BÀI TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1, 2 CÓ GIẢI

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ
Tài liệu dùng cho hệ Đại học - Cao đẳng ngành
Điện - Điện tử và Điện tử - Viễn thông

Biên soạn: Ths. LÊ ĐỨC TOÀN

HÀ NỘI 2009
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

2


Lời nói đầu
Cuốn này được dùng để giúp sinh viên học môn “Điện tử tương tự”. Đây là cuốn
tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông và Điện - Điện tử.
Trong quá trình biên soạn tác giả đã trình bày nội dung theo trình tự các chương của
cuốn bài giảng “Điện tử tương tự”.
Nội dung cuốn sách được chia làm 3 phần:
Phần 1 Tóm tắt ngắn gọn lý thuyết theo thứ tự các chương.
Phần 2 Bài tập có lời giải để giúp sinh viên làm quen với cách giải.
Phần 3 Bài tập cho sinh viên tự giải.
Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng không thể tránh
được sai sót, tác giả mong nhận được sự góp ý của bạn đọc để sửa chữa và bổ sung
thêm.

Tác giả

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

3


PHẦN I

Chương I

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

KHUẾCH ĐẠI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG
KHUẾCH ĐẠI

I. Các tham số cơ bản của một tầng khuếch đại
Khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một
chiều của nguồn cung cấp (không chứa thông tin) được biến đổi thành năng lượng
xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào (chứa thông tin) làm cho tín hiệu ra lớn
lên nhiều lần và không méo.
1. Hệ số khuếch đại
K=

Đại lượng đầu ra
Đại lượng tương ứng đầu vào

-

Khuếch đại điện áp ta có KU.

-

Khuếch đại dòng điện ta có KI.

-

Khuếch đại công suất ta có KP.

Vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức.
K = K exp(j.ϕk)

Phần mô đun |K| thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra
và đầu vào, phần góc ϕk thể hiện độ dịch pha giữa chúng. Nhìn chung độ lớn của |K|
và ϕk phụ thuộc vào tần số ω của tín hiệu vào.
Đồ thị hàm│K| = f(ω) gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại. Đồ
thị hàm ϕk=f(ω) gọi là đặc tuyến pha - tần số của tầng khuếch đại.
Có thể tính │K| theo đơn vị dB theo công thức:
│K| (dB) = 20lg│K|
Nếu có n tầng khuếch đại mắc liên tiếp thì hệ số khuếch đại sẽ là:
KTP = K1.K2…..Kn
Với đơn vị dB sẽ là:
KTP(dB) = K1(dB) + K2(dB) +…….+ Kn(dB)
2. Trở kháng lối vào và lối ra
Trở kháng lối vào, lối ra của tầng khuếch đại được định nghĩa:
ZV =

UV
.
IV

Zr =

Ur

.
Ir

4


3. Méo tần số
Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị giảm ở vùng hai đầu
giải tần. ở vùng tần số thấp có méo thấp M t, ở vùng tần số cao có méo tần số cao M C.
Chúng được xác định theo biểu thức:
Mt =

Trong đó:

K0
;
Kt

MC =

K0
KC

K0 là hệ số khuếch đại ở vùng tần số trung bình.
KC là hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao.
Kt là hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp.

4. méo phi tuyến
Méo phi tuyến là khi UV chỉ có thành phần tần số ω mà đầu ra ngoài thành phần hài co
bản ω còn xuất hiện các thành phần hài bậc cao nω (n = 2, 3, 4...) với biên độ tương

^

^

^

ứng U 2 , U 3 ,......U n giảm dần. Méo phi tuyến là do tính chất phi tuyến của các phần tử
như tranzito gây ra.
Hệ số méo phi tuyến được tính:
)
)
)
U 2 2 + U 32 + ... + U n 2
γ =
%
)
U1

5. Hiệu suất của tầng khuếch đại
Hiệu suất của một tầng khuếch đại là đại lượng được tính bằng tỷ số giữa công
suất tín hiệu xoay chiều đưa ra tải Pr với công suất một chiều của nguồn cung cấp P0.
η=

