THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 2.1 DÙNG IC TDA2030

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (18 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Điện - Điện tử - Viễn thông

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 2.1 DÙNG IC TDA2030

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 18 trang )

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYLỜI NÓI ĐẦUCó thể nói thiết bị khuếch đại âm thanh hay còn gọi là Ampli là sảnphẩm của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đời sống hằng ngày. Từđó tạo ra tiền đề phát triển cho những sản phẩm tiếp theo của nghành điệntử, phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và giải trí hàng ngày của mỗi conngười.Hiện nay, mạch khuếch đại công suất âm thanh rất phổ biến trên thịtrường, tầng khuếch đại công suất thường được thiết kế sử dụng BJT ( FET)công suất, nhưng với yêu cầu công suất vừa phải phục vụ cho nhu cầu giảitrí cá nhân thì để đơn giản hơn ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suấtsử dụng các IC tích hợp sẵn như: TDA, LA, LM, TL… Việc sử dụng các ICkhuếch đại tương tự như một khối mạch điện phức tạp đã được tích hợp sẵnchắc chắn sẽ dễ dàng và sáng sủa hơn nhiều so với việc chúng ta tính toán,thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạchnhư transistor, điện trở, tụ điện v.v... để cho ra thành phẩm cuối cùng.Nhận thức được sự tiện lợi cùng những ưu điểm vượt trội từ việc sử dụngcác IC khuếch đại thuật toán này đem lại mà em đã đi đến quyết định chọnđề tài “Mạch Ampli 2.1” sử dụng IC công suất TDA2030 để thực hiện đồánchomônhọcnày.Trong quá trình thực hiện đồ án, tuy gặp nhiều khó khăn nhưng nhờđược sự hướng dẫn nhiệt tình cùng những góp ý quý giá mà thầy giáoNguyễn Trường Duy mang lại, em mới có thể hoàn thành tốt đồ án chomôn học này. Vì đây là lần thực hiện đồ án đầu tiên cho môn chuyênnghành nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận đượcnhiều đóng góp ý kiến từ thầy Duy nói riêng và các thầy cô giáo bộ mônkhoa Điện – Điện tử nói chung để đồ án môn học này ngày càng được hoànthiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn !1ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYNhận xét của GVHD:.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................2ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYMỤC LỤCCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ........................................51.1Giới thiệu ............................................................................................................51.2Giới hạn đề tài ....................................................................................................51.3Mục tiêu ..............................................................................................................5CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................62.1 Giới thiệu IC TDA 2030 .........................................................................................62.2 Giới thiệu IC 4558....................................................................................................72.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP– Operational Amplifier) ......82.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1 .......................................................................................92.5 Mạch lọc tần số ........................................................................................................92.6 Mạch khuếch đại công suất âm tần .......................................................................9CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ ...............................................................................................103.1 Sơ đồ khối và chức năng .......................................................................................103.1.1 Sơ đồ khối ............................................................................................... 103.1.2 Chức năng của từng khối ........................................................................ 103.2 Thiết kế chi tiết ......................................................................................................113.2.1 Mạch nguồn ............................................................................................ 113.2.2 Mạch tiền khuếch đại .............................................................................. 113.2.3 Mạch lọc tần sô thấp ............................................................................... 123.2.4 Mạch khuếch đại công suất ..................................................................... 13CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH .................................................................................144.