Khuếch đại công suất và một số mạch KĐCS dùng trong máy tăng âm

Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

MụC LụC
Trang
PHầN 1: Mở ĐầU ..........................................................................................4
1. Lí do chọn đề tài......4
2. Mục đích chọn đề tài...4
3. Nhiệm vụ của đề tài.................4
4. Phương pháp nghiên cứu ....5
5. Đối tượng nghiên cứu..5
6. Phạm vi nghiên cứu.5
7. Cấu trúc khóa luận..5
PHầN 2: NộI DUNG...6
Chương 1: Những vấn đề chung của mạch khuếch đại......................................6
1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của kĩ thuật điện tử và điện tử công suất.....6
1.1.1 Khái niệm............6
1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển ........6
1.1.3 Ngành điện tử ở Việt nam...8
1.1.4 Thực tế và xu hướng phát triển của ngành điện tử hiện nay...8
1.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại.......9
1.2.1 Mạch khuếch đại là gì?.......................................................................9
1.2.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại.........................................11
1.2.3 Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của mạch khuếch đại.......................12
1.2.4 Các chế độ làm việc..........................................................................16
a. Chế độ A................................................................................................17
b. Chế độ B................................................................................................18
c. Chế độ C................................................................................................19
d. Chế độ AB.............................................................................................20

-1-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

1.3 Phân loại các mạch khuếch đại thường gặp.....21
Kết luận chương 1..........................................................................................22
Chương 2: Khuếch đại công suất...................................................................23
2.1 Vị trí của mạch khuếch đại trong bộ khuếch đại.....................................23
2.2 Nhiệm vụ của mạch khuếch đại công suất...............................................23
2.3 Đặc điểm của mạch khuếch đại công suất...............................................23
2.4 Phân loại mạch khuếch đại công suất......................................................24
2.5 Sơ đồ khối của mạch khuếch đại công suất.............................................25
2.6 Nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại công suất.............................25
2.6.1 Mạch khuếch đại công suất dùng Tranzito......................................25
a. Mạch khuếch đại công suất đơn dùng Tranzito ...................................25
b. Mạch khuếch đại công suất đơn dùng Tranzito không có biến áp ra
....................................................................................................................27
c. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng tranzito có biến áp ra...........28
d. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng Tranzitor không có biến áp ra
....................................................................................................................30
2.6.2 Mạch khuếch đại công suất dùng khuếch đại thuật toán...................31
a. Khái niệm chung ....................................................................................31
b. Bộ khuếch đại đảo .................................................................................33
c. Bộ khuếch đại không đảo .......................................................................34
2.6.3 Mạch khuếch đại công suất dùng IC. ...............................................35

Kết luận chương 2............................................................................................36
Chương 3: Giới thiệu một số sơ đồ khối khuếch đại công suất thường dùng
trong máy tăng âm...........................................................................................37

-2-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

3.1 Sơ đồ khối khuếch đại công suất 2,5W dùng Tranzito trong máy tăng
âm....................................................................................................................37
3.1.1 Sơ đồ..................................................................................................37
3.1.2 Thông số kĩ thuật...............................................................................37
3.1.3 ứng dụng ..........................................................................................38
3.2 Sơ đồ khối khuếch đại công suất 50W dùng Tranzito trong mạch tăng
âm....................................................................................................................38
3.2.1 Sơ đồ .................................................................................................38
3.2.2 Thông số kĩ thuật...............................................................................38
3.2.3 ứng dụng ..........................................................................................39
3.3 Sơ đồ khối khuếch đại công suất dùng IC LA 4430 ..............................39
3.3.1 Sơ đồ .................................................................................................39
3.3.2 Thông số kĩ thuật...............................................................................39
3.3.3 ứng dụng...........................................................................................40
3.4 Sơ đồ khối khuếch đại công suất dùng IC LA 4505...............................40
3.4.1 Sơ đồ .................................................................................................40
3.4.2 Vai trò................................................................................................41

3.4.3 ứng dụng ..........................................................................................41
3.5 Sơ đồ khối khuếch đại công suất dùng IC STK- 070 .............................42
3.5.1 Sơ đồ .................................................................................................42
3.5.2 Thông số kĩ thuật...............................................................................42
3.5.3 ứng dụng ..........................................................................................42
PHầN 3: KếT LUậN CHUNG .....................................................................43
TàI LIệU THAM KHảO .............................................................................43

