Bài Giảng Khuếch Đại Công Suất Âm Tần

Khuếch đại công suất âm tần
TS. Hồ Văn Khương
Email:


Giới thiệu (1)


Giới thiệu (2)
• Đặc điểm của chế độ A

: tín hiệu tồn tại

trong cả chu kỳ
– Ưu : méo phi tuyến ít.
– Khuyết : hiệu suất thấp

• Đặc điểm của chế độ B

≤ 25% : dùng

tải là

R

≤ 50% : dùng
η
 A

tải là

biến

tồn

tại

η


A

: tín hiệu chỉ

trong nửa chu kỳ.
– Ưu : hiệu suất cao : ηB ≤

78,5 %

– Khuyết : méo phi tuyến lớn
– Cách khắc phục : mắc đẩy-kéo để giảm méo phi
tuyến.

áp


Bộ khuếch đại

dùng L cao tần (1)

•

•

DCLL: VCC=vCE+iCRe
L

ACLL: vce=-icRL=iLR

(vCE-VCEQ) = -RL(iC-ICQ
•

Bỏ qua điện áp rơi
trên Re: VCEQ ≈VCC
I

CQ

=

VCC
RL

)


B khuch i dựng L cao tn (2)
C

I

CQ

+ i c=

VCC

i =

+i

ii = I im

c

RL

iL = ic
i su p p ly

=i


L

+ i C= I

CQ

I cm

ic =

=

VCC

max i = c

I





vCE = VCC ic RL
vL = iL RL = ic RL
caỏp moọt chieu:
2

P CC = V

I

CC CQ

sin t

Lp A: giỏ tr nh ln
nht
ca dũng AC collector

RL

Coõng suaỏt nguon cung

sin t



VCC
RL

I cm

sin t

CQ

I CQ


Bộ khuếch đại dùng L cao tần (3)
• Công suất xoay chiều được cung
P L=

I2
Lm

R

L

cm

=

L

• Công suất

R

I2

2

cấp
trên RL
2
→P

L,max

I cm = I CQ

2

=

R

L

=

2

VCC
2R

2

L

tiêu tán trên collector
2

P C=

−P

P CC

L

=

VCC

−

2
cm

I

RL
2

RL
2

P C ,min

ICQ

I cm = I CQ

=

2

VCC
2R

PC ,max

L

I

cm

=

=0

VCC
RL

= VCEQ I CQ

2

• Hiệu suất

I cmR

η=

PL
P CC

L

2

=
V

2

=
I

CC CQ

1  I cm 
2 I


CQ




→η

max

= 50%


Bộ khuếch đại
• Chæ soá phaåm

PC ,max

chaát
= 2

PL,max
• Transistor
max iC

BV

CE 0

PC ,max

=

VCEQ I CQ

dùng L cao tần (4)


Bộ khuếch đại dùng L cao tần (5)
I

2I CQ ≤ max iC

• Max

2VCC ≤ BVCE 0


CQ

I




=

=
V
CEQ


PC ,max

CQ

=

VCEQ
RL

swing:

PC ,max = VCEQ I CQ

RL
PC ,max RL

Ví dụ: Transistor có

BVCE0 = 40 (V), max iC = 2A,
PC,max=4W, β=40, VCEsat=0V, RL=10Ω, Re=1Ω. Xác

định Q để công suất trên tải lớn nhất. VCC, PL, Rb, VBB?


Bộ khuếch đại dùng L cao tần (6)
Ví dụ: Transistor có

BVCE0 = 40 (V), max iC = 1A,
PC,max=4W, β=40, VCEsat=0V, RL=10Ω, Re=1Ω. Xác
định Q để công suất trên tải lớn nhất. VCC, PL,
Rb, VBB?
Ví dụ: Transistor có

BVCE0 = 80 (V), max iC =
PC,max=2.5W, VCEsat=2V, RL=10Ω. Xác định Q
suất trên tải lớn nhất. VCC, PL?

1A,
để công


~ Vee

l~

t''c l

I

r 1
Cc:-

-.

Cc:--

~Rb

oo

+
10 0

I

Q;)
l(
-

I
= VBB

~Re

- 25

'N

1 c .--

.....

-

(a)

l

'c·

lnters«tt0n
A

ar.d hyperbola

.

of load li~e

r"'

Ur.


