ĐỒ án kỹ THUẬT MẠCH điện tử đề tài MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OTL NGÕ vào VI SAI

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OTL NGÕ VÀO VI SAI

Giảng viên hướng dẫn : Lê Hồng Nam
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Đại Đáo
Tơn Thất Tịnh

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH

17DT1
17DT1

106170006
106170062


2

MỤC LỤC
Chương 1: Khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT.................................................4
I. Khuếch đại tính hiệu nhỏ.............................................................................4
II. Cách mắc BJT.............................................................................................4

2.1 Khuếch đại dùng E chung......................................................................5
2.2 Khuếch đại dùng C chung......................................................................7
2.3 Mạch khuếch đại dùng B chung............................................................9
III. Mạch phân cực...........................................................................................8
3.1 Mạch phân cực bằng dòng cố định........................................................9
3.2 Mạch phân cực bằng cầu phân áp.........................................................9
3.3 Mạch phân cực bằng hồi tiếp âm điện áp song song..........................10
Chương 2: Hồi tiếp trong bộ khuếch đại.........................................................11
I. Mạch khuếch đại hồi tiếp...........................................................................11
II. Phân loại mạch khuếch đại hồi tiếp.........................................................11
2.1 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – điện áp.......................................11
2.2 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – dòng điện...................................13
2.3 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – dòng điện...............................16
2.4 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – điện áp...................................18
Chương 3: Khuếch đại công suất.....................................................................20
I. Phân loại mạch khuếch đại công suất.......................................................17
1. Khuếch đại chế độ A...............................................................................17
2. Mạch khuếch đại chế độ B.....................................................................23
3. Mạch khuếch đại chế độ AB...................................................................24
II. Mạch khuếch đại công suất......................................................................26
1.Mạch khuếch đại công suất OTL............................................................26
2.Mạch khuếch đại công suất OCL...........................................................27
3.Mạch khuếch đại Darlington..................................................................27
Chương 4: Thiết kế mạch khuếch đại OTL........................................................
SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


3

I. Yêu cầu...........................................................................................................

II. Sơ đồ khối mạch khuếch đại OTL ngõ vào vi sai.......................................
1. Sơ đồ mạch tổng quát.................................................................................
2. Sơ đồ nguyên lý và hoạt động....................................................................
3. Mạch nguồn bảo vệ.....................................................................................
III. Tính tốn......................................................................................................
3.1 Tính tốn nguồn........................................................................................
3.2 Tầng khuếch đại cơng suất.......................................................................
3.3 Tính tốn tầng lái......................................................................................
3.4 Tính chọn BJT thúc Q6:...........................................................................
3.5 Tính tốn tần nhận tín hiệu vào...............................................................
IV. Đánh giá mạch..............................................................................................
4.1 Mơ phỏng tín hiệu ngõ vào và ngõ ra......................................................
4.2 Mơ phỏng dịng ra loa:..............................................................................

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH


4

CHƯƠNG I: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ
Mở đầu chương
Trong chương này, sẽ đề cập tới khuếch đại tín hiệu nhỏ với phần tử điều khiển là
BJT. Khi có một sự thay đổi tín hiệu điện áp ở Vin , làm thay đổi cường độ dòng điện đi
qua cực B. Với các đặc tính khuếch đại dịng điện của BJT, chỉ cần dao động nhỏ ở Vin 
sẽ khuếch đại sự thay đổi đó và xuất tín hiệu ra ở cực C hay Vout. Và các thơng số chính
của mạch khi khuếch đại:
 Độ lợi điện áp
 Độ lợi dòng điện
 Tổng trở kháng vào
 Tổng trở kháng ra

Mỗi BJT có thể có nhiều cách mắc khác nhau, tùy thuộc vào chức năng như dùng để
khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hay cả hai.
I. Khuếch đại tính hiệu nhỏ
Khuếch đại là quá trình làm biến đổi một đại lượng( dịng điện hoặc điện áp) từ biên độ
nhỏ thành biên độ lớn mà khơng làm thay đổi dạng của nó.
II. Cách mắc BJT
Trong thực tế, có 3 cách mắc cơ bản. Đó là cách mắc E chung (EC), B chung (BC), C
chung (CC).

