Tại sao gọi là ic lai (Hybrid IC) ?
Vì loại ic này được ráp từ các linh kiện phân lập gắn trên một đế là miếng nhôm , nó cũng được dùng để làm nguội linh kiện công suất của mạch, hình dạng ic lai là một khối đen, nếu Bạn nại phần nắp đậy ra, Bạn sẽ nhìn thấy từng linh kiện đơn lập ráp trên một bảng mạch, do vậy, nhiều người thợ khéo tay có thể tháo ic lai ra thay thế các linh kiện trên board. IC họ STKxxxx của hãng Sanyo được thiết kế để dùng cho các mạch cấp nguồn và mạch khuếch đại tín hiệu âm thanh công suất trung bình đến công suất lớn. Trong bài này, tôi sẽ trình bày cách dùng loại IC này.
Chúng ta hãy dùng ic STK4392 để ráp một mạch tăng âm 2 kênh, mỗi kênh cho công suất 25W (rms). Trước hết hãy tìm hiểu sơ đồ mạch điện đẳng hiệu (Bạn xem hình 1).
Hình 1: Sơ đồ đẳng hiệu của ic lai, họ STK4392.
* TR1 là transistor khuếch đại tín hiệu ngả vào, với điện trở R2 dùng để định dòng trên chân E. Tín hiệu cho vào trên chân số 1 (kênh 2 là chân 15). Chân 2 dùng lấy tín hiệu hồi tiếp (kênh 2 là chân 14).
* TR2 là transistor làm tầng khuếch đại thúc, R1 là điện trở làm tăng độ ổn định nhiệt, tụ C1 là tụ nhỏ (vài chục pF) dùng dập hiện tượng dao động tự kích ở vùng tần số cao, tín hiệu lấy ra trên chân C để cấp cho tầng công suất ráp theo dạng kéo đẩy, dòng phân cực cho tầng này khoảng 5mA đến 20mA.
* TR3 là 2 transistor phức hợp, ở đây dùng tạo điện áp phân cực DC cấp cho tầng kéo đẩy, nhằm tránh ảnh hưởng của vùng chết sẽ làm méo tín hiệu ở tại giao điểm (với các transistor NPN, ở mối nối ngả vào có vùng chết khoảng 0.5V ), điện trở R3 và R4 dùng để định mức áp phân cực, TR3 có có tác dụng bù nhiệt cho tầng kéo đẩy.
* Tầng kéo đẩy ráp với transistor phức hợp TR5 (nửa trên) và nửa dưới với TR4 phức hợp với TR6. Với các transistor phức hợp, nó rất nhạy cảm với nhiệt độ, do đó phải dùng điện trở gắn trên chân BE để gia tăng hệ số ổn định nhiệt. R5, R6 là điện trở dùng lấy tín hiệu trên chân C của TR2. Chân 6 (kênh 2 là chân 10) dùng lấy tín hiệu hồi tiếp tự cử. Điện trở R8 dùng làm cân mức áp phân cực của tầng kéo đẩy.
Sơ đồ cho thấy, chân số 9 lấy nguồn DC cho tầng tiền khuếch đại, chân số 7 lấy nguồn DC cho tầng công suất (đường nguồn chính, Vcc). Từ sơ đồ mạch điện chúng ta thấy mạch khuếch đại với STK4392 chỉ cần bổ xung một ít linh kiện bên ngoài là có thể trở thành máy tăng âm như ý.
Sơ đồ mạch điện cho thấy:
* Vcc là nguồn nuôi, Bạn có thể cấp mức nguồn Vcc=32V. Tụ 10uF dùng làm tụ ổn áp trên đường nguồn chính.
* Điện trở 100 Ohm và tụ 100uF dùng làm mạch lọc, tạo đường nguồn cấp cho tầng tiền khuếch đại, nó có tác dụng tránh hiện tượng dao động tự kích kiều boaoting (loa phát ra tiếng nghe như máy tàu nổ).
* Cầu chia volt với điện trở 270K và 100K dùng để lấy điện áp phân cực cấp cho tầng khuếch đại ngả vào. Điện trở 100K lấy điện áp phân cực cho chân số 1 (cho kênh trái) và chân 15 (cho kênh phải).
* Chân 13, chân 4, chân 12 và chân 8 (chân đế) đều cho nối masse.
* Điện trở 1K và tụ 470pF là mạch lọc bỏ nhiễu ở vùng tần số cao ở ngả vào. Tụ 0.47uF dùng làm tụ liên lạc lấy tín hiệu cho ngả vào.