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ...................................................................................144.2 Sơ đồ mạch in .........................................................................................................154.3 Sơ đồ bố trí linh kiện .............................................................................................16CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN ............................................175.1 Kết quả thực hiện ..................................................................................................175.2 Kết luận ..................................................................................................................173ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY5.3 Hướng phát triển ...................................................................................................17TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................184ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI1.1 Giới thiệuHầu hết ai trong số chúng ta đều nghe mọi người nhắc đến khái niệmAmpli. Thiết bị này hầu như không thể thiếu trong mọi gia đình và làsản phẩm tiêu biểu của ngành điện tử có tính ứng dụng cao trong đờisống. Ampli thực chất nó là một hệ thống khuếch đại công suất âmthanh, thường gồm có các thành phần cơ bản như sau: bộ nguồncung cấp cho toàn bộ hệ thống làm việc, ngõ vào tín hiệu âm thanhđi qua bộ chỉnh âm sắc bass, treble… tiếp đó đưa đến bộ phậnkhuếch đại tín hiệu và cuối cùng mới tới ngõ ra để đưa tín hiệu âmthanh sau khi khuếch đại ra loa để thưởng thức, phục vụ cho nhu cầunghe nhạc, xem phim giải trí hằng ngày của mỗi chúng ta.1.2 Giới hạn đề tàiTrên thị trường hiện nay, các thiết bị khuếch đại âm tần có công suấttương đối lớn và có thể lên đến 1000w, với phạm vi làm đồ nên nênem chọn thiết kế mạch với công suất 14w dùng 3 IC TDA 2030, phùhợp cho nhu cầu giải trí hằng ngày như nghe nhạc MP3, điện thoại,tivi...cũng như giá cả hợp lý đối với sinh viên hiện nay.1.3 Mục tiêu- Tìm hiểu nguyên lý mạch lọc tần số thấp và mạch khuếch đại âmtần.- Thực hiện thiết kế và thi công mạch sử dụng IC TDA 2030.5ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Giới thiệu IC TDA 2030Theo tài liệu mô tả của nhà sản suất thì TDA2030A là IC tíchhợp có chức năng khuếch đại tín hiệu tần số thấp ở chế độ AB, côngsuất ngõ ra lên tới 14W và có dòng ra cao, ổn định và méo dạngthấp.Sơ đồ chân6ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYThông số định mứcKí hiệuThông sốGiá trịĐơn vịVVsNguồn cung cấp± 18ViĐiện áp ngõ vàoVsViĐiện áp tham chiếu ngõ vào±15VIoDòng đỉnh ngõ ra3.5ACông suất tại t= 90 ºC20W-40 đến 150ºCPtotTstg,Tj Nhiệt độ giới hạn2.2 Giới thiệu IC 4558Ic 4558 là một mạch tích hợp nguyên khối được thiết kế gồm 2mạch khuếch đại hoạt động độc lập.Sơ đồ chân7ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYThông số định mứcKí hiệuThông sốGiá trịĐơn vịVSNguồn cung cấp± 18VVIĐiện áp ngõ vào±15VĐiện áp tham chiếu ngõ vào±30VPDCông suất570mWTstgNhiệt độ giới hạn-40 đến 85ºCVIDR2.3 Giới thiệu mạch khuếch đại thuật toán (OPAMP–Operational Amplifier)Khuếch đại thuật toán (OPAMP – Operational Amplifier) là bộkhuếch đại DC có hệ số khuếch đại Av rất cao, thường được chế tạodưới dạng tích hợp.V+ : Ngõ vào không đảoV- : Ngõ vào đảoVout : Ngõ raĐối với opamp lý tưởng :VI + = V I I+ = I-8ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY2.4 Giới thiệu mạch ampli 2.1Ngày nay có nhiều mạch ampli để lựa chọn như : ampli 2.0,ampli 2.1.....Với những người yêu cầu dải trầm tốt hơn khi nghenhạc thì hệ thống 2.1 sẽ là giải pháp hữu hiệu. Có thể nhận ra hệthống 2.1 chính là dạng 2.0 gồm 2 kênh vệ tinh và bổ sung thêm mộtloa subwoofer (hay còn là cục bass). Hệ thống 2.1 sẽ chơi tốt hơn ởcác loại nhạc sôi động, do thể hiện đầy đặn tất cả dải trầm. Mạch sửdung IC tích hợp sẵn như: TDA, LA.... giúp cho việc tính toán vàthiết kế trở nên đơn giản hơn.2.5 Mạch lọc tần sốChúng ta biết rằng mạch lọc tần số gồm có dạng lọc thụ động vàlọc tích cực. Khi làm việc ở tần số thấp, mạch lọc có điện cảm rất lớndẫn đến kết cấu chung của mạch lọc thụ động trở nên phức tạp và tốnkém. Do đó người ta thường sử dụng mạch lọc tích cực để khắc phụcnhững nhược điểm trên. Ở đây ta sử dụng mạch lọc tích cực – mạchlọc thông thấp bậc 2 để lọc âm Bass.2.6 Mạch khuếch đại công suất âm tầnMạch khuếch đại công suất âm tần thường được thiết kế bởi cáctransistor công suất hoặc IC tích hợp sẵn.