đồ án kỹ THUẬT MẠCH TƯƠNG tự và số đề tài mạch khuếch đại công suất OCL ngõ vào đơn

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA : ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG
PHIẾU ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MƠN HỌC
Tên đồ án: KỸ THUẬT MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ
Họ và Tên
Trần Duy Vỹ
Nguyễn Phúc Ánh

Lớp
19DTCLC3
19DTCLC3

Mã sinh viên
106190141
106190097

Nhóm học phần : 1062363.2110.19.41A
Giảng viên hướng dẫn : TS. HUỲNH THANH TÙNG
Tên đề tài : Mạch khuếch đại công suất OCL ngõ vào đơn.
Thông số thiết kế :
-

Mạch : OCL đơn
Công suất : 15W
Trở kháng loa : 4 Ohm
Trở kháng vào : 200000 Ohm

- Điện áp vào : 0,7 V

- Băng thông : 50-15000 Hz
Méo phi tuyến : 0,2 %

Quá trình thực hiện đồ án :
ST
T

Ngày

Nội dung

Đánh giá của giảng
viên hướng dẫn

1
2
3
4
5

18/10/2021
30/10/2021
12/11/2021
08/12/2021
23/12/2021

Giao đề tài
Tính tốn lý thuyết
Mơ phỏng
Thi cơng

Hồn thiện mạch + Bảo vệ

Đạt yêu cầu
Đạt yêu cầu
Đạt yêu cầu
Đạt yêu cầu
Đạt yêu cầu

Chữ ký của
giảng viên
hướng dẫn

Ý KIẾN CỦA GIẢNG VIÊN :
………………………………………………………………………………………………………
Đà Nẵng, Ngày 23 Tháng 12 Năm 2021
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. Huỳnh Thanh Tùng

2


LỜI NĨI ĐẦU

Ngành Điện tử - Viễn thơng là một trong những ngành quan trọng trong sự phát triển của đất
nước. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ làm cho ngành Điện tử - Viễn thông
ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu mới. Nhu cầu sử dụng máy móc cơng nghệ
ngày càng cao của con người là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử - Viễn thông phát triển
không ngừng, phát minh ra các sản phẩm mới có tính năng ứng dụng cao đa tính năng. Nhưng
một điều căn bản của các sản phẩm đó là đều bắt nguồn từ các linh kiện R,L,C Diode, BJT,.... mà
nền tảng là môn cấu kiện điện tử.

Hiện nay, nước ta có rất nhiều loại máy khuếch đại âm thanh trên thị trường, mà tầng khuếch
đại công suất được thiết kế từ các loại mạch như OCL, OTL,.... Đến với đồ án kỹ thuật mạch
điện tử lần này, nhóm chúng em mang đến đây mạch khuếch đại âm thanh sử dụng mạch khuếch
đại OCL.
Qua nỗ lực nghiên cứu và tìm hiểu cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Thanh Tùng
và thầy Vũ Vân Thanh đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này.
Với khoảng thời gian có hạn cũng như độ hiểu biết kiến thức cịn hạn chế nên chúng em khó có
thể tránh khỏi những sai sót, chưa thể tối ưu mạch đã làm ra. Chúng em mong quý thầy cô thông
cảm giúp đỡ và chỉ bảo thêm cho chúng em, cho chúng em thêm kinh nghiệm để cải thiện hơn về
mặt sản phẩm lần sự hiểu biết của chúng em. Chúng em xin chân thành thầy Huỳnh Thanh Tùng
và các thầy, cô đã giúp đỡ chúng em trong thời gian qua.

3


MỤC LỤC
PHẦN I: LÝ THUYẾT
Chương 1: Transitor lưỡng cực (BJT)
1. Cấu tạo cơ bản của BJT
2. Hoạt động
3. Các cách ráp và độ lợi dòng
4. Dòng rỉ trong transitor – điện áp tối đa
5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới BJT
6. Phân cực điểm tĩnh cho BJT – Ổn định phân cực
7. Mơ hình tín hiệu nhỏ
Chương 2: Các mạch ứng dụng
1. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ
2. Mạch khuếch đại nhiều tầng – ghép nối BJT
3. Nguồn dòng ổn định dùng BJT
4. Khuếch đại công suất

