Báo cáo thực tập điện tử: Mạch điện tử như: Mạch khuếch đại ,mạch tạo dao động…

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

MỤC LỤC

1

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

1

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

N

Khoa: Điện Tử

Lời mở đầu

gày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì khoa học công nghệ cũng phát triển một
cách mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử. Xã hội phát triển, mức sống của con
người cũng được nâng cao, nhu cầu đặt ra cũng ngày càng cao, đòi hỏi về công nghệ
ngày càng tinh vi và đa năng hơn. Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghệ hóa,
hiện đại hóa nhằm đưa Việt Nam thành nước công nghiệp văn minh, hiện đại. Hiện
nay nước ta đang bước vào thời kỳ bùng nổ khoa học công nghệ, chính vì thế mà
nhiều vi mạch điện tử đa năng và tốc độ xử lý ngày càng nhanh.
Để có thể tiếp cận với khoa học công nghệ, trong các trường Đại học, Cao đẳng

và các trường dạy nghề đã và đang hướng học sinh, sinh viên tiếp cận với khoa học
kỹ thuật một cách hiệu quả nhất.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội là một trong số các trường đứng hàng đầu
về đào tạo các ngành kỹ thuật. Trong đó Kỹ thuật Điện tử được coi là nghành mũi
nhọn. Là một sinh viên của trường, chúng em đã tiếp thu được nhiều kiến thức về Kỹ
thuật Điện tử qua các môn học cơ sở ngành và chuyên ngành. nhờ đó đã cung cấp
những kiến thức cơ bản cho chúng em về mạch điện tử như: Mạch khuếch đại ,mạch
tạo dao động…
Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những sai sót, chúng em rất
mong có sự góp ý quý báu của các thầy giáo cùng toàn thể các bạn trong lớp để
chúng em có thể thực hiện đồ án hoàn thiện hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn của thầy : TRẦN XUÂN
PHƯƠNG và các bạn đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình làm báo cáo này
.
Nhóm sinh viên thực hiện

2

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

2

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

I. KHÁI QUÁT CHUNG MẠCH ĐIỆN TỬ

1.1. Khái quát về mạch điện tử.
Các mạch điển tử có nhiệm vụ gia công tín hiệu theo những thuật toán khác
nhau, chúng được phân loại theo dạng tín hiệu được xử lý.
Tín hiệu là số đo (điện áp, dòng điện) của một quá trình, sự thay đổi tín hiệu của
tín hiệu theo thời gian tạo ra tín hiệu hữu ích.
Có hai loại tín hiệu: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Tín hiệu tương tự là tín hiệu
biến thiên liên tục theo thời gian và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiên
của nó. Ngược lại, tín hiệu số là tín hiệu đã được rời rạc hóa về mặt thời gian và
lượng tử hóa về mặt biên độ, nó được biểu diễn bằng những tập hợp xung tại những
điểm đo rời rạc. Do đó, tín hiệu số chỉ lấy một số giá trị trong khoảng biến thiên của
nó.
Tín hiệu có thể khuếch đại, điều chế, tách sóng, chỉnh lưu, đo, truyền đạt… Để
gia công hai loại tín hiệu tương tự và tín hiệu số, người ta sử dụng hai mạch cơ bản:
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 át tín hiệu. Vì vậy, khi thiết kế các hệ thống điện tử cần lưu ý
nâng cao biên độ tín hiệu ngay ở tầng đầu của hệ thống.
Khuếch đại tín hiệu là chức năng quan trọng nhất của mạch tương tự. Thông
thường trong một hệ thống tương tự, người ta phân ra thành các tầng gia công tín
hiệu, các tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, các tầng khuếch đại điện áp, các tầng khuếch
3

