đề tài mạch khuếch đại công suất otl ngõ vào đơn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.43 MB, 67 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Trường Đại Học Bách KhoaKhoa Điện Tử - Viễn Thơng

PHIẾU ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌCTên đồ án: Kỹ thuật mạch điện tử

*Nhóm HP: 21.38

*Người hướng dẫn: Võ Tuấn Minh

*Tên đề tài: Mạch khuếch đại công suất OTL ngõ vào ĐƠN * Thông số thiết kế:

+ Công suất: 45 [W] + Điện áp ngõ vào: 0.5 [V] + Trở kháng vào: 110 [KΩ]Ω]]+ Điện trở loa: 4 [Ω]] + Băng thông: 40Hz-20kHz + Méo phi tuyến: 0.2 [%]

Quá trình thực hiện đồ án:

*Ý kiến của NHD

Đà Nẵng, ngày 4 tháng 1 năm 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

……… Người hướng dẫn

………

……… Võ Tuấn Minh ………

………

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU...5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH...6

I./ Giới thiệu chung...6

II./ Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ...6

1.1. Mở đầu chương...6

1.2. Khuếch đại tín hiệu nhỏ...6

1.3. Phân cực cho BJT...7

1.4. Phân cực bằng dòng Ib cố định...7

1.5. Phân cực bằng hồi tiếp từ Collector...8

1.6. Phân cực bằng cầu phân áp...9

1.7. Mạch khuếch đại dùng BJT...10

1.8. Mạch khuếch đại Base chung...15

CHƯƠNG 2: HỒI TIẾP...17

2.1. Giới thiệu chương...17

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

2.2. Sơ đồ khối...17

2.3 Phân loại hồi tiếp...17

2.3.1 Hồi tiếp dương...17

2.3.2. Hồi tiếp âm...18

2.3.3. Tính chất-tác dụng...18

2.4. Tác dụng của hồi tiếp...20

2.4.1. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại...20

2.4.2. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào...21

2.4.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra...22

2.4.4. Giảm méo tần số...22

2.4.5. Giảm tạp âm và méo phi tuyến...22

2.4.6. Cải thiện băng thông mạch khuếch đại khi có hồi tiếp...23

2.5. Các mạch hồi tiếp thực tế...23

2.5.1 Mạch hồi tiếp điện áp-nối tiếp...23

2.5.2. Mạch hồi tiếp điện áp-song song...24

2.5.3. Mạch hồi tiếp dòng điện-song song...25

2.5.4. Hồi tiếp dịng điện-song song...26

2.6. Kết luận chương...27

CHƯƠNG 3: KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT...29

3.1.Giới Thiệu Chương...29

3.2.Phân loại khuếch đại công suất...29

3.3 Các chế độ khuếch đại công suất...29

3.3.1Khuếch đại công suất chế độ A...30

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

3.3.2Khuếch đại công suất chế độ B...32

3.3.3Khuếch đại công suất chế độ AB...33

3.4Mạch khuếch đại công suất ...34

3.4.1 Mạch khuếch đại công suất OTL...34

3.4.2 Mạch khuếch đại công suất OCL...35

3.4.3 Mạch khuếch đại Darlington...36

4.1.14.Kiểm tra độ méo phi tuyến...35

CHƯƠNG 5: KIỂM TRA MẠCH KHUẾCH ĐẠI...36

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

5.1. Mở đầu chương...36

5.2. Kiểm tra mạch khuếch đại mô phỏng...36

5.2.1. Kiểm tra mạch khuếch đại khi khơng có tín hiệu ngõ vào...36

5.2.2. Kiểm tra mạch khuếch đại khi có tín hiệu ngõ vào...36

5.2.3. Kiểm tra mạch tổng thể khi có tín hiệu ngõ vào...39

5.3. Kiểm tra mạch khuếch đại...40

5.3.1. Kiểm tra mạch khi khơng có tín hiệu ngõ vào...40

5.3.2. Kiểm tra mạch khi có tín hiệu ngõ vào...40

5.3.3. Kiểm tra mạch tổng thể khi có tín hiệu ngõ vào...41

5.4. Nhận xét mạch khuếch đại khi đã thi công...41

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

LỜI NÓI ĐẦU

KΩ]inh tế - xã hội càng ngày càng phát triển thì nhu cầu con người cũng nhưviệc hội nhập quốc tế là một vấn đề vô cùng cấp thiết. Vì thế ngày càng địi hỏi cácngành khoa học – kĩ thuật hiện nay phải tiên tiến hơn và đáp ứng các nhu cầu caotrong thực tế của con người. Trong đó các ngành cơng nghệ kĩ thuật điện tử cũngđóng một vai trị quan trọng khơng kém Là sinh viên còn ngồi trên ghế nhà trường,chúng em đã được trau dồi những kiến thức chuyên môn về ngành học. Tuy đã đượchọc và thực hành trên lớp nhưng đó chỉ là một phần nhỏ bé so với kiến thức thực tế.

