Đồ án Thiết kế và thi công AMPLY 100W (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và thi công AMPLY 100W (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG AMPLY 100W GVHD: THS NGUYỄN TRƯỜNG DUY SVTH: VŨ NGỌC LỘC MSSV: 10201025 SVTH: LƯƠNG HỮU PHÚC MSSV: 10201034 SKL003064 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬCÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG AMPLY 100W GVHD: Th.s Nguyễn Trường Duy SVTH: MSSV: Vũ Ngọc Lộc 10201025 Lương Hữu Phúc 10201034 TP. Hồ Chí Minh –Tháng 07/2014
3. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬCÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG AMPLY 100W GVHD: Th.s Nguyễn Trường Duy SVTH: MSSV: Vũ Ngọc Lộc 10201025 Lương Hữu Phúc 10201034 TP. Hồ Chí Minh –Tháng 07/2014
4. CHƢƠNG II CCƠƠSSỞỞ LLÝÝ TTHHUUYYẾẾTT
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1 Khái niệm cơ bản về âm thanh 2.1.1 Dao động âm thanh và sự lan truyền của sóng âm Khi có một nguồn âm tác động vào khônggian, sóng âm sẽ lan truyền theo dạng sóng dọc, các lớp không khí kế tiếp sẽ bị nén lại hay bị giãn ra. Vùng không khí bị nén lại làm cho áp suất không khí tăng lên, vùng không khí giãn ra làm cho áp suất không khí giảm xuống. Trong không khí sóng âm lan truyền từ nguồn bức xạ âm thanh ra tất cả các hướng. Nếu nguồn âm có kích thước d nhỏ so với bước sóng λ của dao động (d<λ) thì có thể xem đó là nguồn âm điểm và sóng lan truyền ra theo tất cả các hướng theo dạng hình cầu gọi là sóng cầu. Ở khoảng cách rất xa nguồn âm, có thể xem sóng âm là sóng phẳng. Đối với sóng cầu, càng ra xa nguồn am cường độ càng suy giảm. Còn đối với sóng phẳng theo lí thuyết thì cường độ không thay đổi trên đường lan truyền. 2.1.2 Các thông số cơ bản Trường âm: môi trường trong đó có bức xạ và lan truyền sóng âm gọi là trường âm thanh (hay trường âm). Trường âm có thể là chất rắn, chất lỏng và chất khí, nhưng thường dùng và có ý nghĩa hơn cả là môi trường không khí. Thanh áp: khi có nguồn âm tác động, áp suất không khí sẽ biến thiên, tăng lên hay giảm đi trên đường là truyền so với áp suất tĩnh của không khí. Hiệu của áp suất không khí khi có nguồn âm áp suất tĩnh của không khí tại một điểm trong trường âm gọi là áp suất âm thanh hay thanh áp. Đơn vị của thanh áp thường dung micro bar hoặc N/m2. Hiện nay theo tiêu chuẩn ISO, thanh áp đo bằng Pascal (Pa), 1Pa = 1N/m2. p p p0 ( 2-1) Thanh áp là đại lượng vô hướng, nó tác động lên mọi hướng như nhau và có trị số nhỏ. Ví dụ: ở khoảng cách 1m, một người nói bình thường chỉ tạo ra thanh áp một phần triệu áp suất khí quyển. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độ lớn của thanh áp thường biểu diễn bằng dB p p(dB) 20log (2-2) p0 Trong đó p0 là thanh áp tại ngưỡng nghe được, bằng 2.10-5 dB Tốc độ lan truyền của âm thanh trong không khí chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và được xác định gần đúng bằng biểu thức: TK0 c 328 2730 K m/s (2-3) Trong đó ToK là nhiệt độ tuyệt đối của không khí . Ở nhiệt độ 20oC tức 293oK thì tốc độ âm thanh là c = 340m/s. Tai người có thể nghe được các dao động âm thanh có tần số khoảng 20Hz đến 20KHz và gọi là âm tần. Nếu sóng âm là các dao động điều hòa thì trong khoảng thời gian một chu kỳ, thì sóng âm lan truyền được một quãng đường đúng bằng bước sóng λ. 1 λ = c.T (trong đó T ) (2-4) f Trong đó: c là tốc độ âm thanh, m/s T là chu kỳ dao động, s f là tần số, Hz Trong khoảng dãy tần âm thanh có thể nghe được từ 20Hz đến 20KHz thì bước sóng sẽ là: λmax = 340/20 = 17m λmin = 340/20000 = 1,7cm Bước sóng là một đại lượng có ý nghĩa quan trọng trong thực tế cả khi thu thanh ở studio cũng như trang bị âm thanh cho phòng thính giả. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tốc độ giao động của các phần tử không khí: Khi có sóng âm tác động, các phần tử không khí sẽ giao động xung quanh vị trí cân bằng của nó gọi là tốc độ dịch chuyển hay tốc độ giao động. Về bản chất, tốc độ dịch chuyển hoàn toàn khác với tốc độ lan truyền của sóng âm. Tốc độ dịch chuyển có trị số rất nhỏ và phụ thuộc vào cường độ âm thanh. 2.1.3 Những hạn chế của thiết bị điện thanh Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống điện thanh là tạo cho người nghe một cảm giác như khi ngồi nghe trong trường âm của nguồn âm thực. Nhưng ở mức độ nào đó âm thanh tạo lại không giống như nguồn âm ban đầu. Hạn chế do những nguyên nhân sau: a. Phá vỡ làm mất cảm giác không gian của nguồn âm Một nguồn âm thực bất kỳ luôn có tính không gian ba chiều gọi là tính lập thể của âm thanh. Khi nguồn âm di chuyển trong khôn gian thì thính giả có thể định vị được nguồn âm đó. Các hệ thống điện thanh thông thường ( hệ thống mono) tạo ra những tín hiệu chỉ mang lượng thông tin về sự thay đổi của biên độ, tần số và pha của tín hiệu chứ hoàn toàn không có thông tin nào về không gian và và vị trí của nguồn âm ban đầu. Toàn bộ nguồn âm thanh hầu như phát ra từ một điểm duy nhất, như vậy vô tình đã thu hẹp không gian của nguồn âm thành một điểm. Đặc biệt trong hệ thống âm thanh có kèm hình ảnh động như điện ảnh, video thì hiện tượng mất trung thực càng tăng lên và giảm chất lượng âm thanh một cách nghiêm trọng. Để khắc phục nhược điểm này, nhằm khôi phục lại tính không gian của nguồn âm, người ta sử dụng hệ thống âm thanh lập thể stereo và gần đây là hệ thống âm thanh lập thể nhiều kênh Dolby surround. b. Thu hẹp dải rộng Dải rộng cực đại của nguồn âm thực vào khoảng 80dB. Với kỹ thuật hiện nay không thể truyền đi một dãy động lớn như vậy được. Vì giới hạn dưới bị hạn chế bởi các loại nhiễu và tạp âm còn giới hạn trên bị hạn chế bởi mức tuyến tính ( độ bão hòa ) của các linh kiện điện tử trong kênh truyền âm. Bất kỳ nơi đặt nguồn âm nào như phòng thu, studio hay phòng thính giả đều tồn tại một mức tạp âm nội bộ nào đó Nta , nơi yên tĩnh nhất cũng vào khoảng 30dB, để lấn át những tạp âm CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đóthì mức tín hiệu hữu ích luôn luôn phải lớn hơn một lượng Nn nào đó, Nn thấp nhất cũng vào khoảng 20dB. Khi đó dải động của kênh sẽ là: D = Dthực + Nta + Nn = 80+30+20 = 130dB (2-5) Rõ ràng là không có một kênh truyền âm nào có thể đảm bảo được dải động đó. Vì vậy phải thu hẹp dải động các tín hiệu điện thanh xuống còn 40-50dB. Tuy nhiên việc thu hẹp này sẽ làm ảnh hưởng đến độ trung thực của các tín hiệu. Để giảm ảnh hưởng này trong các hệ thống âm thanh chất lượng cao thường dùng hệ thống nén tạp âm Dolby. c. Nhiễu Tín hiệu âm thanh truyền đi trong một kênh thông tin bất kỳ nào cũng bị tác động của nhiều loại nhiễu khác nhau. Nhiễu của các linh kiện điện tử trong kênh thông tin, nhiễu do nguồn cung cấp điện và nhiễu do môi trường xung quanh, Đặc biệt khi mức nhiễu bằng mức tạp âm nơi đặt nguồn âm, phổ của