-3-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

PHầN 1: Mở ĐầU
1. Lí do chọn đề tài
Nói đến ngành điện tử nói chung, điện tử công suất nói riêng, ta cũng
không thể không kể đến sự quan trọng của Tranzito. Tranzito ra đời vào năm
1948 do Bardeen, Brattin và Schokley phát minh ra tại phòng thí nghiệm Bell
telephone đánh dấu bước phát triển cách mạng của khoa học kĩ thuật và dần
trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất của cách mạng kĩ thuật ở
trình độ cao. Ngày nay khi thế giới và đất nước đang có sự bùng nổ về công
nghệ thông tin. Khoa học công nghệ và kĩ 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 người.
Do sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật và nhu cầu tìm hiểu
ngày càng sâu rộng của sinh viên về khoa học kĩ thuật. Bản thân tôi thấy một

số giáo trình viết về phần mạch khuếch đại khó hiểu cho người nghiên cứu,
người đọc cũng như các bạn sinh viên. Vì vậy khóa luận này tôi đã mạnh dạn
nghiên cứu đề tài Khuếch đại công suất và một số mạch KĐCS dùng trong
máy tăng âm với mong muốn tích lũy thêm kiến thức cho bản thân ngoài ra
còn muốn người đọc hiểu hơn về vấn đề này. Đó là lí do chọn đề tài của tôi.
2. Mục đích chọn đề tài
Tập hợp các tài liệu có liên quan đến mạch khuếch đại công suất nhằm
giúp người nghiên cứu và người quan tâm đến lĩnh vực này hoàn toàn dễ hiểu,
dễ nhớ và có cái nhìn tổng quan về khuếch đại công suất.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Khái quát hóa một cách tương đối đầy đủ về lí thuyết của mạch khuếch
đại.
- Hiểu rõ để vận dụng trình bày về cơ sở lí thuyết của mạch khuếch đại.

-4-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

- Với lượng kiến thức tổng hợp được để đi đến phân tích, đánh giá về vấn
đề nghiên cứu.
- Đưa ra cách trình bày đơn giản nhất về vấn đề nghiên cứu là mạch khuếch
đại công suất.
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng 4 phương pháp:
- Tổng hợp

- Phân tích
- Khái quát
- Thống kê toán học
5. Đối tượng nghiên cứu
- Các nội dung liên quan đến mạch khuếch đại và khuếch đại công suất
như các nguyên lí xây dựng mạch, các chỉ tiêu và tham số của mạch, các chế
độ làm việc,...
- Sơ đồ khối và các phần tử được sử dụng trong mạch khuếch đại công suất,
phân loại khuếch đại công suất theo các chỉ tiêu tham số khác nhau.
- Vai trò, chức năng hay nhiệm vụ của các phần tử trong mạch đó ...
6. Phạm vi nghiên cứu
Các giáo trình về kĩ thuật điện tử.
Các giáo trình điện tử công suất.
Một số tài liệu có liên quan.
7. Cấu trúc khóa luận
Phần 1: Mở đầu
Phần 2: Nội dung
Chương 1: Những vấn đề của mạch khuếch đại
Chương 2: Mạch khuếch đại công suất
Chương 3: Giới thiệu một số sơ đồ khối KĐCS dùng trong máy tăng âm.
Phần 3: Kết luận chung

-5-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

PHầN 2: NộI DUNG
Chương 1: NHữNG VấN Đề CủA MạCH KHUếCH ĐạI
1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của kĩ thuật điện tử và điện tử công suất
1.1.1 Khái niệm
Điện tử là ngành học bao gồm phần lí thuyết và phần thực hành (kĩ thuật
điện tử) nhằm khảo sát, thu nhận, sinh tạo và ứng dụng sự biến đổi năng
lượng.
Kỹ thuật điện tử tín hiệu (điện tử dòng điện yếu) với đặc điểm là xử lý tín
hiệu qua khuếch đại, điều chế, tần số cao. Tín hiệu vào được mạch và linh
kiện điện tử xử lý, tín hiệu ra được biến đổi về độ lớn, dạng sóng và tần số.
Nguồn có tác dụng nuôi các linh kiện điện tử.
Điện tử công suất (điện tử dòng điện mạnh) với đặc điểm chủ yếu chuyển
mạch (đóng - cắt) dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng,
tần số dòng công suất. Công suất ra được biến đổi về dạng sóng và tần số so
với công suất vào, mạch tín hiệu đóng vai trò điều khiển dòng công suất.
1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển
Năm 1904, nhà khoa học Anh John Ambrose Fleming phát minh ra đèn
Diot chân không, khởi đầu cho sự phát triển của kĩ thuật điện tử.

Hình 1: Đèn Diot chân không
Năm 1906, nhà khoa học Greenleaf Whittier Pickard, người Mĩ tạo nên
Diot tiếp xúc điểm bán dẫn.