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

3

GVHD: Trần Xuân Phương

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

đại công suất…
Xu hướng phát triển của kỹ thuật mạch điện tử tương tự là nâng cao độ tích hợp
của mạch, khi độ tích hợp tăng thì có thể chế tạo các hệ thống có chức năng ngày
càng hoàn hảo trên một chip(IC).
1.2. Các ứng dụng của mạch điện tử.
1.2.1. Khuếch đại tín hiệu.
Khuếch đại tín hiệu là một ứng dụng phổ biến nhất và nhiều nhất của mạch điện
tử. Sử dụng mạch khuếch đại để khuếch đại tín hiệu trong các thiết bị điện tử, hay nói
cách khác trong hầu hết các thiết bị điện tử đều có các mạch khuếch đại dùng để
khuếch đại tín hiệu. Tùy thuộc vào từng loại tín hiệu và từng mục đích khuếch đại tín
hiệu mà ta có các mạch khuếch đại như: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, khuếch đại
công suất tín hiệu (biên độ lớn), mạch khuếch đại một chiều, khuếch đại xoay
chiều…
1.2.2. Điều chế và giải điều chế tín hiệu.
Đây là ứng dụng của mạch điện tử dùng để thu phát tín hiệu trong các hệ thống
thông tin liên lạc. Điều chế tín hiệu được thực hiện bằng mạch điện tử gọi là mạch
điều chế, ví dụ như các mạch điều chế biên độ, mạch điều chế tần số, mạch điều chế
pha,…, các mạch điện này được sử dụng bên phát tín hiệu. Ngược lại, bên thu tín
hiệu dùng mạch điện tử thu lại tín hiệu, mạch đó gọi là mạch tách sóng, ví dụ mạch
tách sóng biên độ, tần số, pha, …
1.2.3. Sử dụng mạch điện tử để tạo ra các tín hiệu.
Ví dụ như tạo ra tín hiệu hình sin, tín hiệu xung vuông, tín hiệu xung răng cưa,…
Mạch điện tử loại này gọi là mạch tạo dao động. Các mạch tạo dao động thường gặp
là: Mạch tạo dao động hình sin, mạch tạo xung vuông, mạch tạo xung tam giác,…
Ngoài ra, mạch điện tử còn được sử dụng để trộn tần tín hiệu trong các máy thu
thanh, máy thu hình, dùng để lọc tần số tín hiệu, lọc nhiễu nguồn cho các thiết bị có

sử dụng mạng điện lưới, dùng để sử lý và chuyển đổi tín hiệu…
4

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

4

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

II. MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
2.1. Khái quát chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ.
2.1.1. Đặc tính của tín hiệu nhỏ.
Tín hiệu nhỏ là tín hiệu điện có biên độ là điện áp hay dòng điện nhỏ (cỡ

đến

1-3V) . Một tín hiệu có biên độ nhỏ có các đặc điểm như sau:
-

Tín hiệu có biên độ nhỏ thì không thể đưa ngay ra tải (loa, đèn hình,...) hay sử
dụng được mà phải thông qua một khâu biến đổi trung gian (khuếch đại,...).

-

Tín hiệu có biên độ nhỏ có công suất, năng lượng yếu nên không có khả năng

điều khiển hay kích thích các mạch điện lớn, mà tín hiệu phải qua nhiều lần
khuếch đại lên thì mới điều khiển được mạch.

-

Tín hiệu nhỏ nên thường bị nhiễu lấn át hoặc chèn làm cho bị sai lạc. Trong
trường hợp tín hiệu nhỏ quá thì bị tín hiệu nhiễu lấn át hoàn toàn.

-

Việc xử lý và gia công tín hiệu nhỏ cũng rất phức tạp và khó, nếu không cẩn
thận thì sẽ bị sai lạc rất nhiều, khi đó tín hiệu không còn ý nghĩa nữa.

2.1.2. Đặc điểm của mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ
Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng để khuếch đại những tín hiệu có biên độ nhỏ
hoặc rất nhỏ, mạch khuếch đại có các đặc điểm sau:
-

Mạch thường có điểm làm việc một chiều ở chế độ A, hay còn gọi là chế độ
hoạt động(công tác, làm việc) A. Với chế độ hoạt động A thì mạch khuếch đại
có thể khuếch đại mà không làm méo tín hiệu.

-

Mạch thường có hệ số khuếch đại nhỏ (độ lợi nhỏ), mạch khuếch đại tín hiệu
nhỏ thường có hệ số khuếch đại trong khoảng vài lần đến vài chục lần (hoặc từ
vài decbel đến vài chục decibel).

-

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ có hệ số khuếch đại thấp nên ít khi có khả năng
khuếch đại làm bão hòa và cắt tín hiệu, hay nói cách khác, mạch khuếch đại
không có khả năng làm biến dạng tín hiệu.

