Khuếch đại công suất dùng tranzito

Lời cảm ơn
Trong thời gian nghiên cứu khoá luận này em đã được sự giúp đỡ của các
thầy cô giáo trong tổ Kỹ thuật nói riêng và khoa Vật lý nói chung, cùng các bạn
sinh viên. Đặc biệt là thầy giáo thăc sĩ: NGUYễN NGọC TUấN đã tận tình giúp
đỡ em hoàn thành bài khoá luận này.
Em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ: NGUYễN NGọC TUấN, cùng tất cả các
thầy cô và các bạn trong khoa Vật lý nói chung và tổ Kỹ thuật nói riêng.
Trong quá trình nghiên cứu không tránh khỏi những thiếu sót em rất mong
được thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để khoá luận của em được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội tháng 5 / 2007
Sinh viên
Phạm Thị Phong

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trên đây là do tự mình nghiên cứu, chưa
được công bố ở một khoá luận nào.
Nếu những gì tôi viết trên đây không đúng sự thật, tôi xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm.


Mở đầu
1.Lý do chọn đề tài
Tranzito ra đơi vào năm 1948 do Bardeen ,Brattin và Schckley phát minh ra
tại phòng thí nhiệm Bell telephone đánh dấu buớc phát triển cách mạng trong kỹ
thuật điện tử và dần trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất của cách
mạng kỹ thuật ở trình độ cao. Ngày nay khi thế giớivà đất nước đang có sự bùng
nổ vê công nghệ thông tin. Khoa hoc công nghệ và kỹ thuật đã trở thành một
ngành mũi nhọn. Sự ra đời của Tranzito và một số linh kiện khác đã làm thay đổi
hầu hết các lĩnh vực khác trong cuộc sống của con nguời.

Do sự phát triên nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và nhu cầu tìm hiểu
ngày càng sâu rộng của sinh viên về kỹ thuật điện tử. Bản thân tôi thấy một số
giáo trình viết về phần nào khó hiểu cho người nghiên cứu, người đọc cũng như
các bạn sinh viên. Vì vậy kháo luận này tôi đã đi nghiên cứu đề tài khuếch đại
công suất dùng Tranzito. Với mong muốn tích luỹ thêm kiến thức cho mình
ngoài ra còn muốn người đọc hiểu hơn về bô môn này. Đó là lý do chọn đề tài
của tôi.
2.Mục đích chọn đề tài
Tập hợp các tài liệu liên quan đến khuếch đại công suất dùng Tranzito nhằm
giúp người ngiên cứu và những người quan tâm về lĩnh vực này hoàn toàn dễ hiểu
3.Nhiệm vụ của đề tài
-Hiểu rõ để vận dụng trình bày về cơ sở lý thuyết của khuếch đại công suất
dùng Tranzito
-Khái quát hoá một cách tương đối đầy đủ về lý thuyết khuếch đại công suất
dùng Tranzito
-Với lượng kiến thức tổng hợp được để đi đến phân tíc , đánh giá về vấn đề
nghiên cứu.
-Đưa ra cách trình bày đơn giản nhất về vấn đề nghiên cứu là khuếch đại
công suất dùng Tranzito
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng 3 phương pháp
+Phân tích
+Tổng hợp
+Khái quát
5. Đối tượng nghiên cứu
Các tài liệu về khuếch đại công suất dùng Tranzito dùng cho các trường đại
học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp thuộc khối kỹ thuật.
6. Phạm vi nghiêm cứu

Các giáo trình về kỹ thuật điện tử
Giáo trình điện tử công suất
7. Cấu trúc khoá luận
Mở đầu:
Lý do chọn đề tài
Mục đích của đề tài
Nhiệm vụ của đề tài
Phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung:
Chương 1: Những vấn đề chung của khuếch đại công suất dùng
Tranzito
Chương 2: Khuếch đại công suất dùng Tranzito
Kết luận ,kiến nghị và phụ lục