Chúng em được phần công đề tài “THIẾT KΩ]Ế MẠCH KΩ]HUẾCH ĐẠI CÔNGSUẤT OTL NGÕ VÀO ĐƠN”. Với mong muốn một lần nữa được vận dung kiếnthức đã học, sử dụng thành thạo các phần mềm công cụ, tổ chức thiết kế và thi cơngcó bài bản và kĩ năng hơn… để tạo nên sản phẩm có trong thực tế. Là một sinh viênnăm ba học tại trường Đại học Bách KΩ]hoa Đà Nẵng, đây là đồ án đầu tiên của chúngem được nghiên cứu và thực hành về mạch điện tử. Dưới sự giúp đỡ và hướngdẫn nhiệt tình của thầy Võ Tuấn Minh, cùng với tinh thần học hỏi, niềm đam mê vớiđồ án, với sự trợ giúp của các bạn cùng khóa và tự tìm tịi trong các tài liệu thamkhảo. Nhóm chúng em đã hồn thành đồ án một cách tốt nhất có thể. Mặc dù vậy,dothiếu kinh nghiệm nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót khơng đáng cótrong cả tính tốn và thi cơng mạch thực tế. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sựgóp ý và giúp đỡ của các thầy cơ để có thêm kinh nghiệm sau này. Cuối cùng chúngem xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Võ Tuấn Minh, người đã hướng dẫnnhiệt tình để chúng em có thể hồn thành được đồ án này.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH

I. Giới thiệu chung

Mạch khuếch đại âm thanh là một trong những sản phẩm tạo nền tảng pháttriển cho sự phát triển của những sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu cầu của conngười. Sau hơn 3 năm học, với sự tích lũy kiến thức của các mơn học: Cấu kiệnđiện tử, kỹ thuật mạch điện tử và lý thuyết mạch điện tử đã đảm bảo cho chúng emcó thể phân tích và thiết kế một mạch khuếch đại cơng suất.

Thực tế trong nước ta đã có rất nhiều mạch khuếch đại công suất trên thịtrường. Nhưng phổ biến nhất vẫn là mạch khuếch đại công suất OTL. Hiệu suất cao.Mạch này loại bỏ biến áp đảo pha, biến áp xuất âm. KΩ]hắc phục được đáng kể hiệntượng méo phi tuyến có các thành phần hài bậc cao gây ra. Tụ xuất âm ngăn dòngđiện một chiều, chỉ cho thành phần xoay chiều đi qua. Có thể làm việc ở chế độ ABnên cho hiệu suất cao. Công suất gấp đôi loại mạch dùng 1 Transistor. Dùng nguồnđơn. Mạch đơn giản, ổn định, chất lượng cao.

II. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ1.1. Mở đầu chương

Trong chương này, sẽ đề cập tới khuếch đại tín hiệu nhỏ với phần tử điềukhiển là BJT. KΩ]hi có một sự thay đổi tín hiệu điện áp ở Vin, làm thay đổi cường độdòng điện đi qua cực B. Với các đặc tính khuếch đại dịng điện của BJT, chỉ cần daođộng nhỏ ở Vin sẽ khuếch đại sự thay đổi đó và xuất tín hiệu ra ở cực C hay Vout.Và các thơng số chính của mạch khi khuếch đại:

 Độ lợi điện áp. Độ lợi dòng điện. Tổng trở kháng vào. Tổng trở kháng ra.

Mỗi BJT có thể có nhiều cách mắc khác nhau, tùy thuộc vào chức năng nhưdùng để khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hay cả hai.

