Tài liệu Mạch khuếch đại công suất tda 7294 kết hợp với ic4558

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SỐ Đề tài: MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH TDA 7294 GVHD: NGUYỄN KIM SUYÊN Tp.Hồ Chí Minh,ngày 24 tháng 6 năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện tử là ngành quan trọng góp phần vào sự phát triển của đất nước. Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học – Công nghệ làm cho ngành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu. Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử phải không ngừng phát minh ra các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và ổn định ngày càng cao,…Nhưng một điều cơ bản là các sản phẩm đó đều bắt nguồn từ những linh kiện: R, L, C, Diode, BJT, FET mà nền tảng là điện tử tương tự. Có thể nói, Mạch Khuếch Đại Âm Thanh là một trong những sản phẩm tạo nền tảng phát triển của những sản phẩm Điện Tử phục vụ cho nhu cầu của con người. Hiện nay Mạch Khuếch đại Âm Thanh rất phổ biến trên thị trường, mà tầng khuếch đại công suất được thiết kế sử dụng BJT (PET) công suất như: mạch khuếch đại OLT, mạch khuếch dại OCL , mạch khuếch đại BCL… nhưng ta có thể sử dụng các IC tích hợp như: TDA ,LA , LM, TL… Chính vì vậy mà nhóm đã chọn mạch khuếch đại công suất TDA 7294 kết hợp với IC4558 để làm đồ án cho môn học này. Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô thông cảm . Xin chân thành cảm ơn ! LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm đồ án này cũng như được kết quả ngày hôm nay em luôn được sự giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn và nhà trường nhân đây em xin gửi lời cảm ơn đến : Trường cao đẳng Công Thương đã tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Cảm ơn thầy cô giáo trong khoa Điện_Điện Tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báo cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao Đặt biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Nguyễn Kim Suyên giáo viên hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này, thầy đã đưa ra những ý kiến thiết thực nhằm bổ xung và điều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong đồ án. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 6 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC (Bản lịch trình này được đóng vào đồ án) Họ tên sinh viên Tên đề tài: Mạch khuếch đại âm thanh TDA 7294 Tuần/ngày Nội dung Tuần 1 Gặp GVHD thành lập nhóm. Tuần 2 Gặp GVHD nghe phổ biến về đề tài và chọn đề tài. Tuần 3 Chọn và thống nhất đề tài “Thiết kế mạch khuếch đại âm thanh TDA 7294”. Tuần 4 Tóm tắc nội dung, tài liệu tham khảo. Tuần 5 Thiết kế sơ đồ khối Tuần 6 Gửi sơ đồ khối Tuần 7 Thiết kế sơ đồ nguyên lí Tuần 8 Mô phỏng sơ đồ nguyên lí trên Proteus Tuần 9 Cấm mạch mô phỏng trên ters boar Tuần 10 Thiết kế PCB Tuần 11 Thi công mạch Tuần 12 Thiết kế kết nối boar mạch lại với nhau ra sản phẩm Tuần 13 Ters và hoàn thiện sản phẩm. Tuần 14 Viết báo cáo chi tiết. Xác nhận GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... …....................................................................................................................................... TPHCM, ngày 24 tháng 6 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu kho học này là do nhóm tự thực hiện. Các số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo có nguồn gốc rõ ràng, nhóm dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó một cách trung thực. Nếu có sao chép tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. NGƯỜI CAM ĐOAN (Ký và ghi rõ họ và tên) MỤC LỤC Lời mở đầu-------------------------------------------------------------------------------------- i Lời cảm ơn-------------------------------------------------------------------------------------- ii Lịch trình thực hiện---------------------------------------------------------------------------- iii Nhận xét của GVHD--------------------------------------------------------------------------- iv Lời cam đoan----------------------------------------------------------------------------------- v Mục lục------------------------------------------------------------------------------------------ vi Danh mục hình ảnh và danh mục bảng----------------------------------------------------- vii Các từ viết tắt----------------------------------------------------------------------------------- viii Chương 1. GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI-----------1 1 Giới thiệu đề tài..................................................................................................1 2 Mục đích đề tài...................................................................................................1 3 Phạm vi nghiên cứu............................................................................................1 Chương 2. Lý Thuyết Về Đề Tài.....................................................................2 1 Điện trở..............................................................................................................2 2 Biến trở…………………………………………………………………………......................3 3 Tụ điện ..............................................................................................................3 4 Diot ................................................................................................................... 