Nội dung
Chương 1 :Những vấn đề chung của khuếch đại công
suất dùng Tranzito
1. sơ lược về sự phát triển của điên tử công suất
Sự phát triển của truyền điện động điện đã thúc đẩy sự ra đời của điện tử
công nghiệp .Tuy nhiên ứng dụng của nó còn bị hạn chế và thiếu những linh kiện
điện tư công suất có hiệu suất cao .Năm 1948 Barde, Brattain và Schockley đã
phát minh ra Tranzito tại phòng thí nghiệm Bell Telephonevà giải thưởng nôben
năm 1956 đã đánh dấu bước phát triển cách mạng trong kĩ thuật điện tử.Kể từ đó
kĩ thuật điện tử phát triển mạnh mẽ theo hai hướng:
+Kĩ thuật điện tử tín hiệu
+Điện tử công suất
2.Các khái niệm liên quan

+Khuếch đại: Là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó có
năng lượng của nguồn cung cấp một chiều (không chứa một chiều) được biến
đổi thành dạng năng lượng xoay chiều (có quy luật biến đổi mạng thông tin
cần thiết). Nói cáh khác đây là một quá trình gia công sử lý thông tin dạng
anolong.
+Khuếch đại công suất: tầng khuếch đại công suất là tầng cuối cùng
mắcvới tải ngoài để nhận được công suất tối ưu theo yêu cầu trên tải.
Tầng khuếch đại dùng :
+tranzito lưỡng cực
+IC khuếch đại công suất
+Điện tử công suất (điện tử dòng điện mạnh)
Với đặc điểm chủ yếu là chuyển mạnh (đóng-cắt) dòng điện lớn ,điện áp
cao để thay đổi độ lớn ,dạng sóng,tần số dòng công suất.
+Linh kiện điện tử :
+Tranzito :
Nếu trên cùng một bán dẫn lần lượt tạo ra hai tiếp giáp công nghệ p-n gần
nhau thì ta được một dụng cụ bán bẫn 3 cực gọi là traito.
Trong đó :
1 là: Tranzito lưỡng cực công suất BJT,dẫn dòng điện một chiều khi có bazơ
thích hợp.
2 là: Tranzito hiệu ứngôtrường FET dẫn dòng điện máng khi đặt điện áp cổng
thích hợp.
3 là: Tranzito lưỡng cực cổng cách li IGBI là loại FET đặc biệt có chức năng
của BJT và điều khiển cổng bằng FET.


Trong các Tranzito trên thì Tranzito lưỡng cực cổng BJT là linh kiện cơ
bản tham gia vào mạch khuếch đại nhằm biến đổi công suất vào ,được đặc trưng
bởi điện áp ra U1 ,dòng I1 ,và tần số dòng điện f1 thành các đại lượng tương
ứngU 2 I 2 ,f 2 (Hình vẽ 1)

3.Phân loại khuếch đại

Khuếch đại gồm

Khuếch
đại công
suất

Khuếch
đại dòng
điện

Khuếch
đại điện
áp

Khuyếch
đại điện
trở


4.Các chỉ tiêu tham số cơ bản
Để đánh giá chất lượng của một tầng khuếch đại người ta chỉ định nghĩa các
chỉ tiêu và tham số cơ bản sau:

Các chỉ tiêu cơ bản

Đặc tính
biên độ

của tầng
khuếch
đại

Trởkháng
lối vào và
lốira
của tầng
tầng

Hệ số
méo

Hệ số
khuếch
đại

+Đặc tính biên độ của tầng khuếch đại: là đường biểu diễn quan hệ U ra =f 3
( Uvào) lấy ở một tần số cố định của dải tần số tín hiệu (Uvào)
+Trở kháng lối vào và lối ra của tầng khuếch đại
Zv

Uv
Iv

Zr

Ur
Ir

+Hệ số méo: Xác định độ sai lệch dạng tín hiệu ở đầu ra so với đầu vào của
tầng khuếch đại
+Hệ số khuếch đại : là tỷ số biên độ của đại lượng điện cùng tên (I, U,f) ở lối
ra và lối vào tầng
Trong thực tế khi nghiên cứu và tìm hiểu về điện tử công suất cũng có những
có những thuận lợi và khó khăn
-Thuận lợi : Tài liệu tham khảo nhiều và dễ tìm
-Khó khăn : Do nhiều tài liệu tham khảo nên viêc chọn tài liệu tham
khảo phục vụ cho việc nghiêm cưu cũng gặp nhiều khó khăn


