Các mạch điện thực dụng dễ ráp

[muahoanang3102]

1. Cái Bạn cần có trước tiên trên bàn thợ là hộp nguồn DC.

Để có
thể cho chạy thử các kiểu mạch điện mà Bạn đã ráp trên bàn
thợ, việc trước tiên là Bạn phải cấp nguồn nuôi thích hợp cho
mạch. Do đó, mạch điện dễ ráp đầu tiên mà chúng ta sẽ nói
đến là hộp nguồn DC.

(1) Mạch nguồn ổn áp dùng transistor.

Trên bàn
thợ của Bạn luôn phải có hộp nguồn DC, nếu thích Bạn có thể
tự ráp mạch nguồn DC theo sơ đồ mạch điện trên. Ở ngả vào,
Bạn có biến áp T1, công dụng của biến áp này là giảm áp AC
và tạo tính cách ly board mạch với đường nguồn AC, nhờ vậy
giữ an toàn cho người sử dụng. Cầu chì F1 dùng ngắt dòng khi
trong mạch bị quá dòng. Điện áp 12V lấy ra trên cuộn thứ cấp
cho qua cầu 4 diode D1...D4 để nắn dòng toàn kỳ, dòng điện xoay
chiều dạng Sin được đổi ra dòng điện một pha dạng xung. Dòng
này cho nạp vào một tụ hóa lớn C1, công dụng của tụ là làm
giảm độ dợn sóng, nâng cao mức nguồn DC và ổn định dòng điện
cấp cho tải. Chúng ta dùng Led đỏ D5 làm Led chỉ thị và lấy
mức áp 2V trên Led dùng làm mức áp mẫu cấp cho cầu đo. Điện
trở R1 có công dụng hạn dòng. Transistor Q1, Q2 là 2 transistor
ghép dạng phức hợp để có công suất đủ lớn và có độ nhậy đủ
cao. Q3 là transistor khuếch đại tín hiệu của cầu đo. Câu đo
dùng theo dõi mức áp biến động trên tải, cầu đo gồm có điện
trở R3, chiết áp R5, và R4, đây là cầu chia volt lấy một phần
mức volt trên tải để cấp cho chân B của Q3, trong khi đó chân E
của Q3 cho lấy mức áp mẫu không đổi. Tụ hóa C2 tạo ổn áp ngả
ra và trên ngả ra chúng ta dùng Led xanh D6 với điện trở định
dòng R6 để báo có nguồn ra.

Nguyên lý ổn áp của mạch như sau:

* Khi
tải nặng, mức áp trên tải có chiều hướng giảm xuống, điều
này sẽ làm cho mức áp trên chân B của Q3 giảm theo, trong khi đó
mức áp trên chân E không thay đổi, vậy transistor Q3 sẽ dẫn yếu,
mức volt trên chân C của Q3 sẽ tăng lên, vậy mức áp trên chân B
của Q2 bị đẩy lên, điều này sẽ không cho mức áp trên tải giảm
xuống, chúng ta biết mức áp trên tải cũng là mức áp trên chân E
của Q1, mức áp này luôn tăng giảm theo mức áp của chân B của
Q2.

* Lý
luận ngược lại, khi tải nhẹ, mức áp trên tải có chiều hướng
tăng cao, điều này làm tăng mức áp trên chân B của Q3, transistor
Q3 sẽ dẫn điện mạnh hơn, mức áp trên chân C của Q3 sẽ giảm
xuống, nó kéo mức áp trên chân B của Q2 xuống và như vậy sẽ
không cho mức áp trên tải tăng lên.

Khi Bạn
chỉnh chiết áp R5, Bạn đã làm thay đổi mức volt trên chân B của
Q3, như vậy sẽ làm thay đổi mức volt trên chân C của Q3 hay thay
đổi mức volt trên chân B của Q2, và điều này sẽ làm thay đổi
mức áp trên chân E của Q1, và đã làm thay đổi mức áp DC trên
ngả ra. Trong vận hành, không để transistor Q1 quá nóng, Bạn nên
gắn Q1 trên miếng nhôm làm nguôi.

(2) Nguồn 5V có mức ổn định tốt với ic 7805 rất thông dụng với các mạch số.

Chúng ta
biết trên thị trường luôn có bán các ic ổn áp 3 chân họ 78xx,
họ 79xx. Vậy nếu muốn có mức áp DC ngả ra ổn định, Bạn tìm
và dùng các ic ổn áp này. Với ic ổn áp 7805, mức áp ra là
5V, với ic ổn áp 7809, mức áp ra sẽ là 9V, với ic ổn áp 7812,
mức áp ra sẽ là 12V...IC ổn áp họ 79xx dùng tạo ổn áp trên
đường nguồn volt âm.

Trong
mạch, chúng ta dùng tụ hóa lớn C1 tạo ổn áp trên đường nguồn
DC, đây là dạng ổn áp thụ động, chúng ta dùng ic ổn áp 7805
để có mức áp ra 5V có độ ổn định rất tốt, đây là dạng ổn
áp tích cực. Khi dùng ic ổn áp họ 78xx, họ 79xx, trên ngả ra
Bạn nhớ gắn thêm tụ hóa dùng để tránh hiện tượng phát sinh
dao động tự kích, khi mạch ổn áp trong ic bị dao động, Bạn sẽ
thấy mức áp DC trên ngả ra chập chờn lúc lên lúc xuống. Trường
hợp đường nguồn 5V này dùng cấp điện cho các mạch điện làm
việc ở vùng tần số cao, lúc đó Bạn phải gắn thêm tụ nhỏ C3,
công dụng của các tụ nhỏ là lọc bỏ các tín hiệu tần số cao
rất tốt, trong khi đó do cấu trúc bên trong của các tụ hóa
lớn có tiềm ẩn tính ống dây, cuộn cảm nên không lọc tốt các
dòng điện tín hiệu tần số cao nhiễm trên đường nguồn. Trong
mạch chúng ta cũng dùng Led đỏ, Led xanh để làm Led chỉ thị.