5 5 TDA 7294……………………………………………………………………………………..7 6 IC4558D……………………………………………………………………………………..8 Chương 3. THIẾT KẾ - PHÂN TÍCH MẠCH VÀ THI CÔNG..................11 3.1 Thiết Kế Sơ Đồ Khối.....................................................................................11 3.2 Mạch Nguồn..................................................................................................11 3.3 Mạch công suất TDA 7294...........................................................................13 3.4 Kết nối linh kiện rời......................................................................................20 3.5 Thi Công Mạch.............................................................................................21 Chương 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN...................................23 Kết quả............................................................................................................... 23 KẾT LUẬN.........................................................................................................23 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................24 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: ký hiệu điện trở Hình 2.2: Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện Hình 2.3: Tụ điện phân cực Hình 2.4: Tụ không phân cực Hình 2.5: ký hiệu Diode Hình 2.6: Diode cầu Hình 2.7: TDA 7294 Hình 2.8: Sơ đồ chân TDA 7294 Hình 2.9: Sơ đồ chân cấu tạo và hình ảnh thực tế IC 4558 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch âm sắc dùng Ic 4558 Chương 3 PHÂN TÍCH MẠCH VÀ THI CÔNG Hinh 3.1: Sơ đồ khối Hinh 3.2: Sơ đồ nghuyên lý khối nguồn Hinh 3.3: Dạng sóng điện áp ngõ ra có tụ Hinh 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại Hinh 3.5: PCB 3D Hinh 3.6: Datasheet TDA 7294 Hinh 3.7: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nguồn cung cấp hiện tại so với điện áp và nhiệt độ Hình 3.8: BOARD MP3 BLUETOOTH Hình 3.9: PCB board nguồn Hình 3.10: PCB board khuếch dại dùng Ic 7294 Danh mục bảng Bang 3.1: Thông số TDA 7294 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG GVHD: Th.S Nguyễn Kim Suyên Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1. GIỚI THIỆU Khuếch đại âm thanh còn gọi là tăng âm, ampli điện, là một loại khuếch đại điện tử thực hiện khuếch đại tín hiệu âm thanh điện tử năng lượng thấp, để thu được tín hiệu có công suất lớn hơn, đủ để vận hành thiết bị hoặc linh kiện khác . 1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu là mạch khuếch đại âm thanh TDA 7294 kết hợp mạch âm sắc 4558D 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Khi nghiên cứu đề tài này em muốn vận dụng sản phẩm của mình áp dụng vào cuộc sống, hằng ngày của chúng ta nhằm mục đích giải trí nhỏ gọn tiện lợi. Mặc khác đây cũng là mô hình để các bạn sinh viên khóa sau nghiên cứu và phát triển hơn nữa. Đồồ Án Kĩ Thuật Sồố Trang 1 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI 1. Điện trở Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng Hình 2.1: ký hiệu điện trở Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của Điện trở. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó: trong đó: U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V). I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A). R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).Thí dụ như có một đoạn dây dẫn có điện trở là 1Ω và có dòng điện 1A chạy qua thì điện áp giữa hai đầu dây là 1VOhm là đơn vị đo điện trở trong SI. Đại lượng nghịch đảo của điện trở là độ dẫn điện G được đo bằng siêmen. Giá trị điện trở càng lớn thì độ dẫn điện càng kém. Khi vật dẫn cản trở dòng điện, năng lượng dòng điện bị chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, ví dụ như nhiệt năng Định nghĩa trên chính xác cho dòng điện một chiều. Đối với dòng điện xoay chiều, trong mạch điện chỉ có điện trở, tại thời điểm cực đại của điện áp thì dòng điện cũng cực đại. Khi điện áp bằng không thì dòng điện trong mạch cũng bằng không. Điện áp và dòng điện cùng pha. Tất cả các công thức dùng cho mạch điện một chiều đều có thể dùng cho mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở mà các trị số dòng điện xoay chiều lấy theo trị số hiệu dụng.. ]Đối với nhiều chất dẫn điện, trong điều kiện môi trường (ví dụ nhiệt độ) ổn định, điện trở không phụ thuộc vào giá trị của cường độ dòng điện hay hiệu điện thế. Hiệu điện thế luôn tỷ lệ thuận với cường Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 2 độ dòng điện và hằng số tỷ lệ chính là điện trở. Trường hợp này được miêu tả theo định luật Ohm và các chất dẫn điện như thế gọi là các thiết bị ohm. Các thiết bị này nhiều khi cũng được gọi là các điện trở, như một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện, được ký hiệu với chữ R (tương đương với từ resistor trong tiếng Anh). 