-6-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Hình 2: Diot bán dẫn
Năm 1947, sự phát minh ra Tranzito tại phòng thí nghiệm của Bell do
Jonhn Barden, Willam Shockley, và Walter Brattain đánh dấu bước phát triển
của kĩ thuật điện tử và đã giải quyết được những đòi hỏi khắt khe của điện tử
công nghiệp mà trước đây các linh kiện khác chưa đáp ứng được. Năm 1947
Tranzito được phát minh ra, nhưng đến năm 1948 Tranzito đầu tiên mới được
ra đời.

Hình 3: Tranzito
Năm 1960, mạch tích hợp IC ra đời (IC Intergrated Circuit).
Năm 1970, các mạch tích hợp IC mật độ cao ra đời (MSI, LSI, VLSI)
MSI Medium Scale Intergrated Circuit (mạch tích hợp mật độ trung bình)
LSI Large Scale Intergrated Circuit (mạch tích hợp mật độ cao)
VLSI Very Large Scale Intergrated Circuit (mạch tích hợp mật độ rất
cao).

-7-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Hình 4: Mạch tích hợp IC
Năm 1980 đến nay điện tử được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế,

điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, giao thông vận tải và các thiết bị
điện tử. Có thể nói, các thiết bị điện tử mà chúng ta biết hiện nay sẽ không tồn
tại nếu không có sự ra đời của Tranzito.
1.1.3 Ngành điện tử ở Việt Nam
Ngành điện tử ở Việt Nam ra đời vào những năm 90 của thế kỉ XX và với
hoạt động chính là lắp ráp các sản phẩm điện tử. Được đánh giá là có vai trò
quan trọng đối với nền kinh tế nhưng thực sự ngành công nghệ điện tử ở Việt
Nam chưa có được một quy hoạch phát triển tổng thể. Với kì vọng ngành điện
tử trở thành một ngành mũi nhọn của nền kinh tế, nhà nước ta đã đặc biệt quan
tâm đến ngành điện tử. Sự gia nhập WTO đã làm cho ngành công nghệ điện tử
Việt Nam thực sự hội nhập thế giới.
Hiện nay, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm đạt 20 30%, ngành
điện tử đã dần chuyển từ gia công lắp ráp đơn giản sang nghiên cứu thiết kế
được một số sản phẩm thương hiệu Việt và sản xuất phụ tùng linh kiện xuất
khẩu.
1.1.4 Thực tế và xu hướng phát triển của ngành điện tử hiện nay
Nếu sự ra đời của Tranzito năm 1947 đã giải quyết được vấn đề tiêu hao
năng lượng trong thiết bị điện tử thì sự ra đời của chíp Silicon đã tạo ra cuộc

-8-

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

cách mạng điện tử theo hướng nhỏ hóa mọi thứ. Đó là giảm kích thước của vi
mạch điện tử xuống kích cỡ nm. Với số lượng Tranzito trong bộ vi xử lí càng

lớn thì tốc độ xử lí càng nhanh, tuy nhiên tốc độ xử lí của bộ vi xử lí chỉ có thể
tiến tới một giá trị nhất định vì những giới hạn của Silicon bao gồm cả vấn đề
tỏa nhiệt.
Năm 2004 Graphene (hay màng Graphene) được nhóm của giáo sư Ander
Geim người Nga tổng hợp từ Graphite than chì, với bề dày chỉ bằng bề dày
của một nguyên tử cacbon, nó được coi là chất liệu mỏng nhất hiện nay. Ngoài
ra Graphene còn có tính chất dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, cứng hơn cả kim cương,
cực bền; bán dẫn này không cần làm mát, và có thể được kích hoạt bằng một
điện tử duy nhất. Bóng bán dẫn làm bằng Graphene có tốc độ đóng mở nhanh
gấp 100 lần loại bóng bán dẫn nhạy nhất hiện nay. Máy tính dùng bóng bán
dẫn Graphene có tốc độ tính toán nhanh gấp bội lần siêu máy tính sử dụng
bóng bán dẫn Silicon. Hiện nay, sự xuất hiện của Graphene đã mở ra tương lai
cho ngành điện tử: đó là phá vỡ rào cản về tốc độ xử lí và giải quyết vấn đề tỏa
nhiệt.
Xu hướng phát triển của ngành điện tử là giảm số chủng loại mạch nhưng
lại làm tăng khả năng sử dụng từng chủng loại.
Tóm lại, ngành điện tử hiện nay phát triển theo hai xu hướng: giảm nhỏ
kích thước bên trong của mạch khi chế tạo và tăng tính phổ biến của mạch
trong ứng dụng.
1.2. Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại và các chỉ tiêu cơ bản
1.2.1. Mạch khuếch đại là gì?
Tin tức và tín hiệu là những đối tượng cơ bản mà các mạch điện tử có chức
năng như một công cụ kĩ thuật nhằm tạo ra, gia công xử lí hay chuyển đổi
giữa các năng lượng để giải quyết một mục tiêu kĩ thuật nhất định.

