Thiết kế mô phỏng bộ khuếch đại công suất (KĐCS ) tần số thấp với các chỉ tiêu kỹ thuật

ĐỀ TÀI; Thiết kế mô phỏng bộ khuếch đại công suất (KĐCS ) tần số thấp với các chỉ tiêu kỹ thuật

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Môn Điện Tử cho Công Nghệ Thông Tin
Đề bài :
Thiết kế mô phỏng bộ khuếch đại công suất (KĐCS ) tần số thấp với các chỉ tiêu kỹ thuật :
- Công suất cực đại trên tải 10W : P[SUB]tmax[/SUB]=50W
- Giải thông tần của tín hiệu cần khuếch đại: 20Hz¸20.000Hz
- Nguồn tín hiệu vào có : Ev=0.1V, Ri=1kW
- Hệ số méo phi tuyến g nhỏ (<1%),hệ số méo tần số tại tần số 20Hz M(20Hz)£ Ö2 =1.4
- Các chỉ tiêu khác tuỳ chọn .
Thiết kế :
Bước 1 : Phân tích và lựa chọn phương án :
Do yêu cầu thiết kế ,mạch có công suất lớn nên trong mạch phải có một tầng khuếch đại công suất .
Với dải thông tần rộng từ 20¸20000Hz và hệ số méo phi tuyến g nhá (<1%) ta nên dùng mạch KĐCS đẩy kéo nối tiếp ,dùng nguồn cấp đối xứng ; nhưng khi đó hệ số khuếch đạisẽ không cao v́ trong mạch có sử dụng hồi tiếp âm ,v́ thế để đạt được công suất lớn th́ cần phải có thêm khâu khuếch đại điện áp (KĐĐA) trước khi cho vào mạch KĐCS .
Bước 2 : Xây dựng mô h́nh :
V́ tầng KĐCS ta sử dụng mạch KĐCS đẩy kéo nối tiếp nên trong mạch có Ưt nhất 1 Tranzitor mắc theo sơ đồ lặp Emitơ ,do đó mạch này có hệ số KĐ điện áp Ku » 1 .Tín hiệu vào có biên độ nhỏ ( 0.1V ) ,v́ vậy để đạt được công suất ra lớn th́ trước khi cho qua mạch KĐCS ta cần phải KĐ biên độ tín hiệu (tức KĐ điện áp bằng mạch KĐĐA .
Tín hiệu ra của khâu này sẽ tiếp tục được đưa vào khâu KĐCS . ở khâu KĐCS , mạch KĐCS đẩy kéo làm việc ở chế độ AB và B nên méo tín hiệu và trôi rất lớn ,v́ vậy để nâng cao biên độ ,đồng thời hạn chế độ trôi ở mức thấp ta dùng mạch KĐ vi sai ,mục đích để tạo ra 2 đầu vào ,1 đầu tín hiệu vào ,đầu vào c̣n lại được lấy hồi tiếp âm từ đầu ra của tầng KĐCS ,với cách khắc phục này ta có thể giảm được méo rất nhiều khi mạch KĐCS làm việc ở chế độ AB và B .
Tín hiệu ra của tầng KĐCS có thể lấy trực tiếp ngay trên tải mắc trực tiếp với đầu ra của mạch KĐCS .
Tóm lại ,mô h́nh của tầng KĐCS tần số thấp thoả măn những chỉ tiêu trên bao gồm 2 khâu cơ bản như sau :



Uv Ura


Bước 3 : Chọn sơ đồ :
Ta xây dựng mạch có công suất Ptmax=50 W ,Rt=10W ,khi đó ta có :
Ptmax=U[SUP]2[/SUP][SUB]r[/SUB]/Rt nên U[SUB]r[/SUB]= 22.36 V
I[SUB]r[/SUB] = U[SUB]r[/SUB]/R[SUB]t[/SUB] =22,36/10=2.236 A
U[SUB]rmax[/SUB] = 1.4.U[SUB]r[/SUB]= 31.62 V
K[SUB]U[/SUB] = U[SUB]r[/SUB]/U[SUB]v[/SUB] =316.2
Ta chọn khâu KĐĐA có Ku1=20 và khâu KĐCS có Ku2=15.81
Để giảm méo, ta chọn tầng KĐĐA bằng vi mạch thuật toán ( có Kumax = 1000) để khuếch đạivới Ku1thực tế là 20. Lúc đó Ur1=0.1x20=2V ;tầng này có hệ số méo g[SUB]1[/SUB]=0 và hệ số méo tần số M1(20Hz) < 1.4 .
Tầng KĐCS đại được chọn có g[SUB]2[/SUB]<1% là tầng KĐCS đại có chất lượng cao, do đó ta chọn mạch KĐCS đại theo kiểu đẩy kéo nối tiếp nguồn đối xứng. Có Uv2=Ur1=2V,hệ số méo tần số M2(20Hz)=1.
Để dải thông tần rộng, và méo M(20Hz) nhá, ta cần ghép tầng với càng Ưt tụ càng tốt.
Bước 4 : Phân tích , thiết kế và tính toán :