TIỂU LUẬN CUỐI KỲ HỌC PHẦN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Diode

Học viện Hàng không Việt Nam Đồ án môn học

Transistor lưỡng cực

Giải tích mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số thấp

Mạch khuếch đại transistor ghép đa tần

Mô phỏng, phân tích mạch sử dụng phần mềm

Nguyên lý hoạt động của mạch

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch

Mô phòng cấp nguồn audio

Hình 2.2 Mô phỏng cấp nguồn audio

Ta có đồ thị của song vào và ra: màu vàng là OUT và xanh là IN

Hình 2.3 Đồ thị sóng hình sin của mạch

Thực hiện mô phỏng đo đạc và trả lời các câu hỏi

Tín hiệu âm thanh được truyền đến chân của Q1 qua tụ điện C2, trong khi R3 và C2 hoạt động như một bộ lọc thông cao để loại bỏ các tần số không mong muốn Đối với hệ thống âm thanh tập trung vào hiệu suất, mạch cắt ở khoảng 30Hz, với tần số cắt được tính bằng công thức 1/(2.Pi.R1.C1) = 15Hz.

Một bóng bán dẫn duy nhất (Q1) có thể thay thế cho "cặp vi sai" truyền thống, mang lại sự đơn giản và hiệu quả hơn Phản hồi (C3, R4 và R5) được kết nối với máy phát của bóng bán dẫn này, giúp tối ưu hóa hoạt động.

Điện áp V be của T1 tạo ra bù 0,7V và điện áp trên R5 là 0,6V, với giá trị điện áp này được xác định bởi R5 x I b (Q2) Dòng cơ sở của Q2 thực tế tương đương với dòng phát của Q1, dẫn đến điện áp đầu ra cao hơn chân đế Q1 khoảng 1,3V Hiệu điện thế trên R3 không đáng kể, do đó cần bù bằng cách dịch chuyển gốc của Q1 xuống -1,3V.

C 1 cung cấp một kết nối động với mặt đất R 1 phải được đặt để có được 0 V ở đầu ra tĩnh (không bù lại)

Do đó về mặt lý thuyết, các điện áp tĩnh là (đối với +/- 61V):

Hình 2.5 Các phần của hệ thống

- Độ lợi của bộ khuếch đại

Trong băng thông của bộ khuếch đại, độ lợi được xác định bằng 1 + R 5 / R 4 và bằng 30R trong cụm

- Bộ khuếch đại điện áp Đó là tập hợp Q 2 , R 6 , R 8 , R 9 và C 5

R 6 , R 8 và C 5 tạo nguồn điện bằng Bootstrap assembly Dòng điện được cố định ở mức

7 mA cho bộ phận lắp ráp

C5 cần có kích thước đủ lớn để hoạt động hiệu quả ở các tần số âm thanh thấp, trong khi điện áp trên nó không thay đổi nhiều Q2 hoạt động như một bộ khuếch đại điện áp, nơi bộ thu nhận "tải" từ nguồn.

Không có dòng điện cơ sở nào đi đến giai đoạn đầu ra Q2 bị cắt bởi dòng điện đến từ nguồn hiện tại

- Bộ khuếch đại đang hoạt động

Khi dòng điện chạy ra khỏi đầu ra (điện áp đầu ra dương), Darlington NPN tạo ra dòng điện dựa trên Ví dụ, nó là 3 mA:

Q 2 được cắt bởi "phần dư" của 7 mA, tức là 7-3 = 4mA Tại thời điểm dừng lại, Q 2 bị chặn nếu Q 3 lệch hết một đoạn 7 mA

Khi dòng điện đi vào đầu ra (điện áp đầu ra âm), Darlington PNP trả về dòng điện dựa trên Ví dụ, nó là 3 mA:

Q2 được điều khiển bởi tổng dòng điện I b (Q3) và nguồn dòng, tổng cộng là 10 mA Trong mạch, R7 cùng với hai diode sẽ giới hạn dòng điện qua Q2 Kết quả là, Q2 hoạt động như một nguồn cung cấp dòng điện, tức là một bộ giới hạn dòng Điện áp tại hai cực của R7 có thể đạt khoảng 0,6V, tương ứng với dòng điện 18 mA.

Giai đoạn đầu ra của mạch sử dụng Multiplier Vbe không có bóng bán dẫn và cụm chiết áp, với điện trở 360 Ohm cho phép dòng điện vượt qua 7 mA, cung cấp 1,9 V cho các thiết bị đầu cuối Giá trị 1,9 V cần tuân thủ trong khoảng 0,05 V (từ 1,85 đến 1,95 V) Theo nguyên tắc đối xứng Darlington, điện áp này được chia đều giữa hai Vbe của phần NPN và PNP, dẫn đến điện áp tại gốc Q3 ở trạng thái nghỉ là 0,95 V.