(3) Có thể ráp nguồn có tính ổn áp và mức áp ra chỉnh được với ic LM317.

Khác
với ic ổn áp họ 78xx, ic ổn áp LM317 có chân Adjusment, điều
này tạo ra t́inh điều chỉnh mức áp ngả ra. Trong mạch, C1 là
tụ hóa lớn dùng để ổn định mức áp sơ khởi, kế đó dùng mạch
ổn áp tích cực với ic LM317. IC này có 3 chân, chân 2 cho lấy
nguồn DC trên tụ C1, Chân 3 là ngả ra, trên ngả ra lập cầu chia
áp với điện trở R2 và biến trở R5, mức áp lấy ra cho điều
chỉnh mức áp trên chân 1 để định mức áp ngả ra. C2 là tụ giữ
cho mạch ổn áp không phát sinh dao động tự kích. Dùng các led
chỉ thị để theo dõi hoạt động của mạch nguồn. Chúng ta có hệ
thức cho thấy mức áp ra phụ thuộc vào trị các điện trở R2,
R5.

Bạn dùng tư liệu sau để hiểu rõ hơn về cách dùng ic LM317

Khi trong
mạch có dùng các tụ hóa, để bảo vệ ic LM317, Bạn tạo đường
xả điện cho các tụ hóa khi ngắt nguồn. Không để dòng xả của
tụ qua ic LM317. Trong mạch khi ngắt nguồn, tụ C1 sẽ xả dòng qua
D1 và tụ C2 sẽ xả dòng qua tụ C2. Công thức tính điện áp ngả
ra cho thấy, khi R2 = 0 ohm, lúc đó mức áp ngả ra sẽ là 1.2V.

2. Muốn thử mạch cần có nguồn tín hiệu dùng để kích thích mạch.

(1) Mạch phát xung với ic Timer 555

Khi hoàn
thành một mạch điện, nhiều khi Bạn cần có nguồn tín hiệu để
đưa vào thử mạch. Nếu Bạn cần có nguồn tín hiệu dạng xung,
Bạn có thể dùng ic 555 để tạo ra các dạng tín hiệu này. Trong
mạch:

* Mạch
định tần số của xung phụ thuộc vào trị các điện trở RV1, R1,
R2 và các tụ C1, C2. Vậy khi Bạn dùng tụ nhỏ C2, Bạn sẽ tạo
ra tín hiệu dạng xung có tần số cao, lúc này biến trở RV1
dùng để chỉnh chọn tần. Khi Bạn đổi qua dùng tụ hóa C1 có
trị điện dung lớn hơn, Bạn sẽ tạo ra xung có tần số thấp hơn,
và cũng chỉnh tần với biến trở RV1.

* Xung ra
lấy trên chân số 3. Khi chân 3 ở mức áp thấp, 0V, thì Led xanh
D1 sáng và khi chân 3 ở mức áp cao gần bằng 12V thì Led đỏ D2
sáng. Điện trở R3, R4 dùng để hạn dòng làm việc của các Led,
Bạn nhớ không để dòng qua Led quá lớn dễ làm hư Led. Xung ra
trên chân 3 là dạng xung vuông với bờ lên và bờ xuống rất
thẳng, dùng dạng xung này kích thích các mạch số là rất tốt.

* Xung
lấy ra trên chân 2 và 6 có dạng răng cưa, khi chân 7 ở lúc hở
masse, thì tụ C1 hay tụ C2 sẽ nạp điện nguồn, dòng nạp qua RV1,
R1, R2, mức áp trên chân 2, 6 tăng dần lên, khi mức áp này bằng
2/3 mức nguồn thì chân 7 sẽ cho nối masse, lúc này tụ C1, hay C2
sẽ cho xả điện, dòng xả qua R2. Vậy công dụng của R2 là hạn
chế không để dòng xả quá lớn sẽ làm hư ic 555, và khi mức áp
trên chân 2, 6 xuống bằng 1/3 mức áp nguồn thì chân 7 lại hở
masse, tụ lại chuyển qua thời kỳ nạp điện.... Để tín hiệu ra
có dạng xung vuông với hệ số duty = 50%, Bạn lấy trị R2 đủ nhỏ
so với trị của RV1 + R1.

Ghi chú:
Khi lấy xung răng cưa trên chân 2, 6 để làm tín hiệu thử mạch,
Bạn phải chú ý đến ảnh hưởng của mạch ngoài lên mạch định
tần với RV1, R1, R2 và các tụ C1, C2, nội trở của mạch
ngoài sẽ làm thay đổi tần số của tín hiệu, cách hay nhất là
Bạn dùng thêm tầng khuếch đại đệm để cách ly trở kháng của
mạch thử với mạch định tần của ic 555.

Tư liệu
nói về các cách dùng ic 555 đã được tôi đề cập rất nhiều
trong các bài viết trước đây. Nếu muốn hiểu rõ hơn về ic 555,
Bạn hãy tìm đọc lại các bài viết này.

(2) Nguồn tín hiệu nhạc với ic UM66

IC UM66
là một ic phát tín hiệu nhạc dạng xung điều biến độ rộng,
hình dạng của nó giống như transistor 2SC1815, kiểu chân TO92. Nó
có 3 chân, chân 3 cho nối masse, chân 2 nối vào nguồn khoảng 3V
và chân 1 cho ra tín hiệu xung nhạc. Trong mạch chúng ta dùng 2
Led đỏ để tạo ra mức áp khoảng 4V, dùng mức áp này ghim cố
định mức áp chân B của transistor Q1, như vậy trên chân E của Q1,
chúng ta có khoảng 3.4V và dùng thêm tụ hóa C1 để tăng mức ổn
áp đường nguồn, mức áp này cấp cho chân 2 của ic UM66. Tín
hiệu nhạc ra trên chân 1 của UM66 cho qua mạch khuếch đại tăng
biên với Q2, chúng ta lấy tín hiệu trên chân C của Q2 dùng làm
tín hiệu thử mạch. Khi đưa tín hiệu này vào các mạch điện để
thử mạch, Bạn nên dùng tụ liên lạc, trị điện dung khoảng 1uF,
dùng tụ liên lạc nhằm tránh tác dụng của các mức áp phân cực
DC sẽ có thể làm sai lệch trạng thái phân cực vốn có của
các mạch điện, chúng ta biết các tụ
liên lạc chỉ bắt cầu cho tín hiệu đi qua và không làm thay đổi
trạng thái phân cực DC vốn có của các mạch điện.

