mạch chỉnh âm sắc bass - treble
DESCRIPTION
đồ án 1TRANSCRIPT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Đồng Khởi Lớp: 10DDT01
Mã sinh viên: 1051010044
Tên đề tài: Mạch Chỉnh Âm Sắc Bass - Treble
Ưu điểm....................................................................................................................
..................................................................................................................................
Nhược điểm: ............................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
Điểm đánh giá:.........................................................................................................
Ngày….tháng……năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
TS. Võ Đình Tùng
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
.................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
Điểm đánh giá:.........................................................................................................
Ngày….tháng……năm 2013
Giáo viên phản biện
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã hướng
dẫn và chỉ bảo hết sức tận tình trong thời gian em làm đồ án môn học. Đặc biệt là
khoa Cơ – Điện – Điện tử đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất để em có thể hoàn
thành đồ án này. Em cũng vô cùng biết ơn thầy VÕ ĐÌNH TÙNG là người trực tiếp
hướng dẫn và chỉ bảo hết sức tận tình cho em hoàn thành Đồ Án Thiết Kế Và Thi
Công Mạch Chỉnh Âm Sắc Bass - Treble này.
Vì lần đầu làm đồ án thiết kế thi công mạch với kiến thức và thời gian có
hạn nên sẽ không tránh khỏi nhiều sai sót.
Với mong ước học hỏi, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy cô giáo hướng dẫn thêm để rút kinh nghiệm lần sau làm tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 5 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Đồng Khởi
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành điện tử là một trong những 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 mới. 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 độ 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, IC tích hợp
mà nền tảng là điện tử tương tự.
Từ thực tế nhu cầu nghe nhạc của con người ngày càng cao, vì vậy chất
lượng âm thanh là tiêu chí hàng đầu của các nhà sản xuất thiết bị nghe nhạc. Có thể
nói, mạch khuếch đại âm thanh và Mạch Điều Chỉnh Bass – Treble là một trong
những sản phẩm tạo nền tảng phát triển cho các sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu
cầu của con người. Với sự tích lũy kiến thức cảu các môn học: Vật Liệu Linh Kiện
Điện Tử, Mạch Điện Tử 1, 2 và 3 đã đảm bảo cho chúng em có thể phân tích và
thiết kế một mạch lọc âm thanh điều chỉnh Bass – Treble.
Hiện nay có các mạch Bass - Treble phổ biến như là dùng 2 BJT, IC 4558,
TL062, TL084… Do đó em chọn mạch Bass – Treble dùng IC TL082 kết hợp mạch
khuếch đại công suất OCL để làm đồ án môn học 1.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
MỤC LỤC
Tiêu đề TrangLời nói đầu
Chương I: Giới thiệu linh kiện
1.1: Các linh kiện trong mạch
1.2: Thông số và đặc tính kĩ thuật của linh kiện
Chươnh II: Tính toán và thiết kế mạch
2.1 Sơ đồ mạch âm sắc sử dụng TL082
2.2 Sơ đồ khối
ChươngIII: Thi công mạch
3.1 Nguyên lý hoạt động