Pr
%
P0

II. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito lưỡng cực
1. Nguyên tắc chung phân cực tranzito lưỡng cực
Có hai cách phân áp cho Tranzito là phương pháp định dòng và định áp Bazơ như

hình vẽ:
+Ucc

RB

Rc

+Ucc

IP

Cr
+

Cv
+

R1

IB0

Cv

Cr
+

+

Ur

Uv

Rc

Ur

Uv
R2

Hình 1-1: Định dòng
Bazơ
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

Hình 1-2: Định áp Bazơ

5


Hình 1.1 là phương pháp định dòng Bazơ, từ sơ đồ ta có:
I B0 =

U CC − U BE 0 U CC
≈
(vì UBE0 nhỏ).
RB
RB

Hình 1.2 là phương pháp định áp Bazơ, thực tế thì IB0 << IP nên ta có:
U BE 0 ≈

U CC
.R2
R1 + R2

2. Hiện tượng trôi điểm làm việc và các phương pháp ổn định
Trong quá tình làm việc của Tranzito điểm làm việc tĩnh có thể bị dịch chuyển do
nhiệt hay tạp tán của nó. Để giữ điểm làm việc của Tranzito ổn định người ta dùng các
phương pháp ổn định điểm làm việc.
Có hai phương pháp ổn định:

+12V

a. Ổn định tuyến tính: dùng hồi tiếp âm một
chiều làm thay đổi thiên áp mạch vào của
Tranzito để hạn chế sự di chuyển của điểm làm
việc.
Hình 1-3 là sơ đồ ổn định điểm làm việc
bằng hồi tiếp âm điện áp. Ở đây R B vừa làm
nhiệm vụ đưa điện áp vào cực gốc bằng phương
pháp định dòng Bazơ, vừa dẫn điện áp hồi tiếp
về mạch vào. Nếu có một nguyên nhân mất ổn
định nào đó làm cho dòng một chiều I C0 tăng lên
thì điện thế UCE0 giảm (do UCE ≈ UCC – IC0.RC)
làm UBE0 giảm, kéo theo dòng IB0 giảm làm cho
IC0 giảm (vì IC0 = β. I B 0 ), nghĩa là dòng IC0 ban
đầu được giữ ổn định tương đối.
Hình 1-4 là sơ đồ ổn định điểm làm việc
bằng hồi tiếp âm dòng điện. Trong sơ đồ này RE
làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện một chiều.
Khi IC0 tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp tán

tham số của tranzito thì điện áp hạ trên R E (UE0
= IE0.RE) tăng. Vì điện áp UR2 lấy trên điện trở
R2 hầu như không đổi nên điện áp
U BE0 =
UR2 - UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, do đó IC0
không tăng lên được, tức là IC0 được giữ ổn định
tương đối.
b. Ổn định phi tuyến: dùng phương pháp bù
nhiệt nhờ các phần tử có tham số phụ thuộc vào
nhiệt độ như tranzito, điốt, điện trở nhiệt.

Rc
Cr
+

RB
Cv
+

Ur

Uv

Hình 1-3

+12V

R1

+

Cv

Cr

+
Uv

Rc

Ur
R2

RE

Hình 1-4

III. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito trường
Về nguyên tắc, việc cung cấp và ổn định điểm làm việc của Tranzito trường cũng
giống như với Tranzito lưỡng cực. Đối với Tranzito trường xác định điểm làm việc

6


thông qua ID, UGS, và UDS. Để JFET làm việc trong miền khuếch đại phải có các điều
kiện sau:
1. 0 < |ID| < |IDSS|
2. Điện áp cực cửa – cực nguồn: UP < UGS với kênh n
UP > UGS với kênh p
+UD

+UD
RD

R1

Cr

Uv
+

Q1

RG

Ur

Rs

Q1
+

Uv

Cr

Cv

Ur

Cv

RD

Cs

R2

Rs

Cs

b.
Hình 1-5. Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc cho JFET
Phương trình hàm truyền đạt của JFET:
I D = I DSS (1 −

U GS 2
)
UP

(1)