-

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường có công suất nhỏ, nên nguồn điện dùng
để cung cấp cho mạch làm việc thường có trị số nhỏ, trị số nguồn cũng cấp cho

5

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

5

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

mạch làm việc thường từ vài vôn đến một hai chục vôn.
-

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường ít nên phải có biện pháp áp dụng để tỏa
nhiệt cho nó, vì công suất tiêu thụ của mạch thấp. Các mạch điện khuếch đại
tín hiệu nhỏ thường được đặt ở các tầng khuếch đại đầu tiên trong các thiết bị
điện tử.
2.2. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng.

2.2.1.Khái quát

-

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường là những mạch khuếch đại chỉ sử dụng
một phần tử khuếch đại để khuếch đại tín hiệu.

-

Các mạch khuếch đại thường sử dụng transistor lưỡng cực EC, CC, BC.
2.2.2. Mạch khuếch đại dặc biệt như:
+ Mạch Kascode
+ Darlington
+ Visai,…
2.2.3.Mạch ghép tầng khuếch đại
Trong thực tế, tín hiệu ban đầu rất nhỏ nên thường phải sử dụng bộ khuếch đại.

Để đạt được công suất yêu cầu thi ta phải ghép nhiều tầng khuếch đại với nhau.

Hình 2.2.3: Mạch ghép tầng khuếch đại
-

Hệ số khuếch đại nhiều tầng bằng tích các hệ số khuếch đại.

Yêu cầu ghép tầng khuếch đại:
6

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

6

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
-

Hệ số khuếch đại lớn.

-

Độ méo tần số nhỏ.

-

Độ méo không đường nhỏ.

Khoa: Điện Tử

Muốn đạt được yêu cầu này phải chọn:
- Chọn và đảm bảo chế độ tĩnh, chế độ động thích hợp.
- Chọn mạch ghép tầng sao cho đảm bảo phối hợp trở kháng giữa các tầng theo
chức năng của bộ khuếch đại.

+ Bộ khuếch đại điện áp:

và

+ Bộ khuếch đại công suất:

và

+ Bộ khuếch đại dòng điện:

Trong đó:

và

.

.

.

lần lượt là trở kháng vào bộ khuếch đại, trở

kháng nguồn tín hiệu, trở kháng ra bộ khuếch đại và trở kháng tải.
2.2.3.1. Mạch ghép trực tiếp

7

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

7

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 2.2.3.1a: Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp.
R1 là điện trở định thiên cho Transistor Q1.
R2 là điện trở tải cho Transistor Q1, vừa là điện trở định thiên cho Transistor Q2.

Ta có:
Để cho tín hiệu không bị méo dạng, ta phải chọn trị số R2 sao cho điện áp cực
góp của Q1 không nhỏ hơn 1,2V, đây cũng là điện áp đặt lên Bazơ Q2. Nếu điện áp
này đặt hoàn toàn lên tiếp giáp Bazơ-Emitor của Q2 thì có thể làm hỏng tiếp giáp

này. Do đó, trong mạch ta phải mắc thêm R3 để làm sụt bớt điện áp

, đảm bảo

thiên áp cho Transistor Q2 làm việc.

Thường chọn R2 = 5- 15k

để điện áp cực góp Q1 khoảng 1,2-2,5V. Điện trở

R3 = 1,5 – 2,5 k .
Để khử hồi tiếp âm đối với tín hiệu trên R3 ta dùng tụ điện C2 cỡ 3 – 100

F.

Ưu điểm của mạch ghép tầng trực tiếp là hệ số khuếch đại lớn và không gây ra
hiện tượng méo tần số như các cách ghép khác. Tuy nhiên, điều chỉnh mạch phức tạp
và không ổn định.
2.2.3.2:Mạch khuếch đại ghép RC

Hình 2.2.3.2 : sơ đồ mạch khuếch đại gồm 2 tầng ghép với nhau bằng RC .
•

Ta đã biết hệ số khuếch đại điện áp của một tầng EC được xác định bởi :

Với là điện trở tải của tầng khuếch đại .
8

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

8

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
•

Khoa: Điện Tử

Trở kháng của mạch vào là : ////

Trở kháng ra của mạch là:
//

Hình 2.2.3.2a: sơ đồ mạch khuếch đại ghép tầng RC

9

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

9

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 2.2.3.2b: Mạch layout khuếch đại ghép tầng RC