* Điện trở 12K và tụ 200uF và điện trở 120 dùng lấy tín hiệu ở ngả ra trên chân 5 (cho kênh trái) và chân 11 (cho kênh phải), tín hiệu này hồi tiếp nghịch về chân 2 (cho kênh trái) và chân 14 (cho kênh phải), tác dụng của tín hiệu hồi tiếp nghịch là sửa méo và ổn định hoạt động của mạch tăng âm.
* Tụ 47uF lấy tín hiệu từ ngả ra trên chân 5 (kênh trái) và chân 11 (kênh phải), tín hiệu trả về chân 6 (kênh trái) và chân 10 (kênh phải), tác dụng hồi tiếp tự cử là làm cân biên độ tín hiệu kéo đẩy ở ngả ra, nếu không có mạch này, phần biên độ lên thường không bằng phần biên độ giảm xuống.
* Tụ lớn 1000uF là tụ ngả ra, cấp dòng kéo đẩy cho loa, tụ 0.1uF và điện trở nhỏ 4.7 Ohm là mạch lọc zobel dùng để giữ cho trở kháng của loa không thay đổi trong dãy âm tần, điều này tránh được hiện tượng méo công suất theo tần số.
Ghi nhận: Tất cả các giải thích có tính định tính trên, Bạn đều có thể dùng phần mềm PSpice của OrCAD để xác định một cách định lượng (Hãy xem ở phần phụ lục bên dưới).
Hình 3: Các tham số kỹ thuật của board khuếch đại này.
Tham số cho thấy: Bạn dùng nguồn DC từ 24V đến 32V, biên độ tín hiệu ngả vào khoảng 300mV, công suất nhạc ra loa sẽ là 35W x2 trên loa có trở kháng là 4 Ohm và có công suất hiệu dụng là 25W x2 trên loa có trở kháng là 4 Ohm. Mức méo tối đa không quá 0.2%. Dãy tần làm việc là từ 30Hz đến 30KHz.
Hình 4: Hình chụp cho thấy các linh kiện hàn trên bản mạch in.
Hình 5: Hình chụp cho thấy các linh kiện trên board mạch in.
Hình 6: Mạch điện tham khảo.
Hình 7: Mạch điện tham khảo.
Phụ lục 1:
Dùng PSpice của OrCAD
để khảo sát loại mạch khuếch đại âm tần.
Trong phần này, tôi sẽ dùng trình PSpice của OrCAD để khảo sát những đặc tính cơ bản của loại mạch khuếch đại này. Trình tự làm sẽ như sau:
* Mở Capture CIS để vẽ sơ đồ mạch điện.
* Liên thông với PSpice để khảo sát các đặc tính cơ bản của mạch.
- Khảo sát trạng thái phân cực ( Xem áp trên các đường mạch, xem dòng trên các chân linh kiện).
- Khảo sát mạch theo dạng tín hiệu biên thời, với nguồn tín hiệu ngả vào có dạng Sin.
- Khảo sát mạch theo dạng đường cong biên tần.
- Xác định công suất AC và công suất trung bình lấy được trên loa (loa 8 Ohm).
Hình p-lục 1: Cho thấy sơ đồ mạch khuếch đại tăng âm ráp với ic lai STK4392 của hãng Sanyo.
Tôi mở trình Capture CIS của OrCAD để vẽ sơ đồ mạch điện nguyên lý dùng để mô phỏng mạch tăng âm dùng ic STK4392. Bạn chú ý cách lấy các linh kiện, các linh kiện này phải có tham số kỹ thuật, nhờ vậy khi vào PSpice, nó mới có con số để thay thế vào các hệ thức và tính ra kết quả cho chúng ta.
Hình p-lục 2: Sơ đồ mạch điện mô phỏng của ic STK4392.
Tôi cho tô màu phần mạch đẳng hiệu của ic STK4392, như vậy Bạn thấy ở trên các chân của IC này Bạn chỉ gắn thêm các điện trở và tụ điện. Qui trình ráp mạch tăng âm với IC lai rất nhanh và đơn giản.
Hình p-lục 3: Tính điện áp phân cực trên các đường mạch. Chú ý đến mức áp trung điểm.
Tôi dùng PSpice để tính ra các mức áp trên các đường mạch. Bạn chú ý mức áp ở ngả ra phải luôn bằng nửa mức áp nguồn. Nếu nguồn là 38V thì mức áp trung điểm phải là 19V, hãy điều chỉnh điện trở R1, R2 để có mức áp trung điểm bằng 19V.
Hình p-lục 4: Tính dòng phân cực trên các tầng. Xác định cường độ dòng điện chảy qua các linh kiện.