Vì dòng qua RG gần như bằng không nên ta có:
UGS = - ID.RS

(2)

Điểm làm việc tĩnh là giao điểm của phương trình (1) và (2).
Mạch ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm thông qua R S. Nếu không muốn hồi

tiếp âm xoay chiều ta thêm CS như trên mạch điện. Với một số mạch có thể thêm R 1 (it
dùng).
Ưu điểm lớn nhất của Tranzito trường là trở kháng vào rất lớn, nên để R G ít ảnh
hưởng tới trở kháng vào của mạch người ta chọn RG rất lớn (cỡ MΩ).
IV. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại
Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) của bộ khuếch đại về
đầu vào thông qua mạch hồi tiếp.
Phân loại hồi tiếp:
- Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín vào, hồi tiếp dương sẽ làm bộ
khuếch đại mất ổn định, do đó nó không được sử dụng trong mạch khuếch đại, hồi tiếp
dương được sử dụng trong mạch tạo dao động.
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

7


- Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào, hồi tiếp âm đóng vai trò rất
quan trọng trong mạch khuếch đại. Nó cải thiện các tính chất của mạch khuếch đại.
XV

XR

−

K
Xht

−

K ht

Hình 1-6: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.
- Trong hồi tiếp âm có hồi tiếp âm một chiều và hồi tiếp âm xoay chiều.
+ Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định điểm làm việc tĩnh.
+ Hồi tiếp âm xoay chiều được dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.
- Mạch điện bộ khuếch đại có hồi tiếp được phân làm 4 loại:
+ Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu
vào và tỷ lệ với điện áp đầu ra.
+ Hồi tiếp nối tiếp dòng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín
hiệu vào và tỷ lệ với dòng điện ra.
+ Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào song song với nguồn tín
hiệu vào và tỷ lệ với điện áp đầu ra.
+ Hồi tiếp song song dòng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào song song với nguồn
tín hiệu vào và tỷ lệ với dòng điện ra.
1. Các phương trình của mạng 4 cực khuếch đại có hồi tiếp

XV

K’
Xh
Xht

−

XR

K
−

K ht

Hình 1-7: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.
Từ sơ đồ ta có:
XR = K.Xh; Xht = Kht.XR; Xh = Xv – Xht.
Từ 3 phương trình trên ta rút ra được:
K'=

K
(*)
1 + K .K ht

8


Trong đó:
K’ là hệ số khuếch đại của mạng 4 cực khuếch đại có hồi tiếp âm.
KV = K.Kht gọi là hệ số khuếch đại vòng.
g = 1 + K.Kht gọi là độ sâu hồi tiếp.
Khi K.Kht>>1 theo biểu thức (*) ta có:
K'=

1
.K ht

Từ biểu thức này ta có nhận xét: một bộ khuếch đại có hồi tiếp có hệ số khuếch đại
vòng rất lớn thì hàm truyền đạt của nó (K’) hầu như không phụ thuộc vào tính chất của
bộ khuếch đại mà chỉ phụ thuộc vào tính chất của mạch hồi tiếp. Tức là các tham số
của bộ khuếch đại không ảnh hưởng đến hàm truyền đạt của bộ khuếch đại có hồi tiếp
mà chỉ phụ thuộc vào các tham số của mạch hồi tiếp.
2. Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tầng khuếch đại

2.1. Làm giảm hệ số khuếch đại.
Hồi tiếp âm làm hệ số khuếch đại của tầng khuếch đại có hồi tiếp giảm g lần
K'=

K
g

g = 1 + K.Kht là độ sâu hồi tiếp.
2.2. Làm thay đổi trở kháng vào, trở kháng ra của mạch.
- Hồi tiếp âm song song làm giảm trở kháng vào của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.
ZV’ = Zv/g
- Hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.
ZV’ = ZV.g
- Hồi tiếp âm điện áp làm giảm trở kháng ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.
ZR’ = ZR/g
- Hồi tiếp âm dòng điện làm tăng trở kháng ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.
ZR’ = ZR.g
Trong đó Z v, ZR là trở kháng vào ra của tầng khuếch đại. Z v’, ZR’ là trở kháng vào
ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp âm.
2.3. Tăng độ rộng dải thông
Trên hình 1-8 đường nét liền là đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại không
có hồi tiếp âm. Nét đứt là đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm.
Ta có thể nhận thấy khi có hồi tiếp âm hệ số khuếch đại của toàn tầng giảm nhưng giải
thông của nó được tăng lên (∆f’ > ∆f).