(3) Mạch dao động tạo sóng Sin dùng đường hồi tiếp qua câu 2T

Chúng ta biết, người ta chia tín hiệu ra làm 2 dạng: Dạng Sin và dạng phi Sin.

* Các
tín hiệu dạng phi Sin, như các tín hiệu dạng xung, với các tín
hiệu này, các tính toán về mức áp khảo sát trên các mạch
điện sẽ lấy theo trục thời gian t. Do vậy, khi phải tính toán
với các tụ điện C, các cuộn cảm L của mạch sẽ phải dùng đến
toán cao cấp vi-tích-phân, điều này làm tăng tính phức tạp
của công việc thiết kế mạch.

* Khi
dùng nguồn tín hiệu dạng sin, các mức áp trên các mạch điện
khảo sát sẽ chỉ tính theo trục tần số f. Vậy vai trò của các
tụ điện C được xem là dung kháng XC và vai trò của các cuộn cảm L được xem là cảm kháng XL
. Ở đây chúng ta chỉ gặp các bài toán sơ cấp dùng tính biên
và góc pha của tín hiệu, do đó công việc thiết kế mạch đơn
giản hơn rất nhiều.

Để có
nguồn tín hiệu dạng Sin, Bạn có thể ráp theo sơ đồ mạch điện
trên. Mạch dùng tính khuếch đại của transistor Q1, tín hiệu cho
vào chân B và lấy ra trên chân C, hai tín hiếu này có tính đảo
pha. Chúng ta dùng mạch lọc tần dạng 2T để lấy tín hiệu hồi
tiếp, chúng ta biết mạch lọc tần 2T vừa có tính chọn tần và
vừa có thể đảo pha tín hiệu để tạo ra dạng hồi tiếp thuận và như vậy mạch sẽ thoả điều kiện dao động, Ở
đây chúng ta hiểu mạch dao động là mạch tự nó khuếch đại
chính tín hiệu của nó, không cần lấy tín hiệu từ ngoài vào.
Trong mạch dùng biến trở RV1 để chọn góc pha cho phù hợp với
điều kiện dao động. Tín hiệu lấy ra qua tụ C4 để đưa vào các
mạch thử. Cũng nên nhắc lại, để nội trở của các mạch thử
không ảnh hưởng vào điều kiện hoạt động của mạch dao động,
Bạn nên dùng thêm tầng khuếch đại đệm. Tầng khuếch đại đệm là các tâng khuếch đại, tín hiệu đưa vào trên chân B và lấy ra trên chân E.

Người ta
thường dùng tín hiệu dạng Sin để kiểm tra và tính toán điều
kiện hoạt động của các mạch điện âm thanh.

3. Nói đến điện tử là nói đến tính khuếch đại tín hiệu của các transistor.

Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực, nó có tính khuếch đại, khi nói đến tính khuếch đại phải hiểu là tính làm cho công suất ngả ra của một tín hiệu phải lớn hơn công suất ngả vào. Chúng ta biết, công suất của tín hiệu tính theo công thức: P = V x I.

* Vậy công suất ngả vào sẽ là: Pin = Vin x Iin

* Và công suất ngả ra sẽ là: Pout = Vout x Iout

Mạch khuếch đại sẽ luôn phải cho: Pout >> Pin . Ở đây chúng ta thấy có 3 trường hợp:

Trường hợp 1: Pout >> Pin là do: Vout >> Vin và Iout >> Iin .
Đây là kiểu khuếch đại vừa cho độ lợi điện áp vừa cho độ
lợi dòng điện. Với transistor, kiểu mạch khuếch đại mà tín
hiệu cho vào chân B lấy ra trên chân C sẽ thuộc trường hợp này.

Trường hợp 2: Pout >> Pin là do: Vout >> Vin và Iout gần bằng Iin .
Đây là kiểu khuếch đại có độ lợi điện áp, không có độ lợi
về dòng điện. Với transistor, kiểu mạch khuếch đại mà tín
hiệu cho vào chân E và lấy tín hiệu ra trên chân C thuộc trường
hợp này.

Trường hợp 3: Pout >> Pin là do: Vout gần bằng Vin , trong khi Iout >> Iin
. Đây là kiểu khuếch đại có độ lợi về dòng không có độ lợi
về điện áp. Với transistor, kiểu mạch khuếch đại mà tín hiệu
cho vào chân B và lấy tín hiệu ra trên chân E thuộc trường hợp
này.

Bạn có
thể hỏi làm sao để biết được mạch khuếch đại dùng transistor
làm việc theo kiểu chân nào chung. Bạn cứ nhìn tín hiệu vào
và tín hiệu ra là sẽ biết chân còn lại được dùng làm chân
chung. Và hơn nữa chân chung thường có dùng tụ điện cho nối
masse.

* Nếu tín hiệu cho vào chân B và lấy ra trên chân C, chúng ta có kiểu khuếch đại E chung.

Kiểu
khuếch đại E chung, cho độ lợi công suất rất tốt. Nó có độ
lợi điện áp và cả độ lợi dòng điện. Tín hiệu ngả vào và
ngả ra đảo pha. Trở kháng ngả vào trung bình, trở kháng ngả ra
lớn. Kiểu khuếch đại được dùng rất phổ biến.

* Nếu tín hiệu cho vào chân B và lấy ra trên chân E, chúng ta có kiểu khuếch đại C chung.