2.1 Mạch khuyếch đại E chung ( EC )

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


5

 Sơ đò tương đương



Trở kháng vào Zin = (R1//R2) // Rpi

Với Rpi= Vbe/ib



Trở kháng ra: Zout=Rc//r0
Hệ số khuếch đại điện áp

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH

6

V0

V 0. Vbe

Zin

Zin

AV = Vi = Vbe . Vi = Avt. Ri + Zin = Ri + Zin .gmR2
Với Avt là hệ số KĐ điện áp của transistor:
Vce

Avt= Vbe

=

−Bin . Rl −gm.Vbe
= Vbc =¿ -gmRl
Vbe

Trong đó: RL= ro // Rc // Rt
Gm =40 Ic

Vi

io

Vo

Hệ số khuếch đại dòng điện : Ai= Ii với io= Rt
io

Vo Ri + Zịn
Ri + Zin
=
A
v.
Vi
Rl . vi

Ii = Ri + Zin => Ai= i1 = Rt .

Nhận xét: Tín hiệu vào và ra ngược pha nhau:
o
o

Khi Vi ↑ => ii↑ => iD ↑ => ic ↑ => Vo=Vcc - IcRC ↓
Khi Vi ↓ => ii↓ => iD ↓ => ic ↓ => Vo=Vcc - IcRC ↑

Ưu nhược điểm và ứng dụng
Ưu điểm
 Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện áp UCE
khoảng 60% ÷ 70 % Vcc
 Có khả năng khuếch đại dịng và áp
 Dịng điện tín hiệu ra lớn hơn dịng tín hiệu vào nhưng khơng đáng kể
 Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết

bị điện tử.
Nhược điểm
 Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào
Ứng dụng
 Sử dụng trong khuếch đại tầng thúc ( chủ yếu khuếch đại dịng, việc khuếch
đại áp khơng q chú trọng)

2.2Mạch khuếch đại C chung

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


7

 sơ đồ tương đương



Trở kháng vào
Zin = Rb // Rib ( Rib = rπ + (B+1)(RE // Rt)
−gm. Rl

Avt = 1+ gm . Rl (RL = RE // Rt )
Ai = AV .

Ri + Zin
Rt

Hệ số khuếch đại điện áp tại cửa ra:

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


8

Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch:

Trở kháng vào nhìn từ cực nền xuống masse:

Trở kháng ra tồn mạch:

Hệ số khuếch đại dòng điện:

Điện áp vào cùng pha điện áp ra
Ưu nhược điểm và ứng dụng
Ưu điểm
 Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần
 Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào
 Tổng trở vào lớn ( vài trăm ohm), tổng trở ra nhỏ ( vài chục ohm ), không
khuếch đại áp ( Av ~1)
SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


9

Nhược điểm
 Mạch chỉ khuếch đại dịng, khơng khuếch đại áp
Ứng dụng:  Mạch trên  được ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đêm
(Damper), và ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn.
2.3Mạch khuếch đại B chung

 Sơ đồ tương đương

Trở kháng vào: Zin = RE // RiE
SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


10

1

1

Với Rie = gm =¿ 40 Ic
Trở kháng ra: Zout = RC // RiC
Ric = ro [ 1+gm(RI // RE)
Hệ số khuếch đại điện áp:
Vo

Zin

Av = Vi = ℜ+Zin . gm( Rc // RE)
Hệ số khuếch đại dòng điện:
Ai = Av .