5. Mạch khuếch đại nối trực tiếp Darlington
6. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại
7. Đáp ứng tần số mạch khuếch đại
PHẦN 2: THIẾT KẾ
Sơ đồ mạch
I. Tính tốn
1. u cầu
2.Tính tốn nguồn cung cấp
3. Tính tốn mạch khuếch đại
4. Thiết kế tầng thúc
5. Tính tầng khuếch đại
6. Tính hệ số khuếch đại
7. Tính mạch bảo vệ
4


8. Mạch lọc ZOBEL
9. Tính tốn chọn tụ
10. Kiểm tra độ méo phi tuyến
11. Giá trị các linh kiện sau khi tính tốn
II. Kết quả
1. Kết quả mơ phỏng điện áp
2. Kết quả đo OSCILLOSCOPE
3. Kết quả ANALOGUE ANALYSIS
4. Kết quả đo công suất
5. Kết quả đo FREQUENCY RESPONSE
6. Kết quả đo FOURIER ANALYSIS
7. AUDIO ANALYSIS
PHẦN 3: DATASHEET
1. 1N4007

2. 2SA1015
3. 2SB6880
4. 2SA1013
5. 2SC2073
6. 2SA940
7. 2SC1815
8. 2SD7180

5


PHẦN I: LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I : TRANSISTOR (BJT)
1. Cấu tạo cơ bản của BJT :
Transitor lưỡng cực gồm hai mối nối pn nối tiếp nhau, được chế tạo trên cùng
một mẫu bán dẫn Ge hoặc Si.
Hình sau mơ tả cấu trúc của hai loại BJT NPN và PNP

Ta thấy rằng, tương ứng với mỗi miền bán dẫn là một cực của BJT, sự pha
tạp (nồng độ của lỗ trống hay điện tích tự do) giảm dần từ cực E qua cực C,
mà điện tích sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp
nên, lỗ trống/điện tích tự do sẽ phát từ E nên cực này được gọi là cực phát
(Emitter), cực C nhận các điện tích nên gọi là cực thu (Collector), cực B
chuyển tiếp giữa 2 miền nên được gọi là cực nền (Base). Ngồi ra, miền
chuyển tiếp B có độ rộng nhỏ nhất, kế tiếp là miền phát và rộng nhất là miền
thu.
2. Hoạt động :
- Tùy theo phân cực của các tiếp giáp mà ta có 3 vùng hoạt động Vùng ngắt:
BE phân cực nghịch

Vùng tích cực: BE phân cực thuận, BC phân cực nghịch
Vùng bão hòa: BE phân cực thuận, BC phân cực thuận
Trong thực tế khi sử dụng BJT để khuếch đại tín hiệu, ta phân cực BJT ở vùng tích
cực.
- Xét BJT NPN hoạt động ở vùng tích cực (PNP tương tự)
Mối nối BE phân cực thuận nên vùng nghèo ở lớp tiếp giáp hẹp lại, BC phân cực
nghịch nên vùng nghèo rộng ra .
-

6


Nhiều điện tử tử cực âm nguồn đi vào cực phát và khuếch tán sang cực nền (do phân
cực thuận) tạo ra dòng IE
Ta đã biết tại vùng nền hẹp và ít lỗ trống nên hầu hết điện tử sẽ khuếch tán thẳng
sang vùng thu tùy theo độ rộng của vùng nghèo BC và đi về cực dương nguồn tạo ra
dịng IC.
Mặt khác một ít điện tử tại cực nền sẽ đi về cực dương nguồn VEE tạo ra dòng IB rất nhỏ.

Như vậy theo định luật KCL: IE = IC + IB
Do IB rất nhỏ nên IE

IC

Đặc tuyến của IC theo VCE và IB có dạng:

7


3. Các cách ráp và độ lợi dòng :

- Khi sử dụng, BJT được ráp theo 3 cách căn bản: cực phát chung, cực
nền chung và cực thu chung. Cực chung là cực nối với đất (GND) và
được sử dụng cho cả ngõ vào và ngõ ra.
Dưới đây là sơ đồ 3 kiểu mắc:

Trong mỗi cách ráp, người ta định nghĩa độ lợi dòng :
Ai = dòng ngõ ra / dòng ngõ vào
Độ lợi dòng điện của BJT thường dùng là độ lợi trong cách ráp cực E chung và B
chung Với cực E chung:
Ai = hfe = β = IC/IB
=> IE = (β+1)IB
Với cực B chung:
Ai = hfb = α = IC/IE
β thường có giá trị từ vài chục đến vài trăm lần, α thường có giá trị từ 0.95 –
0.999 lần
Trong thực tế, β và α thường được nhà sản xuất cung cấp trong datasheet.