Kiểu
khuếch đại C chung, còn quen gọi là tầng đệm, cho độ lợi công
suất tốt. Nó có độ lợi dòng điện, không có độ lợi điện áp.
Tín hiệu ngả vào và ngả ra cùng pha. Trở kháng ngả vào
rất lớn nên ít gây nặng tải lên các nguồn tín hiệu, trở kháng
ngả ra nhỏ nên có khả năng mang tải lớn. Quan hệ ngả vào ngả
ra không có tính cách ly.

* Nếu tín hiệu cho vào chân E và lấy ra trên chân C, chúng ta có kiểu khuếch đại B chung.

Kiểu
khuếch đại B chung, cho độ lợi công suất tốt. Nó cho độ
lợi điện áp, không có độ lợi dòng điện. Tín hiệu ngả vào và
ngả ra cùng pha. Trở kháng ngả vào rất nhỏ và trở kháng ngả
ra lớn. Kiểu khuếch đại này có tần số làm việc rất cao, nó
thường dùng làm mạch dao động, với đường hồi tiếp thuận, cho
lấy tín hiệu trên chân C qua tụ điện trả về chân E.

(1) Khuếch đại dùng cho ống nói dạng điện dung.

Ống nói
dùng chuyển đổi sóng âm thanh ra dạng tín hiệu điện, ống nói
dạng điện dung trong đó có một transistor FET, trên chân cổng
(chân Gate), người ta đặt màn rung tĩnh điện trường, quen gọi là
màn điện châm, khi sóng âm thanh làm rung màn tĩnh điện, nó sẽ
làm thay đổi độ rộng của kênh dẫn dòng nằm bên trong transistor
FET và tạo ra tín hiệu xuất hiện trên một điện trở đặt trên
chân dẫn (chân Drain).

Trong
mạch: X1 là microphone, là ống nói dạng điện dung, nó được phân
cực với chân vỏ cho nối masse và chân còn lại qua điện trở R5
nối lên nguồn dương. Khi Bạn nói vào micro, màn tĩnh điện bị
làm rung, nó sẽ làm "co giãn" kênh dẫn điện trong transistor FET,
dòng chảy ra trên chân Drain qua điện trở R5 về nguồn, lúc này
trên chân Drain sẽ xuất hiện tín hiệu âm thanh.

Mạch
khuếch đại dùng transistor Q1, với R2 là điện trở định mức áp
cho chân C và điện trở R1 dùng cấp phân cực cho chân B và điện
trở R3 dùng lấy tín hiệu cho chân E tạo tác dụng hồi tiếp
nghịch. Để mạch làm việc trong vùng khuếch đại, mức áp trên
chân B phải cao hơn chân E khoảng 0.6V (mối nối BE phải cho phân
cực thuận) và mức áp chân C cao hơn mức áp chân B (mối nối CB
phải cho phân cực nghịch), thường mức áp trên chân C lấy khoảng
1/2 mức áp của nguồn nuôi. Dòng làm việc của transistor lấy
khoảng 0.5mA là đủ. Trong mạch này, tín hiệu âm thanh phát ra
từ ống nói điện dung cho qua tụ liên lạc 1uF đưa vào chân B và
sau khi được khuếch đại tín hiệu lấy ra trên chân C và cho qua
tụ liên lạc 10uF cấp cho tải R6. Trên đường nguồn đặt thêm mạch
lọc nguồn với điện trở R4 và tụ C1.

(2) Khuếch đại dùng cho ống nói dạng điện động

Microphone
điện động gồm có một cuộn dây rất nhẹ gắn trên màn run và
đặt bên trong là một nam châm vĩnh cữu khá mạnh. Khi Bạn nói
vào micro điện động, màn rung sẽ làm cho cuộn dây chuyển động
vào ra trên một nam châm, và theo định luật Faraday, trên hai đầu
của cuộn dây sẽ xuất hiện điện áp tín hiệu. Vậy micro điện
động tạo ra tín hiệu âm thanh bằng sự rung của một cuộn dây
đặt gần một nam châm vĩnh cữa. Tín hiệu này còn rất nhỏ (nhỏ
hớn loại micro điện dung), nên cần khuấch đại.

Trong mạch: Q1 là transistor khuếch đại cho làm việc theo kiểu lấy chân B làm chân chung, Bạn thấy chân B cho nối masse qua tụ C4. Kiểu khuếch đai này có các đặc điểm sau:

* Trở kháng ngả vào trên chân E nhỏ, nên rất phù hợp với loại micro điện động, dễ tạo được sự phối hợp đúng trở kháng, nhờ vậy công suất tín hiệu lấy vào sẽ cực đại. Trở kháng ngả ra lớn, nên cho độ lợi điện áp cao.

* Mạch
khuếch đại lấy chân B làm chân chung cho độ lợi điện áp, không
cho độ lợi dòng điện. Điện áp tín hiệu lấy ra trên chân C lớn
hơn điện áp tín hiệu đưa vào ở chân E, nhưng dòng ngả vào là IE thì gần bằng dòng ngả ra IC nên không có độ lợi về dòng điện.

* Mạch khuếch đại không đảo pha. Khi tín
hiệu làm điện áp chân E tăng thi điện áp tương ứng trên chân C
cũng tăng và ngược lại, khi điện áp trên chân E giảm thì điện
áp trên chân C cũng giảm theo.

Trong mạch: R2, R3 và tụ C4 cấp mức volt phân cực cho chân B. Điện trở R1 dùng để định mức dòng làm việc IE
cho transistor. Điện trở R4 dùng định mức áp phân cực cho chân
C. Tín hiệu qua tụ liên lạc C5 đưa vào chân E và tín hiệu lấy
ra trên chân C qua tụ liên lạc C6 đưa đến chiết áp RV1. Từ đây
tín hiệu sẽ cho qua tầng khuếch đại tăng biên với Q2, và tầng
khuếch đại đệm với Q3.

Ghi chú:
Do trở kháng ngả vào trên chân E rất nhỏ, nên trị của tụ liên
lạc trên chân này, tụ C5, Bạn phải lấy lớn để tránh làm mất
các tín hiệu vùng tần số thấp.