nhiễu và phổ của tạp âm khác nhau nhiều thì chất lượng âm thanh giảm đi đáng kể. d. Các loại méo khác Tất cả sự sai khác về hình dạng giữa nguồn tín hiệu ban đầu và tín hiệu được tạo lại đều gọi là méo tín hiệu. Các loại méo chủ yếu do các thiết bị điện tử gây ra là: méo tuyến tính, méo tần số, méo pha và méo phi tuyến. Méo tuyến tính là dạng méo tín hiệu do các phần tử tuyến tính trong sơ đồ gây ra, biểu hiện ở chỗ sai khác tín dạng tín hiệu giữa đầu vào và đầu ra. Méo tuyến tính không làm xuất hiện những tần số mới không có trong đầu vào. Đặc trưng của méo tuyến tính là hệ số khuếch đại thay đổi khi tần số thay đổi. Vì trong mạch gồm các phần tử điện trở và điện kháng nên hệ số khuếch đại là một số phức và méo tuyến tính bao gồm méo tần số và méo pha. Méo tần số biểu hiện ở chỗ giá trị tuyệt đối hệ số khuếch đại phụ thuộc vào tần số. Đồ thị miêu tả sự phụ thuộc hệ số khuếch đại tính bằng dB vào tần số gọi là đặc tuyến tần số. Những thực nghiệm chủ quan cho thấy méo tần số chủ yếu được phát hiện ở đoạn tần số thấp và tần CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP số cao. Thính giả dễ phát hiện những âm thanh bị méo khi đặc tuyến tần số suy giảm một cách đơn điệu và thay đổi một cách đột biến. Méo tần số tạo cảm giác chủ quan về sự thay đổi âm sắc. Méo pha đặc trưng bởi sự thay đổi góc lệch pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra theo tần số, nó sẽ làm thay đổi dạng của tín hiệu. Nhưng sự thay đổi của pha thính giác rất khó phát hiện nên nhiều khi có thể bỏ qua. Méo phi tuyến là do các phần tử phi tuyến trong sơ đồ gây ra, nó cũng được biểu hiện ở chỗ sai khác về dạng của tín hiệu giữa đầu vào và đầu ra. Nhưng ngoài các tần số có trong tín hiệu đầu vào, ở đầu ra còn xuất hiện những tần số mới bằng số nguyên lần tần số đầu vào gọi là các hài bậc cao. Mức độ méo phi tuyến được đánh giá bởi hệ số méo tần số hài, đó là tỉ số phần trăm giữa giá trị bình phương của tất cả các hài bậc cao ở đầu ra và hài cơ bản đầu vào. Méo phi tuyến làm giảm chất lượng âm thanh đáng kể và tạo cảm giác khó chịu cho người nghe vì nó xuất hiện ở tất cả các tần số trong toàn bộ dãy tần. Bởi vậy những hệ thống âm thanh chất lượng cao phải có hệ số méo phi tuyến nhỏ hơn 1%. Đặc biệt đối với các hệ thống âm thanh số, méo phi tuyến chỉ vào khoảng vài phần vạn, ngay đến cả các máy đo cũng khó xác định được. 2.2 Diode Diode là dụng cụ bán dẫn có một tiếp xúc pn và hai điện cực kim loại. Cấu tạo và kí hiệu. Hình 2.1: Cấu tạo và kí hiệu của diode CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đặc tuyến Volt-Ampe: Hình 2.2: Đặc tuyến volt_ampe của diode Do cấu trúc của diode là chuyển tiếp pn, nên phương trình dòng điện qua diode chính là V /ŋV phương trình: ID = Is (e D T – 1) Trong đó: Is: dòng điện bão hòa ŋ: hằng số phụ thuộc vào vật liệu (1≤ ŋ≤2) VT: hiệu điện thế nhiệt, với VT = kTk / q Tk: nhiệt độ Kelvin, với Tk = Tc + 273 q: điện tích, với q = 1,6 x 10-19C k: hằng số Boltzman, với k = 1,38 x 10-23J/oK - Diode silicon có PIV, dòng điện và dãy điện áp hoạt động lớn hơn diode germanium. Điện áp PIV đối với silicon khoảng chừng 1000V trong khi đó giá trị lớn nhất của germanium là 400V. Silicon có thể sử dụng trong các ứng dụng mà nhiệt độ có thể lên đến 200oC trong khi đó nhiệt độ chịu đựng lớn nhất của germanium là 100oC. Tuy nhiên khuyết điểm của silicon so với germanium là điện áp phân cực thuận yêu cầu cao hơn để đạt đến vùng hoạt động. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Điện áp tại thời điểm bắt đầu dẫn được xem là điện áp ngưỡng (threshold ) và kí hiệu là Vˠ. Vˠ = 0,7V (silicon); Vˠ = 0,3V (germanium). - Rõ ràng về điện áp ngưỡng thì diode germanium lý tưởng hơn silicon nhưng các đặc tính khác của silicon so với germanium vẫn quan trọng hơn nhiều, chính vì thế loại silicon thường được dùng nhiều.  Các mạch ứng dụng của diode thí có rất nhiều, nhưng trong bản đồ án này chỉ để cập tới các mạch chỉnh lưubán kì và toàn kì dùng diode. - Mạch chỉnh lƣu: + Mạch chỉnh lƣu bán kì Nguyên lí hoạt động: Tại nửa chu kì đầu, xét tại hai điểm 3 và 5. Giả sử 3(+), 5(-) như vậy diode được phân cực thuận nên dẫn điện. Dòng điện từ nguồn qua diode qua tải về âm của nguồn. Tại nửa chu kì tiếp theo, điện áp bị đảo cực 3(-), 5(+). Diode bị phân cực ngược nên không dẫn điện, nên không có dòng điện qua tải. Như vậy ra thấy mạch chỉnh lưu bán kì dùng một diode tại ngõ ra có hệ số đập mạch cao, ít tính ổn định, nên ít được sử dụng trong các mạch ổn áp, cần nguồn điện và dòng điện ổn định. T1 1 3 R1 AC IN R 2 5 Hình 2.3: Mạch điện và dạng sóng chỉnh lưu bán kì Các thông số của mạch chỉnh lƣu bán kì: CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V - Điện áp trung bình ngõ ra V m (2-6) dc Vdc - Dòng điện trung bình ngõ ra Idc (2-7) Rl - Công suất một chiều ở ngõ ra PVIdc dc dc (2-8) V rms - Hệ số gợn sóng ngõ ra r% r 100% (2-9) Vdc + Mạch chỉnh lƣu toàn kì Nguyên lí hoạt động: Tại nửa chu kì đầu, xét tại hai điểm 3 và 5. Giả sử 3(+), 5(-) như vậy D2 và D4 được phân cực thuận nên dẫn điện, D1 và D3 được phân cực ngịch nên không dẫn điện. Dòng điện từ nguồn qua D2 qua tải sau đó qua D4 về âm của nguồn. Tại nửa chu kì sau, điện áp nguồn bị đảo cực tính nên 3(-), 5(+), như vậy D1 và D3 được phân cực thuận nên dẫn điện, D2 và D4 được phân cực ngịch nên không dẫn điện. Dòng điện từ nguồn qua D3 qua tải sau đó qua D1 về âm của nguồn. Như vậy ta thấy mạch chỉnh lưu toàn kì tại ngõ ra điện áp có hệ số đập mạch thấp hơn so với mạch chỉnh lưu bán kì. Do vậy hay được sử dụng để làm mạch nguồn chỉnh lưu ổn áp tuyến tính cho các mạch cần sự ổn đình dòng và áp. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 3 D1 D2 - + AC IN 2 5 D4 D3 Load Hình 2.4: Mạch điện và dạng sóng mạch chỉnh lưu toàn kì Các thông số của mạch chỉnh lƣu toàn kì: 2V - Điện áp trung bình ngõ ra V m (2-10) dc Vcd - Dòng điện trung bình ngõ ra Idc (2-11) Rl - Công suất một chiều ngõ ra PVIdc dc dc (2-12) V - Độ gợn sóng ngõ ra r% (rm s) 100% (2-13) Vdc  Mạch lọc: Để giảm độ gợn sóng cũng như hệ số đập mạch của điện áp và dòng điện ngõ ra của CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP các mạch chỉnh lưu, chúng ta sử dụng thêm mạch lọc để loại bỏ các thanh phần xoay chiều (AC) còn xuất hiện ở ngõ ra. - Mạch lọc dùng tụ điện: Sử dụng nguyên tắc lọc thông thấp trong việc cung cấp điện năng, đối với dạng mạch lọc này chỉ dùng một tụ điên mắc ở ngõ ra song song với tải. 1 3 D1 D2 - + AC IN 2 5 D4 D3 C Load Hình 2.5: Mạch chỉnh lưu toàn kì có sử dụng tụ lọc Ban đầu D2 và D4 dẫn, dòng điện qua D2 nạp vào tụ và qua tải. khi điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp tu thì tụ bắt đầu xả. Tụ sẽ xả điện cho tới khi có một điện áp lớn hơn đăt lên tụ đó chính