Nói chung R4 lớn thì hệ số khuếch đại lớn, nhưng do R4 gây giảm áp một chiều

nên nếu chọn R4 lớn quá làm

và

đều nhỏ, hệ số khuếch đại của mạch lại

giảm và giảm nhiều ở tần số cao. Nếu chọn R3 nhỏ sẽ làm giảm hệ số khuếch đại và
giảm cả trở kháng vào tầng sau.Vì vậy R4 thường chọn từ 2-5kΩ.
 Các linh kiện sử dụng và tác dụng từng linh kiện:

R1, R2: phân áp
R3. VR, R6: trở kháng vào
R4,R7: trở kháng ra
R8, R5: ổn định điện áp
C1,C2,C3: lọc nguồn, ngăn điện áp 1 chiều
Ce1, Ce2: ổn định, lọc tín hiệu, hồi tiếp

Q1, Q2: khuếch đại tín hiệu

- Ưu điểm: Đơn giản
- Nhược điểm: Tầng khuếch đai ghép RC thường có tiêu tán nhiệt năng trên các tải
RC nên có hiệu suất thấp.
2.2.3.3. Mạch khuếch đại ghép biến áp

10

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

10

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 2.2.3.3a: Mạch khuếch đại ghép tầng dùng biến áp.

Hình 2.2.3.3b:Sơ đồ tương đương

11

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

11

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 2.2.3.3c:Mạch layout mạch khuếch đại ghép tầng dùngbiến áp

Phần tử ghép là biến áp gồm hai cuộn dây L1 và L2. Ghép biến áp không chỉ
cách ly các tầng về dòng điện một chiều mà còn làm tăng hệ số khuếch đại Ku và Ki.
Vì điện trở một chiều của cuộn sơ cấp biến áp nhỏ nên hạ áp một chiều trên nó
nhỏ.
Về xoay chiều tụ C2 và C3 có trở kháng rất nhỏ, nên toàn bộ tín hiệu điện áp ở
hai đầu cuộn thứ cấp đưa vào cực B của Q2, làm tín hiệu ra lớn.
Khi xét đến sự phối hợp trở kháng giữa các tầng thì trở kháng vào của tầng sau sẽ
phản ánh về tầng trước qua biến áp là:

Vì trở kháng ra của Transistor tầng trước lớn hơn trở kháng vào của tầng sau nên
số vòng cuộn sơ cấp nhiều hơn số vòng cuộn thứ cấp.
Ưu điểm:
12

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

12

GVHD: Trần Xuân Phương

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

hoàn toàn cách điện DC giữa các tầng, nội trở của cong dây đồng rất nhỏ (khoảng vài
ôm) nên tiêu hao công suất một chiều nhỏ, làm tăng hiệu suất mạch , việc phối hợp trở
kháng giữa các tầng luôn được đáp ứng dễ dàng để giảm méo và tăng công suất ra cực
đại .và nhờ có ưu điểm này nên mạch ghép biến áp có thể vừa dung làm mạch khuếch
đại tín hiệu nhỏ nhất là đẻ khuếch đại công suất

Nhược điểm:
làm giảm biên độ tín hiệu ở tần số cao do tụ tạp tán giữa các vòng dây biến áp , tổn
hao ở lõi sắt và hơi cồng kềnh.

2.3.mạch khuếch đại DARLINGTOR
•

.Đặc điểm của mạch : điện trở Hệ số khuếch đại dòng điện lớn ,hệ số khuếch
đại điện áp 1 trên tải emitter.

•

Hình 2.3.a:Sơ đồ mạch khuếch đại Darlingtor

Khi cần trở kháng vào tầng khuếch đại lớn để dòng vào nhỏ, hệ số khuếch đại
13

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

13

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

lớn ta nối mạch khuếch đại theo Đarlingtơn. Mạch gồm hai tranzito T1 và T2
đấu như hình 2.2.
Khi cấp nguồn thoả mãn để Q1,Q2 làm việc chế độ khuếch đại ta có:
IC = I C1
Còn :
Bỏ qua thành phần dòng ngược ban đầu ta có :
I C = β1 .I B1 + β 2 .I B2 = β1 .I B1 + β 2 .(1 + β1 ).I B1
= β1 .I B1 + β 2 .I B1 + β1 .β 2 .I B1 ≈ β1 .β 2 .I B1