Đối với mạch được thiết kế bởi các transistor thì cho ra công suấtlớn nhưng âm thanh chất lượng không tốt, tuy mạch dùng IC tíchhợp cho công suất ra nhỏ nhưng chất lượng âm thanh thu được trongtrẻo, việc thiết kế và thi công trở nên đơn giản và đáp ứng tốt nhucầu giải trí cá nhân. Ở đây ta sử dụng IC tích hợp sẵn như TDA2030. Việc sử dụng các IC khuếch đại tương tự như một khối mạchđiện phức tạp đã được tích hợp sẵn chắc chắn sẽ dễ hơn so với việcchúng ta tính toán, thiết kế, từng bước xác định tất cả các thông sốcủa các phần tử trong mạch.9ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYCHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ3.1 Sơ đồ khối và chức năng3.1.1 Sơ đồ khối3.1.2 Chức năng của từng khối- Khối nguồn : Cấp nguồn ±12V cho mạch hoạt động.- Khối tiền khuếch đại : khuếch đại tín hiệu đủ để qua các tầngtiếp theo, giảm sự suy hao và sái dạng của tín hiệu.- Khối lọc thông thấp : ngăn các tín hiệu có tần số cao và cho tínhiệu có tần số thấp đi qua tạo ra âm sub ( âm trầm).- Khối khuếch đại công suất : khuếch đại tín hiệu ngõ vào đưa raloa.10ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY3.2 Thiết kế chi tiết3.2.1 Mạch nguồnMạch Amply 2.1 sử dụng IC TDA2030 và IC 4558, cả hai đềusử dụng nguồn một chiều đối xứng ±12V, vì vậy ta dùng một biến ápđối xứng, điện áp được chỉnh lưu qua cầu diode và dùng 2 IC 7812,7912 để ổn áp với mức điện áp ±12V cung cấp cho toàn mạch.3.2.2 Mạch tiền khuếch đạiMạch tiền khuếch đại11ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V𝑉𝑖𝑉𝑜 Dòng qua R: I = = 𝑅𝑅𝑓 Hệ số khuếch đại vòng kín :VoR+RfRfAv ===1+Vi--RRĐối với mạch tiền khuếch đại thì hệ số khuếch đại không cầnquá lớn như mạch khuếch đại công suất, tín hiệu đủ để quacác tầng tiếp theo để giảm suy hao và sái dạng. Trong thực tếchỉ cần hệ số khuếch đại từ 5→10 lần.Ở đây ta chọn Av = 8 → RF = 7RChọn RF = 33 kΩ → R=4.7 kΩ3.2.3 Mạch lọc tần sô thấpMạch lọc thông thấpTần số cắt của mạch : fc =12π√R1.R2.C1.C2Để đơn giản ta chọn R1 = R2Lúc này :fc =12πR√𝐶1.𝐶2Suy ra giá trị điện trở cần tìm : R =12πfc√𝐶1𝐶2Tính toán mạch lọc Sub ta chọn tần sô cắt fc = 100 Hz,12ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYtụ C1 = 220 nF, C2 = 100 nF → R=10 kΩ3.2.4 Mạch khuếch đại công suấtMạch khuếch đại công suất Xét Op-Apm lý tưởng : Rin = ∞, Rout = 0, I+ = I- = 0, V+ = V𝑉𝑖𝑉𝑜 Dòng qua R: I = = 𝑅𝑅𝑓 Hệ số khuếch đại vòng kín :VoR+RfRfAv ===1+ViRR- Đối với mạch khuếch đại công suất, theo thông số của nhà sảnsuất, để mạch hoạt động ổn định thì độ lợi phải từ 20-33 lần.- Chọn Av =33 → 1 +RfR= 33→Rf = 32Rchọn R= 680 Ω → Rf = 22 kΩ13ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYCHƯƠNG 4 : THI CÔNG MẠCH4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạchSơ đồ mạch nguồnSơ đồ mạch Sub14ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYSơ đồ mạch khuếch đại công suất4.2 Sơ đồ mạch in15ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện16ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYCHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN5.1 Kết quả thực hiệnSau khi thi công lắp ráp mạch và hiệu chỉnh mạch thì em rút ra đượcmột số vấn đề như sau:-Mạch hoạt động tương đối ổn định.Công suất mạch phụ thuộc vào tải của loa, tải càng lớn thìcông suất càng giảm.Tuy nhiên trong quá trình thực hiện vẫn tồn tại một số hạn chế:-Mạch thi công có kích thước tương đối lớn.Tính thẩm mỹ chưa cao.5.2 Kết luậnSau khi thực hiện đề tài này, em có thể :-Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch Ampli 2.1.Khắc phục được một số lỗi thường gặp trên những mạchApmli thông thường.Thiết kế và thi công các mạch công suất nhỏ.5.3 Hướng phát triểnĐể sản phẩm trở nên hoàn thiện hơn em sẽ cải tiến thêm một số tínhnăng và khắc phục những vẫn đề còn tồn tại :-Thiết kế mạch có kích thước nhỏ gọn và có tính thẩm mỹ caohơn.Thêm các tính năng như phát nhạc thông qua Bluetooth,USB, thẻ nhớ, tích hợp thêm mạch Echo...Sản phẩm tích hợp thêm mạch led nháy theo nhạc với cườngđộ sáng khác nhau.17ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUYTÀI LIỆU THAM KHẢO1. Trần Thu Hà – “Giáo trình Điện tử cơ bản”, NXB Đại học Quốcgia TP.HCM, 2013.2. Phạm Hồng Liên – “Giáo trình Điện tử thông tin”, NXB Đại họcQuốc gia TP.HCM, 2010.18

Tài liệu liên quan

Tài liệu Luận văn: Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM doc
- 54
- 631
- 0
thiết kế và thi công mạch điều khiển từ xa thiết bị điện thông qua đường dây điện thoại cố định
- 99
- 932
- 0
thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị từ xa báo trộm báo cháy qua đường dây điện thoại
- 104
- 750
- 2
thiết kế và thi công mạch hiển thị số cuộc gọi đi và gọi đến
- 108
- 487
- 2
thiết kế và thi công mạch quản lý cuộc điện thoại bàn
- 80
- 520
- 0
thiết kế và thi công mạch tự động ghi âm và trả lời điện thoại
- 97
- 482
- 0
thiết kế và thi công mạch tự động ghi và trả lời qua điện thoại
- 71
- 458
- 0
LUẬN VĂN: Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM doc
- 54
- 465
- 0
thiết kế và thi công mạch đếm sản phầm dùng vi điều khiển 8051 . chương trình hệ thống và ứng dụng
- 29
- 884
- 1
thiết kế và thi công mạch báo động trong nhà qua đường dây điện thoại
- 55
- 466
- 0