CHƯƠNG 2
1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một tầng khuếch đại
Tầng khuếch đại chung
1.1.1Cấu tạo chung của Tranzito
Tranzito có 2 loại:
+Tranzito thuận pnp
+Tranzitonghịch npn

P

N

P

N

P

N

Tranzito có cấu tạo là các miền bán dẫn p-n xen kẽ nhau tuỳ theo trình tự sắp
sếp các miền p-n-p
+Miền thứ nhất của Tranzito có nồng độ tạp chất lớn nhất gọi là miền Emitơ
ki hiệu là (E)
+Miền thứ hai có nồng độ tạp chất nhỏ nhất gọi là miền Bazơ kí hiệu là (B)
nhỏ cỡ khoảng micomét
+Miền thứ ba có nồng độ tạp chất trung bình gọi là miền Colectơ kí hiệu là
(C)
Tiếp giáp giữa Emitơ và Clectơ là J e
Tiếp giáp giữa Clectơ và Bazơ là J c
Xét về mặt cấu trúc Tranzito có thể coi là 2 điốt mắc nối tiếp nhau điều đó
không có nghĩa là khi ta mắc 2 điốt nối tiêp nhau thì tạo thành Tranzito vì giữa
chúng không có sự tương tác giữa các tiếp giáp p-n
Sơ cấu tạo của Trazito thành 2 điốt
DC

DE

E

p

n

C
n

B

E

DE

DC

rB

C


-Chú ý: kí hiệu mũi tên đặt giữa E và B có chiều từ p sang n . Hiệu ứng
Tranzito chỉ xảy ra khi khoảng cách giữa 2 tiếp giáp nhỏ hơn nhiều so với độ dài
khuếch tán của các hạt dẫn
1.1.2 Nguyên lý làm việc của Tranzito
Hình 2: Sơ đồ khuếch đại của Tranzito dạng p-n-p và n-p-n

Ta đi phân tích nguyên lý làm việc của Tranzito ở dạng p
Do JE phân cưc thuận các hạt đa số (lỗ trống) từ miền E phun qua JE tạo nên
dòng Emitơ (IE). Chúng tới vùng Bazơ để trở thành hạt thiểu số và tiếp tục khuếch
tán sâu vào vùng Bazơ hướng tới IC trên đường khuếch tán một phần nhỏ bị tái
hợp với hạt đa số của Bazơ tạo nên dòng điện cực Bazơ (IB). Do cấu tạo miền
Bazơ mỏng nên gần như toàn bộ các hạt khuếch tán tới được bờ của JC và bị
trường gia tốc (do JC phân cực ngược) cuốn qua tới được miền Colectơ tạo nên
dòng điện Colectơ( IC). Qua đó ta có hệ thức cơ bản tạo về dòng điện trong
Tranzito là
I e = I b +I c
-Hệ số truyền đạt dòng điện của Tranzito
=

Ic
Ie

(1)

để đánh giá mức hao hụt dòng khuếch tán trong vùng (B), càng gần tới 1

thì Tranzito càng tốt
-Hệ số khuếch đại dòng điện của Tranzito
=

Ic
Ib

(2)

để đánh giá tác dụng điều khiển của dòng Ib tới dòng Ic
có giá trị khoảng vài chục tới vài trăm

Từ (1) và (2) ta có : I e =I b (1+ ) =
1

1.1.3 ứng dụng của Tranzito
Dùng để khuếch đại dòng điện, điện áp, công suất
Để bảo vệ các thiết bị điện tử công suất


1.1.4 Chế độ làm việc
Chế độ khoá
Chế độ bão hoà

Chế độ khuếch đại
1.2 Khuếch đại công suất dùng Tranzito
Trong khuếch đại công suất dùng Tranzito chủ yếu là sử dụng Tranzito lưỡng cực
BJT. Chính vì thế trong bài khoá luận này tôi chỉ đi tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý
làm viêc của loại Tranzito này
1.2.1Cấu tạo của Tranzito
Tranzito lưỡng cực RJT công suất có 2 loại:
Tranzito phân cực thuận p-n-p
Tranzito phân cực ngược n-p-n
Hình 3 sơ đồ BJT