1.2. Khuếch đại tín hiệu nhỏ

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

- KΩ]huếch đại là q trình biến đổi một đại lượng (dịng điện hoặc điện áp) từ biên độnhỏ ở ngõ vào thành biên độ lớn hơn nhiều ở ngõ ra mà không làm thay đổi tần sốcủa nó. Mạch khuếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạchkhuếch đại âm tần trong Amply, khuếch đại tín hiệu video,….

- KΩ]hi xét BJT hoạt động dưới điều kiện tín hiệu nhỏ thì có thể xem BJT như một bộkhuếch đại xoay chiều.

- KΩ]huếch đại có ba loại mạch chính là:

+ KΩ]huếch đại về điện áp: là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biện độ nhỏ vào,đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần.

+ KΩ]huếch đại về dòng điện: là mạch khi ta đưa một tiến hiệu có cường độ yếuvào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần. + KΩ]huếch đại cơng suất: là mạch khi ta đưa một tín hiêu có cơng suất yếu vào,đầu ra ta thu được tín hiệu có cơng suất mạnh hơn. Và mạch khuếch đại công suất làkết hợp cả hai mạch mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện vào làm một.

1.3. Phân cực cho BJT

Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng: vùng tác động, vùng bão hòa, vùngngưng. Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt động của transistor sẽ được đặt trong vùng đấy.- Vùng tác động: (cùng khuếch đại hay tuyến tính)

+ Nối phát – nền (E-B) phân cực thuận+ Nối thu – nền (C-B) phân cực nghịch- Vùng bão hòa:

+ Nối phát – nền (E-B) phân cực thuận+ Nối thu – nền (C-B) phân cực thuận

- Vùng Ngưng: Nối phát – nền (E-B) phân cực nghịch

Như vậy, phân cực transistor là đưa các điện áp một chiều vào các cực củatransistor như thế nào để transistor hoạt động trong vùng mong muốn. Ở đây chúngta khảo sát mạch khuếch đại dùng transistor BJT, do đó cần phải phân cực chotransistor hoạt động trong cùng tác động (vùng khuếch đại).

1.4. Phân cực bằng dòng IB cố định

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Điện trở RB lấy điện áp từ nguồn VCC để phân cực thuận JE, điện trở RC lấy điện áptừ nguồn VCC để phân cực nghịch JC, có nghĩa: VBE > 0, VCB >0.

1.5. Phân cực bằng hồi tiếp từ Collector

Hồi tiếp là sự đưa tín hiệu ngõ ra của bộ khuếch đại vào ngược lại đầu vào. Nếutín hiệu hồi tiếp đưa về làm giảm điện áp vào bộ khuếch đại thì gọi là hồi tiếp âm.

Điện trở RB dẫn điện áp từ cực C đưa ngược về cực B, khi nhiệt độ tăng dòng IC, IE tăng làm VC giảm, thông qua điện trở RB làm điện áp phân cực cho cực B là VBEgiảm làm BJT dấn yếu lại làm giảm dòng IC. Điện trở RB gọi là điện trở hồi tiếp âm.

IcIb

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

IB = VCC−VBE

RB+(1+β ) RC

IC = β IB

VCE = VCC – ICRC

Hình 1.2. Mạch phân cực bằng hồi tiếp từ collector.

1.6. Phân cực bằng cầu phân áp

Mạch dùng hai điện trở RB1, RB2 tạo thành cầu phân áp để phân cực thuận JE, RC lấyđiện áp từ nguồn VCC phân cực cho JC, RE là điện trở ổn định nhiệt, áp dụng định lýThevenin, ta có sơ đồ mạch tương đương:

Hình 1.3 a) Mạch phân cực bằng cầu phân áp

b) Mạch tương đương theo định lý TheveninTrong đó:

VBB = vCCRB2

RB1+RB2 ; RBB = RB1 // RB2

VCC

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

IB = vB B−vBE

RBB+(1+ β ) PE ; IC = β IB

VCE = VCC – ICRC – IERENhận xét:

Ta biết khi nhiệt độ tăng, ba tham số của BJT sẽ thay đổi, đó là VBE, β, IC

Trong ba kiểu phân cực trên, kiểu phân cực bằng cầu phân áp cho ta dòng IC hầunhư khơng phụ thuộc vào β vì IC≈vBB

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

RE: điện trở ổn định nhiệtVCC: nguồn một chiềuVS: nguồn tín hiệu

rS: điện trở trong nguồn tín hiệu

C1, C2: tụ điện lọc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi quaCE: tụ thốt xoay chiều, nâng cao hệ số khuếch đại toàn mạch