Transistor
Q2 là tâng khuếch đại lấy chân E làm chân chung, nên tín hiệu
cho vào chân B và tín hiệu lấy ra trên chân C. Trong mạch: R5 là
điện trở định mức áp trên chân C, R6 là điện trở định mức
dòng làm việc chảy vào trên chân E và R8 là điện trở cấp mức
áp phân cực cho chân B. Q3 là tầng khuếch đại đệm với tín hiệu
vào trên chân B và lấy ra trên chân E. Kiểu mạch khuếch đại này
lấy chân C làm chân chung, chân C cho nối vào đường nguồn DC,
mạch khuếch đại C chung có các đặc điểm sau:

* Mạch cho độ lợi dòng điện, dòng tín hiệu ngả ra IE lớn hơn dòng tín hiệu ngả vào IB, không cho độ lợi điện áp, điện áp tín hiệu ngả ra VE gần bằng điện áp tín hiệu ngả vào VB.

* Trở kháng ngả vào rất lớn, trở kháng ngả ra nhỏ nên khả năng mang tải của nó tốt hơn.

* Mạch
khuếch đại không có tính đảo pha. Điện áp tín hiệu vào trên
chân B tăng thì điện áp tín hiếu ra trên chân E cũng tăng theo,
và ngược lại tín hiệu vào giảm thì tín hiệu ngả ra cũng
giảm theo.

Người ta
lấy tín hiệu ra trên chân E của Q3 trên điện trở R7, cho qua tụ
liện lạc C9 để tiếp tục đi vào các tâng khuếch đại chọn tần
hay khuếch đại công suất. Trên đường nguồn cũng đặt mạch lọc
với điện trở R9 và tụ C8.

(3) Tiền khuếch đại, dùng khuếch đại các tín hiệu nhỏ.

Kiểu
mạch khuếch đại này hiện rất thông dụng, mạch dùng 2 transistor
liên lạc thẳng. Khi Bạn phân tích một mạch khuếch đại, trước
hết hãy xét đến điều kiện phân cực tĩnh. Để các transistor
làm việc trong vùng khuếch đại, mối nối BE phải cho phân cực
thuận và mối nối CB phải cho phân cực nghịch, lúc đó dòng hạt
tải điện phun ra từ chân E sẽ chảy gần hết vào chân C và chẩy
ra trên chân C, và lúc này, chúng ta sẽ dùng mức volt biến đổi
trên chân B để làm tăng giảm dòng điện này. Trong mạch: R1 là
điện trở định mức áp trên chân C của Q1, và R2 là điện trở
định mức dòng chảy vào chân E của Q1. R5 là điện trở cấp mức
áp phân cực cho chân B của Q1. R3 là điện trở định mức áp trên
chân C của Q2 và R4 là điện trở định mức dòng chảy vào chân E
của Q2. Khi kiểm tra mức áp DC trên mạch, chúng ta thấy Q1, Q2
đã được cho phân cực làm việc trong vùng khuếch đại. Tín hiệu
cho qua tụ liên lạc C1 vào chân B của Q1, sau khi được khuếch
đại, tín hiệu lấy ra trên chân C của Q2 qua tụ liên lạc C2 để
đến tải. Trong mạch dùng tụ C3 để làm tăng độ lợi của Q2. Để
tránh hiện tượng dao động boating, chúng ta đặt mạch lọc R6, C4
trên đường nguồn. Do 2 tầng khuếch đại ráp theo kiểu E chung, nên
mạch này cho độ lợi rất lớn, nhờ vậy chúng ta có thể dùng
đường hồi tiếp nghịch để cải thiện chất lượng của
mạch khuếch đại.

(4) Khuếch đại âm sắc, còn gọi là khuếch đại chỉnh Bass - Treble.

Tín hiệu âm thanh tai người nghe được nằm trong dãy tần số từ 20Hz đến 20000Hz. Người ta chia dãy tần này ra làm 3 đoạn:

* Đoạn từ 20Hz đến 400Hz gọi là âm trầm, hay Bass

* Đoạn từ 400Hz đến 3000Hz gọi là âm trung, hay Medium

* Đoạn từ 3000Hz đến 20000Hz gọi là âm bổng, hay Treble

Khi nghe
nhạc hay khi nghe lời thoại, có người thích nghe âm trầm, lại
có người thích nghe âm bổng, mỗi người mỗi ý, do vậy người ta
ráp mạch khuếch đại có chức năng điều chỉnh biên độ của các
tín hiệu âm thanh theo tần số. Mạch phổ biến nhất là dùng
mạch lọc Baxandal dùng để điều chỉnh biên độ tín hiệu âm thanh
vùng tần số thấp, gọi là nút chỉnh Bass và điều chỉnh tín hiệu vùng tần số cao, gọi là nút chỉnh Treble. Sơ đồ mạch điện như hình sau:

Trong
mạch: Q1 là tầng khuếch đại tăng biên, ráp theo kiểu chân E
chung, Q1 được phân cực với điện trở R2 dùng định mức áp cho
chân C, điện trở R1 cấp mức áp phân cực cho chân B và điện trở
định dònh R3, còn dùng lấy tín hiệu trên chân E tạo tác dụng
hồi tiếp nghịch nhằm ổn định mạch khuếch đại. Tín hiệu đưa
vào chân B qua tụ liên lạc C1 và cho lấy ra trên chân C qua tụ C2
vào mạch lọc, tại đây người ta đặt mạch lọc tần Baxandal. Mạch
lọc gồm 2 nhánh:

* Nhánh
lọc lấy tín hiệu có tần số cao, gồm tụ C4, RV1 và tụ C5. Các
tín hiệu có tần số cao dễ qua nhánh này, các tín hiệu tần
số thấp bị "chặn lại". Như vậy chúng ta dùng chiết áp RV1 chỉ
để chọn biên độ cho các tín hiệu có tần số cao, RV1 thường gọi là nút chỉnh tiếng bổng.