Tài liệu tham khảo
1
1
1
7
7
10
13
14
15
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 0
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
1.1 Các linh kiện trong mạch
1.1.1 IC TL082, 7812, 7912
1.1.2 Biến trở có nút xoay 100KΩ, 50KΩ
1.1.3 Tụ gốm 104, 333p, 332p
1.1.4 Tụ hóa 2200µ, 10µ
1.1.5 Điện trở 10KΩ, 20KΩ, 22KΩ
1.1.6 Cầu diode 1A
1.1.7 Nguồn đôi ±12V
1.2 Thông số và đặc tính kĩ thuật của linh kiện
1.2.1 IC TL082
Hình 1.1: IC TL082 và sơ đồ chân
Đặc tính chung:
Điện áp cắt trong 15mV
Dòng vào định thiên thấp 50pA
Điện áp vào thấp 16nV/Hz
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Dòng nhiễu thấp 0.01pA/Hz
Dải thông khuếch đại rộng 4MHz
Tốc độ chuyển mạch cao 13V/uS
Dòng vào cung cấp thấp 3.6mA
Trở vào cao 1012Ω
Méo đa hài tổng thấp ≤ 0.02%
Góc ồn thấp (1/f) 50Hz
Thời gian đáp ứng giải quyết 2uS
Nguồn cung cấp ± 18 ÷ ± 30
Nhiệt độ hoạt động 00C ÷ 700C
Nhiệt độ lớn nhất (toàn băng) 1500C
Đặc tính hoạt động ở chế độ AC
Tăng độ khuếch đại ghép nối (TA = 250C, 1 Hz ÷ 20Hz (đầu
vào)): -120dB
Tốc độ xoay chuyển mạch (VS = ± 15V, TA = 150C): 13V/uS
Tăng băng thông sản phẩm trong dảy (VS = ± 15V, TA =
150C): 4MHz
Điện áp ồn đầu vào tương đương (TA = 250C, RS = 100 Ω, f =
1MHz): 25nV/Hz
Dòng đầu vào tương đương (TA = 250C, f = 1MHz): 0.01
pA/Hz
Tổng méo đa hài ( Av = ± 10, RL = 10K, VO = 20VP-P), BW:
(20Hz ÷ 20KHz): < 0.02%
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Những thuộc tính về hiệu suất
Hình 1.2: Mối tương quan giữa dòng vào định thiên với điện áp định thiên
chung (chế độ tĩnh) và nhiệt độ hoạt động của IC.
Hình 1.3: Mối quan hệ giữa điện áp ra và tải ra H1.3A và giữa độ khuếch đại
độ rộng dải thông với nhiệt độ môi trường H1.3B
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Hình 1.4: Mối quan hệ giữa méo với tần số H1.4A và mối quan hệ giữa điện
áp ra chống nhiễu H1.4B
Hình 1.5:Mối quan hệ giữa tần số với độ điện áp mở H1.5A và giữa tần số với
tỉ lệ tín hiệu nhiễu H1.5B
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Hình 1.6: Mối quan hệ giữa điện áp nguồn cấp với độ khuếch đại điện áp mở
H1.6A và giữa trở kháng với tần số tín hiệu ra H1.6B
Hình 1.7: Đáp ứng xung: Biễu diễn sự khác biệt giữa tín hiệu chưa được biến
đổi so với tín hiệu đã được biến đổi qua IC TL082
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
1.2.2 IC 7812 – 7912
Hình 1.8: IC 7812 - 7912
Thông số:
Nguồn cung cấp V0 (Min = ±11.5V:Max = ±12.5V)
Nguồn ra Vr = ±12V
Dòng cấp cho IC I0 ≤ 500mA
Dòng ra Ir = 1A
1.2.3 Tụ điện – Điện trở
Tụ: chỉ cho phép dòng điện một chiều đi qua. Tụ có giá trị càng nhỏ thì chỉ
cho phép tần số cao đi qua và ngược lại với tụ có giá trị lớn.
Điện trở: Có tác dụng hạn chế dòng và phân áp. Khi được kết hợp với tụ thì
khối này có tác dụng lọc thông tùy theo hằng số thời gian của chúng.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH
2.1 Sơ đồ mạch âm sắc sử dụng TL082
Hình 2.1: Sơ đồ mạch âm sắc TL082
2.1.1 Tầng tiền khuếch đại:
Từ đầu vào cho tới tụ 10uF (chiếm ½ TL082) sau khi tín hiệu lấy từ máy điện
thoại, radio hoặc máy nghe nhạc tín hiệu của tầng này rất nhỏ (cỡ 0.1 ÷ 0.3mV) do
đó khi qua đây tín hiệu sẽ được khuếch đại về cả điện áp và dòng với một hệ số
khuếch đại khá cao (được tính toán và thiết kế sẵn trong IC).