Ri + Zin
Rt

Ưu nhược điểm và ứng dụng
Ưu điểm

  Mạch khuếch đại điện áp khá lớn
 Tổng trở vào nhỏ ( vài chục ohm), tổng trở ra lớn ( vài trăm ohm ), mạch khơng
khuếch đại dịng( Ai ~ 1)
 Có tính ổn định nhiệt
Nhược điểm
  khuyếch đại về điện áp và khơng khuyếch đại về dịng điện
Ứng dụng
  Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế do không đảm bảo
được yếu tố: Ki = 1, Ku không quá lớn

CHƯƠNG II : HỒI TIẾP TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI
Các khiếm khuyết trong mạch mắc Base chung, Emiter chung, hay Collector chung ở các
dạng ghép RC hay biến áp có thể cải thiện được chất lượng bằng phương pháp bù hổi tiếp
âm. Bốn dạng mạch hổi tiếp sau đây đều làm giảm độ khuếch đại, song lại mở rộng dải
tần Bw, giảm méo, tạp , nhiễu ở mức tối thiểu và làm ổn định độ khuếch đại toàn mạch,
đặc biệt khi thiế kế tăng âm loại công suất lớn cần bảo vệ quá tải hay khi hở tải cho cặp
Transistor công suất cuối.
I. Mạch khuếch đại hồi tiếp
Sơ đồ khối

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


11

Hồi tiếp là lấy một phần tín hiệu đầu ra đưa trở lại đầu vào làm thay đổi đầu vào
 Hồi tiếp âm là làm giảm nhỏ đầu vào Vin, để ổn định điểm làm việc tĩnh.
 Hồi tiếp dương là làm tăng điện áp Vin, sử dụng vào mạch tạo dao động.
Tính hiệu vào tầng khuếch đại bao gồm tín hiệu vào và tín hiệu hồi tiếp
Đặc điểm hồi tiếp âm

 Zv lớn, Zr nhỏ
 Tính hiệu ra ổn định hơn
 Cải thiện đáp ứng tần số
 Mở rộng vùng hoạt động tuyến tính
 Giảm nhiễu
II. Phân loại mạch khuếch đại hồi tiếp
2.1 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – điện áp
 Sơ đồ khối

Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra: Zr
Ngắn mạch tín hiệu đầu vào Us = 0, ta có:
U = I.Zr + kUv
Us = 0  U = -Uf

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


12

U = I.Zr –kUf = IZr – kβU
Zrf = U/I = Zr/(1+kβ).
Trở kháng ra giảm đi (1+βk) lần.
 Sơ đồ mạch

Giải thích: Tín hiệu hồi tiếp là điện áp Vf ngang qua Re và tín hiệu lẫy mẫu là Vo ngang
qua Re. Như vậy, đây là trường hợp của mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp
Ta có: Vo = Vf¿

Vf
=1

Vo

Vì Rs được xem là một thành phần của mạch khuếch đạim Vi = Vs và:
Av =

Vo Vo β . Ib . ℜ
β .. ℜ
= =
=
Vi Vs
Vs
Rs+ β . ℜ

'
F = 1 + β . Av =1+

Rs+ β . ( ℜ+ ℜ)
β .. ℜ
=
Rs+ β . ℜ
Rs+ β . ℜ

Av
ℜ
=
Suy ra, Av = F ℜ+ℜ + Rs
(
)
β

Điện trở ngõ vào của mạch là:
Rif = Ri.F = ( Rs+ β . ℜ. ) .

Rs+ β . ( ℜ+ ℜ )
=Rs+ β ( ℜ+ ℜ)
Rs+ β . ℜ

Với Ri = Rs + β . ℜ là điện trở ngõ vào của mạch không có hồi tiếp.

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH


13

Vì Re được xem như tải Rl nên Rof =

Ro
∞
=
'
1+ β . Avnl ∞

Av=∞ nên Ro’ = Re nên :
Trong đó: Ro tiến đến ∞ , Avnl = Rllim
→∞

Rof’ =

Ro ' Rs+ β . ( ℜ+ ℜ )
=

F
Rs+ β . ℜ

'
Và: Rof = lim Ro f =
Rl → ∞

Rs+ β . ℜ.
Rs
=ℜ+
β
β

Kết luận: Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm
méo tín hiệu, mở rộng bang thơng và ổn định hàm truyền. Nhưng lại làm giảm biên độ tín
hiệu và có thể kém ổn định ở tần số cao.
2.2 Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – dòng điện
 Sơ đồ khối