* Nhánh
lọc lấy tín hiệu tần số thấp, gồm R10, RV2, R11 và các tụ C6,
C7. Mạch cho thấy chỉ có các tín hiệu tần số thấp cho qua
chiết áp RV2, các tín hiệu tần số cao đều cho "đi tắt ngang
qua" chiết áp này. Trong nhánh này, chúng ta dùng chiết áp RV2
chỉ để chọn biên độ cho các tín hiệu có tần số thấp, RV2 thường gọi là nút chỉnh tiếng trầm. Điện trở R12 tạo phân cách giữa các nhánh lọc tần.

Sau khi
ra khỏi 2 nhánh lọc tần, một cho tần số cao và một cho tần số
thấp, thành phần tín hiệu âm trầm và âm bổng được cho "cộng
lại" và cho qua tụ liên lạc C8 đưa vào chân B của tầng khuếch
đại với Q2. Transistor Q2 được phân cực với điện trở R5 định
mức áp trên chân C, điện trở R4 cấp áp phân cực cho chân B, và
điện trở R6 tạo tác động hồi tiếp nghịch trên chân E. Sau cùng
tín hiệu lấy ra trên chân C của Q2 cho qua tụ liên lạc C3 để đến
tải, hay để đi tiếp vào các tầng khuếch đại khác.

Để
tránh "ảnh hưởng qua lại giữa các tầng do cùng dùng chung
đường nguồn", trên đường nguồn DC chúng ta đặt mạch lọc nguồn
với điện trở R7 và tụ C9. Mạch lọc này sẽ lọc sạch các tín
hiệu của các tầng nhiễm vào đường nguồn, tránh được hiện
tượng dao động ngoài ý muốn.

(5) Khuếch đại công suất âm tần, cấp tín hiệu biên độ lớn cho tải.

Để tín hiệu có công
suất đủ lớn dùng cấp cho các loại tải như các loa trong ống
nghe hay loa điện động, người ta lắp ráp các mạch khuếch đại
công suất làm việc với tín hiệu biên độ lớn. Sau đây là vài
mạch thông dụng, dễ ráp, cơ hội ráp thành công cao.

(a) Khuếch đại ngả ra dùng cho ống nghe

Để có
công suất tín hiệu đủ lớn cấp cho các loa nhỏ đặt trong các
ống nghe, chúng ta có thể ráp mạch theo sơ đồ trên. Trong mạch:
Q1 là transistor pnp ráp theo kiểu chân E chung, tín hiệu âm thanh
từ ngoài qua tụ liên lạc C1 và điện trở giảm biên R9 đưa vào
chân B của Q1 và lấy ra trên chân C đưa thẳng vào chân B của Q3,
ở đây transistor Q2 dùng như một nguồn cấp dòng hằng, nó cấp
dòng phân cực đủ lớn cho Q3 nhưng lại có trở kháng AC rất lớn,
nên không gây tổn thất tín hiệu trên chân C của Q3. Sau cùng tín
hiệu qua tụ liên lạc C4 để đến các loa nhỏ đặt trong ống nghe.

Mạch
được phân cực như sau: Các điện trở R1, R2, R3 cấp áp phân cực
cho chân B của Q1. R6 là điện trở định mức dòng làm việc
cho Q1. Tụ C3, và điện trở R3 dùng làm mạch hồi tiếp tự cử
nhằm tăng trở kháng ngả vào cho Q1. Các diode D1, D2 và điện
trở định dòng R7 dùng tạo ra mức điện áp cố định để giữ cho
mức áp trên chân B của Q2 không thay đổi và dùng Q2 làm nguồn
cấp dòng hằng với R8 là điện trở định mức dòng hằng. Q3 là
tầng khuếch đại ngả ra, lấy thẳng tín hiệu trên chân C của Q1,
ở đây điện trở R4 dùng tăng hệ số ổn định nhiệt cho Q3. Tụ C4
là tụ ngả ra, với R10 là điện trở dùng ổn định hoạt động
của tụ C4, tránh cho một chân của tụ C4 không bỏ trống khi mạch
không cắm ống nghe.

Để
tránh ảnh hưởng qua lại giữa các tầng khuếch đại do dùng
đường nguồn chung, chúng ta cũng đặt mạch lọc nhiễu R5, C2 trên
đường nguồn DC.

(b) Khuếch đại ngả ra dùng cho Loa

Có rất nhiều kiển mạch khuếch đại công suất âm tần. Sau đây chúng ta thử ráp một kiểu mạch Ampli rất phổ dụng.

Mạch được ráp với 6 transistor, công dụng của mỗi transistor như sau:

* Q1 là transistor pnp, dùng làm tầng khuếch đại ngả vào.
Người ta dùng 2 điện trở R1, R2 lấy áp cấp cho chân B để phân
cực, chân E định dòng làm việc với điện trở R5, lọc nguồn
dùng điện trở R4 và tụ C2. Tín hiệu cho qua tụ liên lạc C1 vào
chân B của Q1, tín hiệu lấy ra trên chân C cho ghép thẳng vào
tầng khuếch đại thúc Q2. Trên chân E đặt tụ C3 và điện trở R11
dùng lấy tín hiệu hồi tiếp nghịch nhằm định độ lợi toàn
phần của mạch tăng âm.

* Q2 là transistor npn, dùng làm tầng thúc,
nó được thiết kế cho làm việc theo dạng công suất nhỏ hạng A.
Tín hiệu cho vào chân B, chân E cho nối masse để lấy dòng. Trên
chân C đặt 2 diode 1N4148 để lấy ra mức áp DC cấp phân cực cho
các tầng kéo đẩy, tránh tác dụng của rào áp, nhằm sửa méo
tại giao điểm tín hiệu. R6, R7 là 2 điện trở định mức dòng
làm việc cho Q2, mức áp phân cực trên chân C của Q2 lấy khoảng
nửa mức áp nguồn nuôi. Tụ C4 lấy tín hiệu ngả ra hồi tiếp tự
cử về tầng thúc nhằm làm cân bằng biên độ tín hiệu trên và
dưới ở ngả ra. Dùng tụ nhỏ C6 tạo hồi tiếp nghịch chỉ đối
với các tín hiệu vùng tần số cao nhằm tránh cho mạch không
phát sinh dao động tự kích. Khi mạch dao động tự kích ở vùng
tần số cao, các transistor công suất sẽ bị rất nóng và bị hư.