8


Từ định nghĩa và định lý Kirchoff về dòng điện ta rút ra cơng thức liên hệ:

4. Dịng rỉ trong transitor – điện áp tối đa :
- Vì mối nối BC thường được phân cực nghịch nên cũng có dịng ngược bão
hòa ISAT chạy qua và được gọi là ICBO
Trong trường hợp cực B để hở, ta đặt điện áp vào 2 đầu cực C và E cũng xuất
hiện dòng điện, dòng này được gọi là ICEO.
ICBO và ICEO thường được nhà sản xuất cung cấp
Ngoài ra, nhà sản xuất cịn cung cấp thêm một số thơng số khác như
VCEO: điện áp VCE tối đa mà BJT chịu được

-

VEBO: điện áp VBE/VEB tối đa BJT chịu đươc
5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới BJT :
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới các thơng số của BJT:

Vì sự thay đổi các thơng số do nhiệt độ nên ổn định nhiệt được xem là ưu tiên
hàng đầu khi thiết kế mạch khuyếch đại, một số phương pháp thường sử dụng
trong mạch là hồi tiếp âm, bổ chính nhiệt dùng diode…
6. Phân cực điểm tĩnh cho BJT – Ổn định phân cực :
Trong bài phân tích là BJT NPN, nhưng các kết quả khảo sát vẫn cùng với
BJT PNP, chỉ cần chú ý chiều dịng điện và cực tính nguồn cung cấp.
a. Phân cực cố định :

9


Cách tính tốn :
Bước 1: Áp đụng định lý KCL cho ngõ vào ra tính được IB: IB = (Vcc-0.7)/RB
Bước 2: Sử dụng công thức liên hệ : IC = βIB
Bước 3: Áp dụng KVl cho ngõ ra tính được VCE: Vce = Vcc – IC.RC (1)
=> Điểm làm việc tĩnh Qpoint(IC, VCE) và đồ thị phương trình (1) gọi là loadline
(đường tải điện)
- Điều kiện BJT hoạt động trong vùng tuyến tính :
Mối nối BE phân cực thuận, Mối BC phân cực nghịch:
Vc >VB  VCE>VBE
 Vcc – IC.RC > 0.7 (với BJT SI)
 (Vcc – 0.7)/RC > IC
 IB < (Vcc-0.7)/(RC*β)
 RB < β.RC

b. Phân cực ổn định cực phát :

RE được thêm vào nhằm mục đích hồi tiếp âm ổn định phân cực

10


Cách tính tốn:
Bước 1. Sử dụng KVL ngõ vào ta có:
VCC = RB.IB + VBE + RE.IE
Bước 2: Thay IE = (1+β.IB)

=>
Bước 3: Suy ra IC = β.IB
c. Phân cực bằng cầu chia điện thế :

Đây là cách được sử dụng phổ biến bởi độ ổn định và dễ tính tốn.
Cách tính tốn:
Bước 1: Dùng định lý Thevenin biến đổi mạch

Với RBB = R1 // R2
11


VBB = VCC.R2/(R1+R2)
Bước 2: KVL cho mạch ngõ vào
VBB = RBB.IB + VBE + RE.IE
Bước 3:

Thay IE = (1+β).IB

=>
Bước 4: Suy ra IC = β.IB

d. Thiết kế mạch phân cực dùng trong khuếch đại tín hiệu nhỏ :

Mục đích của việc phân cực cho BJT là thiết lập một điểm làm việc tĩnh (Qpoint) và
nhờ đó xác định vùng hoạt động ban đầu của transistor
-