Nguyên lý hoạt động:

Điện áp vào VS đưa đến đầu vào của mạch làm thay đổi trạng thái hoạt động củaBJT, các dịng điện base ib, ic có thể tăng hay giảm theo điện áp xoay chiều trên cựccollector. Điện áp này qua tụ C2 được đưa đến điện trở Rt của mạch khuếch đại

Sơ đồ tương đương:

Hình 1.5. Sơ đồ tương đương của mạch EC

b. Công thức các tham số của mạch:

Điện trở vào của mạch:RV = (R1 // R2) // rbe

rbe = vbe

ib = ibrb+iere

ib = ibrb+(1+ β ) iere

ib = rb + (1+β) re

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Nếu R1 // R2 >> rbe thì RV = rbeĐiện trở ra: Rr = Rc

Hệ số khuếch đại dòng điện ki là tỷ số của dòng điên ra và dòng điện vào của mạchki = iit

ic = βibki =βRv

Mạch khuếch đại EC thường có hệ số khuếch đại lớn nên thường được sửdụng nhiều ở tầng tiền khuếch đại nhưng lại có trở kháng ra lớn, trở kháng vào nhỏnên khó phối hợp trở kháng. Mạch tạo tín hiêu ra ngược pha, có độ khuếch đại áp, độkhuếch đại dịng và cơng suất tốt.

Ưu nhược điểm và ứng dụng: Ưu điểm:

 Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện ápVce khoảng 60% ÷ 70 % Vcc.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

 Có khả năng khuếch đại dịng và áp.

 Dịng điện tín hiệu ra lớn hơn dịng tín hiệu vào nhưng khơng đángkể.

 Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhấttrong thiết bị điện tử.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

VS: nguồn tín hiệu

rS: điện trở trong nguồn tín hiệu

C1, C2: tụ điện lọc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi quaRt: điện trở tải

Sơ đồ tương đương:

Hình 1.7. Sơ đồ tương đường mạch CC

b. Công thức các tham số của mạch

Điện trở vào của mạch:Rv = (R1 // R2)// rv

rv = vb

ib = ibrb+(re+Re¿/Rt)ie

ib = rb (1+β)(re + Re // Rt)nếu chọn R1 // R2 >> rv thì Rv lớn

- Điện trở ra của mạch: Rr = RE - Hệ số khuếch đại dòng điện ki:

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

ivRv = ibrvie = (1 + β) ibvậy: ki = Rv

Nhận xét:

+ Mạch khuếch đại C chung tạo tín hiệu ra cùng pha.

+ Trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ nên được dùng để phối hợp trởkháng, phân cách giữa nguồn dịng tín hiệu và tải ở ngõ ra.

+ Hệ số khuếch đại điện áp gần bằng 1 nên khơng có khả năng khuếch đại áp,tín hiệu ngõ ra ln nhỏ hơn tín hiệu ngõ vào.

+ Hệ số khuếch đại dòng rất cao (Ai≈ 1 + β)+ Hệ số khuếch đại công suất đáng kể.

Ứng dụng:

+ Mạch khuếch đại EC có hệ số khuếch đại cơng suất là lớn nhất nên thườnghay được dùng, được sử dụng trong các mạch tần số vơ tuyến, ví dụ như khuếch đạitín hiệu qua ăng-ten.

+ Mạch khuếch đại CC thường được dùng để phối hợp trở kháng giữa nguồntín hiệu có trở kháng lớn và trở tải nhỏ, thường được dùng trong đoạn đầu ra của bộkhuếch đại chế độ B và chế độ AB.

Ưu nhược điểm:Ưu điểm:

 Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

 Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào.

 Tổng trở vào lớn ( vài trăm ohm), tổng trở ra nhỏ ( vài chục ohm ),không khuếch đại áp ( Av ~1).

Nhược điểm:

 Mạch chỉ khuếch đại dịng, khơng khuếch đại áp.

1.8. Mạch khuếch đại Base chung (BC)a. Sơ đồ

Hình 1.8. Sơ đồ mạch khuếch đại BC

Hình 1.7. Sơ đồ tương đường mạch BC

Ưu nhược điểm và ứng dụng:Ưu điểm:

 Mạch khuếch đại điện áp khá lớn.