Trong đó :C là colectơ
B là bazơ
E là emitơ
C và E hình thành 2 cực của khoá chuyển mạch có điều khiển ,chúng nằm
trong mạch công suất.
B là cực điều khiển
Cho phép : - Chuyển RJT sang trạng thái bão hoà hay trạng thái dẫn
-Chuyển BJT sang trạng thái khoá với công suất tiêu thụ rất thấp
Từ hình vẽ (hình 4) ta có lớp N nối với colectơ là lớp dầy nhất, bao gồm
một vùng N đóng vai trò khi Tranzito phải khoá các điện áp thuận cao
Hình 4 sơ đô cấu trúc và phân cực RJT


Có : Chuyển tiếp C-B phân cực ngược (U BE > 0)
Chuyển tiếp E-B phân cực thuận ( U CB < 0)
1.2.2 Nguyên lý làm việc
U CB > 0 các điện tử đa số của Emitơ kéo đến Bazơ, ở đây chúng trở nên thiểu
số. Một phần điện tử qua Bazơ và tái hợp với các lỗ đa số ở đây. Các điện tử
dễ dàng qua chuyển tiếp C-B phân cực ngược và đạt tới C. Như vậy các điện tử

từ E đến C qua B, được B lôi kéo
Và hình thành hiệu ứng Tranzito. Mỗi khi một lỗ trong Bazơ tái hợp với
một điện tử từ E nguồn điện áp E B cung cấp một điện tích dương, mới duy trì
U BE = const. Các điện tích tạo nên dòng điện Bazơ i B có cường độ liên quan
đến dòng điện từ E đến C và tạo nên dòng i C
Gọi là phần điện tử từ E đến C ta có:
i C = .i C
i B =( 1- ).i E
iC =


1

.i B = . i B

với là hệ số khuếch đại dòng của Tranzito

1.2.3 Các chế độ làm việc
+Chế độ khoá Tranzito
Khi U CE > 0 Tranzito bị khoá khi i B <0
Có thể xảy ra 3 trường hợp
Hình 5a: i B = 0 dòng từ E đến C (không nối Bazơ)
Chuyển tiếp B E phân cực thuận là rất nhỏ dòng của các hạt thiểu số qua
vùng này cho phép bù các tái hợp giữa các lỗ và điện tử trong Bazơ.
i C =i E = (1+ ) .I CBO
Hình 5b: U BE và i B liên hệ bởi phương trình: U BE =R B .i B = 0
Nếu R B không quá lớn suy ra U BE > 0và nhỏ hơn ngưỡng chuyển tiếp B E


dòng điện i B < 0 ứng với tích các điện tử trong Bazơ do nguồn E C qua điện trở

R B ta có :
i C = i E - i B >i E với i B < 0
Hình 5c: Chuyển tiếp B C phân cực ngược sẽ không có hiệu ứng Trazito i B < 0
-E B gửi đến B để duy trì U BE không đổi :
i C =I CBO
i E =I EBO iB = iE - iC < 0
Trong cả 3 trường hợp dòng điện rò thuận là rất nhỏ. Sự khác nhau giữa chúng
tác động đến chuyển mạch ở trạng thái mở.
Hình 5: Tranzito bị khoá

+ Tranzito bão hoà (hình 6)
Có 3 trạng thái bão hoà
-Bão hoà
- Gần bão hoà
- Quá bão hoà
Để Tranzito đóng vai trò của một chuyển mạch kín, ta làm cho Tranzito bão
hoà nhờ dòng điện Bazơ dương lớn hơn giá trị cần thiết để bù sự tái hợp giữa
các lỗ và điện tử trong Bazơ.
Khi các diện tích trong Bazơ dương nó khuếch tán trong vùng N kích tạp yếu
của Côlectơ là kích tạp kiểu P mở rộng vùng Bazơ làm giảm vùng N .Khi đó
điện trở tăng, điện áp rơi giảm trong Colectơ.
Với dòng i C đã cho nếu i B ở vùng N lại giảm. Khi vùng này hoàn toàn
chuyển sang loại P Tranzito bão hoà, lớp N của Colectơ kích tạp mạnh, ngăn
trở vùng Bazơ mở rộng hơn .
Việc tăng số tái hợp do mở rộng Bazơ làm hệ số khuếch đại dòng điện giảm.