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

9

K

K / 2
K'/ 2

0

K


K’

f

∆f
∆f ’

Hình 1-8. Đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại
Ngoài ra hồi tiếp âm còn có tác dụng quan trọng trong khuếch đại như:
- Giảm nhiễu.
- Giảm méo phi tuyến.
- Giảm méo tần số.
- Làm ổn định hệ số khuếch đại.

Chương II CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN CỦA TẦNG KHUẾCH ĐẠI
10


TÍN HIỆU NHỎ
I. Sơ đồ dùng Tranzito lưỡng cực

1. Sơ đồ Emitơ chung (EC)
+12V

+UCC

R1

IB

Rc
+

Cv

C

Cr

+
Uv

B

Ur
+

R2 RE

rBE βI
B

Uv

rCE

Rc

Ur

E

CE

Hình 2-1. Sơ đồ Emitơ chung

Hình 2-2. Sơ đồ tương đương Emitơ chung
cung

Trở kháng vào của mạch
ZV = rBE
Trở kháng ra
ZR = rCE//RC ≈ RC
Hệ số khuếch đại dòng
Ki = β
Hệ số khuếch đại điện áp
KU = - S.RC = -

β
.R
rBE C

Góc pha
Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
2. Sơ đồ Colectơ chung (CC)
Trở kháng vào của mạch
ZV = rBE + (β+1)RE.
Trở kháng ra
ZR = RE// (

rBE
).
β +1

Hệ số khuếch đại dòng
Ki = β + 1
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

11


Hệ số khuếch đại điện áp
KU = 1.
Góc pha
Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
+Ucc
R1

βIB

rBE

Cv

RCE

Uv
Cr

+

RE

+

Uv

R2

RE

Ur

Ur

Hình 2-3. Sơ đồ Colectơ chung

Hình 2-4. Sơ đồ tương đương Colectơ chung

3. Bazơ chung (BC)
+Ucc

R1

Rc
Cv

rCE

+
Cr

+

RE

U Ur v
+

Uv

CB

R2

Hình 2-5. Sơ đồ Bazơ chung

RE

rBE

βIB

Ur

Rc

Hình 2-6. Sơ đồ tương đương Bazơ chung

Trở kháng vào của mạch
ZV = RE //

rBE
β

Trở kháng ra
ZR = rCE//RC ≈ RC
Hệ số khuếch đại dòng
Ki = 1
Hệ số khuếch đại điện áp
12


β
KU = S.RC = r .RC
BE

Góc pha
Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
II. Sơ đồ dùng Tranzito trường
1. Sơ đồ cực nguồn chung (SC)

+UD
RD

Cr

gmUGS

Ur

Cv

Uv

UV
+

Q1

Rs

RG

RG

Rgs

Rds

RD

UR

Cs

Hình 2-7.Sơ đồ cực nguồn chung
(SC)
Trở kháng vào của mạch

Hình 2-8. Sơ đồ tương đương SC

ZV = RG//RGS = RG
Trở kháng ra
ZR = RD//RDS
Hệ số khuếch đại điện áp
KU = -gm.(RD//RDS)
Góc pha
Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
2. Sơ đồ cực máng chung (DC)
Trở kháng vào của mạch
ZV = RG.
Trở kháng ra
Z R = RS //

1
.
gm

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

13

+UD

gmUGS

Rgs

Cv

Uv

Q1 Cr

Rds

RG

Uv

Ur
RG

Rs

Rs

Hình 2-9.Sơ đồ cực nguồn chung
(SC)
Hệ số khuếch đại điện áp

Ur

Hình 2-10. Sơ đồ tương đương SC

KU = 1
Góc pha
Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
3. Sơ đồ cực cổng chung (GC)
+UD

gmUGS
Rds

RD
Cv

Cr

Q1

Uv

Ur

Ur

Uv
Rs

Rgs

RD

Rs

Hình 2-11.Sơ đồ cực nguồn chung (SC)