 Tổng trở vào nhỏ (vài chục ohm), tổng trở ra lớn (vài trămohm), mạch không khuếch đại dịng (Ai ~ 1)

 Có tính ổn định nhiệt độ.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Chương 2: HỒI TIẾP

2.1. Giới thiệu chương:

Về cơ bản, hồi tiếp là việc ghép một phần tín hiệu (áp hoặc dịng) từ ngõ ra củamột mạng tứ cực tích cực (thường là mạch khuếch đại Ao) về lại ngõ vào của mạchchính mạng này thơng qua một mạng tứ cực khác (gọi là mạch hồi tiếp β).

2.2. Sơ đồ khối:

Hình 1-1: Sơ đồ khối mạch hồi tiếp.

Xét cấu hình hồi tiếp ở Hình 1-1, cần nắm vững các kiến thức sau:

vs: tín hiệu vào, v0: tín hiệu ra, vi: tín hiệu ngõ vào mạch khuếch đại, vf: tín hiệu hồitiếp trở về, β: hệ số hồi tiếp của bản thân mạch hồi tiếp.

Ao: độ lợi vịng hở, Aof: độ lợi vịng kín, β: hệ số khuếch đại hồi tiếp.Các biểu thức liên hệ:

vi = vs - vf vo= viAo

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

vf = βvo vs = V oA o + βvo

Aof = V oV s = 1+ β A oA o

2.3. Phân loại hồi tiếp: Bao gồm 2 loại hồi tiếp chính: Hồi tiếp âm và hồi tiếp

Trong chương này sẽ trình bày về hồi tiếp âm.

2.3.1. Hồi tiếp dương :

2.3.2 Hồi tiếp âm : Bao gồm 4 loại:

a. Hồi tiếp điện áp – nối tiếp: lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áp hồitiếp vf về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại.

Sơ đồ khối:

b. Hồi tiếp điện áp – song song: lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áphồi tiếp về vf về ghép song song với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại.Sơ đồ khối:

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

c. Hồi tiếp dòng điện – nối tiếp: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòngđiện hồi tiếp if về ghép nối tiếp với dòng điện ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại.Sơ đồ khối:

d. Hồi tiếp dòng điện – song song: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòngđiện hồi tiếp if về ghép song song với dòng điện ngõ vào ii của bản thân bộ khuếchđại.

Sơ đồ khối:

2.3.3. Tính chất, tác dụng:

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

a. Hồi tiếp dương:

- Hồi tiếp dương thường tăng cường tính mất ổn định của bộ khuếch đại và do đó nóđược sử dụng để tạo dao động.

b. Hồi tiếp âm:

- Tính chất:

+ Trở kháng vào lớn.

+ Thu được điện áp ổn định hơn.+ Cải thiện đáp ứng tần số.+ Trở kháng ra nhỏ.

+ Mở rộng vùng hoạt động tuyến tính.+ Giảm được nhiễu.

- Tác dụng:

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại.+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào.+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra.+ Giảm méo tần số.

+ Giảm tạp âm và méo phi tuyến.

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến hệ số khuếch đại và dải tần.

2.4. Tác dụng của hồi tiếp:

2.4.1. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại:

- KΩ]hi khơng có hổi tiếp: k là hệ số khuếch đại. KΩ]hi có hồi tiếp, β là hệ số hồi tiếp củakhâu hồi tiếp thì hệ số khuếch đại của mạch có hồi tiếp giảm đi (1+βk) lần so với khikhơng có hồi tiếp.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

- Hồi tiếp điện áp nối tiếp:

Trong hình 2.2: chỉ ra hồi tiếp điện áp nối tiếp. Tín hiệu hồi tiếp nối tiếp với tín hiệuvào, kết quả làm giảm tồn bộ tín hiệu vào.

=> Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp:kf = VrVs = 1+ βkk

- Hồi tiếp điện áp song song: Trong hình 2.3:

=> Hệ số khuếch đại: kf = 1+ β kk (*)

* Nhận xét:

- Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp ổn định hơn khi không có hồi tiếp.- Hồi tiếp âm tăng dải tần của bộ khuếch đại và tăng méo phi tuyến.- Hồi tiếp âm tăng dải tần của bộ khuếch đại.