Vì β1 ,β 2 >> 1,trong đó thứ tự là hệ số khi khuếch đại của dòng transistor
Q1Q2.
Vậy hệ số khuếch đại dòng của sơ đồ DARLINGTON là :

Điện áp đầu vào của mạch

Nên điện trở vào là :

: (1+)

/ = + (1+)

2.3.1.Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter

14

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

14

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 2.3.1a: Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter

Hình 2.3.1b:Sơ đồ Darlington lặp tương đương

Vì

UR = (IB + BDIB)RE

15

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

15

GVHD: Trần Xuân Phương

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

 IBrv = UV – UR = UV – IB(1 + BD)RE
 UV = IB [rv + ( 1 + BD )RE] =IB(rv + BDRE)

Trở kháng vào của mạch là:
UV = IB(rv + BDRE)
 Trở kháng vào của mạch là:

ZV = RB //(rv + BDRE)
+ Hệ số khuếch đại dòng:
Dòng điện ra trên RE:
IR = IB + BDRE = ( BD + 1)IB = BDIB

Đặc điểm của mạch darlington :
-

Điện trở vào lớn ,điện trở ra nhỏ, hệ số khuếch đại dòng lớn, hệ số khuếch đại điện

-

áp = 1 trên tải emitter
Cách phân cực của mạch giống như một tâng lặp emitter dùng hồi tiếp dòng điện ở
emitter, chú ý rằng dòng emitter của tầng thứ nhất chính là dòng base của tầng thứ
hai.

 Nói chung các BJT có hệ số khuếch đại tương đối thấp mà yêu cầu dòng điều khiển

lớn nên sơ đồ mắc Darlingtonlaf một yêu cầu đặt ra với 2 transistor Q1 và Q2 có hệ
số khuếch đại là B1 và B2 .khi mắc thành darlington thì hệ số khuếch đại tổng là :
B = B1 + B2 + B1B2
- Các đặc điểm chính của mạch lặp E sử dụng kết nối Darlington so với mạch lặp E

dùng Transistor đơn là:
+ Trở kháng vào cao hơn.
+ Hệ số khuếch đại điện áp Av gần 1 hơn.
+ Hệ số khuếch đại dòng điện tổng rất lớn.
+ Trở kháng ra nhỏ hơn.
- U vào được điều chỉnh qua R1 rồi được lọc qua tụ C1 đưa đến chân B của transistor
Q1.
Ic1 = β1Ib1,
Mà Ie1= Ib2
Ie2= β2Ib2
16

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

16

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

=>Ura= β1β2 Ib1

Các linh kiện sử dụng và tác dụng từng linh kiện:
• Rb: trở kháng vào
• Re: trở kháng ra
• Q1, Q2: khuếch đại tín hiệu

Nguyên lý hoạt động

- Cách phân cực của mạch darlington giống như một tầng lặp emitter dùng hồi tiếp
dòng điện ở emitter, chú ý rằng dòng emitter của dòng thứ nhất chính là dòng bazơ của
tầng thứ hai
- Dòng Ie của con thứ nhất được đưa vào làm dòng Ib của con thứ nhì. Nhờ vậy, dòng
điện thay vì được khuếch đại lên β lần thì bây giờ được khuếch đại β1 rồi lại được
khuếch đại β2 lần.
2.4.mạch khuếch đại vi sai
•

Đặc điểm : mạch gồm có 2 đầu vào và 2 đầu ra.cưc eminttor của 2 transistor
được nối với nhau .mạch làm việc theo nguyên lý căn bằng nếu 2 transistor đươc
chế tạo cùng điều kiện và Rc1=Rc2=Rc . điện áp được lấy ra giữa hai collector (

kiểu đối xứng ). Tuy theo cách đua tín hiệu vào mà có các chế độ khác nhau:
-đua tín hiệu vào 1 đầu ,còn một đầu nối đất- chế độ đơn .
- hai đầu vào đưa tín hiệu khác nhau – chế độ vi sai
- đưa cùng 1 tín hiệu vào 2 đầu _ chế độ đồng pha .
• Sơ đồ nguyên lý của khuếch đại vi sai.
Xét sơ đồ nguyên lý của khuếch đại vi sai trên hình 2.1.Đây là một cầu cân
bằng song song: hai nhánh của cầu là RC1 và RC2, hai nhánh kia là hai transistor T1 v
à
T2. Nếu RC1 = RC2 và hai transistor có tham số hệt nhau thì cầu cân bằng.
Mạchcó haiđầu vào V1 và V2, tín hiệu ra Ura lấy giữa hai colecto của T1 và T2. Nế

u đưa vào hai

17

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

17

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

đầu vào hai tín hiệu giống hệt nhau cả về biên độ và pha thì tín hiệu đó gọi là đồn
gpha, còn biên độ như nhau nhưng ngược pha thì gọi là tín hiệu ngược pha hay tín h
iệu.Xét phản ứng của mạch đối với tín hiệu vào đồng pha và ngược pha.