2.1.2 Tầng khuếch đại âm sắc:
Tiếp theo cho tới chân số 6 của IC TL082 tín hiệu sau khi được tiền khuếch
đại tiếp tục được đưa đến tầng này có nhiệm vụ tạo ra độ trẩm bổng cho tín hiệu tạo
cho âm thanh có một sự đa dạng về âm sắc. Như chúng ta đã biết âm thanh nghe
được lả thuộc khoảng từ (16Hz ÷ 20KHz) ngoài khoảng này do cấu tạo tai chúng ta
cho nên khó có thể phát hiển được âm thanh phát ra. Tần số càng thấp tạo âm thanh
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
trầm du dương, ấm áp (thường thuộc về nam giới) còn với tần số cao tạo cho ta một
cảm giác thanh cao, nhẹ nhàng mượt mà (thường thuộc về phái nữ) do đó mạch
khuếch đại âm sắc này tạo cho tín hiệu của chúng ta sự trầm bổng về âm thanh tùy
theo gu âm nhạc của từng người. Sau khi tín hiệu qua tầng tiền khuếch đại tín hiệu
được chia làm 3 nhánh với những chức năng nhiệm vụ như sau:
Nhánh thứ nhất với tổng trở vào khoảng hơn 70K gần như sau khi qua đây tín
hiệu bị suy hao hết cho nên cuối tầng này việc nối với chân số 7 của IC chỉ có tác
dụng tạo hướng đi thông tác cho tín hiệu. Tụ gốm 0.05pF có tác dụng chỉ cho tín
hiệu có tần số thấp đi qua đường mạch này cộng với biến trở 50K chúng ta có thể
điều chỉnh to nhỏ tín hiệu tần số thấp này (đó là nguyên lý mạch bass).
Nhánh thứ hai (tầng mid_range) tổng trở của cả nhánh khá cao cho nên cũng
như trên cuối nhánh này tín hiệu suy hao rất đáng kể việc nối chúng với chân số 7
của TL082 cũng hệt như của nhánh bass bên trên ( nhánh thứ 3 bên dưới cũng hoàn
toàn tương tự). Điều ta quan tâm ở đây là giá trị của tụ gốm (tụ có khả năng cho tín
hiệu tần số cao đi qua tùy thuộc vào giá trị gjhi trên tụ) ở nhánh này việc kết hợp
biến trở với hai tụ gốm 0.005pF, 0.022pF cho phép tín hiệu thuộc dải trung bình
giữa trầm và bổng tạo một sự điều tiết hài hòa cho tín hiệu ở dải thông này gần như
âm thanh mà tai ta nghe thấy bass – treble không tần số tín hiệu nào vượt nên.Việc
điều chỉnh cường độ tín hiệu phụ thuộc vào biến trở 50K.
Nhánh thứ ba (tầng treble) việc đưa vào sử dụng tụ gốm 0.005pF cho phép tín
hiệu tần số cao đi qua (cuối dải âm thanh nge thấy của tai người) mà đây là dải tần
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
của tín hiệu thanh cao cho nên việc điều chỉnh cường độ của nó chỉ còn phụ thộc
vào biến trở 100K mà thôi.
Một lưu ý rằng: việc cho phép tín hiệu tần số như thế nào đi qua mỗi nhánh
là do sự kết hợp giữa điện trở và tụ điện tạo cho chúng có một hằng số thời gian cho
phép những dải thông của tín hiệu thuộc tần số nào đi qua (quá trình lọc thông).