-9-

Trần Thị Tình K32D - SPKT

Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Tín hiệu được biểu hiện (hiển thị, thu thập, phát đi) theo hai dạng điện áp
hay dòng điện của một quá trình, sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra
tin tức hữu ích.
Người ta phân biệt có hai loại tín hiệu: tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
Tín hiệu có thể được khuếch đại điều chế, tách sóng, chỉnh lưu, nhớ, đo,
truyền đạt, điều khiển, biến dạng. tính toán(cộng, trừ, nhân, chia). Các
mạch điện tử có nhiệm vụ thực hiện các thuật toán này.
Để gia công hai loại tín hiệu tương tự và số, tương ứng người ta dùng hai
mạch: mạch tương tự và mạch số.
Biên độ tín hiệu liên quan mật thiết đến độ chính xác của quá trình gia
công tín hiệu và xác định mức độ ảnh hưởng của nhiễu đến hệ thống. Khi biên
độ tín hiệu nhỏ thì nhiễu có thể lấn áp tín hiệu. Vì vậy, khi thiết kế các mạch
điện tử thường nâng cao biên độ tín hiệu ngay ở tầng đầu của hệ thống mạch.
Khuếch đại tín hiệu là một ứng dụng phổ biến nhất, chức năng quan trọng
nhất của mạch điện tử. Trong hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các
mạch khuếch đại để khuếch đại tín hiệu.
Mạch khuếch đại là mạch sử dụng các linh kiện điện tử để thực hiện quá
trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng của nguồn cung cấp
một chiều (không chứa đựng thông tin) được biến đổi thành năng lượng của
tín hiệu ra theo quy luật của tín hiệu điều khiển (có quy luật biến đổi mạng
thông tin cần thiết).
Mạch khuếch đại tín hiệu là một mạch điện tử có khả năng nhận, biến đổi
một tín hiệu có biên độ nhỏ ở đầu vào thành tín hiệu biên độ lớn ở đầu ra mà
dạng tín hiệu không thay đổi. Được thể hiện qua lưu lượng dịch chuyển thông
tin trong một đơn vị thời gian dưới dạng tăng giảm dòng điện, điện áp, công
suất.

- 10 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

1.2.2. Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại
* Cấu trúc để xây dựng một tầng khuếch đại:
- Phần tử cơ bản (phần tử khuếch đại) là phần tử điều khiển có điện trở thay
đổi theo sự điều khiển của điện áp hay dòng điện đặt tới cực điều khiển Bazơ
của nó (có thể là Tranzito rời rạc hoặc mạch tích hợp IC)
- Điều khiển quy luật biến đổi dòng điện mạch ra bao gồm tranzito và điện
trở Rc và tại lối ra, người ta nhận được một điện áp biến thiên cùng quy luật
với tín hiệu vào nhưng độ lớn tăng lên nhiều lần.
* Điều kiện để xây dựng một tầng khuếch đại: Biên độ thành phần xoay
chiều không vượt quá biên độ thành phần một chiều
Io Im

U o U m

Trong đó Io, Uo là dòng điện và điện áp của thành phần một chiều.
Im, Um là dòng điện và điện áp của thành phần xoay chiều.
Nếu điều kiện trên không được thỏa mãn thì dòng ở mạch ra trong từng
khoảng thời gian nhất định sẽ bằng không và sẽ làm méo dạng tín hiệu ra.
* Sơ đồ cấu trúc để xây dựng một tầng khuếch đại:

Hình 5: Sơ đồ cấu trúc

- 11 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

1.2.3. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của mạch khuếch đại
* Chỉ tiêu đầu vào của mạch khuếch đại:
- Điện áp vào định mức (Uv)
- Dòng điện vào (Iv)
- Công suất vào (Pv)
- Trở kháng vào (Zv):
+ Điện trở vào (Rv)
+ Điện dung vào (Cv)
+ Điện cảm vào (Lv)
Thông thường, khi làm việc trong dải tần công tác của mạch khuếch đại trở
kháng vào (Zv) có thể xem như điện trở thuần Rv, khi đó điện áp vào, dòng
điện vào, công suất vào quan hệ với nhau theo:
Uv = Iv . Rv
P v = Uv . I v
* Chỉ tiêu đầu ra của mạch khuếch đại:
- Điện áp ra định mức (Ura)
- Dòng điện ra (Ira)
- Công suất ra trên một tải quy định (Pra)
- Trở kháng ra (Zra):

