Tải bản đầy đủ

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ECHO DÙNG PT2399

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
---------------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ECHO SỐ

TP. HCM 6/2015

1


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay trong các đồ dùng, sản phẩm về âm thanh như là âm ly, loa,.. để phục vụ cho
người tiêu dùng thì trong những sản phẩm đó mạch Echo số là mạch được sử dụng nhiều
nhất để tạo ra tiếng ngân, nhại dài hày ngắn tùy vào người sử dụng chính vì thế mạch
Echo số có rất nhiều loại khác nhau. Trong đó mạch echo sử dụng IC PT2399 được xem

như là thông dụng
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ
CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Để hoàn thành đồ án, chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy
Nguyễn Trường Duy – Giảng viên khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp.HCM. Cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô bộ môn và các bạn trong lớp
đã giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đồ án này.
Trong quá trình nghiên cứu, vì trin
̀ h đô ̣ và kiế n thức bản thân còn giới ha ̣n nên viê ̣c tìm
hiểu về đề tài và thi công mạch không tránh khỏi những sai sót. Mong Thầy cùng các bạn
góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn và có thể ứng dụng nhiều trong thực tế.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

2


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………


………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

3


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
1.1 GIỚI THIỆU
Echo (tiếng vang, tiếng vọng) là mạch điện ghi nhớ được những âm thanh trước thời điểm
bắt đầu tạo “vang” một thời gian điều khiển được và phát lại trong một khoảng thời lượng
và âm lượng tùy chỉnh. Tác dụng của Echo trong trình diễn và trình tấu âm nhạc như là một
bè đuổi
Trước đây những hiệu máy Echo nổi tiếng như Roland thường dùng ghi âm bang từ lớn và
phát lại sau một bộ khuếch đại cân bằng và trộn vào âm thanh đang được “ trình phát “ với
một âm lượng nhỏ dần. Tùy chỉnh này gọi là độ vang.
Từ khi kỹ thuật âm thanh số phát triển thì người ta lượng tử hóa âm thanh bằng mạch sau
đó làm trễ (hay ghi), phát lại và trộn vào kênh phát chỉnh theo tùy chỉnh độ “vang”. Một
mạch Echo nhỏ gọn được thiết kế
Ngày nay mạch Echo số được phát triển rộng rãi và ngày càng được lòng người sử dụng
với những tính năng của nó đem lại, để biết thêm nhiều kiến thức hơn về lĩnh vực này em
đã chọn và thiết kế một mạch Echo số.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu nguyên lí tạo ra độ vang trong một mạch Echo
Thực hiện mạch Echo sử dụng IC PT2399

4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ IC PT2399
PT2399 là một bộ xử lý âm thanh. Echo Ic sử dụng công nghệ CMOS được trang bị ADC
và DAC, tần số lấy mẫu cao và bộ nhớ trong là 44K. Echo số được sử dụng để tạo ra thời
gian trễ, nó cũng là một mạch VCO bên trong đồng hồ hệ thống, do đó làm cho tần số dễ
dàng diều chỉnh. PT2399 có độ méo và nhiễu rất thấp, do đó sản xuất ra âm thanh chất
lượng cao. Các mạch ứng dụng được tối ưu hóa để bố trí PCB dễ dàng và tiết kiệm chi phí.
2.1.1 Các tính năng, đặc điểm của PT2399
+ Công nghệ CMOS
+ Có thể kết nối các thiết bị ngoài: I/O…
+ Nhiễu thấp
+ Độ méo thấp THD <0.5%
+ Điều chỉnh bên ngoài VCO
2.1.2 Phương pháp điều khiển Echo
+ Điều khiển bằng tín hiệu tương tự
+ Điều khiển bằng tín hiệu số
+ Lưu trong RAM, phát lại và trộn vào âm thanh đang được phát theo âm lượng nhỏ dần
để tạo ra độ vang nhại
2.1.3 Chức năng từng chân của IC PT2399:

5


Hình 2-1: Sơ đồ chân IC PT2399
+ Chân 1 là ngõ vào VCC
+ Chân 2 là điện áp tham chiếu tương tự (1/2 VCC)
+ Chân 3 là ngõ ra tương tự
+ Chân 4 là ngõ ra số
+ Chân 5 là xung CLK của hệ thống
+ Chân 6 là điều chỉnh tần số sử dụng VCO
+ Chân 7 là dòng điều khiển 1
+ Chân 8 là dòng điều khiển 0
+ Chân 9, 10 là ngõ vào/ra của OP1 chân này có thể sử dụng trong mạch điều chế, giải diều
chế bên trong bằng cách nối tụ điện
+ Chân 11, 12 10 là ngõ vào/ra của OP2 chân này có thể sử dụng trong mạch điều chế , giải
diều chế bên trong bằng cách nối tụ điện
+ Chân 13, 14 là bộ lọc thông thấp 2, đầu vào/ đầu ra
+ Chân 15, 16 là bộ lọc thông thấp 1, đầu vào/ đầu ra
6


2.1.4 Ứng dụng của IC PT2399
+ Đầu ghi bang video
+ Truyền hình
+ Đầu CD
+ Xe hơi
+ Máy trộn Karaoke
+ Nhạc cụ điện tử
+ Thiết bị âm thanh với bộ xử lý tiếng ồn…
2.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR C828

Hình 2-2: Sơ đồ chân transistor C828
Transistor C828A là transistor nghịch NPN, có cấu tạo gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau
thành 2 mối nối P-N, thuộc loại transistor nghịch NPN. Transistor C828A được sản xuất
theo chuẩn TO92.
Transistor C828A là transistor nghịch có hệ số khuếch đại trong khoảng 70 đến
700. Transistor C828A có thế hoạt động với điện áp VCBO tối đa 45V, dòng điện giới hạn
50mA. Transistor C828A là transistor có công suất nhỏ 400mW, có dải nhiệt độ hoạt động
rộng từ -55oC đến 125oC, tuy nhiên C828A hoạt động tốt nhất ở khoảng 25oC.
Transistor C828A có đặc tính dòng DC ổn định, hệ số khuếch đại tuyến tính, một trong
những transistor thông dụng, đươc sử dụng nhiều trong các mạch điện tử.
7


Thông số kỹ thuật:
Model: NPN – TO92
Điện áp cực đại: VCBO = 45V
VCEO = 45V
VEBO = 7V
Dòng điện cực đại: IC = 50mA
Nhiệt độ làm việc: -55oC ~ 125oC

8


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI
Từ các yêu cầu trên thì sơ đồ khối của hệ thống như sau:

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

TÍN HIỆU VÀO

KHỐI KHUẾCH ĐẠI

IC PT2399

NGÕ RA

KHỐI NGUỒN

Hình 3-1: Sơ đồ khối của mạch
Chức năng của từng khối:
- Tín hiệu vào: là tín hiệu được truyền vào bằng micro có dây
- Khối nguồn: cung cấp nguồn 5V cho khối khuếch đại và cho con IC PT2399
- Khối điều khiển: có chức năng giảm và tang cho tín hiệu ngõ vào, hiệu chỉnh khối khuếch
đại và điều khiển độ vang nhại của con IC PT2399 tạo ra
- Khối xử lí IC PT2399: dùng để tạo ra độ vang nhại
- Khối ngõ ra: là ngõ ra của IC PT2399 được kết nối với một bộ mạch công suất sau đó phát
ra loa hay là máy tính

9


3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
3.2.1 Thiết kế khối nguồn, khối tín hiệu vào, khối khuếch đại

Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn, khối tín hiệu vào và khối khuếch đại
Nguồn một chiều được cấp từ Adapter 12VDC qua điện trở 100Ω để nuôi cho khối khuếch
đại và tín hiệu vào đồng thời nuôi cho con IC qua IC 7805 để tạo nguồn 5V ổn định cấp
cho IC, nguồn qua điện trở 10K để hạn dòng cho transistor C828. Tín hiệu vào được lấy từ
mic có dây qua con tụ 1µF để vào chân B của transistor qua điện trở trở 100kΩ và tụ 101
được mắc song song. Chân C transistor được nối mass thông qua con trở 220 Ohm và tụ
1uF. Cả khối tín hiệu vào được khuếch đại qua transistor C828 sau đó được vào con IC
thông qua con tụ 1uF. Tụ 100uF có chức năng để hạn chế độ sôi của mic và độ ù của mạch
khi cắm mic vào. Để ko bị ù hay bị rè do mic gây nên ta phải nối mass vào vỏ máy khi lấy
tín hiệu vào.
3.2.2 Khối điều khiển và ngõ ra

10


Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển
Nguồn vào được đưa vào IC qua chân 1của IC PT2399, hai con tụ 0.1uF và 100uF tại ngõ
vào có chức năng hạn chế độ nhiễu, hai chân 3 và 4 phải được nối mass tốt bởi vì nếu không
nối mass hai chân này thì IC không hoạt động được, chân số 6 phải được tính toán R4 để
sao cho phù hợp với độ nhại của con IC này và được qua con biến trở để có thể điều chỉnh
được, hai chấn 7 và 8 đều được nối với tụ 0.1uF và nối mass. Chân 9 được nối với chân 10
qua tụ 0.1uF. Chân 14 và 13, 15 và 16 đều được nối với nhau qua tụ 560pF để chống độ
nhiễu do con IC tạo ra. Chân 15 và 16 là chân vào tín hiệu cũng là ngõ ra của tín hiệu, ngõ
vào của tín hiệu được nối với một biến trở 50K để điều chỉnh độ to nhỏ của tín hiệu vào.
Con chiết áp RV2 là dùng để điều chỉnh độ vang nhại dài hay ngắn của tín hiệu ngõ ra và
có giá trị là 50K, tại chân 15 tín hiệu ngõ ra được qua con điện trở 4,7K và con tụ 10uF và
tín hiệu ngõ ra này không được đưa ra trực tiếp qua loa để nghe mà là phải qua mạch công
suất và từ mạch xông suất ta có thể nghe được tín hiệu của sản phẩm.

11


3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TOÀN MẠCH VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.3.1 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch

Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
3.3.2 Tính toán thiết kế
Bảng 3-3: Tính toán – thiết kế delay của mạch