Khi thiết kế mạch phân cực cho BJT trong vùng tích cực, ta cần chú ý:
VCE > 0.2V

Thực tế, VCE thường được phân cực dựa theo yêu cầu về độ lợi áp của mạch, nó
phải lớn hơn VP của điện áp ngõ ra IPC << IC
IPC là dòng chạy trong cầu phân áp cực B trong mạch phân cực bằng cầu phân
áp Thông thường, để mạch hoạt động ổn định, ta cần IPC >> IB, nhưng IPC càng
lớn thì hiệu suất càng thấp, thế nên ta chọn IPC = 10.IB
7. Mơ hình tín hiệu nhỏ :
Khi hoạt động trong chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ, BJT có thể được
vẽ dưới dạng mơ hình tương đương gồm các điện trở và nguồn dịng
phụ thuộc. Có 2 bước phân tích mạch:
1 : Phân tích mạch DC
Xác định sơ đồ DC bằng cách hở mạch tụ điện và ngắn mạch cuộn cảm
-

Xác định Qpoint tùy theo phương pháp phân cực
2 : Phân tích mạch AC
Xác định sơ đồ AC bằng cách nối tất cả nguồn về mass, nối tắt tụ và hở mạch cuộn
cảm Thay thế tất cả transistor bằng mơ hình tín hiệu nhỏ:
-

12


Thông số:
Điện dẫn gm = 40.IC
Trở kháng vào rπ = β0/gm
Trở kháng ra ro = VA/IC với VA là điện áp Early Dựa trên sơ đồ mạch
AC tính tốn tất cả các thơng số dịng áp vào ra.
Để đảm bảo cho mạch hoạt động trong vùng tín hiệu nhỏ, có một số yêu cầu sau:
|vbe| <= 2VT/10 = 5mV
|ic| <= 0.2IC

13


CHƯƠNG 2 : CÁC MẠCH ỨNG DỤNG
1. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ :
a. Mạch khuếch đại E
chung có RE
SƠ ĐỒ MẠCH :

Phân tích mạch:
-

Ngõ vào tín hiệu v1 tại cực B, tín hiệu lấy ra tại cực C
C1 C3 là các tụ liên lạc xoay chiều, mục đích là ngăn dòng 1 chiều DC đi qua
R1, R2, R3, RE, R6 là các trở phân cực. Ngồi ra, R6 có vai trị ổn định 1 chiều, RE
có vai trị ổn định cả 1 chiều lẫn xoay chiều
C2: tụ thoát xoay chiều. Do RE càng lớn, AV mạch càng giảm, mà RE q nhỏ thì

Qpoint lại khơng ổn định nên người ta mắc thêm tụ C2 nhằm đảm bảo RE phù hợp
mà Qpoint vẫn ổn định.

Bằng các phương pháp tính tốn ta rút ra công thức tổng quát cho mạch:

14


Đặc điểm của mạch:
-

Mạch chủ yếu khuếch đại điện áp
Ỏn định, ít biến thiên theo nhiệt độ
Làm việc ở chế độ A nên tín hiệu ra chuẩn
Thường được sử dụng với mục đích khuếch đại biên độ tín hiệu b. Mạch khuếch đại C
chung

Phân tích mạch:
-

Ngõ vào tín hiệu tại cực B, tín hiệu lấy ra tại cực E
Do tín hiệu lấy ra tại cực E nên ta có thể xác định mạch này không khuếch đại điện áp
Tụ C1, C3 là tụ liên lạc xoay chiều.
R1, R2, R4 là các trở phân cực tĩnh
15


Bằng các phương pháp tính tốn ta rút ra cơng thức cho mạch:

Đặc điểm của mạch:

-

Không khuếch đại điện áp tín hiệu mà khuếch đại dịng điện
Chấp nhận tín hiệu đầu vào lớn
Do các đặc điểm trên nên thường được dùng để khuếch đại công suất

2. Mạch khuếch đại nhiều tầng – ghép nối BJT :

-

Trong thực tế, một mạch amply công suất gồm nhiều tầng kết nối với nhau,
mỗi tầng có một chức năng xác định:
16


Tầng tiền khuếch đại: là tầng nhận tín hiệu vào, khuếch đại sơ, chống
méo tín hiệu. Nó cung cấp một trở kháng vào lớn do cơng suất tín hiệu
vào khuếch đại rất nhỏ. Trong thực tế, tầng này thường dùng mạch vi
sai, mạch này có ưu điểm rất lớn do thiết kế đối xứng loại bỏ được các
loại nhiễu đồng pha. Nhưng đồ án này sử dụng mạch ngõ vào đơn E
chung nên khơng đề cập tới.
• Tầng thúc: là tầng kế tiếp tầng tiền khuếch đại, được liên kết gián tiếp
bằng tụ hoặc liên kết trực tiếp. Thông thường đây là mạch C chung
nên cung cấp độ lợi điện áp lớn.
• Tầng cơng suất: là tầng xuất tín hiệu ra tải, cách li tải có trở kháng nhỏ
ra khỏi các tầng trước, nhận tín hiệu tử tầng thúc nên biên độ tín hiệu
rất lớn, đồng thời tải trở kháng nhỏ nên để biên độ tín hiệu khơng suy
giảm, AI phải đủ lớn, phù hợp với yêu cầu trên chỉ có mạch C/D
chung. Trong thực tế, người ta mắc theo kiểu đẩy kéo và dùng mạch
Darlington để tăng độ lợi dịng.