Khi đó U CB âm một chút.
Khi U CB < 0 để chuyển tiếp C-B trở nên dần theo chiều thuận, dòng điện

colectơ đổi chiều, Tranzito sẽ bị bão hoà ta cần tránh hiện tượng này.
Hình 6: Tranzito bão hoà

2.Đặc tính tĩnh
Có 3 cách mắc mạch là Emitơ chung (EC), Bazơ chung (BC), Colectơ
chung (CC). Trong khoá luận này ta chỉ đi phân tích đặc tính tĩnh của (EC)
2.1 Đặc tính ra
Đặc tính ra biểu thị quan hệ giữa dòng i C qua chuyển mạch theo điện áp U CE
trên cực của nó, với các giá trị dòng điều khiển i B khác nhau.
Trong vùng làm việc tuyến tính (hình 7) ta nhận được các đoạn thẳng theo
biểu thức
i C = .i B +(1+ ).I CBO
Các đoạn thẳng này không hoàn toàn nằm ngang bởi vì và I CBO tăng theo
U CE một chút.
Hình 7: Đặc tuyến ra


Khi U CB < 0 U CE < U BE Trên cực chuyển tiếp B-E phân cực thuận.
Trong vùng gần bão hoà việc giảm hệ số khuyếch đại dòng điện sẽ dẫn tới giảm
i C ở giá trị i B đã cho. Khi đạt tới giá trị bão hoà, i C không phụ thuộc vào i B nữa,
tất cả các đặc tính trùng nhau ở một đường cong đi qua điểm U CE = 0, i C = 0
Trong điện tử công suất người ta cho Tranzito làm việc ở chế độ đóng hoặc
mở.
2.2 Đặc tính điều khiển
Hình 8: Đặc tính điều khiển


U CE = f (iB ) với i C không đổi (hình 8a)
Với i C đã cho (hình 8b) U CE giảm khi ib tăng và tiến đến giá tri cực tiểu ứng
với giao điểm của đường thẳng ở iC không đổi với phần đặc tính ra ở đó tranzito

bão hoà, giá trị cực tiểu tăng theo iC kí hiệu là UCE bão hoà.
Nếu lấy iC và UCE ta cũng nhận được giá trị dòng điện iB khi dạt tới giới hạn
thì UCE bão hoà, tăng iB không ảnh hưởng gì. Ngược lại lượng điện tích dư
trong bazơ sẽ lớn hơn, làm tăng thời giam tích tụ. Thông thường các đặc tích
giới hạn ở iB = iC.
Để đặc trưng cho tranzito công suất về dòng điện cho:
- Dòng điện colectơ ở chế độ một chiều.
- Giá trị cực đại của dòng điện colectơ xung lặp lại ICM.
- Điện áp rơi U CE cho theo một hoặc nhiều giá trị i C , trong đó I C bão hoà.
2.2.3 Đặc tính vào:
Đặc tính vào U CE = f (i B ) vẽ theo các giá trị i C (hình7) có dạng như đường
cong của chuyển tiếp PN. ở dòng điện i B đã cho, U BE tăng theo i C một chút.
Mặc dù hệ số khuếch đại dòng điện ở chế độ bão hoà thấp, hệ số khuếch đại
công suất lớn bởi vì U BE nhỏ hơn điện áp trong mạch điều khiển nhiều.
Hình 9: đặc tính vào

Để chuyển mạch nhanh sang trạng thái mở, có thể đạt điện áp U BE < 0, nghĩa
là phân cực ngược chuyển tiếp Bazơ - Emitơ
3 . Các chế độ chuyển mạch
Có 2 loại chuyển mạch là:
+ Chuyển mạch đóng
+Chuyển mạch mở