Hình p-lục 5: Tính công suất đốt nóng các linh kiện trên mạch (ở trạng thái tĩnh).
Công suất đốt nóng các linh kiện. Ở trạng thái tĩnh, Bạn thấy tầng công suất kéo đẩy không gây tổn hao công suất, nó chỉ làm hao công suất trong điều kiện AC mà thôi, nhờ vậy kiểu khuếch đại kéo đẩy cho hiệu suất cao đến 78%, chúng ta biết kiều khuếch đại hạng A chỉ cho hiệu suất 38% mà thôi.
Hình p-lục 6: Khảo sát tín hiệu ở ngả vào và ngả ra để xác định mức méo và công suất ngả ra.
Bạn dùng nguồn tín hiệu Sin cho kích thích ở ngả vào, ở đây biên độ lấy khoảng 0.15V (150mV), lúc này biên độ tín hiệu lấy được trên loa là khoảng 36V P-P. Nếu Bạn tăng biên độ tín hiệu ngả vào, tín hiệu ngả ra sẽ bị méo dạng "vuông hóa", để tránh méo, Bạn có thể tăng điện trở hồi tiếp nghịch R16.
Hình p-lục 7: Khảo sát dãy tần làm việc của mạch tăng âm (vẽ đường cong biên tần)
Bạn dùng nguồn tín hiệu ngả vào dạng Sin có biên độ không đổi (1V) và cho tần số thay đổi để khảo sát dãy tần làm việc của mạch tăng âm. Nếu muốn mở rộng dãy tần làm việc của mạch tăng âm Bạn giảm trị số của tụ C1,Đường công biên tần cho Bạn tính được độ lợi của mạch trên từng tần số của nguồn t1n hiệu.
Hình p-lục 8: Khảo sát công suất lấy được trên loa (8 Ohm)
Ở đây, tôi dùng PSpice để tính công suất AC lấy được trên loa (8 Ohm) và tính công suất trung bình.
Kết lại, với trình PSpice Bạn còn có thể biết được: Trở kháng ngả vào, trở kháng ngả ra, mức méo và điều kiện phối hợp trở kháng ở ngả ra để có thể lấy được công suất ra lớn nhất, hệ số ổn định của mạch khi dùng các linh kiện có sai số chọn trước... Nếu thích trình PSpice, Bạn hãy thường xuyên tìm đọc chuyên mục "Trao đổi học tập" ở trang Web phuclanshop.com, các bài viết do Vương Khánh Hưng biên soạn.
Phụ lục 2:
Công năng của các ic lai họ STKxxxx
và sơ đồ mạch điện đẳng hiệu.
Từ bảng tra này, khi muốn ráp một mạch tăng âm có công suất định trước, Bạn có thể dễ dàng tìm ra các IC tương thích.
Các sơ đồ mạch điện đẳng hiệu
Dưới đây là sơ đồ mạch điện đẳng hiệu của họ STKxxxx, Bạn có thể dùng linh kiện phân lập ráp theo các sơ đồ này để có mạch tăng âm có chất lượng tốt và công suất lớn.
Phụ lục 3: Kỹ năng hàn ráp mạch điện.
Hình vẽ cho thấy, chúng ta sẽ lắp ráp một mạch phát tiếng còi hụ. Mạch gồm có 2 tầng dao động.
* Tầng dao động tần số âm tần với ic 555, nó tạo ra tiếng hú thanh, có tần số khoảng 1000Hz.
* Tầng dao động tần số thấp, tạo ra tín hiệu điều chế, đưa vào chân số 5 của ic 555 để làm thay đổi độ rộng của xung và tạo ra tín hiệu nghe như tiếng còi cảnh báo.
Mạch thực hành này đơn giản dễ ráp.
Khi hàn mạch Bạn làm theo trình tự sau:
(1) Cắm linh kiện và board mạch in.
(2) Khi hàn, trước hết dùng mõ hàn làm nóng chổ hàn, đưa chì vào, chờ chì chảy ra phủ đều chổ hàn, lấy chì ra trước, rồi mới lấy đầu mõ hàn ra, chờ chổ hàn nguội. Sau cùng cắt chân linh kiện.
Nếu vết hàn nhìn thấy láng bóng là tốt. Nếu vết hàn nhám sần là do thiếu nóng và nếu vết hàn chảy bẹp ra là do quá nóng.
Sau khi hàn xong Bạn sẽ có bản mạch in (PCB) nhìn như hình chụp sau, đẹp không?
.gif "Làm Quen AVR")
0 nhận xét | Viết lời bình