Bộ khuếch đại công
dùng

suất âm
biến

tần

đơn

áp (1)

• Mạch làm việc ở chế độ lớp A. Hệ số ghép biến áp:
N =

v

c

vL

=

Np

,

ic

N s iL

=

−

1
N

→−

vc
ic

=

N

2

vL
iL

= N 2 R = R'
L

L


Bộ khuếch đại công
dùng biến
•

DCLL: VCC=vCE+iCRe

•

ACLL: vce=-icR’L

(vCE-VCEQ) = -R’L(iC-ICQ)
•

Bỏ qua điện áp rơi
trên Re: VCEQ ≈VCC
I

CQ

=

VCC
L

R

'

suất âm
áp (2)

tần

đơn


Bộ khuếch đại công suất âm tần

đơn

dùng biến áp (3)
ii = I im sin ωt, ic = I cm sin ωt, iL = I Lm sin ωt
• Công suất nguồn cung cấp một chiều
2

P CC = V

I

CC CQ

≈

VCC
R

'
L

• Công suất xoay chiều được cung cấp

P L=

Lm2 LR

I

2

I Lm = NI cm

=

trên RL
2

cm2

I R
L

2

'

→P

L,max

I cm = I CQ

=

ICQ RL
2

'

=

VCC

2

2R '

L


suất âm

Bộ khuếch đại công

dùng biến
• Công suất

tiêu tán trên

collector

P C ,min

I cm = I CQ

=

VCC

−P

P CC

L

2

L

PC ,max

'L

• Hiệu suất
PL
P CC

• Chỉ số phẩm chất

R

−

'

2
'
R
cm L

I

2

2

η=

=

VCC

2

2R

đơn

áp (4)

2

P C=

tần

2
V

=

=0
cm

VCC
'

RL

= VCEQ I CQ

'

I cm RL
=

I

I

CC CQ

2

1 I

=
2 I


PC ,max
PL,max

=2

cm

CQ








→η

max

= 50%


Bộ khuếch đại công suất âm tần đơn

dùng biến áp
Ví

dụ:

Transistor

có

BVCE0 = 40 (V), max iC =
PC,max=4W, RL=10Ω. Xác(5)
định N, VCC, PL để cơng
suất trên tải lớn nhất.

1A,


Khuếch đại đẩy kéo lớp B
• Nguyên lý hoạt động

– 1/2 bán kỳ dương: T2 dẫn:
– 1/2 bán kỳ âm: T1 dẫn:

• Dòng tải: iL = N(iC1 – iC2)

(1)

iC2 ≠ 0; T1 tắt: iC1
iC1 ≠ 0; T2 tắt: iC2

= 0.

= 0.

Khuếch đại đẩy kéo lớp B (2)


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (3)

DCLL:

vCE = VCC
ACLL: T2 tắt

vCE2
=0 khi

=

VCC + NvL

vCE1=VCC
=VCC khi vCE1=0


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (4)

isupply
• Coâng

=

+

iC1

suaát cung

iC 2

ii = I im

caáp

moät

chieàu

T

P CC =

T

1

∫

T

V

CC

I

cm

=I

CQ

=V

CC

1

i sup p ly dt = V

0

P CC,max

sin ωt

L

/R

'

=

CC

2VCC

π

T

∫

π

0

 VCC 


2VCC I cm

i su p p ly dt =

R
L

'

 =

2VCC

πR

2

'
L


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (5)
• Công suất xoay chiều được cung

I2
Lm

P L=

R

I 2 R'
cm

L

=

2

• Công

2

I Lm = NI cm

L

cấp trên RL
→P

L,max

I cm = I CQ

2

suất tiêu
2P C=



d 2Pc

P CC − P =






 dI cm 

2PC ,max

=

2

π

 2V

VCC 

π


CC

R

'

VCC

=

2

2

2R '

L

tán trên collector
2



=

ICQ RL

'L 

=



−

2
π

R
2

V

2VCC I cm

L

CC

−

π

−R I
'L

I cm RL
2

=0→

cm

'

I

cm

2VCC

=

πR
'L  2 V




π

2
CC

R

'L 





=

2 V

π

L

'

2
CC

2

R

'L

→

PC ,max

=

1 V

π

2
CC

2

R'

L


Khuếch đại đẩy kéo lớp B
• Hieäu

(6)

suaát
2

Icm RL

η =

PL

max

2

=

=

π 

2VCC I cm

PCC
→η

'

4

π

P

=

L ,max

π

=

= 0.785 = 78.5%

• Chæ soá phaåm chaát

P

C ,max

P L ,max

=

2

π

2

≈

'

 VCC / RL

4

P CC

I cm

1
5





Khuếch đại đẩy kéo lớp B (7)


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (8)


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (9)


Khuếch đại đẩy kéo lớp B (10)
Ví dụ: Transistors có

BVCE0 = 40 (V), max iC = 1A,
PC,max=4W, RL=10Ω. Xác định N, VCC, η, PL để công
suất trên tải lớn nhất.