+ Điện trở ra (Rra)
+ Điện dung ra (Cra)
+ Điện cảm ra (Lra)
Khi làm việc trong dải tần công tác của mạch khuếch đại có thể có các
biểu thức sau:

Ura = Ira. Rt
Pra = Ura. Ira

* Hệ số khuếch đại (K):
- Hệ số khuếch đại (K):

- 12 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

K=

Đại lượng đầu ra
Đại lượng tương ứng đầu vào

+ Nếu biểu diễn K = f1 () thì đường cong gọi là đặc tính biên độ - tần số
của tầng khuếch đại.
+ Nếu biểu diễn k = f2 () thì đường cong gọi là đặc tính pha tần số của
tầng khuếch đại.

Với : tần số của tín hiệu vào.
k : độ dịch pha của tín hiệu ra so với tín hiệu vào khi qua bộ

khuếch đại.

Hình 6: Đặc tính biên độ tần số và pha tần số
Nói chung và k đều phụ thuộc vào tần số của tín hiệu vào đặc biệt hệ
số khuếch đại K phụ thuộc rất nhiều. Với một mạch khuếch đại cụ thể, có một
dải tần số được ưu tiên khuếch đại gọi là dải tần công tác, ngoài dải tần số đó
thì hệ số khuếch đại bị suy giảm.
Các bộ khuếch đại tần số thấp thường làm việc trong dải tần từ vài chục Hz
đến vài chục KHz. Các bộ khuếch đại tín hiệu video làm việc trong dải tần
rộng hơn từ 0Hz đến vài chục, vài trăm MHz.
+ Hệ số khuếch đại phụ thuộc vào dải tần số tín hiệu vào theo sơ đồ:

- 13 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Hình 7: K = f1 ()
Vùng 1 là vùng có tần số thấp (f = 0 ữ f1)
Vùng 2 là vùng tần số trung bình (f = f1ữ f2)
Vùng 3 là vùng tần số cao (f = f2 ữ ).
Ta thấy hệ số khuếch đại của mạch ở vùng 1 và vùng 3 nhỏ hơn hệ số
khuếch đại ở vùng 2 khi tần số càng thấp hệ số khuếch đại càng nhỏ, hiện

tượng này cũng đúng khi tần số càng cao.
Khi hệ số khuếch đại càng lớn thì mạch khuếch đại chỉ cần xử lí khuếch
đại sơ bộ là có thể đưa ra tải sử dụng. Đối với tín hiệu không lớn lắm mạch
vẫn có thể làm việc bình thường mà không làm bão hòa hay cắt mất tín hiệu,
việc xử lí và gia công tín hiệu cũng ít phức tạp và dễ dàng hơn. Tín hiệu ra có
biên độ lớn nên nhiễu ít khi lấn áp chèn ép được tín hiệu.
- Các hệ số khuếch đại thường dùng:
+ Hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại: Ku =

U ra
Uv

+ Hệ số khuếch đại dòng điện của mạch khuếch đại: Ki =

I ra
Iv

+ Hệ số khuếch đại công suất của mạch khuếch đại: Kp =

Pra
Pv

- 14 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

* Hiệu suất của mạch khuếch đại: Là tỉ số công suất tín hiệu Pra do mạch
khuếch đại cung cấp ở tải và tổng công suất nguồn nuôi Po mà mạch khuếch
đại đã tiêu thụ: =

Pra
(%)
Po

* Đặc tính biên độ của tầng khuếch đại: Là đường cong biểu diễn mối
quan hệ: Ura = f3 (Uv) lấy ở một tần số cố định của dải tần số tín hiệu.

Hình 8: Ura = f3 (Uv)
* Dải rộng của bộ khuếch đại (Dk): Là tỷ số giữa giá trị lớn nhất của điện
áp vào Uvmax và giá trị nhỏ nhất của điện áp vào Uvmin: Dk=
* Trở kháng lối vào và lối ra của tầng khuếch đại: Zv =

U v max
U v min

Uv
U
; Zra = ra
Iv
I ra

* Méo trong mạch khuếch đại
- Méo trong mạch khuếch đại: một tín hiệu hàm số sin thuần túy có một
tần số đơn ở đó điện áp thay đổi âm hay dương với số lượng bằng nhau. Bất kì
tín hiệu nào thay đổi không đủ một chu kì thì được coi là bị méo.

- Các loại méo trong mạch khuếch đại:
+ Méo phi tuyến (méo không đường thẳng ):
Là loại méo làm cho hình dạng tín hiệu ra sai lệch so với dạng tín hiệu
vào. Nếu tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ra không giữ được dạnh hình sin
nữa. Cụ thể ngoài thành phần tần số cơ bản có biên độ U1, còn có thêm các
thành phần tần số lạ n với biên độ tương ứng Unm.

