Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 4 pptx

1
2.3.5. KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT
• Những vấn đề chung: Là tầng cuối cùng mắc với tải. Chú ý chỉ
tiêu năng lượng.
• K.đại công suất có biến áp hay không dùng biến áp.
• Ba chế độ thường gặp ở tầng K.đại công suất: chế độ A; AB; B.
a. K.đại CS có biến áp ở chế độ A
Dòng ra lớn nên R
E
không quá lớn.
Công suất ra tải chịu ảnh hưởng của
hiệu suất biến áp. 
a-b
=0,8  0,9
Tính từ trễ của lõi biến áp ảnh hưởng
đến đáp truyến tần số.
Chú ý công suất tiêu hao trên mặt
ghép của T1 để tính cánh toả
nhiệt.
Hiệu suất tiến tới giá trị tới hạn là 0.5
2
b. K.đại CS đẩy kéo chế độ B có biến áp
• Tr1 tạo hai tín hiệu có biên
độ bằng nhau nhưng pha
ngược nhau.
• R1 và R2 xác định cho T1;
T2 ở chế độ B.
• Khi T1 thông thì T2 cấm và
ngược lại T2 thông thì T1
cấm.
• Một chu kỳ hình sin ở lối

vào sẽ có một chu kỳ tương
ứng trên Rt
• Hiệu suất của tầng 0,6 đến 0,7 (1,5 lần so với tầng đơn chế độ
A)
• Tranzito chỉ làm việc nửa chu kỳ nên đảm bảo CS ra tải tốt hơn.
• Hai biến áp ảnh hưởng lên dải tần tần số, trọng lượng và kích
thước bộ k.đại.
+
-
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
-
+
+
-
3
c. K.đại CS đẩy kéo không có biến áp
• Thay bằng mạch dùng một nguồn nuôi.
• Sơ đồ mạch điện; nhiệm vụ các
linh kiện.
• Hai nguồn nuôi có giá trị điện áp
bằng nhau.

• Mỗi tranzito chỉ làm việc ở một
nửa chu kỳ.
• Cả hai nửa chu kỳ tải đều tiêu thụ
năng lượng điện của nguồn cung
cấp.
• Hai tranzito phải có tham số
tương đương nhau (Cặp tranzito
bổ trợ).
4
c. K.đại CS đẩy kéo không có biến áp
• Muốn công suất ra lớn cần mắc
theo sơ đồ Darlingtơn. Hệ số k
đại dòng điện:
 = 
1

1’
= 
2

2’
• Một nửa chu kỳ dòng điện của
nguồn cung cấp qua tải, C, T2.
Tụ C nạp điện.
• Nửa chu kỳ sau dòng điện từ tụ
qua tải và T1.
• Chỉ có một nửa chu kỳcủa tín
hiệu mạch điện tiêu thụ năng
lượng của nguồn nuôi nên đạt
hiệu suất cao rất cao.

+
-
5
2.3.6a KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU BIẾN THIÊN CHẬM GHÉP TRỰC TIẾP
• Tín hiệu biến thiên chậm có tần
số  0.
• Ghép tầng không thể dùng tụ
hay biến áp mà phải ghép trực
tiếp.
• Việc nối nhiều tầng sẽ đẩy cao
giá trị nguồn nuôi nên phải lắp
xen tầng dịch chuyển mức điện
áp.
• Tính ổn định nhiệt của các tầng
đầu rất quan trọng vì những
biến đổi của nó được k.đại rồi
truyền sang tầng sau.
K
f
K
o
• R1; R2; Re1 phân cực cho T1.
Rc1; Re1; T1 và Re2 định điểm làm việc cho T2.
6
2.3.6b. KHUẾCH ĐẠI VI SAI
• Làm việc theo nguyên lý cầu cân bằng
song song: Rc1=Rc2; T1 giống hệt T2.
• Nguồn ổn dòng giữ cho tổng Ie1+Ie2=Ie
luôn không đổi.
U

