ĐIỆN TRỞ............................................................................................................4HÌNH 2.7 BIẾN TRỞ............................................................................................................4HÌNH 3.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI OTL.............................................................................6HÌNH 3.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG ĐẦU................................................................7HÌNH 3.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG THÚC.............................................................8HÌNH 3.4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG KÉO ĐẨY......................................................9HÌNH 3.5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẦNG CÔNG SUẤT..............................................10HÌNH 3.8 DẠNG SÓNG MÔ PHỎNG.............................................................................1112HÌNH 3.6 ÁP PHÂN CỰC TRÊN MẠCH.......................................................................12HÌNH 3.7 DÒNG PHÂN CỰC TRÊN MẠCH................................................................12HÌNH 3.9.1 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI CÓ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCH C-B.......13HÌNH 3.9.2 TÍN HIỆU BIÊN TẦN KHI KHÔNG CÓ MẠCH HỒI TIẾP NGHỊCHC-B13HÌNH 4.1.1 PCB MẠCH ĐỀ TÀI.....................................................................................14HÌNH 4.1.2 PCB XUẤT RA PDF......................................................................................14HÌNH 4.2.1 THI CÔNG MẠCH ĐỀ TÀI (TOP).............................................................15HÌNH 4.2.2 THI CÔNG MẠCH ĐỀ TÀI (BOTTOM)..................................................15DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTPCBPrinted Circuit BoardPDFPortable Document FormatOTLOutput Tranformer LessCCollectorBBaseEEmitterĐỒ ÁN 1Trang 1/19CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL1.1. Giới thiệu :• Thế nào là mạch khuếch đại công suất ?Mạch khuếch đại là khi cho tín hiệu vào với một công suất nhỏ để điều khiển ở tínhiệu ra có công suất lớn hơn .• OTL là gì?OTL là viết tắt của Output Transformer Less là mạch được cấp nguồn Vcc và nốimass (0V). Sử dụng các linh kiện rời và ngõ ra Loa mắc song song với tụ điện.Ưu điểm- Hiệu suất cao , chất lượng âm thanh tốt & đáp ứng tần số rộng.- Ở vùng tần số cao sẽ ít gây nhiễu.Khuyết điểm- Transistor công suất nếu không có 2 transistor kéo đẩy thì sẽ bị méo ở tín hiệu ra.- Nhiều hồi tiếp nghịch.• Ứng dụng thực tế-Thiết kế các mạch loa mini.- Ứng dụng vào các mạch Amplifier.1.2. Nguyên lý chung :Tín hiệu vào tầng tiền khuếch đại Q1 sử dụng transistor pnp ( A1015 ) tín hiệu chânC của Q1 đi vào chân B của tầng thúc Q2 để khuếch đại công suất đủ lớn để cấp vàotầng khuếch đại kéo đẩy Q3,Q4 .Khi Q2 dương thì Q3 dẫn , Q4 tắt và khi Q2 âm thìngược lại. Tầng kéo đẩy sẽ cấp tín hiệu tầng công suất Q5 , Q6 để tăng công suấtlớn cho Loa.Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 2/19CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU LINH KIỆN CỦA ĐỀ TÀI2.1 Linh kiện chính trong mạch:• Transistor NPN C1815Hình 2.1 C1815Transistor C1815 là transistor loại NPN. C1815 có UCmax=50V dòng điệnICmax=150mA. Hệ số khuếch đại hfe trong khoảng (25-100).Thứ tự chân từ trái qua phải là E C B• Transistor PNP A1015Hình 2.2 A1015Transistor A1015 là transistor loại PNP. A1015 cóUCmax = -50V dòng điện ICmax= -150mA .Hệ số khuếch đại hfe trong khoảng (70-400).Thứ tự chân từ trái qua phải là E C BKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 3/19• Transistor khuếch đại D880Hình 2.3 D880Là loại transistor công suất có thanh tản nhiệt. Điện áp Uc=60VDòng ICmax = 3A ,công suất chân C max: 30W , dải nhiệt độ( -55~1500C)dòng Ib:0.5AThứ tự chân từ trái qua phải là B C E2.2 Các linh kiện khác• Tụ điệnLà một linh kiện thụ động được tạo bởi 2 bề mặt song song ngăn cách bằng 1 lớpđiện môi. Không cho dòng điện 1 chiều ( DC ) đi qua nhưng dòng điện xoay chiều( AC ) được cho phép qua. Do nguyên lý nạp xả của tụ và tụ có thể lọc nguồn xoaychiều thành 1 chiều.Hình 2.4 Tụ điệnKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 4/19• Diode 4148Hình 2.5 Diode 4148• Điện trởLà loại linh kiện để hạn chế dòng điện để đạt được điện áp và dòng điện theo mongmuốn.Hình 2.6 Điện trở• Biến trởLà điện trở có thể thay đổi giá trị , trong mạch âm thanh có thể xem như 1 númxoay điều chỉnh âm lượngHình 2.7 Biến TrởKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 5/19CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH3.1 Sơ đồ khốiNguồnKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 6/193.2 Sơ đồ mạchMạch Khuếch Đại Công Suất OTLHình 3.1 Mạch khuếch đại OTLKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 7/193.3 Nguyên lý hoạt động của mạchNguyên lí hoạt động và các chức linh kiện có trong mạch• Tầng tiền khuếch đạiHình 3.2 Mạch khuếch đại tầng đầu- Q1 là tầng tiền khuếch đại, mạch dùng transistor pnp, R1, R2 và R3 dùng lấy phâncực cho chân B của Q1, R3 và tụ C2 dùng lấy nguồn cấp cho tầng đầu và là bộ lọcnguồn. C1 là tụ liên lạc sẽ làm giảm nhiễu, tiếng ù hay méo dạng tín hiệu. RV1dùng làm nút chỉnh Volume. Trên chân E(Q1) có điện trở hạn dòng R7. C4 và R6 làhồi tiếp nghịch. Điện trở R5 dùng để ổn định nhiệt cho Q2Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 8/19• Tầng thúcHình 3.3 Mạch khuếch đại tầng thúc- Q2 là tầng thúc, tín hiệu ra trên chân C của Q1 vào thẳng chân B của Q2.. Tín hiệuđược lấy ra ở chân C đưa vào tầng khuếch đại kéo đẩy. Các diode D1, D2, D3 dùnglấy áp phân cực cho tầng kéo đẩy. Mạch dùng tụ hồi tiếp C3, R4 để làm cân bằngbiên độ kéo đẩy ở ngả ra. Tụ nhỏ C5 có tác dụng hồi tiếp nghịch vùng tần số cao, nótránh mạch phát sinh dao động tự kích do các linh kiện gây ra.Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 9/19• Tầng kéo đẩyHình 3.4 Mạch khuếch đại tầng kéo đẩy- Q3, Q4 là 2 transistor mạch khuếch đại kéo đẩy. Khi tín hiệu ra trên chân C củaQ2 pha dương, thì Q3 dẫn và Q4 tắt và khi tín hiệu ra đổi qua pha âm thì đến Q3 tắtvà Q4 dẫn. R8, R9 dùng bù nhiệt cho kiểu ráp các transistor theo dạng Darlington.Diode D4 dùng bù trở của Q4, Q6 ứng với pha âm cho cân bằng với ngả vào củaQ3, Q5 ứng với pha dương.Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 10/19• Tầng công suấtHình 3.5 Mạch khuếch đại tầng công suất- Q5, Q6 là 2 transistor công suất nó cấp dòng điện lớn cho Loa. Ứng với pha dươngtransistor Q3, Q5 dẫn điện, lúc này Q4, Q6 tắt, nó cấp 1 dòng điện nạp cho tụ xuấtâm C6 dòng qua Loa sẽ đẩy màn loa ra. Khi ứng pha âm, transistor Q5, Q6 dẫn nóxả dòng cho tụ C6, dòng đi qua Loa sẽ kéo màn Loa vào. Như vậy tín hiệu qua tầngcông suất với Q4, Q6 làm rung động màn Loa và phát ra tín hiệu âm thanh.- Tụ C7 và điện trở R12 dùng bù trở của Loa để tránh méo dạng gây ra do sự thayđổi trở kháng của Loa.Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 11/193.4 Mô phỏng và kết quảHình 3.1( Ở đây ta có thể lấy trở 8Ohm thay thế cho Loa ngõ ra )• Dạng mô phỏng khuếch đạiHình 3.8 Dạng sóng mô phỏngKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 12/19• Áp phân cực trên mạchHình 3.6 Áp phân cực trên mạch• Dòng phân cực trên mạchHình 3.7 Dòng phân cực trên mạchKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 13/19• Khảo sát biên tần1. Tín hiệu biên tần khi có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2):Hình 3.9.1 Tín hiệu biên tần khi có mạch hồi tiếp nghịch C-BVới tần số cắt thấp fL=58Hz; tần số cắt cao fH= 3.87kHz2. Tín hiệu biên tần khi không có mạch hồi tiếp nghịch C-B (Q2):Hình 3.9.2 Tín hiệu biên tần khi không có mạch hồi tiếp nghịch C-BVới tần số cắt thấp fL=58.9Hz; tần số cắt cao fH= 62.8kHz=>Khi dùng hồi tiếp nghịch chân C-B tại Q2 dãy tần của mạch bị thu hẹp lại .Nếuhoạt động ở tần số quá cao sẽ có thể xảy ra dao động tự kích và nhiệm vụ của hồitiếp nghịch là ngăn xảy ra dao động tự kích.Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 14/19CHƯƠNG 4. THỰC THI PHẦN CỨNG4.2 Mạch inThiết kế PCB mạch đề tàiHình 4.1.1 PCB mạch đề tàiXuất PCB ra PDFHình 4.1.2 PCB xuất ra PDFKhuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 15/194.3 Mạch đề tàiHình 4.2.1 Thi công mạch đề tài (TOP)Hình 4.2.2 Thi công mạch đề tài (BOTTOM)Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 16/19Tính toán hiệu suất của mạch• Công suất phân phối trên tải11 VL 2 1 2PL = VL × I L == I L × RL22 RL 2Với VL, IL là biên độ điện áp đỉnh & biên độ dòng điện đỉnh của tải. Giả sửV, I là biên độ ở ngõ ra của các Transistor.Ta xét khi Q3 dẫn :RLVL = ( R + R ) V1RL 2 V 28LP=() LV2R+RRL8LI = I =L( R8 + RL )Tại DCLL V= VccPL max1 VCC 2 1 152=== 14.0625W2 RL2 8PS max =η=V 22RL() 2 CCπ RL + R8 RLPL π V=PS 4 VCCMà PLmax,PSmax  V=VCCη =π= 0.785 = 78.5%4Khuếch đại công suất OTLSVTH: Trần Văn AnĐỒ ÁN 1Trang 17/19CHƯƠNG 5. KẾT LUẬNMạch hoạt động dựa theo nguyên tắc nạp xả của tụ , chịu sự tác động củaQ3 và Q4. Khi Q3 dẫn thì tụ C6 sẽ nạp, dòng qua Loa sẽ đẩy màn Loa. Khi Q4dẫn tụ C6 xả, dòng qua Loa sẽ kéo màn Loa. Cứ như vậy Loa sẽ phát ra âmthanh.• Ưu điểm :- Hiệu suất cao .- Nhiều hồi tiếp nghịch giúp đầu ra ổn định.- Nhiễu ít , âm thanh ổn định ở vùng tần số vừa .• Khuyết điểm :-Hoạt động ổn định với Loa tổng trở không quá lớn.Nên mạch sau khi thi công hiệusuất không như mong đợi (