Hình 2-12. Sơ đồ tương đương SC

Trở kháng vào của mạch
ZV = RS //

1
gm

Trở kháng ra
Z R = RD

Hệ số khuếch đại điện áp
KU = g m R D
Góc pha
Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
14


III. Ảnh hưởng của nội trở nguồn tín hiệu và điện trở tải đến mạch khuếch đại
Iv

Rn

Ir
Zr

~

Un Uv

Ur

Zv

~

Rt

K.U
v

Hình 2-13. Sơ đồ tương đương mạng 4 cực khuếch đại
Giả sử ta có tầng khuếch đại hình 2-13. Trong đó K là hệ số khuếch đại, Z V và ZR là
trở kháng vào ra của tầng khuếch đại.
Từ sơ đồ ta có hệ số khuếch đại toàn phần của mạch là:
KUtp =

Ta có:

UR =

UR

Un

(1)

K .UV
U ( Z + Rn )
.Rt và U n = V V
Z R + Rt
ZV

Thay vào biểu thức (1) ta có:
KUtp = K .

ZV
Rt
.
ZV + Rn Rt + Z R

(2)

Như vậy khi có nội trở nguồn và điện trở tải thì hệ số khuếch đại điện áp bị giảm.
Từ biểu thức (2) ta cũng có nhận xét trở kháng vào của mạch càng lớn càng tốt, trở
kháng ra của mạch càng nhỏ càng tốt.

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

15


Chương III TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

I. Chế độ công tác và điểm làm việc của tầng khuếch đại công suất (KĐCS)
Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín
hiệu vào lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất lớn nhất có thể
được, với độ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao.
Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là:
- Hệ số khuếch đại công suất Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào.
Kp =

Pr
PV

- Hiệu suất là tỷ số công suất ra và công suất cung cấp một chiều P0.
η=

Pr
.%
P0

Hiệu suất càng lớn thì công suất tổn hao trên cực góp của tranzito càng nhỏ.
Tuỳ thuộc vào điểm là việc tĩnh của tranzito mà tầng khuếch đại công suất có thể
làm việc ở các chế độ A, AB, B và C.
IC

PCma
Cmax
x

Khu vực
bão hòa
A

AB
B
0

IB=0
UCC

Khu vực tắt

UCE

b)
Hình 3-1. Điểm làm việc của các chế độ khuếch đại
Chế độ A là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm giữa đường tải một
chiều, ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại cả hai bán chu kỳ. Ở chế độ này dòng
tĩnh luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra nên méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp
(η<50%), chế độ này chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.
Chế độ B là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm chuyển tiếp giữa
vùng tắt và vùng khuếch đại của nó. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại một nửa
chu kỳ. Như vậy chế độ B có dòng tĩnh bằng không nên hiệu suất cao (trên dưới 78%).

16


Chế độ AB là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm giữa chế độ A và
chế độ B. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại hơn một nửa chu kỳ. Lúc này dòng
tĩnh bé hơn chế độ A nên hiệu suất cao hơn (η<70%). Chế độ AB và B có hiệu suất
cao nhưng méo lớn. Để giảm méo người ta dùng mạch khuếch đại kiểu đẩy kéo.
Chế độ C là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm trong vùng tắt. Ở chế
dộ này tín hiệu được khuếch đại nhỏ hơn một nủa chu kỳ. Nó được dùng trong các

mạch khuếch đại cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn
và có hiệu suất cao.
IC

IC

(A)

IC

IC

(AB)

IC0

(C)

(B)

IC0
0

t

0

t

0

t

0

t

c)
Hình 3-2. Dạng dòng điện ra ứng với các chế độ công tác của Tranzito.
II. Tầng khuếch đại công suất chế độ A
1. Sơ đồ E chung
+Ucc