2.4.2. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào:a. Hồi tiếp điện áp - nối tiếp:

- Hồi tiếp điện áp - nối tiếp trong hình 2.2:- Tính trở kháng vào:

Iv = Vs−β kVvZvIv.Zv = Vs - β kVv

Vs = IvZv +β kIvZv

Zvf = VsIv = Zv(1+βk) (**)* Nhận xét:

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

- Tổng trở của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này được tăng lên Zv(1+βk) lần so với khikhơng có hồi tiếp.

b. Hồi tiếp điện áp - song song:

- Hồi tiếp điện áp - song song trong hình 2.3:- Tính trở kháng vào:

Zvf = 1+ βkZv* Nhận xét:

- Tổng trở của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này được giảm đi Zv(1+βk) lần so với khikhông có hồi tiếp.

c. Hồi tiếp dịng điện - nối tiếp:

- Tương tự như hồi tiếp điện áp nối tiếp tổng trở vào mạch hồi tiếp mắc theo kiểu nàyđược tăng lên Zv(1+βk) lần so với khi khơng có hồi tiếp.

d. Hồi tiếp dòng điện - song song:

- Tương tự như hồi tiếp điện áp song song tổng trở vào mạch hồi tiếp mắc theo kiểunày được giảm đi Zv(1+βk) lần so với khi khơng có hồi tiếp.

2.4.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra:

- Trở kháng ra chỉ phụ thuộc vào hồi tiếp điện áp và hồi tiếp dịng điện mà khơngphụ thuộc vào hồi tiếp nối tiếp hay song song.

a. Hồi tiếp điện áp:

- Trở kháng đầu ra được xác định bằng điện áp cung cấp V gây ra dòng điện I, KΩ]hingắn mạch Vs (Vs=0).

V = I.Zr + kVvVới Vs = 0 thì Vv = -Vf :

=> V = IZr - kVf = IZr - k(βV)

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

- Trở kháng đầu ra khi có hồi tiếp: Zrf = VI = 1+ β kZr

- Tổng trở ngõ ra của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này được tăng lên Zv(1+βk) lần sovới khi không có hồi tiếp.

2.4.4. Giảm méo tần số:

- Trong bộ khuếch đại hồi tiếp âm có βk>>1, thì hệ số khuếch đại sẽ là kf ≈ 1β . KΩ]hiđó có thể xem như mạch chỉ đơn thuần là điện trở, nó không phụ thuộc vào tần sốcho du bộ khuếch đại có chứa phần tử phụ thuộc tần số. Thực tế thì méo tần số giảmlà do sự thay đổi của hệ số khuếch đại theo tần số trong mạch có hồi tiếp âm điện ápđược giảm đáng kể.

2.4.5. Giảm tạp âm và méo phi tuyến:

- KΩ]hi có hồi tiếp âm sẽ làm nhỏ tín hiệu nhiễu và giảm nhỏ méo phi tuyến.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

- KΩ]hi độ méo phi tuyến giảm đi (1+βk) lần thì hệ số khuếch đại cũng giảm đi. Để cóthể giảm được độ méo phi tuyến mà vẫn có hệ số khuếch đại lớn hoặc tăng số tầngkhuếch đại lên.

2.4.6. Tác dụng cải thiện băng thơng mạch khuếch đại khi có hồi tiếp:

- Xét ở tần thấp: Độ lợi của mạch khi có hồi tiếp là: Af (if) = 1− j(fLF / f )A of

-Trong đó Aof là độ lợi dãy tần giữa:Aof = 1+ βAoAo

Và tần số cắt thấp 3dB là: fLF = 1+ βAofL

- Tương tự xét ở tần số cao, ta cũng có tần số cắt cao 3dB của mạch khuếch đại khicó hồi tiếp là: fHF = fH (1+βAo)

- Rõ ràng, băng thông BWof của mạch khuếch đại khi có hồi tiếp đã được nới rộng sovới băng thơng BWo của mạch khi chưa có hồi tiếp. Tất nhiên, điều này cũng trả giácbằng việc suy giảm độ lợi (do tích số độ lợi - băng thông là một hằng số).

2.5. Các mạch hồi tiếp thực tế:

2.5.1. Mạch hồi tiếp điện áp - nối tiếp:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

2.5.2. Mạch hồi tiếp điện áp - song song:

2.5.3. Mạch hồi tiếp dòng điện - song song

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.5.4. Hồi tiếp dòng điện - song song

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

+ Giảm nhiễu, giảm méo.

+ Cải thiện tổng trở ra, tổng trở vào.- Nhược điểm:

+ Giảm độ lợi.