R
fck
td
THD

27.6K
2.0M
342ms
1.0%

21.3K
2.5M
273ms
0.8%

17.2K
3.0M
228ms
0.63%

14.3K
3.5M
196ms
0.53%

12.1K
4.0M
171ms
0.46%

10.5K
4.5M
151ms
0.41%

9.2K
5.0M
136.6ms
0.36%

8.2K
5.5M
124.1ms
0.33%

R
fck
td
THD

7.2K
6.0M
113.7ms
0.29%

6.4K
6.5M
104.3ms
0.27%

5.8K
7.0M
97.1ms
0.25%

5.4K
7.5M
92.2ms
0.25%

4.9K
8.0M
86.3ms
0.23%

4.5K
8.5M
81ms
0.22%

4K
9.0M
75.9ms
0.21%

3.4K
10M
68.1ms
0.19%

R
fck
td

2.8K
11M
61.6ms

2.4K
12M
56.6ms

2K
13M
52.3ms

1.67K
14M
48.1ms

1.47K
15M
45.8ms

1.28K
16M
43ms

1.08K
17M
40.6ms

894
18M
38.5ms

12


THD

0.18%

R
fck
td
THD

723
19M
36.6ms
0.14%

0.16%
519
20M
34.4ms
0.13%

0.15%

0.15%

288
21M
32.6ms
0.13%

0.15%

0.15%

0.14%

0.5
22M
31.3ms
0.13%

Theo bảng giá trị ta có giá trị R vào VCO tối đa là 27.6K nên ta có:
RV1+R4 =1.08K ÷ 27.6K
Các giá trị R dưới 1K không được khuyến cáo dùng khi khởi động mạch ECHO, với RV1
ta chọn biến trở 20K nên ta có:
R4 = 27.6 – 20 =7.6K
Ta chon R4 có điện trở là 7.6K để điều chỉnh cho phù hợp (theo tính toán)
Trên thực tế thì ta có thể chọn R4 bằng 10K và biến trở RV1 bằng 20K để điểu chỉnh
hoặc ta có thể chọn RV1=30K và R4=1K.

13

0.14%


CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH
4.1 LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
Bảng 4.1: Thông tin linh kiện sử dụng
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Tên linh kiện
U1
RV1, RV2, RV3
C828
D1
R13
R2
R16
R4
R9
R10
R1, R5, R6, R11, R14, R15
R7, R12
R3, R8
C3
C18
C10
C17
C6, C7, C11, C10, C21
C8, C19
C2, C4, C12
C9, C14
C15, C16
C5
C1, C13

Thông số, giá trị
IC ổn áp 7805
Biến trở 50K
Transistor
Led đỏ
Điện trở 100 Ohm
Điện trở 220 Ohm
Điện trở 330 Ohm
Điện trở 1K
Điện trở 4.7K
Điện trở 5.6K
Điện trở 10K
Điện trở 15K
Điện trở 100K
Tụ gốm 0.1nF
Tụ kẹo 3300pF
Tụ gốm 3900pF
Tụ kẹo 0.01uF
Tụ kẹo 0.1uF
Tụ gốm 560pF
Tụ hóa 1uF
Tụ hóa 4.7uF
Tụ hóa 10uF
Tụ hóa 47uF
Tụ hóa 100uF

4.2 MẠCH 3D

14

Kích thước, dạng vỏ
TO - 220
WH148-3P-103
TO-92, SC-43
5mm
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
Carbon Film
50V Ceramic Disc Cap
50V Polyester
50V Ceramic Disc Cap
50V Polyester
50V Polyester
50V Ceramic Disc Cap
50V-D10L20
50V-D10L20
25V-D10L20
25V-D10L20
25V-D10L20


Hình 4-2: PCB mặt trên

4.3 Quá trình lắp ráp và cân chỉnh
Lắp ráp linh kiện như mạch in, ban đầu mạch hoạt động không ổn định dễ bị hú khi ta tăng
âm lượng tín hiệu vào, nguyên nhân là do bị nhiễu tại dây tín hiệu của chân R12 và con tụ
C18 sau khi nối dây rời thì mạch ổn định hơn.
Mạch thứ 2 sau khi đi dây lớn hơn thì mạch ổn định hơn mak ít bị rè bị nhiễu tín hiệu, và
thay các con tụ gốm thành những con tụ kẹo để cho mạch hoạt động ổn định hơn tuy nhiên
vẫn có con tụ 3900pF vẫn là tụ gốm.
Ta lắp mạch Echo vào mạch công suất để cho nó hoạt động.

15


CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
5.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Mạch chạy ổn định, các biến trở điều chỉnh âm lượng, delay, độ ngân đều hoạt động tốt.
Khi ta gắn mic có dây thì khi phát ra loa bị rè do chưa nối vỏ máy
5.2 KẾT LUẬN
Mạch hoạt động so với dự kiến 90%
5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Làm cho mạch Echo số tạo ra âm thanh trong và không bị sôi, bị rè. Một mạch Echo tốt để
có thể tích hợp với những mạch khác tạo nên sản phẩm tốt phục vụ cho người tiêu dùng

16


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Thu Hà – “Giáo trình Điện tử cơ bản”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013
2. Giáo trình kỹ thuật số/ Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy. -- Tp.HCM: Đại học
Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2013

17



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×