- 15 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Trong kĩ thuật để miêu tả méo phi tuyến thường sử dụng sự phân tích của
Furie. Ta có hệ số méo phi tuyến được biểu diễn bằng công thức sau:
2

=

2

2

(2 m 3m ... nm )1 / 2

%

1m

- cho biết tỉ lệ các sóng hài (tần số n) chiếm bao nhiêu % so với sóng
cơ bản tần số .
Nguyên nhân chủ yếu gây méo là do tính chất phi tuyến của các phần tử
tích cực như Tranzito, IC gây ra (tính chất: luôn phát sinh tần số lạ khi có tín
hiệu xoay chiều tác động).
+ Méo tần số:
Là loại méo gây ra khi tầng khuếch đại khuếch đại không đồng đều các
tín hiệu có tần số khác nhau. Để biểu thị dạng méo này người ta dùng khái
niệm về đáp tuyến tần số của mạch khuếch đại, đó là đồ thị biểu diễn sự phụ
thuộc của hệ số khuếch đại theo tần số.

Hình 9: K =f1()
Nguyên nhân chủ yếu gây ra méo là do các phần tử L, C của tải, của
mạch và các phần tử ghép gây ra.
1.2.4. Các chế độ làm việc của mạch khuếch đại
- Tùy thuộc vào các chế độ công tác của phần tử khuếch đại mà mạch
khuếch đại có thể làm việc ở các chế độ A, B, C và AB ...
- Chế độ A: phần tử khuếch đại được phân cực ở giữa vùng khuếch đại, chế
độ này khuếch đại cả hai nửa chu kì dương (+) và âm ().

- 16 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

- Chế độ B: phần tử khuếch đại được phân cực tại vùng ngưng, chế độ này
khuếch đại một nửa chu kì dương (+) hoặc âm ().
- Chế độ AB: phần tử khuếch đại được phân cực ở gần vùng ngưng, chế độ
này khuếch đại hơn một nửa chu kì dương (+) hoặc âm ().
- Chế độ C: phần tử khuếch đại được phân cực sâu trong vùng ngưng, chế
độ này khuếch đại một phần nhỏ hơn nửa chu kì dương (+) hoặc âm ().

Hình 10: Các chế độ của mạch khuếch đại
a. Chế độ A
Là chế độ công tác trong đó dòng điện đầu ra xuất hiện trong cả chu kì
của tín hiệu. Trên đặc tuyến ra, mạch khuếch đại có điểm làm việc tĩnh nằm
giữa đường đặc tải. Do đó chế độ này độ méo là rất nhỏ.
Góc cắt = 1800

- 17 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

ở chế độ này dòng điện Itb là dòng điện tiêu thụ nguồn cung cấp không
đổi và bằng dòng tĩnh Io. Còn biên độ dòng điện đầu ra Imax không bao giờ
vượt quá dòng điện tĩnh Io. Do đó hiệu suất của chế độ A rất thấp (hay hiệu
quả biến đổi năng lượng của tầng khuếch đại thấp).

Ưu điểm nổi bật là độ méo nhỏ, vì khi tín hiệu vào là hình sin thì tín
hiệu ra cũng là hình sin. Nhưng nhược điểm là hiệu suất thấp. Do đó, chế độ A
được sử dụng trong các bộ khuếch đại tín hiệu nhỏ.
Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ A:

Hình 11: Sơ đồ tầng khuếch đại
b. Chế độ B
- Là chế độ công tác mà dòng điện ra chỉ xuất hiện trong nửa chu kì của tín
hiệu. Góc cắt = 900. Muốn đảm bảo chế độ B phải chọn sao cho dòng điện
tĩnh Io = 0, có nghĩa là điểm làm việc tĩnh nằm tại giao điểm của trục hoành và
đặc tuyến truyền đạt.
- Hiệu suất của chế độ B rất cao vì dòng điện tĩnh Io bằng không, méo phi
tuyến lớn hơn chế độ A rất nhiều (méo biến dạng trên trục do chuyển tiếp
đèn), do một nửa chu kì tín hiệu xoay chiều không được khuếch đại, công suất
tín hiệu ra lớn hơn hẳn chế độ A.

- 18 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

- Trong thực tế, dòng điện ra cũng xuất hiện lớn hơn một nửa chu kì tín
hiệu vì vậy dòng điện tĩnh Io không phải bằng không mà Io = (5 15)%.Imax,
hiệu suất của tầng khuếch đại làm việc ở chế độ B có thể đạt tới 70 80%. Do
chế độ B chỉ khuếch đại một nửa chu kì nên muốn đủ cả hai bán chu kì thì
phải dùng hai Tranzitor để khuếch đại luân phiên cho hai bán chu kì.