3.1.Chuyển mạch đóng
Trong các bộ biến đổi tĩnh, Tranzito được sử dụng như một khoá chuyển
mạch, khi ở trạng thái bão hoà ( VCE 0 do đó khoá chuyểm mạch đóng) Khi thì
bị khoá (iC = 0 khoá chuyển mạch hở). Sự chuyển mạch cần ngắn nhất có thể, gây
tổn hao công suất thấp như muốn làm việc ở tần số cao. Mặt khác sự chuyển
mạch là nguồn gốc tạo nên đỉnh nhọn điện áp hoặc dòng điện phụ thuộc vào

mạch chứa Tranzito.
Khi đặt vào bazơ của Trazito bị khoá bằng điện áp VCE dương một bước
nhảy dòng điện iB1, dòng điện côlectơ tăng dần từ không tới I (hình 10) thời gian
tổng xác lập dòng điện I mở gồm:
Thời gian từ td để iC = 0 0,1I
Thời gian tăng trưởng để iC = 0,1I I
Hình 10 xác lập dòng điện iC

S tng dòng điện tương ứng việc xác lập dòng điện tử trong lớp P từ emitơ
tới và tạo nên dòng iC . Điện tích chứa trong lớp bazơ khi iC = I gọi là dòng
khuếch tán.
Trong hệ trục VCE iC, điểm làm việc phải chuyển từ điểm B sang điểm S bão
hoà.
Quỹ đạo tiếp tục của điểm làm việc đi từ B tới S với tốc độ chuyển mạch phụ
thuộc vào sự tăng trưởng của điện áp VCE và mạch nối với tranzito.
Hình 11: Sự chuyển mạch dòng điện chuyển từ điện cảm -điôt tới tranzito


Để giảm tổn hao chuyển mạch khi đóng có thể mắc nối tiếp một điện cảm
nhỏ với tranzito.
3.2. Chuyển mạch mở
Cũng như các linh kiện bán dẫn khác ta ký hiệu thời gian suy giảm toàn bộ
toff là thời gian kể từ lúc đặt tín hiệu mở lên cực điều khiển đến khi dòng điện
trong Tranzito bị dập tắt hoàn toàn.
Để ngắt dòng điện lớn qua Tranzito, ta đổi chiều dòng điện bazơ từ IB1 sang
IB1 và duy trì giá trị âm cho đến khi dòng iC bằng không (hình 12).
Thời gian dập tắt dòng điện gồm hai phần:
- Thời gian tích tụ ts để iC từ I giảm tới 0,9I.
- Thời gian suy giảm tf để iC từ 0,9I xuống 0,1I.
Hình 12:

Thời gian tích tụ tương ứng với sự thoát các điện tích dương tích tụ trong
miền P. Thời gian này càng dài nếu dòng điện càng lớn, Tranzito càng bão hoà,
dòng điện IB2.
Thời gian suy giảm cần thiết để các hạt thiểu số của bazơ trở về emitơ hoặc
tái hợp với các lỗ. Sự biến mất điện tích khuyếch tán này phụ thuộc vào I, vào
IB2, nhiệt độ chuyển tiếp và tốc độ tăng trưởng của điện áp VCE.
Từ hình 13a giả thiết dòng I không đổi:
IC + ID = I


VCE - VD = E
Trong khoảng 0 t1 ứng với thời gian tích tụ của Tranzito. Mỗi khi các điện
tích dư thừa của bazơ đã thoát, dòng iC không thể giảm vì điốt có điện áp âm trên
các cực của nó không thể dẫn được do đó iB tiếp tục lấy các điện tích dương của
bazơ là tăng điện trở suất của nó và tăng điện trở của trazito (khoảng t1 t2) đầu
vào của điốt dẫn khi t = t2 dẫn tới điện áp trong VCE. Sự tăng của iD liên quan đến
việc giảm iC. Khi iD đạt tới giá trị I thì tranzito bị khoá.
Hình 13b trình bày dạng sóng của iB, iD và VD của I và VCE , công suất tiêu
tán của tranzito.
Tổn hao công suất khoá.
Các tổn hao do chuyển mạch khoá thực chất do dòng điện iC chỉ dập tắt khi
VCE phục hồi.
Để giảm các tổn hao ta có thể sử dụng bộ suy giảm, thực chất gồm một tụ
điện nối song song với các cực tranzito. Tụ điện làm giảm dòng iC.
Để giảm thời gian dập tắt dòng điện có thể tạo nên hạn chế làm việc ở tần số
cao, ta cần phải giảm số lượng điện tích cần thoát hoặc sử dụng một xung dòng
điện âm có liều lượng đủ mạnh
Hình 13