+ Mạch có thể khơng ổn định (sinh ra dao động) tại tần số cao.

Chương 3: KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT

3.1. Giới thiệu chương

- Bộ khuếch đại cơng suất là bộ khuếch đại điện tử được thiết kế ở tầng cuối củathiết bị khuếch đại. Nó có nhiệm vụ cung cấp cho mạch một tín hiệu trung thực đạtcơng suất mong muốn và có hiệu suất hợp lý, tăng cường độ cơng suất của tín hiệuđầu vào nhất định.

- Cơng suất của tín hiệu đầu vào được tăng lên mức đủ cao để điều khiển tải cácthiết bị đầu ra như loa, tai nghe, máy phát R, …

- KΩ]hông giống như các bộ khuếch đại điện áp / dịng điện, bộ khuếch đại cơngsuất được thiết kế để truyền tải trực tiếp và được sử dụng như một khối cuối cùngtrong một chuỗi khuếch đại.

- Mạch khuếch đại cơng suất có nhiệm vụ tạo ra một cơng suất đủ lớn để kích thíchtải. Cơng suất ra có thể từ vài trăm MW đến vài trăm W. Như vậy mạch công suấtlàm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta khơng thể dùng mạch tươngđương tín hiệu nhỏ để khảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phươngpháp đồ thị.

3.2. Phân loại khuếch đại công suất

Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đạicông suất ra thành các loại chính như sau.

-Tầng ra được thiết kế để cung cấp một trở kháng ra nhỏ và dòng ra lớn.-Thường sử dụng mạch khuếch đại C chung hoặc D chung.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Mạch khuếch đại chế độ A – transistor dẫn cả chu kỳ trong một chu kỳ tín hiệu đầuvào.

- Mạch khuếch đại đẩy kéo: sử dụng 2 transistor – một transistor sẽ hoạt độngtrong nửa chu kỳ đầu và một transistor sẽ hoạt động trong nửa chu kỳ sau của tínhiệu sóng vào. Mỗi transistor hoạt động ở chế độ B (bán dẫn kỳ trong một chu kỳ tínhiệu vào).

-Mạch khuếch đại AB: kết hợp chế độ A và B, mục địch là tránh méo xuyêntâm cho khuếch đại đẩy kéo.

3.3. Các chế độ khuếch đại công suất

-KΩ]huếch đại công suất chế độ A-KΩ]huếch đại công suất chế độ B-KΩ]huếch đại công suất chế đô AB

3.3.1. Khuếch đại công suất chế độ A

- Tính hiệu khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đổi tuyếntính trong tồn bộ chu kì 360o của tín hiệu ngõ vào (transistor hoạt động ở cả hai bánkì).

- KΩ]hảo sát phân cực:

- KΩ]hi có tín hiệu vào, để dịng Ic có thể biến đổi tốt nhất, điểm tĩnh Q phải được phâncực sao cho:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Ic = Icsat2 và Vce = Vcc2

- Đặc điểm chính là tín hiệu ngõ ra của BJT ln ở trong vùng tích cực có nghĩa làBJTđược phân cực sao cho tín hiệu ngõ ra ln biến thiên theo tín hiệu ngõ vào.- Tín hiệu khuếch đại trong cả chu kì 2π.

- Điểm làm việc tĩnh Q(Vce, Ic) thõa mãn điều kiện Vce = Vcc2- Đây là điểm phân cực để cho mạch có hiệu suất lớn nhất.

- KΩ]hảo sát xoay chiều:

- KΩ]hi đưa tín hiệu Vi vào ngõ vào, dòng Ic và điện thế Vce sẽ thay đổi quanh điểm làm việc tĩnh Q.

- Với tín hiệu ngõ vào nhỏ, nên dòng điện và điện áp ra cũng ít thay đổi.

- Với tín hiệu ngõ vào lớn, ngõ ra sẽ thay đổi rất nhiều quanh điểm Q, dòng Ic sẽ thay đổi quanh giá trị (0, Icsat) mA. Còn Vce thay đổi giữa hai giới hạn ( 0, Vcc).-KΩ]hảo sát cơng suất:

Cơng suất hữu ích trên tải:

𝑃𝐿 = 𝑅𝐿 𝐼𝑅𝑀𝑆 = Rl .Ilp2 .Ilp = Vcc.Ilp/2

Công suất nguồn cung cấp:

</div>