Hình 2.4: Khuếch đại vi sai trên transistor lưỡng cực
Nếu coi mạch hình 2.1 hoàn toàn đối xứng ( R’1 = R1, R’2 = R2, RC1 = RC2, T1
và T2 giống hệt nhau) thì tín hiệu vào đồng pha sẽ gây nên phản ứng hệt nhau cả
về trịtuyệt đối và dấu của các dòng emitter và colectơ của T1 và T2. Như vậy điện
áp ở haicolectơ sẽ biến thiên như nhau và điện áp ra sẽ bằng không,giống nhưở
trạng thái tĩnh.Nói cách khác là mạch ra của khuếch đại vi sai lý tưởng
không phản ứng với tínhiệu vàođồng pha.Trong khi đó gia số của dòng emitter của
T1, T2 sẽ tạo nên trên REmột điện áp hồi tiếp âm làm giảm lượng biến thiên
của colectơ so với trường hợp RE =0.
Khi tín hiệu vào là ngược pha đặt vào hai base thì các dòng biến thiên như

18

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

18

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

nhau về trị tuyệt đối nhưng ngược chiều ( ngược dấu),tức là điện áp Ura sẽ xuất hiện
.Lúc này điện áp hồi tiếp âm trên RE không xuất hiện vì dòng emitter của một
transistortăng bao nhiêu thì dòng emitter của transistor kia giảm đi bấy nhiêu.
như vậy khuếchđại vi sai phản ứng với tín hiệu vào ngược pha.
Vì khuếch đại vi sai lý tưởng phản ứng với tín hiệu vào ngược pha, không
phản ứng với tín hiệu vào đồng pha nên tất cả những biến thiên do nhiệt độ, lão
hoá linh kiện, tạp âm, nhiễu... có thể coi là các tác động vào đồng pha. Tức là
khuếch đạivi sai sẽ làm việc ổn định, ít bị nhiễu tác động.các chế độ làm việc:

a, chế độ 1 chiều:
theo sơ đồ hình 6.27 ta có :
điện thế tại cực E :
= - = 0-0.7= -0,7
Tổng dòng điện cực E của Q1và Q2là:
-(-

=

Nếu Q1, Q2 hoàn toàn giống nhau:

= =
Và ===
Điện áp của chân collectror là :
19

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

19

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

= =-

B+ :
•

chế độ đơn :

Nếu Q1và Q2 hoàn toàn như nhau thì:
==
==β
R1=r2=r=βrc

Vì

Re thường rất lớn,nên áp dụng

định luật Kirchhoff (hình 3.17):
Uv1=Iβr-Iβr=0
Suy ra:IB=
Dòng điện tại collector: =β =β .
Điện áp ra: Ur=IcRc=βUvl=βUvl=Uvl
Hệ số khuếch đại điện áp:Ku==
chế độ vi sai :
khi đưa tín hiệu khác nhau vào hai đầu
của mạch vi sai ,mạch sẽ làm việc
trong chế độ vi sai .
hệ số khuếch đại vi sai là :

==
20

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

20

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Với =- =-

Chế độ đồng pha:
Sơ đồ mạch vi sai hoạt động
ở chế độ đồng pha :

Theo sơ đồ ta có:
=
Suy ra:
=
Điện áp ra:
Ur =Ic.Rc =βRc =
Hệ số khuếch đại đồng pha:

Một mạch khuếch đại vi sai tốt khi hệ số khuếch đại vi sai lớn,hệ số khuếch đại
đồng pha nhỏ,-> 0.Theo công thức tính nếu lớn thì sẽ giảm. Trong thực tế,dễ tăng
,mà dòng không đổi,người ta dùng một nguồn dòng cố định như hình 3.20a.trong sơ
đồ này,trở kháng ra của mạch CE la đóng vai trò của trong các sơ đồ trước.