RB

Rc

Cr
+

Cv
+

Ur

Uv

Hình 3-3.Tầng công suất mắc E
chung
^

PR ~ =

^

U R .I R
2 2

Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito từ đồ thị hình 3.4 ta thấy:
^

U Rmax ≈ U CE 0 =

U CC
2

^

I Rmax ≈ I C 0

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

17


Công suất ra lớn nhất:
PR ~ max =

U CC .I C 0
4

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:
P0 = U CC .I C 0

Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:
η=

PR ~ max
1
.100% = .100% = 25%.
P0
4

IC
EC
RC

IC0

O
Q

IB0

P

IB= 0
0

UCE0

UCC

UCE

UCE

ˆ
U
C
t
Hình 3-4. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến
ra
Hiệu suất này là đã bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa, trên thực tế hiệu suất cực đại
của mạch nhỏ hơn 25%.
Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra còn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn
hao trên RC.
Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thường ghép biến áp với tải. Khi đó vừa phối
hợp được trở kháng với tải vừa không bị tổn hao công suất nguồn trên RC.
2. Sơ đồ E chung ghép biến áp với tải
Có thể nhận thấy đường tải 1 (hình 3-6) chiều gần như song song với trục tung do
điện trở thuần của cuộn W1 là rất bé.

18


+Ucc

R1

Uv

W1

W2

Rt

C
Q

+

Hình 3-5. Tầng công suất ghép biến
áp
IC

Đường tải 1
chiều

IBmax

B
Q

IC0

IˆC

IB0

IBmin

U 0 U CEmaxA
U CE minCEU
CC

UCE

^

UC

Hình 3-6. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến
ra
Bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito ta có công suất ra:
^

PR ~ =

^

U R .I R
2. 2

Từ đồ thị ta thấy:
^

U Rmax ≈ U CE 0 = U CC
^

I Rmax ≈ I C 0

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

19


Công suất ra lớn nhất:
PR ~ max =

U CC .I C 0
2

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:
P0 = U CC .I C 0

Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:
η=

PR ~ max
1
.100% = .100% = 50%.
P0
2

IE

3. Sơ đồ C chung

IBmax

+Ucc

B
RB

Cv

IE0

IˆE

+
Rt

Uv

PR ~ =

^

IB0
IBmin

Ur

U
U CE minCE 0 U CEmaxA

Hình 3-7. Tầng công suất mắc
^

Q

UCE

^

UR

Colector chung

U R .I R
2 2

Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng
bão hòa của Tranzito từ đồ thị ta
thấy:
^

U Rmax ≈ U CE 0 =

Hình 3-8. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra

U CC
2

^

I Rmax ≈ I E 0

Công suất ra lớn nhất:
PR ~ max =

U CC .I E 0
4

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:
P0 = U CC .I E 0

20


Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:
η=

PR ~ max
1
.100% = .100% = 25%.
P0
4

Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra còn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn
hao trên RE.
+Ucc
+Ucc
RB
Cv

RB
Cv

+
+

Uv

T1

Cr

Cr
+

+
RE

R1

Uv
Rt

T2
D

Rt

Hình 3-9. Tầng công suất mắc
Hình 3-10. Thay RE bằng nguồn dòng
Colector
chung ghép điện dung với tải

Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thay R E bằng một nguồn dòng (hình 3-10) khi
đó dòng tín hiệu sẽ hoàn toàn đi qua R t, do đó sẽ đạt được hiệu suất gần 25%. T 2, R1, D
tạo thành nguồn dòng.
III. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo
Khi muốn tăng hiệu suất và công suất ra người ta dùng tầng khuếch đại đẩy kéo.
Tầng khuếch đại đẩy kéo gồm ít nhất là hai Tranzito mắc chung tải, chúng sẽ thay
nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu.
Tầng đẩy kéo có hai cách mắc là đẩy kéo nối tiếp và đẩy kéo song song. Đẩy kéo
song song phải ghép biến áp với tải.
Đẩy kéo có thể dùng Tranzito cùng loại hoặc khác loại (một Tranzito thuận một
tranzito ngược). Nếu dùng Tranzito khác loại thì tín hiệu đưa vào hai tranzito là cùng
pha, nếu dùng Tranzito cùng loại thì tín hiệu đưa vào hai tranzito là ngược pha, do đó
trước tầng đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại phải có tầng đảo pha tín hiệu.
Tầng đẩy kéo thường làm việc ở chế độ B hoặc AB cũng có thể làm việc ở chế độ A
nhưng ít gặp. Chế độ B cho công suất và hiệu suất ra lớn hơn nhưng méo lớn hơn chế
độ AB. Hiệu suất và Công suất ra của hai chế độ này là gần bằng nhau, do đó khi tính
toán để đơn giản người ta tính các thông số này ở chế độ B.
1. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp
Mạch gồm hai Tranzito Q1 và Q2 thay nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu.
BA2 là biến áp ghép 2 nửa chu kỳ tín hiệu để đưa ra tải. Cuộn sơ cấp của BA2 bao
gồm hai cuộn có số vòng là W1 quấn cùng chiều, cuộn sơ cấp có số vòng là W2.

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

21


+Ucc
R1

Q1

BA1

BA2
R2

Uv

W1
W1

W2

Ur

Rt

Q2

Hình 3-11. Tầng đẩy kéo ghép biến áp
BA1 là biến áp đảo pha để đưa hai nửa chu kỳ tín hiệu vào Q1 và Q2, cuộn thứ cấp
bao gồm hai cuộn có số vòng bằng nhau và quấn cùng chiều.
Mạch có thể làm việc ở chế độ B hoặc AB. Nếu chọn R 1 và R2 để giá trị điện áp
một chiều trên cực Bazơ của Q1 và Q2 thỏa mãn thì mạch làm việc ở chế độ AB. Nếu
muốn mạch làm việc ở chế độ B tức là điện áp một chiều trên cực Bazơ của Q 1 và Q2
bằng không, khi đó chỉ việc bỏ R1 và nối tắt R2.
Nguyên lý làm việc của mạch:
+ Với nửa chu kỳ dương của tín hiệu qua BA1 cực Bazơ của Q1 dương nên Q1 sẽ
khuếch đại, cực Bazơ của Q2 âm nên Q2 tắt . Trên cuộn W 1 nối với cực Collectơ của

Q1 sẽ có dòng IC1 = β1.IB1, dòng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W 1 nối với
cực Collectơ của Q2 không có dòng do Q2 tắt.
+ Với nửa chu kỳ âm của tín hiệu qua BA1 cực Bazơ của Q 2 dương nên Q2 sẽ
khuếch đại, cực Bazơ của Q1 âm nên Q1 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của Q2
sẽ có dòng IC2 = β2.IB2, dòng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W 1 nối với cực
Collectơ của Q1 không có dòng do Q1 tắt.
Như vậy trên tải sẽ có đủ hai nửa chu kỳ tín hiệu đã được khuếch đại.
Để tính công suất và hiệu suất của mạch thì chỉ cần tính trong một nửa chu kỳ tín
hiệu. Vì hiệu suất và công suất của hai chế độ AB và B là gần bằng nhau nên để đơn
giản ta tính công suất và hiệu suất ra ở chế độ B.
Khi có tín hiệu trên Collectơ của Q 1 và Q2 sẽ có điện trở tải Rt' do Rt phản ánh qua
BA2. Rt' được tính như sau:
Rt' = n2.Rt

Trong đó:

n=

w1
là tỉ số BA2.
w2

Ta có phương trình đường tải xoay chiều cho Q1:
U CE ~ = U CC − I C ~ .Rt'

22


Đường tải xoay chiều được vẽ trên hình 3-12. Đường tải 1 chiều gần như thẳng
đứng do điện trở thuần của cuộn W1 rất bé.