ra
=Uc1-Uc2 = Uc2+Uc1=2|Ic| Rc
• Nếu tín hiệu vào bằng nhau và đồng pha
nhau thì U
ra
=0 -> Kvs=0.
• Nếu tín hiệu vào không bằng nhau Kvs0.
• Nếu tín hiệu vào bằng nhau và ngược pha
nhau thì U
ra
0 -> Kvs đạt giá trị cực đại .
• Đặc trưng k.đại của tầng vi sai là hệ số nén tín hiệu đồng pha:
N = 20 lg (Kđ/ Kvs) tính bằng dB. Thường khoảng -60 đến -100dB.
• Điện trở vào lớn hàng chục M. Nếu dùng tranzito trường thì trở
vào còn lớn hơn nữa (đặc biệt khi dùng MOSFET).
7
Nguyên lý hoạt động
• Khi U
v1
=U
v2
=0. Do mạch KĐVS là mạch cầu cân bằng
nên U
r
=U
c1
-U
c2
=0
• Khi U

v1
>0, U
v2
=0. Mạch cầu không còn cân bằng nữa.
Uv1 tăng làm Ib1 tăng dẫn đến I
e1
, I
c1
tăng, U
c1
giảm 1
lượng ΔU
c1
. I
e1
+I
e2
=I
e
không đổi nên khi I
e1
tăng thì I
e2
giảm, nên Uc2 tăng 1 lượng ΔU
c2
=ΔU
c1
. Do vậy điện áp ra
vi sai tăng 1 lượng 2ΔU
c1

. Tương tự cho trường hợp U
v1
=0
và U
v2
>0.
• Khi U
v1
>0, U
v2
<0 (ngược pha) thì điện áp ra vi sai tăng
mạnh.
• Khi U
v1
>0, U
v2
>0 (đồng pha) thì điện áp ra vi sai tỷ lệ với
(U
v1
-U
v2
). Nếu U
v1
=U
v2
thì điện áp ra vi sai bằng 0, hệ số
KĐ đồng pha Kđ=0.
8
Hệ số khếch đại
  

EB
C
Vn
C
n
rrRn
R
rR
R
e
U
K








122
2,1
2,1
  
EBn
C
Vn
C
n
rrR

R
rR
R
e
U
Kvs








12
2
2
2
2
2,1
 
EB
C
V
C
rr
R
r
R
Kvs

RnRt







1
0, :Khi
Hệ số khuếch đại điện áp từng tầng.
Hệ số khuếch đại điện áp vi sai
9
2.4. KHUẾCH ĐẠI DÙNG VI MẠCH THUẬT TOÁN
2.4.1. Khái niệm chung
• K đai thuật toán (Operational
Amplifier) có các đặc điểm:
- Hệ số khuếch đại lớn (10
5
lần)
- Hai lối vào vi sai, một lối ra
- Điện trở vào vô cùng lớn (->)
- Điện trở ra nhỏ ( R
ra
< 100)
- Có thể thực hiện các phép tính:
cộng, trừ, vi phân
• Kí hiệu khuếch đại thuật toán
trong Work Bench
• Ba đặc tuyến quan trọng

1. Đặc tuyến truyền đạt
+Ec
-Ec
Ur
Urmax đảo Urmax không đảo
Uv


f
Ku

f

0
180
0
360
0
2. Đặc tuyến biên độ
3. Đặc tuyến pha
10
2.4.2. Khuếch đại đảo
• Do trở vào của IC thuật toán
vô cùng lớn nên I
v
= I
ht
• và (U
v
-U

o
)/R
1
=(U
o
-U
r
)/R
ht
• Khi K-> nên U
o
vô cùng bé
U
v
/R
1
=-U
r
/R
ht
K
đ
= U
r
/ U
v
= -R
ht
/ R
1