Khó khăn khi thiết kế mạch amply nhiều tầng thường đến từ khâu ghép nối
liên tầng.
Với ghép nối gián tiếp bằng tụ, các tầng được coi như riêng rẽ về mặt
điện áp 1 chiều, cách ghép nối này có ưu điểm là dễ tính tốn, dễ thực
hiện, nhược điểm là tiêu tốn linh kiện, đồng thời tụ liên lạc sẽ làm giảm
đáp ứng tần số mạch, gây méo tín hiệu.
•

-

Ghép nối trực tiếp sẽ loại bỏ hết các nhược điểm mà ghép nối gián
tiếp gây nên, nhưng độ khó khi tính tốn thi cơng cao, điện áp một chiều
ảnh hưởng từ tầng này tới tầng khác gây khó khăn khi ổn định mạch.
3. Nguồn dòng ổn định dùng BJT
- Trong nhiều trường hợp, ta vừa muốn có trở kháng cao, vừa có dịng lớn và
ổn định, thì nguồn dịng dùng BJT là một lựa chọn tối ưu.

Phân tích mạch:
Mạch sử dụng một BJT được phân cực bằng cầu phân áp, với Io là dòng tải, và trở
kháng Rout.
-

Dòng tải Io:
17


Io = (VB – VBE)/RE
Với VB được tính thơng qua công thức cầu
phân áp Trở kháng Rout:

-

Thực tế, R1 thường được thay thế bằng các diode để ổn định Io
Mạch này thường được dùng để thay thế RC hoặc REE trong vi sai để ổn
định phân cực cho mạch, nâng cao độ lợi điện áp, nâng cao hệ số nén nhiễu
đồng pha.

4. Khuếch đại công suất :
- Mạch này được thiết kế để cung cấp trở kháng ra nhỏ (thường là tải) và dòng ra lớn.
a. Mạch khuếch đại chế độ A :
-

Transistor sẽ dẫn cả chu kỳ trong một chu kỳ tín hiệu vào, thơng thường là mạch C
chung hoặc D chung

-

Mạch này có đặc điểm độ tuyến tính rất cao, độ méo nhỏ
Nhưng vì có dịng phân cực tĩnh nên hiệu suất rất thấp
Hiệu suất của mạch là tỷ số công suất tải và công suất do nguồn cung cấp cho cả
mạch khuếch đại
Khi công suất tải cực đại thì điện áp trên tải cực đại (bằng điện áp nguồn cung cấp)
Giả sử tín hiệu vào hình since, thì khi cơng suất cực đại: vo = VDD * sin(𝜔𝑡) Cơng
suất hữu ích trên tải:
PL = RL * ILP2 /2 = VDD * ILP/2

-

Công suất nguồn cung cấp:
PCC = 2VDD*ILP

18


 Hi ệu suất của mạch chế độ A :

b. Mạch khuếch đại ch ế độ B

-

Mạch sử dụng 2 con transistor bổ phụ mắc đẩy kéo, hoạt động theo ngun tắc sau:

Giả sử tín hiệu vin hình sine

Khi ở bán kỳ dương của tín hiệu, VB cao nên M1 dẫn, M2 tắt, dòng tải chạy qua M1
Khi ở bán kỳ âm của tín hiệu, VB thấp nên M1 tắt, M2 dẫn, dòng tải chạy qua M2
Do hoạt động luân phiên, khơng có dịng tĩnh nên hiệu suất của mạch rất cao:
Công suất trên do nguồn cung cấp ở 1 bán kỳ cho 1 transistor:
-

Hi ệu suất mạch:

-

V ấn đề của mạch chế độ B là vùng ngưng dẫn của transistor làm xu
ất hiện méo xuyên tâm:

Do mỗi transistor đều có VBE > 0 (≈ 0.7𝑉), nên khi khơng có dịng tĩnh phân cực,
transistor ln ở chế độ “ngủ sâu”, khi có tín hiệu vào, tín hiệu này phải vượt ngưỡng
thì mới làm transistor hoạt động. Hậu quả là với tín hiệu vin hình since liền mạch như

sau, thì vout xuất hiện khoảng ngắt gọi là méo xuyên tâm:

19


c. Mạch khuếch đại chế độ AB:
Ta có thể sửa méo ở chế độ B bằng cách kết hợp 2 chế độ AB:

-

Bằng cách thêm điện áp mồi, các transistor luôn nằm trong vùng sẵn sàng hoạt động.
Điện áp mồi phải đủ lớn để giúp tín hiệu vượt qua V ngưỡng dễ dàng, nhưng không
được quá lớn để đảm bảo hiệu suất mạch
Thông thường, các điện áp mồi này được tạo ra bằng các diode có VD ≈ VBE (VGS)

20


5. Mạch khuếch đại nối trực tiếp Darlington :

Mạch Darlington được thiết kế để dùng cho mạch công suất
Tầng công suất u cầu hệ sơ khuếch đại dịng cao, điện áp lớn, nhưng trong
thực tế, để BJT chịu được dòng cao, thì kích thước phải càng lớn, mà kích
thước càng lớn thì β càng nhỏ.
- Để giải quyết, người ta phát minh ra mơ hình mạch Darlington, với 2 BJT
được mắc theo sơ đồ như trên:
T1 là transistor kích, có thước nhỏ, β1 lớn
-

T2 là transistor tải, có kích thước lớn, chịu dòng cao, β2 nhỏ

-

-

Mạch Darlington hoạt động tương tự như 1 transistor, nhưng có hệ số βtđ là
tích 2 thành phần: βtđ = β1*β2
Rin = β1*β2*RL (rất lớn)
βtđ thường có giá trị rất lớn, từ vài trăm đến vài chục nghìn lần, đồng thời
chịu dịng cao, nên trên được sử dụng rộng rãi và được chế tạo thành 1 linh
kiện gọi là BJT Darlington.

6. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại :
- Hồi tiếp âm là phương pháp được sử dụng để ổn định mạch khuếch đại,
nguyên lý của phương pháp này là trích xuất tín hiệu ra đưa về tầng đầu
vào, qua nguyên lý cộng trừ mà khi mạch bất ổn định (AV tăng cao do
nhiệt độ…) thì tín hiệu ra vẫn khơng thay đổi.

21


-

Sơ đ ồ nguyên lý:

-

Ta có đ ộ l ợi c ủa m ạch khu ếch đại khi có h ồi ti ếp như mơ hình trên là:

Af = A(1+βA)
Hồi tiếp âm: |Af| < |A|

-

Đặc điểm của mạch có hồi tiếp âm:
Ổn định khuếch đại vịng kín:
Thơng số của transistor sẽ thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ, áp suất
… Nên độ lợi A toàn mạch sẽ biến thiên rất nhiều. Khi có hồi tiếp:

•

Af = A(1+βA)
Ta thấy khi A thay đổi, thì Af sẽ thay đổi nhỏ hơn A là (1+ βA) lần
Trong trường hợp | βA| >>1 thì:
Af

1/β

Nghĩa là mạch khuếch đại sau khi hồi tiếp âm độ lợi chỉ phụ
thuộc vào β, là hệ số hồi tiếp, mà hệ số này thường được xác định dựa
trên các thành phần thụ động như R và C, ổn định theo điều kiện mơi
trường nên độ lợi tồn mạch được giữ vững.
•

Ngồi ra, mạch khuếch đại có hồi tiếp âm cịn có ưu điểm về băng
thơng và trở kháng vào so với mạch khơng có hồi tiếp.