Hình 12: Sơ đồ khối
- Mạch chế độ B thường được sử dụng trong mạch khuếch đại công suất
đẩy kéo.
- Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ B:

Hình 13: Sơ đồ tầng khuếch đại
c. Chế độ C
- Là chế độ công tác mà dòng điện ra chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian
nhỏ hơn một nửa chu kì của tín hiệu hình sin ở đầu vào. Tranzitor chỉ khuếch
đại được một phần của bán chu kì, do đó ở chế độ này độ méo là rất lớn.

- 19 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

- Góc cắt < 900
- Điểm làm việc tĩnh được chọn nằm trên trục hoành ở bên trái điểm xuất
phát của đặc tuyến truyền đạt, dòng điện tĩnh Io = 0. Hiệu suất của tầng
khuếch đại làm việc ở chế độ C cao hơn chế độ B (>80%).
Chế độ này ít được dùng vì méo rất lớn. Chỉ thường dùng trong mạch
cắt bỏ phần dưới của tín hiệu hay trong mạch tách tín hiệu
- Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ C:

Hình 14: Sơ đồ tầng khuếch đại

d. Chế độ AB
- Là chế độ trung gian của hai chế độ A và B. Góc cắt = 90 ữ 1800 .
Điểm công tác nằm giữa chế độ hoạt động A và chế độ hoạt động B. Chế độ
này dòng điện ra xuất hiện trong khoảng thời gian lớn hơn nửa chu kì tín hiệu
hình sin đầu vào nên độ méo nhỏ hơn so với chế độ B rất nhiều, tuy nhiên
hiệu suất thấp hơn so với chế độ B vì dòng điện tĩnh I0 lớn.
- Chế độ AB được sử dụng khi công suất ra yêu cầu không lớn lắm.
- Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ AB:

- 20 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Hình 15: Sơ đồ tầng khuếch đại
1.3. Phân loại các mạch khuếch đại thường gặp
* Theo dạng tín hiệu cần khuếch đại:
- Mạch khuếch đại tín hiệu liên tục
- Mạch khuếch đại tín hiệu xung
* Theo dải tần số tín hiệu cần khuếch đại:
- Mạch khuếch đại tín hiệu 1 chiều với f = 0 hay f rất thấp
- Mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều với tần số thấp (f = 16- 20 KHz)
- Mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều với tần số cao (f > 20 KHz)
- Mạch khuếch đại tín hiệu 1 chiều và xoay chiều.
* Theo đặc tính tần số:
- Mạch khuếch đại cộng hưởng

- Mạch khuếch đại dải hẹp
- Mạch khuếch đại dải rộng
* Theo các phần tử khuếch đại:
- Khuếch đại dùng đèn điện tử
- Khuếch đại dùng Tranzito
- Khuếch đại dùng IC
- Khuếch đại dùng Diot Tunen

- 21 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

* Theo đại lượng cần khuếch đại:
- Khuếch đại dòng điện
- Khuếch đại điện áp
- Khuếch đại công suất
* Theo cách ghép giữa các tầng khuếch đại:
- Ghép tầng bằng điện dung
- Ghép tầng bằng biến áp
- Ghép tầng trực tiếp dùng Tranzitor
- Ghép điện trở
- Mạch ghép RC.

KếT LUậN CHƯƠNG 1
Trong chương 1 với việc tìm hiểu lịch sử và sự phát triển của ngành điện tử,

tìm hiểu về nguyên lí, các chỉ tiêu tham số, cách phân loại của mạch khuếch
đại, chúng ta đã có nhìn nhận tổng quan ban đầu về mạch khuếch đại. Qua đó
biết được mạch khuếch đại có nhiệm vụ phối hợp các linh kiện điện tử để
khuếch đại tín hiệu về mặt điện áp, dòng điện, hay công suất. Trong đó vấn đề
khuếch đại tín hiệu về mặt công suất là vấn đề đáng được quan tâm. Những
kiến thức được đề cập ở chương 1 cho ta cơ sở để tìm hiểu mạch khuếch đại
công suất trong chương 2.