• Hệ số khuếch đại đảo pha tín
hiệu chỉ phụ thuộc vào giá trị
hai điện trở người sử dụng
chọn lắp bên ngoài mà không
còn phụ thuộc vào IC nữa.
• Nếu chọn R
ht
= R
1
thì mạch
chỉ làm chức năng đảo pha
thuần tuý.
• Nếu R1 = 0 thì I
v
= - U
r
/ R
ht
hay U
r
= - I
v
.R
ht
. Điện áp ra tỉ lệ
với dòng điện vào -> đổi tín
hiệu dòng điện thành điện áp.
• Nếu muốn cộng nhiều tín hiệu
vào thì mắc song song với U
v

U
0
I
v
I
ht
11
12
2.4.3. Khuếch đại không đảo
• Vì trở vào của IC thuật toán vô cùng
lớn nên dòng vào tiến tới không. Khi
đó Uo = 0. Như vậy:
U
v
= U
r
.
R
1
/(R
1
+R
ht
)
K
kđ
=U
r
/U
v

=(R
ht
+R
1
)/R
1
=1+R
ht
/R
1
• Khi R
ht
= 0 thì K
kđ
= 1 ta có bộ lặp lại
điện áp
Nếu muốn cộng nhiều tín hiệu vào thì
mắc song song với U
v
nhưng phải có
các điện trở xen giữa để tránh ảnh
hưởng lẫn nhau.
• Thí nghiệm mạch này
ở file kđai kh đao
trong Work Bench
Uo
13
14
2.4.4a. Khuếch đại cộng đảo
• Các nhánh

song song ở
đầu vào là
tín hiệu cần
cộng.
• Nêu các điện
trở đều bằng
nhau thì
U
r
= -  U
i
• Nếu R
1
= R
2
= R
n
và  R
ht
thì mạch thực hiện phép cộng trước
rồi khuếch đại lên với hệ số K= R
ht
/ R
1
lần. (chứng minh qua file:
k dai cong dao ở Work Bench)
15
16
2.4.4b. Khuếch đại cộng không đảo
• Khi Uo=0 thì điện áp

hai lối vào thuật toán
như nhau.
U
v+
=U
v-
=U
r
.
R
1
/(R
1
+R
ht
)
Do Rv-> nên dòng vào
-> 0 . Khi đó:
• (U
v1
- U
v-
)/
R
+ (U
v2
- U
v-
)/
R

= 0
• Hay U
v1
+ U
v2
+ + U
n
= n . U
r
. R
1
/ (R
1
+R
ht
)
• U
r
=  U
i
.
(R
1
+R
ht
)
/
n R
1
. Nếu chọn các tham số sơ đồ thích hợp thì

U
r
=  U
i
Uo
17
18
2.4.6. Bộ tích phân dùng vi mạch thuật toán
• Do trở vàorất lớn nên tại
mọi thời điểm I
R
= I
C
và
• -C. dU
r
/ dt = U
v
/R
• Nếu U
v
là tín hiệu hình sin thì U
r
bị xoay pha 90
0
và hệ số k đại tỉ
lệ nghịch với tần số (bộ tích phân
như một bộ lọc tần số thấp).
ro
t

0
vr
UdtU
CR
1
U 

dtU
1
U
t
0
vr


τ
• Uro là điện áp trên tụ C tại
t=0. Nếu chọn tại t=0 có
Uv=0; Ur=0 và =RC là
hằng số tích phân.
• Nếu U
v
thay đổi từng nấc
(nhảy bậc) thì U
r
tuyến tính
theo thời gian.
19
2.4.7. Bộ vi phân dùng vi mạch thuật toán
• Tính toán cho kết quả U r = -RC. dU

v
/dt = . dU
v
/dt
• Nếu U
v
là tín hiệu hình sin thì U
r
bị xoay pha 90
0
và hệ số k đại tỉ
lệ thuận với tần số (bộ tích phân như một bộ lọc tần số cao).
K
L

K
L

K
L

K
L

• IC thuật toán dùng làm các mạch lọc có độ chính xác cao.
20
BÀI 2: IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
Mặt trước bảng mạch thí nghiệm
21
BÀI 2: IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Mặt sau bảng mạch thí nghiệm