2. Biến trở Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện. Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,... Cấu tạo của biến trở gồm 2 thành phần chính là con chạy và cuộn dây được làm bằng hợp kim có điện trở suất lớn. Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau: Hinh 2.2: Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện 3. Tụ điện Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu. Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 3 Điện dung, đơn vị và ký hiệu của tụ điện Điện dung là đại lượng vật lý nói lên khả năng tích điện giữa hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức: ξ×ξ0 Trong đó,  C : là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara [F]  ε : Là hằng số điện môi của lớp cách điện;  ε0 : Là hằng số điện thẩm;  d : là chiều dày của lớp cách điện;  S : là diện tích bản cực của tụ điện. Đơn vị của đại lượng điện dung là Fara [F]. Trong thực tế đơn vị Fara là trị số rất lớn, do đó thường dùng các đơn vị đo nhỏ hơn như micro Fara (1µF=10 −6F), nano Fara (1nF=10−9F), pico Fara (1pF=10−12F). Các loại Tụ điện Tụ điện phân cực Hình2.3: tụ điện phân cực Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 4 Tụ điện phân cực (có cực xác định) hoặc theo cấu tạo còn gọi là tụ hóa. Thường trên tụ quy ước cực âm phân biệt bằng một vạch màu sáng dọc theo thân tụ, khi tụ mới chưa cắt chân thì chân dài hơn sẽ là cực dương. Khi đấu nối phải đúng cực âm dương. Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF, thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn. Tụ điện không phân cực Hình 2.4: Tụ không phân cực Tụ điện không phân cực (không xác định cực dương âm); theo cấu tạo có thể là tụ giấy, tụ gốm, hoặc tụ mica. Tụ xoay chiều thường có trị số điện dung nhỏ hơn 0,47μF và thường được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu. Tụ điện có trị số biến đổi Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuật Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài (kênh tần số). 4. Diode Cấu Tạo + o-- [P | N]--o -. Hình 2.5: Ký hiệu Diode Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 5 Điện Thế Dẫn của Điốt được định nghĩa Điện thế nơi Dòng điện bằng 1 mA Với Ge, Vd = 0.45v Với Si, Vd = 0.6v Chế độ hoạt Động Khi mắc nguồn điện có Điện thế V V < Vd. I = 0. Không dẫn V = Vd. I = 1mA. Bắt đầu dẫn V > Vd. . Điot dẫn điện Hình 2.6: Diode cầu Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 6 Điốt bán dẫn Diot bán dẫn : cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất để tăng thêm electron tự do. Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu dòng điện hoặc trong mạch tách sóng. Điốt Zener Là loại điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Khi sử dụng điốt này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của điốt thì điốt sẽ cho dòng điện đi qua (và ngắn mạch xuống đất bảo vệ mạch điện cần ổn áp) và đến khi điện áp mạch mắc bằng điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõi của mạch ổn áp 5. IC TDA 7294 Mô tả: TDA7294 là một ic tích hợp nguyên khối trong Multiwatt15 gói, dùng làm âm thanh lớp AB bộ khuếch đại trong các ứng dụng lĩnh vực Hi-Fi Stereo, tự cung loa phóng thanh, Top-lớp truyền hình. Nhờ các dải điện áp rộng Hình 2.7: TDA7294 Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 7 Hình 2.8: Sơ đồ chân TDA 7294 6. IC 4558D IC 4558D là IC có cấu tạo bởi 2 OA và có chức năng khếch đại trong mạch . Hình 2.9: Sơ đồ chân cấu tạo và hình ảnh thực tế IC 4558 JRC4558D common algorithm IC. Mạch tích hợp JRC4558D là bộ khuếch đại hoạt động có độ lợi cao kép được bù bên trong và được xây dựng trên một chip silicon đơn sử dụng quy trình epitaxy tiên tiến. Kết hợp các tính năng của JNJM741 với kết hợp tham số chặt chẽ và theo dõi thiết bị kép trên chip nguyên khối dẫn đến các đặc tính hiệu suất độc đáo. Việc tách kênh tuyệt vời cho phép sử dụng thiết bị kép trong các ứng dụng bộ khuếch đại hoạt động NJM741 duy nhất cung cấp mật độ. Nó đặc biệt thích hợp cho các Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 8 ứng dụng trong vi sai, vi sai cũng như trong các bộ khuếch đại điện áp và khi các kênh thu được và pha phù hợp là bắt buộc. Bảo vệ ngắn mạch liên tục Chế độ phổ biến rộng và các bộ điều chỉnh điện áp vi sai Không yêu cầu bồi thường tần số Không có chốt Unity gain bandwith 3MHz Gain và pha trận đấu giữa các bộ khuếch đại Tiếng ồn thấp Điện áp hoạt động ± 4V ÷ ± 18V Điện áp đầu vào ± 15V Điện áp cao đạt 100dB Mở vòng lặp đạt 86dB Sức đề kháng đầu vào cao 5MΩ Packege Phác thảo DIP8, DMP8, SIP8, SSOP8 Công nghệ lưỡng cực Số kênh 2 Operating Temprature -40 đến 85 Tốc độ quay 1,7 V / chúng tôi Điện áp đầu vào offset 0.5 mV Input Offset hiện tại 5 nA Xu hướng đầu vào hiện tại 25 nA Điện áp đầu ra tối đa swing 1 Điện áp đầu ra tối đa sswing 2 Đồ Án Kĩ Thuật Số Trang 9