- 22 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

Chương 2: KHUếCH ĐạI CÔNG SUấT
2.1 Vị trí của mạch khuếch đại công suất trong bộ khuếch đại
Mạch khuếch đại công suất được sử dụng trong rất nhiều mạch khác nhau
ở các mạch số, xử lý số liệu, vi xử lý,...
Vậy để phần nào hình dung được rõ về vị trí và vai trò của mạch khuếch
đại công suất. Sau đây tôi xin được đưa ra sơ đồ khối của máy tăng âm:

Hình 16:Sơ đồ khối của máy tăng âm
Với sơ đồ khối trên ta thấy rằng nhiệm vụ của khối khuếch đại công suất
trong sơ đồ trên là khuếch đại công suất âm tần đủ lớn để phát ra loa.
Dựa vào sơ đồ thấy rằng tầng khuếch đại công suất là tầng cuối cùng
của bộ khuếch đại mắc với tải ngoài và đưa ra công suất đủ lớn để kích thích
cho tải.

2.2 Nhiệm vụ của mạch khuếch đại công suất
- Khuếch đại tín hiệu để đưa ra tải một công suất lớn nhất có thể được, với
độ méo cho phép, và đảm bảo hiệu suất cao để kích thích cho tải.
- Công suất ra cỡ 0,1W đến hơn 100W.
- Đưa ra công suất tối ưu theo yêu cầu trên tải.
2.3 Đặc điểm của mạch khuếch đại công suất
- Là tầng khuếch đại cuối cùng mắc trực tiếp với tải nên tín hiệu vào có
biên độ lớn. Vì vậy phần tử khuếch đại của mạch làm việc trong miền không
tuyến tính (ngoài vùng khuếch đại Sơ đồ tầng khuếch đại dựa vào đặc tuyến

- 23 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

ra- hình 10), do đó không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên
cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị.
- Tùy vào công suất yêu cầu mà có các loại mạch khuếch đại công suất
khác nhau, hoạt động ở các chế độ khác nhau. Các chế độ làm việc của tầng
khuếch đại công suất bao gồm các chế độ A, B, C hoặc AB. Với mạch làm
việc ở chế độ B và AB thì mạch được mắc theo kiểu đẩy kéo.
- Hệ số khuếch đại của mạch lớn từ vài chục đến vài trăm, nghìn lần. Nên
đối với tín hiệu vào không lớn lắm, mạch vẫn làm việc bình thường. Đây là ưu
điểm nổi bật của mạch khuếch đại công suất.
- Nguồn điện cung cấp cho mạch khuếch đại công suất làm việc rất lớn, có
giá trị vài chục đến hàng trăm Vôn.

- Mạch có công suất ra lớn nên tỏa nhiệt nhiều, do đó mạch khuếch đại
công suất thường có quạt gió kết hợp với tấm tỏa nhiệt.
2.4 Phân loại mạch khuếch đại công suất
Có thể phân loại mạch khuếch đại công suất theo nhiều cách khác nhau:
* Theo chỉ tiêu năng lượng
- Bộ khuếch đại công suất nhỏ
- Bộ khuếch đại công suất lớn
* Theo cấu trúc mạch điện
- Bộ khuếch đại công suất đơn
- Bộ khuếch đại công suất kép (đẩy kéo)
+ Bộ khuếch đại công suất kép có biến áp ra
+ Bộ khuếch đại công suất kép không biến áp ra
* Theo chế độ làm việc
- Bộ khuếch đại công suất chế độ A
- Bộ khuếch đại công suất chế độ B
- Bộ khuếch đại công suất chế độ AB
- Bộ khuếch đại công suất chế độ C

- 24 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT


Khóa luận tốt nghiệp

Trường đhsphn 2

2.5 Sơ đồ khối của mạch khuếch đại công suất

Hình 17:Sơ đồ khối của mạch khuếch đại công suất

2.6 Nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại công suất
2.6.1 Mạch khuếch đại công suất dùng Tranzito
a. Mạch khuếch đại công suất đơn dùng Tranzito
* Đặc điểm của mạch:
- Mạch khuếch đại dùng một Tranzito làm phần tử khuếch đại, làm nhiệm
vụ khuếch đại công suất nên được gọi là công suất đơn.
- Mạch khuếch đại dùng một Tranzito để khuếch đại nên phải làm việc ở
chế độ A để tín hiệu ra khuếch đại không bị méo dạng.
- Công suất của mạch thường nhỏ nên chỉ đáp ứng được cho các tải yêu cầu
có công suất không lớn lắm.
- Nguồn một chiều cung cấp cho mạch làm việc thường nhỏ.
- Mạch khuếch đại công suất đơn có thể là mạch khuếch đại mắc Emitor
chung, mạch khuếch đại mắc Colector chung (mạch lặp Emitor).
* Mạch khuếch đại công suất đơn dùng Tranzito có biến áp ra làm việc ở
chế độ A:
- Sơ đồ nguyên lí:

- 25 -

Trần Thị Tình K32D - SPKT