Chúng tôi đảm bảo chặn Q3 và Q4 bằng cách đặt 1,9 V giữa các đế của chúng, với sự dẫn truyền bắt đầu ở mức 2,3 V (tại 25 °C và giảm 8 mV/°C) Mặc dù có một sự biến dạng chéo nhỏ, nhưng nó không gây ra sự bạo kích.

C4 (ít nhất 470uF) giúp ổn định những biến động do sự thay đổi đột ngột của điện áp đầu ra, đồng thời kết nối với C5 trong quá trình giảm điện áp đầu ra một cách nhanh chóng.

Hình 2.7 Các giá trị đo trong Proteus

Dòng điện chạy qua R 8 và R 9 cố định là 7 mA Ta áp dụng định luật Ohm:

Ta chia tổng R 8 + R 9 tìm được thành hai giá trị gần nhau

C 6 và C 7 ổn định amp về biên độ pha

Bộ khuếch đại Darlington được hình thành bởi các linh kiện Q3, R10, Q5 và Q6, trong đó R10 đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn Q5 và Q6 hoạt động không mong muốn Tương tự, Q4, R11, Q7 và Q8 cũng tạo thành một cấu trúc tương tự Các diode D3 và D4, thường ở trạng thái bị chặn, giúp ngăn ngừa tình trạng quá áp ở đầu ra khi bộ khuếch đại bị bão hòa do âm lượng nhạc quá lớn.

Khi bộ khuếch đại bão hòa, loa sẽ có trở kháng phản kháng và các diode D3, D4 sẽ dẫn điện do dòng điện liên tục trong tải đầu ra cảm ứng.

Các bóng bán dẫn Q5, Q6, Q7, Q8 cùng với MJL21193 và MJL21194 đảm nhiệm vai trò chịu tải, với tổng công suất tối đa lên tới 300W ở đầu ra.

Tra datasheet ta có các giá trị sau:

MJL21193 Điện áp đặt vào chân C: Max 250V DC Điện áp đặt vào chân B: Max 5V DC Công suất chịu đựng tối đa: 200W Dòng Quá tải: 2.25A DC ở 80V trong 1 giây

Transistor 2SA940 có điện áp tối đa đặt vào chân CE và CB là 150V DC, trong khi điện áp tối đa tại chân EB là 5V DC Dòng chịu đựng tối đa của transistor này là 1.5A DC Hệ số khuếch đại dòng (hFE) tại IC = 0.5ADC và VCE = 10 VDC có giá trị tối thiểu là 40 và tối đa là 140.

Transistor 2SC3116 có điện áp tối đa đặt vào cực phát (CE) là 180V DC, trong khi điện áp tối đa tại cực cơ bản (CB) là 160V DC và tại cực bão hòa (EB) là 6V DC Dòng chịu đựng tối đa của transistor này đạt 0.7A DC, với khả năng đánh thủng ở mức 1.5A DC Hệ số khuếch đại dòng (hFE) tại dòng IC = 100mA và VCE = 5V DC có giá trị tối thiểu là 100 và tối đa là 400, trong khi hFE tại IC = 10mA và VCE = 5V là 90.

MPSA92 có điện áp tối đa đặt vào chân CE và CB là 300V DC, trong khi điện áp tối đa cho chân EB là 5V DC Dòng chịu đựng tối đa của thiết bị là 0.5A DC Hệ số khuếch đại dòng (hFE) của MPSA92 tại IC = 1mA và VCE = 10V DC là 25, tại IC = 10mA là 40, và tại IC = 30mA là 25 Các giá trị hFE được thể hiện rõ trong bảng trên.

Tại Q 1 , I vào = 0.05mA; I ra = 0.08 mA; hệ số khuếch đại = I vào /I ra = 0.08/0.05 =1.6 lần

Tại J2, cường độ dòng điện ra loa là 325 mA

Hệ số khuếch đại dòng điện A i = I ra loa / I vào = 325/0.05 = 6500 lần

Tiêu đề	Tiểu Luận Cuối Kỳ Học Phần: Kỹ Thuật Điện Tử
Tác giả	Võ Như Mai, Trần Thiện Tâm, Lao Mengthean, Phạm Hoàng Việt
Người hướng dẫn	ThS. Võ Phi Sơn
Trường học	Học viện Hàng không Việt Nam
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện tử
Thể loại	đồ án môn học
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	9,79 MB