* Q3, Q4 là 2 transistor hỗ bổ npn và pnp dùng làm tầng khuếch đai kéo đẩy.
Cặp transistor này có mọi tham số đều giống nhau, nó chỉ khác
là một npn và một kia là pnp. Với cặp transistor hỗ bổ người
ta không cần dùng thêm mạch đảo pha. Khi tín hiệu ra trên chân C
của Q2 tăng lên, nó sẽ làm cho Q3 dẫn điện và lúc này Q4 tắt,
và ngược lại khi tín hiệu ra trên chân C của Q2 giảm xuống, nó
sẽ làm cho Q4 dẫn điện và lúc này Q3 tắt. R8 và R9 là 2 điện
trở có trị số bằng nhau và dùng làm tăng hệ số ổn định
nhiệt cho tầng công suất ráp theo kiểu phức hợp.

* Q5, Q6 là 2 transistor npn dùng làm tầng công suất.
Để có dòng điện tín hiệu đủ mạnh người ta dùng transistor
công suất Q5 cho ghép phức hợp với Q3 và dùng transistor công
suất Q6 cho ghép phức hợp với Q4. Khi Q3 dẫn, Q5 sẽ dẫn mạnh
hơn và tạo điều kiện cho tụ ra loa C5 nạp dòng điện của nguồn
nuôi, dòng này có thể dùng để kéo màn loa vào. Khi đến Q4
dẫn, Q6 sẽ dẫn mạnh hơn và tạo điều kiện cho tụ ra loa C5 xả
dòng điện qua loa, dòng này sẽ đẩy màn loa ra. Tụ C5 là tụ
cấp dòng kéo đẩy cho loa, tụ nầy phải lấy tụ hóa có trị
điện dung lớn. Ngang loa người ta đặt mạch lọc zobel để ổn định
trở kháng của loa trong dãy tần tín hiệu âm thanh nhằm tránh
dạng méo công suất.

Trong mạch này, có 2 hệ thức Bạn cần nhớ:

* Hệ thức dùng định độ lợi toàn mạch:

Trong đó: KF
là độ lợi toàn phần. R5 là điện trở định dòng trên chân E
của Q1, R11 là điện trở lấy tín hiệu hồi tiếp nghịch

* Hệ thức dùng tính công suất lấy được trên loa:

Trong đó: Vcc là mức áp nguồn nuôi. RL là trở kháng của loa.

© Khuếch đại công suất âm tần dùng mạch tích hợp IC.

Trên
phương dịện thực dụng, khi cần có các mạch tăng âm công suất
lớn, ngày nay người ta ít dùng transistor và các linh kiện phân
lập để ráp mạch. Vì sao? Vì trên thị trường hiện có vô số
các IC công suất âm tần, dùng các IC này công việc lắp ráp
mạch tăng âm sẽ rất nhanh, gọn nhẹ. Dưới đây tôi giới thiệu vài
mạch điện để Bạn tham khảo và làm thực hành cho quen tay.

Mạch
ráp với một ic tăng âm nhỏ, có kích cở như ic 555, nhưng trong ic
có 2 mạch tăng âm đọc lập có thể ráp dạng mạch tăng âm stereo
hay ráp theo kiểu mạch mono BTL. Khi ráp một ic tăng âm, Bạn có
thể làm theo 3 bước:

Bước 1:
Tìm chân cấp nguồn. Thường có một chân nối masse, một chân nối
với nguồn dương và thường khi còn có một chân dùng để mắc tụ
lọc cho tầng nguồn tiền khuếch đai.

Bước 2:
Tìm chân ngả vào và ngả ra. Trên chân ngả vào Bạn dùng chiết
áp để điều chỉnh mức tín hiệu. Có nhiều IC ở ngả vào phải
dùng tụ liên lạc để bảo toàn mức volt phân cực DC, có IC cho
nối thẳng, vì mức áp phân cực ngả đã cho ở mức 0V. Tìm chân
ngả ra, ngả ra thường có mức áp phân cực cho bằng nửa mức áp
nguồn nuôi. Tín hiệu cấp cho Loa thường qua một tụ điện hóa
học lớn.

Bước 3: Chú ý đến các mạch hồi tiếp, các mạch điện phụ khác, thường có các mạch sau:

* Mạch
hồi tiếp nghịch, tín hiệu ngả ra trả trở lại ngả vào đảo.
Trị điện trở lấy tín hiệu hồi tiếp nghịch cũng dùng định độ
lợi cho toàn mạch.

* Mạch
hồi tiếp tự cử. Dùng tụ hồi tiếp tự cử lấy tín hiệu ngả ra
trả về tầng thúc để có thể làm cân bằng biên độ tín hiệu
lên xuống ở ngả ra.

* Dùng tụ trị nhỏ hồi tiếp bù pha hay hồi tiếp nghịch giữ cho mạch không tự phát sinh dao động tự kích.

* Dùng
mạch lọc zobel để ổn định trở kháng của loa tránh hiện tượng
méo công suất do trở kháng của loa thay đổi theo tần số.

Trong mạch:

* C1 là
tụ liên lạc ở ngả vào, RV1 là chiết áp dùng làm nút chỉnh
mức âm lượng, tín hiệu đưa vào chân 4 cho kênh 1 và chân 6 cho
kênh 2.

* Tín
hiệu ra trên chân 1 cho kênh 1 và chân 3 cho kênh 2, tại đây tín
hiệu cho qua tụ ra loa C4 cấp dòng điện kéo đẩy làm rung màn
loa. Tụ C5 và điện trở R3 dùng làm mạch lọc zobel để ổn định
trở kháng của loa nhằm tránh hiện tượng sai công suất. Mức áp
phân cực trên các chân ngả ra phải bằng 1/2 mức áp nguồn nuôi
Vcc.

