Luận án tn thiết kế và thi công mạch âm thanh ampli hifi stereo 5 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Lôøi Caûm Ôn Kính thưa quý thầy cô! Luaän vaên toát nghieäp laø keát quaû cuûa quaù trình phaán ñaáu hoïc taäp treân giaûng ñöôøng cao đẳng. Keát quaû maø chuùng em coù ñöôïc ngaøy hoâm nay chính laø nhôø coâng ôn chaêm soùc, giaùo duïc, giuùp ñôõ cuûa cha meï, thaày coâ, anh em veà moïi maët vaø söï ñoäng vieân khích leä cuûa baïn beø ñaõ giuùp ñôõ chuùng em vöôït qua nhöõng luùc khoù khaên trôû ngaïi trong suoát quaù trình hoïc taäp vaø tìm hieåu ñeà taøi naøy. Chuùng em xin gôûi loøng bieát ôn saâu saéc ñeán taát caû Quyù Thaày Coâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG KYÕ THUAÄT CAO THAÉNG, ñaëc bieät Quyù Thaày Coâ KHOA ÑIEÄN TÖÛ_TIN HỌC ñaõ truyeàn thuï nhöõng kieán thöùc quyù baùu trong caùc naêm hoïc qua. Chuùng em xin chaân thaønh caûm ôn söï giuùp ñôõ vaø höôùng daãn taän tình cuûa Thaày Toáng Thanh Nhaân, thaày chính laø ngöôøi ñaõ tröïc tieáp ñoäng vieân khích leä tinh thaàn chuùng em vaøo nhöõng luùc chuùng em gaëp nhöõng khoù khaên, beá taéc trong suoát quaù trình thöïc hieän luaän vaên toát nghieäp naøy.S TỐNG THANH NHÂN 1 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Sinh vieân thöïc hieän Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Âm nhạc chính là một phần tất yếu của cuộc sống.

Âm nhạc giúp chúng ta giải bày được những tâm sự trong lòng mình. Chính vì vậy mà âm nhạc đã phát triển rất nhanh. Để đem lại sự thưởng thức những giai điệu tuyệt hảo của âm nhạc mà ampli đã ra đời và phát triển không ngừng lớn mạnh cho đến ngày hôm nay. Chính vì niềm đam mê điện tử và âm nhạc nên nhóm của em dẫn đến một quyết định chính xác là sẽ chọn đề tài tốt nghiệp năm nay của chúng em là thiết kế và thi công mạch ampli hifi stereo 5.

trong quá trình thực hiện do kinh nghiệm của chúng em có thể chưa đựơc sâu rộng nên chắc chắn chúng em sẽ bở ngỡ và sẽ có những thiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo của quí thầy cô và các bạn. Thành phố Hồ Chí Minh 10/07/2009 Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 2 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Phaàn A LYÙ THUYEÁT GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 3 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5. mạch khuyếch đại opamp căn bản Trong chương này, ta khảo sát op-amp ở trạng thái lý tưởng. Sau đây là các đặc tính của một op-amp lý tưởng: - Ðộ lợi vòng hở A (open loop gain) bằng vô cực.

- Băng tần rộng từ 0Hz đến vô cực. - Tổng trở vào bằng vô cực. - Tổng trở ra bằng 0. - Các hệ số λ bằng vô cực.

- Khi ngõ vào ở 0 volt, ngõ ra luôn ở 0 volt. Ðương nhiên một op-amp thực tế không thể đạt được các trạng thái lý tưởng như trên. Từ các đặc tính trên ta thấy. A= - Zi → ∞ nên không có dòng điện chạy vào op-amp từ các ngõ vào.

- Z0 → 0Ω nên ngõ ra v0 không bị ảnh hưởng khi mắc tải. - Vì A rất lớn nên phải dùng op-amp với hồi tiếp âm. Với hồi tiếp âm, ta có hai dạng mạch khuếch đại căn bản sau: GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 4 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5. mạch khuyếch đại đảo Dạng mạch căn bản: -Zi, Zf có thể có bất kỳ dạng nào -Tín hiệu đưa vào ngõ vào (-) -Vi có thể xoay chiều hoặc một chiều -Do op- amp lý tưởng nên: V1=V2=0 Ii= -if Suy ra độ lợi điện thế của mạch Av= Nhận xét: - Khi Zf và Zi là điện trở thuần thì v0 và vi sẽ lệch pha 1800 (nên được gọi là mạch khuếch đại đảo và ngõ vào ( - ) được gọi là ngõ vào đảo).

- Zf đóng vai trò mạch hồi tiếp âm. Z f càng lớn (hồi tiếp âm càng nhỏ) độ khuếch đại của mạch càng lớn. - Khi Zf và Zi là điện trở thuần thì op-amp có tính khuếch đại cả điện thế một chiều GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 5 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5. khuyyếch đại không đảo Dạng mạch căn bản: Ta có V1=V2=Vi Và If=Ii If= Av= Nhận xét: - Zf, Zi có thể có bất kỳ dạng nào.

- v0 và vi cũng có thể có bất kỳ dạng nào. - Khi Zf, Zi là điện trở thuần thì ngõ ra v0 sẽ có cùng pha với ngõ vào vi (nên mạch được gọi là mạch khuếch đại không đảo và ngõ vào ( + ) được gọi là ngõ vào không đảo). - Zf cũng đóng vai trò hồi tiếp âm. Ðể tăng độ khuếch đại A V, ta có thể tăng Zf hoặc giảm Zi.