Đường tải xoay chiều
Đường tải 1 chiều

IC

ˆI
C
IC0
0

UCEmin

UCEmax UCC

UCE

^

UC
Hình 3-12. Đường tải 1 chiều, xoay chiều và
dạng tín hiệu ra.
Công suất ra của mạch được tính:
^

^

U R .I R
PR ~ =
2

Công suất ra cực đại:
^

PR ~ max

^

U R ~ max . I R ~ max
=
2

Căn cứ vào đồ thị ta thấy:
^

U R ~ max = U CEmax − U CE min ≈ U CC
^

^

I R ~ max = I C ~ max ≈

U CC
Rt'

Như vậy công suất ra cực đại của mạch là:
PR ~ max =

2
U CC
2.Rt'

Công suất của nguồn cung cấp:

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

23


P0 = iTB .U CC
^

π

iTB

1 ^
2. I C ~ max
= ∫ I C ~ max sin(ωt ).d (ωt ) =
π 0
π
^

2
2.U CC
2. I C ~ max
⇒ P0 =
.U CC =
π
π .Rt'

Hiệu suất lớn nhất của mạch:
η=

PR ~ max
π
.100% = .100% = 78,5%
P0
4

2. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp
2.1. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng Tranzito cùng loại

+Ucc
R1

RC
T1

Cv
T3

+

Uv

T2
R2

RE

Rt

UR

-Ucc

Hình 3-13. Tầng đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại
Vì tầng ra là đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại nên trước nó là tầng đảo pha, tầng
đảo pha là T3 nó có nhiệm vụ đảo pha tín hiệu để đưa tới đầu vào T 1 và T2. Phải chọn
RC và RE thỏa mãn để tín hiệu ta không bị méo, đồng thời phải định thiên sao cho khi
không có tín hiệu vào điện áp một chiều trên colletơ của T 2 và emitơ của T1 bằng
không để không có dòng một chiều qua tải.
Với nửa chu kỳ dương tín hiệu tại collectơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở
thành nửa chu kỳ âm do đó T 1 tắt còn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên
vẫn là nửa chu kỳ dương do đó T 2 thông, lúc này trên tải có dòng điện tỷ lệ với nửa
chu kỳ dương của tín hiệu. Dòng điện chạy từ đất, qua Rt, qua T2 về -UCC.
Với nửa chu kỳ âm tín hiệu tại collectơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở
thành nửa chu kỳ dương do đó T 1 thông còn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào
nên vẫn là nửa chu kỳ âm do đó T 2 tắt, lúc này trên tải có dòng điện tỷ lệ với nửa chu
kỳ âm của tín hiệu. Dòng điện chạy từ +UCC, qua T1, qua Rt về đất.

24


Đường tải xoay chiều
IC

IˆR
IC0
0

UCEmax UCC UCE

UCEmin

^

UR
Hình 3-14. Đường tải xoay chiều và dạng tín hiệu ra.
Ta có thể tính
và hiệu suất lớn nhất của mạch như sau:

công suất ra

Công suất ra của mạch:
^

^

U R .I R
PR ~ =
2

Công suất ra cực đại:
^

PR ~ max

^

U R ~ max . I R ~ max
=
2

Căn cứ vào đồ thị ta thấy:
^

U R ~ max = U CEmax − U CE min ≈ U CC
^

^

I R ~ max = I C ~ max ≈

U CC
Rt

Như vậy công suất ra cực đại của mạch là:
PR ~ max =

2
U CC
2.Rt

Công suất của nguồn cung cấp:

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

25

P0 = iTB .U CC
^

π

iTB

1 ^
2. I C ~ max
= ∫ I C ~ max sin(ωt ).d (ωt ) =
π 0
π
^

2
2.U CC
2. I C ~ max
⇒ P0 =
.U CC =
π
π .Rt

Hiệu suất lớn nhất của mạch:
η=

PR ~ max
π
.100% = .100% = 78,5%
P0

4

2.2. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng Tranzito khác loại
+Ucc

T1
Cv
+

Uv

UR

Rt

T2

-Ucc

Hình 3-15. Tầng đẩy kéo dùng
tranzito khác loại
IB

IB
T1

T1

UBE0

IB1

IB0

IB0

0
UBE

IB2

IB1

UBE0

t
IB2

T2

T2
b.

Hình 3-16. Dạng tín hiệu khi tầng đẩy kéo làm việc ở chế độ
B(a) và chế độ AB(b)

26