22


7. Đáp ứng tần số mạch khuếch đại :

-

-

-

Ảnh hưởng của các tụ đến đặc tuyến của mạch khuếch đại:
• Vùng tần số cao: do các tụ bên trong BJT
• Vùng tần số thấp: do các tụ liên lạc, thoát xoay chiều
• Vùng tần số trung bình: do các tụ kể trên
Trong mạch ampli, ta thường chỉ quan tâm đến đáp ứng tần số thấp do các tụ liên lạc,
thoát xoay chiều quyết định, mà không quan tâm tới đáp ứng tần số cao. Do tần số cao
chỉ ảnh hưởng bởi các tụ ký sinh trong BJT, thường xuất hiện ở các tần số từ vài trăm
kHz trở lên, mà fmax của mạch ampli thường khá thấp, từ 15k-20kHz.
Các nguyên tắc tính tốn chọn tụ:
• Trong thực tế, tụ điện có điện dung càng cao, điện áp càng cao càng có kích thước
lớn, nên việc chọn tụ phù hợp có tác dụng giảm kích thước và giá thành.
• Ngun tắc chọn tụ: trở kháng của tụ nhỏ hơn rất nhiều trở kháng tương đương
xung quanh tụ, tức tiêu hao trên tụ rất nhỏ khơng đáng kể:

Ta có:

Z C1 < < R td
C1

>=

10

(𝜔 ∗𝑅𝑡đ)

23


PHẦN 2 : THIẾT KẾ
SƠ ĐỒ MẠCH :

I) TÍNH TỐN :
1) Yêu cầu :
-

Mạch : OCL đơn
Công suất : 15W
Trở kháng loa : 4 Ohm
Trở kháng vào : 200000 Ohm

- Điện áp vào : 0,7 V
- Băng thông : 50-15000 Hz
Méo phi tuyến : 0,2 %

24


2) Tính tốn nguồn cung cấp :
Điện áp cực đại lên tải :
Giả sử tín hiệu vào có dạng : Vi = V. Sinωt (V)
Khi đó tín hiệu ra có dạng : VL = VLP . Sinωt (V)
iL = ILP . Sinωt (A)
Trong đó : VLP = √ 2 . VL : Điện áp cực đại trên tải.
ILP = √ 2 . IL : Cường độ dòng điện cực đại trên tải.

Công suất trên tải : PL = RL . IL2 = RL . ( ILP2 / 2) = VLP2 / 2RL
Vậy biên độ điện áp ra cực đại lên tải .
VLP = √ 2 P L RL = √ 2.15. 4 ≈ 10,95 (V)
1) Dòng điện cực đại trên tải và điện áp nguồn cung cấp :
ILP = VLP / RL = 10,95 / 4 = 2,74 (A)
Ihd = ILP / √ 2 = 2,74 / √ 2 = 1,94 (A)
Chọn nguồn : VCC ≥ VLP + VCES1 + VRE (VRE = VR1 )
VCES1 ≤ 2V
VR1 ≤ 1V
 VCC = 10,95 + 2 + 1 = 13,95 V
Chọn nguồn 15 V
Vì là mạch OCL đơn nên ta chọn nguồn đối xứng VCC = ± 15 V
Công suất nguồn cung cấp : PCC = 2 . VCC . ICC
Với ICC = ILP / π = 2,74 / π ≈ 0,87 (A)
 PCC = 2 . 15 . 0,87 = 26 W
Chọn Px/ct = ( VLhd / RL )2 = VLP2 / 2RL = 10,952 / 8 = 15 W
Công suất tiêu tán : Ptt = PCC – Px/ct = 26 – 15 = 11 W
Hiệu suất của mạch :
η = ( Px/ct / PCC ) . 100 = ( 15 / 26 ) . 100 = 57,7 %
2) Tính tốn mạch khuếch đại :
Để tránh méo xuyên tâm, đồng thời đảm bảo hiệu suất ta chọn Q1 , Q2 làm việc ở chế độ AB,
chọn dịng tính 20 ÷ 50 mA. Dòng tĩnh qua Q1 , Q2 là :
- Chọn IE/Q1 = IE/Q2 = 0,05 (A)
- Dòng cực đại qua trở :
IEP/Q1 = IEP/Q2 = ILP + IE/Q1 = 0,05 + 2,74 = 2,79 (A)
 R1 = R2 = VR1 / IEP/Q1 = VLP / 20 IEP/Q1 = 10,95 / (20 . 2,79 ) = 0.2 Ω
 Chọn R1 = R2 = 0,22 Ω/5W
Công suất tiêu tán trên R1 :
PR1/Q1 = Ihd2 . R1 = 1,942 . 0,22 = 0,83 W . Chọn R1 = R2 = 0,22 Ω/5W
25