- Mạch khuếch đại cả tín hiệu một chiều khi Z f và Zi là điện trở thuần. Mạch cũng giữ nguyên tính chất không đảo và có cùng công thức với trường hợp của tín hiệu xoay chiều.S TỐNG THANH NHÂN 6 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 - Khi Zf=0, ta có: AV=1 - > v0=vi hoặc Zi=∞ ta cũng có AV=1 và v0=vi (hình 7. Lúc này mạch được gọi là mạch “voltage follower” thường được dùng làm mạch đệm (buffer) vì có tổng trở vào lớn và tổng trở ra nhỏ như mạch cực thu chung ở BJT. op amp phân cực bằng nguồn đơn: Phần trên là các đặc tính và 2 mạch khuếch đại căn bản được khảo sát khi op-amp được phân cực bằng nguồn đối xứng.

Thực tế, để tiện trong thiết kế mạch và sử dụng, khi không cần thiết thì op-amp được phân cực bằng nguồn đơn; Lúc bấy giờ chân nối với nguồn âm -VCC được nối mass. Hai dạng mạch khuếch đại căn bản như sau: GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 7 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Người ta phải phân cực một ngõ vào (thường là ngõ vào +) để điện thế phân cực ở hai ngõ vào lúc này là VCC /2 và điện thế phân cực ở ngõ ra cũng là VCC /2. Hai điện trở R phải được chọn khá lớn để tránh làm giảm tổng trở vào của op-amp. Khi đưa tín hiệu vào phải qua tụ liên lạc (C 2 trong mạch) để không làm lệch điện thế phân cực.

Như vậy, khi phân cực bằng nguồn đơn, op-amp mất tính chất khuếch đại tín hiệu một chiều. Trong hình a, mạch khuếch đại đảo, C1 là tụ lọc điện thế phân cực ở ngõ vào (+). Trong hình b, mạch khuếch đại không đảo, C1 dùng để tạo hồi tiếp xoay chiều cho mạch và giữ điện thế phân cực ở ngõ vào (-) là VCC /2. Ðộ khuếch đại của mạch vẫn không đổi.S TỐNG THANH NHÂN 8 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.

một số ứng dụng của op amp a. mạch làm toán Ðây là các mạch điện tử đặc biệt trong đó sự liên hệ giữa điện thế ngõ vào và ngõ ra là các phương trình toán học đơn giản.1 mạch cộng Các dòng điện chạy qua điện trở là: I1= I2= …… In= Vo= -Rf Trong đó: K1= Kn= GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 9 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Tín hiệu ngõ ra bằng tổng các tín hiệu ngõ vào nhưng ngược pha. Ta chú ý là vi là một điện thế bất kỳ có thể là một chiều hoặc xoay chiều.2 mạch trừ Ta có 2 cách tạo mạch trừ. * Trừ bằng phương pháp đổi dấu: Ðể trừ một số, ta cộng với số đối của số đó.

v2 đầu tiên được làm đảo rồi cộng với v1. Do đó theo mạch ta có: Vo= Như vậy tín hiệu ở ngõ ra là hiệu của 2 tín hiệu ngõ vào nhưng đổi dấu.S TỐNG THANH NHÂN 10 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 * Trừ bằng mạch vi sai: Dạng cơ bản Ta có Vm=Vn=V1. Dòng điện vào từ V2 qua Ri sẽ qua Rf nên: Thay trị số của vm vào biểu thức trên ta tìm được: Vo= Nếu Rf=Ri ta có: Vo= ( V1-V2 ) GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 11 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.3 mạch tích phân Dạng mạch Dòng điện ngõ vào: I= Dòng này nạp vào tụ C và tạo ra Vo Kj là độ lợi của các ngõ vào: GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 12 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.4 mạch vi phân Tín hiệu Vi nạp vào tụ C bằng dòng điện Ii có trị số: Đây cũng là dòng điện chạy qua điện trở R Vo=-RC Vấn đề thực tế: giảm tạp âm. Mạch đơn giản như trên ít được dùng trong thực tế vì có đặc tính khuếch đại tạp âm ở tần số cao, đây là do độ lợi của toàn mạchĠtăng theo tần số.

Ðể khắc phục một phần nào, người ta mắc thêm một điện trở nối tiếp với tụ C ở ngõ vào như hình 7.S TỐNG THANH NHÂN 13 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Lúc này chỉ có đặc tính lấy vi phân tốt tần số của tín hiệu nhỏ hơn 1/2. Phải lực chọn Ri thế nào để mạch giảm thiểu tối đa tạp âm mà điều kiện trên vẫn được thỏa mãn.S TỐNG THANH NHÂN 14 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5. mạch so sánh b.1 Điện thế ngõ ra bão hòa Ta có Vo=A.Ed Với Ed=V1-V2 Ed là điện thế khác nhau giữa hai ngõ vào và được định nghĩa: Ed=(điện thế ngõ vào +)-(điện thế ngõ vào -) Do mạch không có hồi tiếp âm nên Vo=A.Ed GVHD: TH.S TỐNG THANH NHÂN 15 SVTH: Nguyễn Thuyên Long Phan Văn Hải ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH AMPLI 5.1 Trong đó A là độ lợi vòng hở của op-amp. Vì A rất lớn nên theo công thức trên v0 rất lớn.

Khi Ed nhỏ, v0 được xác định. Khi Ed vượt quá một trị số nào đó thì v 0 đạt đến trị số bảo hòa và được gọi là VSat. Trị số của Ed tùy thuộc vào mỗi op-amp và có trị số vào khoảng vài chục μV. - Khi Ed âm, mạch đảo pha nên v0=-VSat - Khi Ed dương, tức v1>v2 thì v0=+VSat.

Ðiện thế ngõ ra bảo hòa thường nhỏ hơn điện thế nguồn từ 1 volt đến 2 volt.