B
Ib
I
C

R
L

E
Ie

Ic
Id
D
+

Vd

E


ID,VD
iD
I

0

t
VD

Cc1VCE


VCE
-I
ic
t
0

t më
p

t
0

t1

t2

t3

H×nh 14 : D¹ng sãng cña iB , iD , VD cña i vµ VCE c«ng suet tiªu t¸n cña
tranzito

4. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng Trazito.
4.1.Kh¸i niÖm :


Tầng khuếch đại công suất là tầng cuối cùng mắc với tải, để nhận được công
suất tối ưu theo yêu cầu truyền tải.

4.2. Dụng cụ và thiết bị sử dụng
Tranzito lưỡng cực
IC là linh kiện điện tử tổ hợp gồm nhiều Tranzito với nhau
4.3. Phân loại theo cách mắc với tải
Có 2 cách mắc : + Tầng khuếch đại công suất có biến áp ra
+ Tầng khuếch đại công suất không có biến áp ra
4.4. Các chế độ làm việc của Tranzito
Gồm 3 chế độ
+ Chế độ A : Khuếch đại công suất đơn tín hiệu ít méo nhất công suất
nhỏ
hiệu suất băng 20%.
+ Chế độ B : I C chỉ xuất hiện ở nửa chu kỳ còn lại ở chế độ khoá (méo)
nhỏ hiệu suất bằng 60 70%
+Chế độ AB: Méo không đường thẳng công suất nhỏ hơn chế độ B
Hình 14: Vị trí điểm làm việc tĩnh trên đặc tuyến ra trong chế độ A, B, AB

4.4.1.Tầng khuếch đại công suất có biến áp ra ở chế độ A
Hình 15: Tầng công suất làm việc ở chế độ A ghép biến áp


Do R E chỉ vài chục ôm I r nhỏ
Chọn CE rất khó để phù hợp vì vậy ta phảI khử hồi tiếp âm của dòng xoay
chiều
Ta đi khảo sát hàm R t = 0
Ta có : P t là công suất ra
R t là điện trở tải
Đường tải một chiều qua E C hầu như thảng đứng ví điện trở tải một chiều
tương đối nhỏ (hình 15)
Hình 16: Xây dựng đồ thị để tính toán tầng khuếch đại làm việc ỏ chế độ A,
ghép biến áp

Từ hình vẽ ta có điện trở xoay chiều của tầng quy về cuộn sơ cấp R XC là
R XC =n 2 (R t +r 2 )+r 1 n 2 R t
Trong đó : n =

W1
Hệ số biến áp
W2

W1 , W2

Số vòng dây tương ứng trên các cuộn sơ và thứ cấp
r1 , r1
Điện trở thuần trên cuộn sơ và thứ cấp
Để chọn được toạ độ của điển công tác tĩnh ta phải xác định được U CEO và
U CO bằng cách dựa vào điều kiện của hệ gồm 2 phương trình
U CO > U ra + U CO
I CO > I CM + I CO ( E )
Trường hợp là tín hiệu hình sin đưa vào mạch ta có
Pt =

2
U CM
.I CM
2

Trong đó: P r =

Pt

H ab

+ P r Công suất xoay chiều trên cuộn sơ cấp

+ P t Công suất đưa ra tải
+H ab Hiệu suất của biến áp ra H ab =(0,8 0,9)
Trường hợp tín hiệu là hình sin, thì công suất ra của tầng có quan hệ với
tham số U CM ,I CM theo
U2
U2
U CM
.I CM = CM = 2 CM
2
2.R XC
2n .R XC
U
= 2CM H = H C .H ab
n .Rt

Pr =
I CM

Trong đó:

+ H Hiệu suất của tầng
+ H C Hiệu suât của mạch colectơ



P r = U CM .