III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

21

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

21

GVHD: Trần Xuân Phương

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Mạch khuếch đại công suất thường được sử dụng để nâng công suất tín hiệu lên
cao trước khi đưa ra tải, thường sử dụng cho tải có điện trở thấp. Thông số để đánh giá
mạch khuếch đại công suất chính là hiệu suất,

:

Hiệu suất chính là tỷ số công suất tín hiệu ngỏ ra trên tải với công suất nguồn cung
cấp cho mạch. Một mạch khuếch đại công suất là lí tưởng khi hiệu suất bằng 100%, có
nghĩa là toàn bộ năng lượng nguồn cung cấp cho mạch được chuyển đổi thành năng
lượng tín hiệu ra tải. Trên thực tế do năng lượng một phần bị tiêu tán trên các linh kiện
hoạt động trong mạch nên hiệu suất của mạch luôn luôn nhỏ hơn 100%.


Phân loại mạch khuếch đại công suất
Về cơ bản có 5 dạng mạch khuếch đại công suất: lớp A, B, AB, C và D.
- Mạch khuếch đại công suất lớp A là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm
việc Q nằm trong vùng khuếch đại và nó dẫn trong toàn chu kì của tín hiệu ngỏ vào.
- Mạch khuếch đại công suất lớp B là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm
việc Q nằm trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn trong một bán kì của của tín hiệu
ngỏ vào.
Mạch khuếch đại công suất lớp AB là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc
Q nằm trong vùng khuếch đại gần vùng tắt do đó transistor dẫn hơn một bán kì và ít
hơn một chu kì của của tín hiệu ngỏ vào.
- Mạch khuếch đại công suất lớp C là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm
việc Q nằm sâu trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn ít hơn một bán kì của của tín
hiệu ngỏ vào.

Dạng sóng dòng iC của bốn dạng mạch khuếch đại công suất với tín hiệu ngỏ vào có
dạng sin trong hình 6.1.

22

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

22

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 3: a. Dạng sóng dòng iC của mạch khuếch đại công suất chế độ A; b. Dạng sóng
dòng iC của mạch khuếch đại công suất chế độ B; c. Dạng sóng dòng i C của mạch
khuếch đại công suất chế độ AB; d. Dạng sóng dòng i C của mạch khuếch đại công suất
chế độ C
- Mạch khuếc đại công suất chế độ D là mạch có hiệu suất rất cao transistor chủ
yếu hoạt động ở chế độ xung.
- Các mạch khuếch đại công suất khác: có nhiều mạch khuếch đại công suất khác
như G, H, S…Hầu hết chúng là biến thể của mạch khuếch đại công suất chế độ AB,
tuy nhiên chúng cho hiệu suất rất cao được sử dụng cho những thiết kế có công suất
ngỏ ra lớn. Nhưng trong chương này chúng ta chủ yếu chỉ khảo sát ba dạng cơ bản
dùng trong mạch khuếch đại công suất tín hiệu âm tần là A, B và AB.

3.1. mạch khuếch đại dung transistor
Sơ đồ khối :

Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị như: đầu video, micro,đấu DVD… là những
tìn hiệu nhỏ có biên độ nhỏ: từ 30mV đến 775mV. Tìn hiệu này được đưa vào
mạch khuếch đại công suất, sau khi được khuếch đại thành tín hiệu có biên độ
lớn và được đưa ra loa.
Sơ đồ khối của một mạch khuếch đại công suất thường được chia làm ba
giai đoạn và hồi tiếp âm:
23

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

23

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

HỒI TIẾP ÂM

-

Tầng khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ: vi sai điện áp vào, cho khuếch đại
dòng ở ngõ ra.

-

Tầng lái hay tầng khuếch đại điện áp: ngõ vào là dòng điện, cho khuếch đại
điện áp ở ngõ ra.

-

Tầng khuếch đại công suất: là tầng khuếch đại đồng nhất điện áp và dòng
điện, cung cấp công suất lớn cho tải( loa).

-

Hồi tiếp âm: giữ cho mạch hoạt động ổn định và làm giảm méo tín hiệu.

Vi

Vo

24

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

24

GVHD: Trần Xuân Phương


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa: Điện Tử

Hình 3.1a Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất

25

Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp

25

GVHD: Trần Xuân Phương