2.1.3 Tầng khuếch đại trung tần:
Tất cả tín hiệu sau khi lọc và qua chiết áp VR được tổng hợp lại và được đưa
đến chân số 6 của IC TL082 trực tiếp làm tín hiệu đầu vào của tầng khuếch đại
trung tần, việc điều chỉnh âm sắc sao co phù hợp với gu nghe của từng người giờ
đây tín hiệu được tiếp tục đưa vào phần khuếch đại còn lại của TL082 và nhiệm vụ
của phần này là khuếch đại mật tín hiệu ra lên tới vài chục thậm chí vài trăm mV
sao cho công suất đủ lớn tiếp tục đưa đến cho mạch khuếch đại công suất. Với
những thông số khuếch đại được nhà chế tạo đưa ra với tín hiệu đầu vào thuộc giới
hạn cho phép thì đầu ra luôn có được tín hiệu khuếch đại (có độ lớn) mong muốn và
với cho phép đủ để đưa tới tầng khuếch đại hoạt động.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
2.2 Sơ đồ khối
2.2.1 Khối khuếch đại
Hình 2.2: Khối khuếch đại
Chọn RV1 = 50K
f = 0.318Hz
=> = 10µF
Tín hiệu được đưa vào chân (-), còn chân (+) của Opamp nối mass đây là
mạch khuếch đảo theo công thức
= -2.2Vi
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
2.2.2 Khối Bass – Treble
Hình 2.3: Khối chỉnh Bass – Treble
Yếu điểm của mạch lọc RC thụ động là không có khả năng khuếch đại
và phụ thuộc nhiều vào tải nên dễ gây méo dạng phi tuyến tính hiệu ra.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Nếu thêm vào đó phần tử không đường thẳng có khả năng khuếch đại
như transistor hoặc IC thì sẽ trở thành mạch lọc tích cực và hoàn toàn khắc phục
được các yếu điểm nêu trên.
Mạch lọc bây giờ được mắc trong vòng hồi tiếp âm của phần tử khuếch
đại, mà op-amp tuyến tính là linh kiên thông dụng nhất. Nhờ có op-amp mà bộ lọc
coi như có khuếch đại để bù lại tổn hao qua bộ lọc (thông thường là 20dB), đồng
thời do tổng trở vào của đầu đảo lớn nên dễ dàng phối hợp với tồng trở ra của bộ
lọc. Mặt khác, tổng trở ra của op-amp nhỏ và lại có hồi tiếp âm theo tần số, nên bộ
lọc làm việc rất ổn định, gần như không bị ảnh hưởng của tải. Do vậy độ méo phi
tuyến của bộ lọc được giảm nhỏ.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
CHƯƠNG III: THI CÔNG MẠCH
Hình 3.1: Sơ đồ mạch nguyên lý
3.1 Nguyên lý hoạt động
Tụ C2 = 10uF là tụ phân cực dùng để lọc tín hiệu vào
Nhánh hồi tiếp bass bao gồm R3-4= 10K và tụ 333
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Nhánh hồi tiếp treble gồm tụ 332, R6 = 10K
R5-6= 10K có tác dụng ngăn nhiễu giữa bass và treble, tụ C7= 10uF để lọc tín
hiệu ra
Biến trở 50K dùng để tăng độ lợi cho ngõ ra để chỉnh to hoặc nhỏ sau mạch
này cần dùng 1 bộ khuếch đại là transistor hoặc OpAmp
Tụ C7 = 10uF kết hợp các trở R7 = 22K, R8 = 10K làm êm dịu âm sắc thanh
lúc tăng (boost) hay giảm (cut)
Khi biến trở RV3 dịch hết sang trái (boost), tần số trầm được khuếch đại lớn
nhất vì hồi tiếp âm nhỏ nhất. Khi biến trở RV3 dịch hết sang phải (cut), hồi tiếp âm
lớn nhất, hàm truyền giảm cực tiểu nên tần số trầm khuếch đại nhỏ nhất.
Khi biến trở RV2 dịch hết sang trái (boost), tần số bổng được khuếch đại lớn
nhất vì hồi tiếp âm nhỏ nhất. Khi biến trở RV2 dịch hết sang phải (cut), hồi tiếp âm
lớn nhất, hàm truyền giảm cực tiểu nên tần số bổng khuếch đại nhỏ nhất.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Hình 3.2: Mạch layout
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG MẠCH LỌC TÍCH CỰC – Ngô Anh Ba –
NXB Khoa Học và Kĩ Thuật – 1995
[2] Bài Giảng Điện Tử Tương Tự - ThS. Nguyễn Thị Ngọc Anh
[3] http://www.dientuvietnam.net
[4] www.wikipedia.org
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỒNG KHỞI 16