* Người
ta dùng cầu chia volt với điện trở R2 và R3 để lấy một phần
tín hiệu ngả ra qua tụ liên lạc C2 cho hồi tiếp nghịch về chân
số 8 cho kênh 1 và chân số 5 cho kênh 2. Đường hồi tiếp nghịch
có tác dụng cải thiện chất lượng của tín hiệu âm thanh.

* IC làm
việc với chân số 4 nối masse và chân số 8 noối vào nguồn nuôi
Vcc. IC có thể làm việc với mức nguồn nuôi từ 3V đến 12V.

Trong
mạch: Chiết áp R1 dùng làm nút chỉnh Volume, C1 là tụ liên lạc
ngả vào, tín hiệu đưa vào IC qua chân số 1. Tín hiệu cho ra
trên chân số 4 qua tụ hóa lớn C3 để cấp dòng điện kéo đẩy làm
rung màn loa. Ngang loa dùng mạch lọc zobel để tránh hiện tượng
méo công suất do trở kháng của loa thay đổi theo tần số. Dùng
cầu chia volt R2, R3 lấy một phần tín hiệu ngả ra qua tụ liên
lạc C2 cho hồi tiếp nghịch về chân số 2 để cải thiện chất
lượng của âm thanh. IC làm việc với chân số 3 cho nối masse và
chân số 5 nối vào đường nguồn Vcc. IC có thể làm việc với
mức nguồn thay đổi từ 6V đến 18V, chúng ta biết cấp mức nguồn
nuôi càng cao công suất lấy ra càng lớn.

Chú ý:
Khi kiểm tra mạch, đo mức áp phân cực trên chân số 4 của IC phải
có mức áp trung điểm, nghĩa là bằng nửa mức áp của nguồn
nuôi. Trị của điện trở R3 dùng định mức độ hồi tiếp nghịch,
lấy trị R3 càng nhỏ, mức hồi tiếp nghịch càng ít, độ lợi sẽ
lớn, công suất ra lớn nhưng chất lượng âm thanh kém hơn, khi lấy
trị R3 lớn, ngược lại công suất ra yếu hơn nhưng chất lượng âm
thanh sẽ nghe hay hơn.

Trên xe
hơi Bạn có thể dùng ic HA13118 ráp mạch tăng âm 2 kênh ra 2
loa hay kiểu mạch mono BTL ra 1 loa để lấy công suất ra lớn khi IC
làm việc với mức nguồn nuôi thấp.

Trong
mạch: Tín hiệu âm thanh được lấy ra trên nút chỉnh mức âm lượng
cho qua tụ liên lạc C10 đưa vào chân số 3, ở đây gắn tụ nhỏ C11
để lọc bỏ nhiễu tần số cao. Trên ngả vào đảo cho gắn tụ lọc
C1 để lấy độ lợi lớn. Tín hiệu kênh 1 cho ra trên chân số 15,
trong IC có đường cấp tín hiệu cho kênh 2 và tín hiệu cho ra
của kênh 2 trên chân số 8. Chúng ta gắn loa lấy tín hiệu ra dạng
BTL trên chân số 15 và chân 8. Tụ C5 và C6 là các tụ hồi tiếp
tự cử dùng cân bằng biên độ kéo đẩy ở ngả ra, nó lấy tín
hiệu ngả ra cho hồi tiếp về chân 14 và chân 10. Ở ngả ra cũng
đặt các mạch lọc zobel với tụ C7, R1 và tụ C8, R2, công dụng
của mạch lọc zobel là ổn định trở kháng của loa, tránh
hiện tượng méo công suất do trở kháng của loa thay đổi theo tần
số.

IC làm
việc với chân 12 cho nối masse, chân 13 nối vào đường nguồn Vcc,
từ 8V đến 18V. Trên các chân 2, chân 5 gắn tụ lọc C4 và C3. Trên
chân số 4 của ngả vào kênh 2 cho nối masse và chân 6 gắn tụ nối
masse C2. Trong mạch IC phải cho gắn trên miếng nhôm làm nguội
để giữ cho IC không quá nóng.

Sơ đồ trên cho thấy các dùng IC TDA7209 để ráp mạch tăng âm có công suất ra 50W. IC này làm việc với dạng đường nguồn đối xứng. Để có nguồn nuôi dạng đối xứng, Bạn dùng biến áp nguồn trên cuộn thứ cấp phải có ra dây giữa
dùng làm dây masse, kế đó dùng cầu nắn dòng với 4 diode để
có đường nguồn V+ và đường nguồn V-. Để ổn định các mức volt
nguồn ra, chúng ta gắn các tụ hóa lớn dùng làm kho chứa điện
và ổn áp.

IC TDA7209
làm việc với các chân 7, 13 nối vào đường nguồn dương, các
chân 1, 8, 15 cho nối vào đường nguồn âm và chân số 4 cho nối
vào đường masse.

Tín hiệu
qua chiết áp chỉnh biên cho qua tụ liên lạc C1 và điện trở
giảm biên R1 sửa méo tiếng đưa vào chân số 3. Điện trở R2 dùng
ổn định trở kháng ngả vào và tụ nhỏ C2 dùng lọc bỏ tín
hiệu nhiễu tần số cao. Tín hiệu lấy ra trên chân số 14 cho cấp
thẳng vào loa, chúng ta biết khi dùng kiểu mạch tăng âm chạy nguồn nuôi đối xứng thì trên ngả ra không cần dùng tụ hóa làm tụ xuất âm.
Ở đây tụ C6 dùng lấy tín hiệu hồi tiếp tự cử làm cân bằng
biên độ tín hiệu kéo đẩy ở ngả ra. Điện trở R3, R4 và tụ C3
dùng lấy một phần tín hiệu ngả ra cho đường hồi tiếp nghịch
để sửa méo tiếng và cải thiện chất lượng âm thanh. IC này có
chân số 10 dùng tạm làm câm loa và chân số 9 cho IC vào trạng
thái tắt chờ.

Nguồn Guests cannot see links in the messages. Please register to forum by clicking here to see links.