I CM
2

công suất tiêu thụ của nguồn cung cấp là:

P 0 = E c .I co = U CEO .I CO
Hiệu suất của mạch colectơ là:
HC =

U .I
Pr
= CM CM
P0
2.U CEO .I CO


Công suất tiêu hao ở trên mạch colectơ là:
P C =P 0 - P r = U CEO .I CO -

1
. U CM .I CM
2

4.2Tầng khuếch đại đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp
Hình 17: Tầng đẩy kéo ghép biến áp

Sơ đồ gồm : 2 Tranzito T 1 ,T 2
Tải được mắc với tầng khuếch đại qua biến áp ra AB 2
Mạch colectơ của mỗi tranzito được mắc tới một nửa cuộn sơ

cấp biến áp ra
W21 W22

Wt
Wt
W
Wv
+ Hệ số biến áp vào AB 1 là n 1 = v =
W11
W12

+

Hệ số biến áp ra AB 2 là n 2 =

Với : W11, W12 số vòng dây của cuộn thứ cấp ở AB 1
W21, W22 số vòng dây của cuộn sơ cấp ở AB 2
Wt số vòng dây của cuộn sơ cấp ở máy biến áp nối với tải
Wv số vòng dây của cuộn thứ cấp ở máy biến áp nối với nguồn
n 1 đảm bảo cung cấp tín hiệu vào mạch Bazơ của 2 tranzito
Hình 18: Đồ thị tính tầng công suất


Tầng đẩy kéo có thể làm việc ở 2 chế độ là : + chế độ B
+ chế độ AB
Chế độ B: Thiên áp ban đấu không có không cần R 1 . Khi đó đện trở R 2
được dùng để đảo bảo công tác cho mạch vào của Tranzito trong chế độ gần với
chế độ nguồn dòng.
Lúc không có tín hiệu vào điện áp U B trên 2 tranzito T 1 ,T 2 là U B1 =U B 2 =0
Nếu không tính đến dòng điện ngược colectơ I C dòng trong tầng khuếch

đại I = 0 và điện áp trên tải U t = 0
U C1 =E C
U C2 = E C
Với U C1 là điện áp của colecto trên tranzito T 1
U C 2 là điện áp của colecto trên tranzito T 2
+ Khi có tín hiệu vào nửa chu kỳ dương trên AB 1 có
W11 có nửa chu kỳ điện áp âm
W12 có nửa chu kỳ điện áp dương


Tranzito T 1 mở, Traito T 2 khoá chỉ có dòng I C1 chảy qua T 1

T 1 mở do I C1 = iB1 trên W21 có điện áp U 21 = i C1 .R XC = i C1 .n 22 .R t
trên tải R t sẽ có nửa sóng điện áp riêng với U t =

U 21
n2

Khi tín hiệu vào với nửa chu kỳ âm trên AB 1 có:
W11 có nửa chu kỳ và điện áp dương
W12 có nửa chu kỳ và điện áp âm
Tranzito T 1 khoá , Traito T 2 mở
Do T 2 mở trên biến áp AB 2 ở cuộn W22 có dòng i C 2 chạy qua
i C 2 = .i 2
U 22 = i c 2 . R XC = i c 2 .n 22 .R t
Tín hiệu ở cuộn sơ cấp biến áp ra xác định bằng diện tích tam giác gạch chéo
(hình18)
Pr =

1

. U CM .I CM
2

công suất đưa ra tải có tính đến công suất tổn hao trong biến áp

P t = ab 2 .P r
với ab 2 hiệu suât cửa AB 2
Công suât tiêu thụ từ nguồn cung cấp là:
P0 =

2 EC



. I CM

Hiệu suất của mạch colectơ là :
C =

Pr
U
= . CM
Pt
4 EC

Hiệu suất của tầng là :
U
= ab 2 . . CM
4 EC

tăng khi biên độ tín hiêu ra. Giả thiết U CM =E C và ab 2 = 1 thì = o,785

Công suất tiêu thụ trên mặt ghép colectơ của mỗi tầng Tranzito là:
Pc = P0 - Pr =


Pc =

2 EC



1
. U CM .I CM
2
1 U2
- . CM (1)
2 R XC

. I CM -

2 EC U CM
.

R XC

P c phụ thuộc vào biên độ tín hiệu ra U CM . Để xác định P C max lấy đạo hàm

P c theo U CM và ta cho bằng không.