là nưa chu kì tiếp theo của điện áp nguồn được chỉnh lưu bằng D1 và D4. Nên dạng sóng ngõ ra có dạng như hình vẽ. Các thông số mạch chỉnh lƣu toàn kì có tụ lọc V() p p - Điện áp trung bình ngõ ra VV r (2-14) dc m 2 IT - Điện áp xả trên tụ C V() p p dc 2 (2-15) r C T - Thời gian xả của tụ TT (2-16) 212 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP T Do TT nên có thể tính gần đúng bằng công thức: T  12 2 2 IT Thay T vào (2-17):V() p p dc 2 r 2C I Thay T=1/f:V() p p dc (2-17) r 2 fC V( rm s) 1 Hệ số gợn sóng sau khi lọc: r% r 100% 100% (2-18) Vdc 4 3fC Rl 4RfCL Điện áp ngõ ra cuối cùng là:VVdc m (2-19) 4fC RL 1 2.3 Transistor Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mốitiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận, nếughép theo thứ tự NPN ta được transistor ngược. Về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau.  Cấu tạo và kí hiệu Hình 2.6: Cấu tạo và kí hiệu transistor CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.1 Các kiểu phân cực cho Transistor Nếu muốn Transistor hoạt động thì chúng ta phải phân cực cho nó. Vậy phân cực cho Transistor là gì? Đó là chúng ta xác lập chế độ hoạt động của transistor. Transistor có 3 chế độ hoạt động: ngưng dẫn, khuếch đại, bão hòa. 2.3.1.1 Mạch phân cực kiểu định dòng Ib HI R2: phân cực cho cực C (collector) R3 R2 Tải của mạch. R3: phân cực cho cực B (base) Q1 R4: phân cực cho cực E (Emitter) Có nhiệm vụ ổn định nhiệt. R4 Hình 2.7: Mạch phân cưc transistor kiểu định dòng Ib 2.3.1.2 Mạch phân cực kiểu cầu phân thế HI R3 R2 R2: phân cực cho cực C (collector) Tải của mạch. Q1 R3,R5: tạo cầu phân áp phân cực cho cực B (base) R4: phân cực cho cực E (Emitter) R5 R4 R Hình 2.8: Mạch phân cực kiểu cầu phân thế CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.1.3 Mạch phân cực kiểu hồi tiếp âm điện áp HI R2 R3 R2: Điện trở tải, phân cực cho cực C (collector) Q1 R3: Điện trở hồi tiếp âm, phân cực cho cực B (base) R4: ổn định nhiệt. R4 Hình 2.9: Mạch phân cực kiểu hồi tiếp âm điện áp. 2.3.2 Khái niệm về mạch khuếch đại Mạch khuyếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong Cassete, Ampli, khuếch đại tín hiệu video trong Ti vi màu v.v Hình2.10: Mạch khuếch đại cơ bản Có ba loại mạch khuếch đại chính là: 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 nhiều lần. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần. Mạch khuyếch đại công suất: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công suất yếu vào(có trị số giá trị điện áp và dòng điện nhỏ), đầu ra ta thu được tín hiệu có công suất mạnh hơn nhiều lần(có trị số giá trị điện áp và dòng điện lớn), thực ra mạch khuếch đại công suất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện lại với nhau. 2.3.2.1Transistor mắc theo kiểu E chung Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực C, mạch có sơ đồ như sau: HI RC Rg: Là điện trở gánh RB OUT + Rđt: Là điện trở định thiên - IN Q1 Rpa: Là điện trở phân áp + - RE Hình 2.11: Mạch khuếch đại mắc E chung Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung: – Mạch khuyếch đại E chung thường được phân cực sao cho điện áp Vce khoảng 60% ÷ 70 % Vcc. – Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, như vậy mạch khuếch đại về điện áp. – Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng kể. – Tín hiệu đầu ra ngược phavới tín hiệu đầu vào(180 độ): vì khi điện áp tín hiệu vào tăng => dòng Ibe tăng => dòng Ice tăng => sụt áp trên Rg tăng => kết quả là điện áp chân CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP C giảm , và ngược lại khi điện áp đầu vào giảm thì điện áp chân C lại tăng => vì vậy điện áp đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào. Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết bị điện tử. 2.3.2.2Transistor mắc theo kiểu C chung HI RC RB IN Q1 + + - OUT - RE Hình 2.12: Mạch khuếch đại mắc C chung Về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương đương với mass, tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực E. Đặc điểm của mạch khuếch đại C chung: – Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E – Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn luôn có giá trị khoảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhiêu thì áp chân C cũng tăng bấy nhiêu => vì vậy biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào. – Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào: Vì khi điện áp vào tăng => thì điện áp ra cũng tăng, điện áp vào giảm thì điện áp ra cũng giảm. Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần: Vì khi tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng Ibe sẽ tăng => dòng Ice cũng tăng gấp β lần dòng Ibe vì Ice = β.Ibe. Giả sử Transistor có hệ số khuyếch đại β = 50 lần thì khi dòng Ibe tăng 1mA CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP =>dòng Ice sẽ tăng 50mA, dòng Ice chính là dòng của tín hiệu đầu ra, như vậy tín hiệu đầu ra có cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu vào. – Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuếch đại đệm, trước khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh, người ta thường dùng mạch đệm để đệm cho tín hiệu mạnh hơn. Ngoài ra mạch còn được ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn (ta sẽ tìm hiểu trong phần sau). 2.3.2.3Transistor mắc theo kiểu B chung – Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C, chân B được thoát mass thông qua tụ. – Mạch mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế. – Mạch khuếch đại kiểu B chung, khuếch đại về điện áp và không khuếch đại về dòng HI điện. RB1, RB2: cầu phân áp phân cực cho cưc B RB1 RC + RC: phân cực cho cực C OUT - RE: phân cực cho cực E Q1 IN + CB RB2 RE - Hình 2.14: Mạch khuếch đại mắc theo kiểu B chung 2.3.3 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực choTransistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuếch đại được phân cực để KĐ ở chế độ A, chế độ B, chế độ AB, chế độ C và chế độ D. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.3.1 Mạch khuếch đại ở chế độ A Là các mạch khuếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giống với tín hiệu ngõ vào. Hình2.15:Mạch cầu phân áp phân cực chế độ A Mạch khuếch đại chế độ A khuếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải phân cực sao cho điện áp UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc. Mạch khuếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần, tiền khuếch đại v.v. 2.3.3.2 Mạch khuếch đại ở chế độ B Mạch khuếch đại chế độ B là mạch chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuếch đại bán kỳ âm ta dùng transistor PNP, mạch khuếch đại ở chế độ B không cần phân cực. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20
22. S K L 0 0 2 1 5 4