Tín hiệu hồi tiếp tỉ lệ với dịng điện đầu ra và song song với tín hiệu vào.
 Hệ số khuếch đại:
K=

Ir
Uf
; β=
Uv
Ir

Kf =

Ir
Ir
=
=
Us Uv + βIr

Ir
Uv
1+ β

Ir
Uv

=

K
1+ βK

 Trở kháng vào:
Uv Us−Uf Us−βIr Us− βkUv
=
=
=
Zv
Zv
Zv
Zv
 IvZv=Us−βkUv
 Us=IvZv + βkUv=IvZv ( 1+ βk )

Iv=

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


14

 Zvf =

Us
=( 1+ βk ) Zv
Iv

 Trở kháng vào tăng lên ( 1+ βk ) lần
 Trở kháng ra:
U
U
U
+kUv= −kUf = −kβIr
Zr
Zr
Zr
U =Zr ( I + kβIs )=( 1+ βk ) IZr
U
 Zrf = =Zr(1+ βk)
I
® Trở kháng ra tăng ( 1+ βk ) lần so với khi không có hồi tiếp.
I=

 Sơ đồ mạch:

Giải thích:
Tín hiệu hồi tiếp Xf = Vf là điện thế ngang qua điện Re và là cách nối tiếp.
Nếu cho Io = 0 (Rl = ∞ ¿nghĩa là dòng cực thu bằng 0 nên Vf ngang qua Re cũng bằng 0.
Vậy mạch lấy mẫu dòng điện ngõ ra, suy ra đây là mạch hồi tiếp dịng nối tiếp.
Vì điện thế hồi tiếp tỉ lệ với Io là dòng điện được lấy mẫu vào Vf xuất hiện ngang qua Re
trong mạch tại ngõ ra và không phải ngang qua Re trong mạch ngõ vào.
Vf −ℜ
=
=−ℜ
Io Io
Io −β . Is
−β
=
Vì Vs = Vi nên: Gm = =
Vi
Vs
Rs+ β . ℜ+ ℜ
Rs+ β . ℜ+ ℜ.(1+ β )
+β .ℜ
'
=
F = 1 + β . Gm=1+
Rs+ β . ℜ+ ℜ
r 6+ β . ℜ+ ℜ
Gm
−β
Và Gmf = F =
r 6+ β . ℜ+ ( 1+ β ) . ℜ

β'=

Nếu Re là một điện trở cố định, được dẫn truyền của mạch hồi tiếp rất ổn định, dòng qua
tải được cho là:

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


15

Io = Gmf. Vs =

−β
Vs
=ℜ
r 6+ β . ℜ+ ( 1+ β ) . ℜ

Dòng qua tải tỷ lệ trực tiếp với điện thế ngõ vào và dòng này chỉ cùng thuộc Re.
Độ lợi ddienj thế cho tải:
Io . Rl

−β

Avf = Vs =Gm . Rl=
r 6+ β . ℜ+ ( 1+ β ) . ℜ
Ri = Rs + β . ℜ+ ℜ
Vậy Rif = Rs + β . ℜ+ ( 1+ β ) . ℜ
Vì Ro ≠ ∞nên Rof = Ro. (1 + β ' . Gm ¿=∞ vìvậy Ro f ' =Rl /¿ Rof =Rl
Kết luận: Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm
méo tín hiệu, mở rộng bang thơng và ổn định hàm truyền. Nhưng lại làm giảm biên độ tín

hiệu và có thể kém ổn định ở tần số cao.
2.3 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – dịng điện
Sơ đồ khối

Tín hiệu hồi tiếp tỷ lệ với dịng điện đầu ra và song song với tín hiệu đầu vào.
 Hệ số khuếch đại:
Kf =

k=

Ir
Iv

Uv
kIv
kIv
k
=
=
=
Is Iv + If Iv+ βIs 1+ βk

 Trở kháng vào:
Uv
Uv
Uv
Uv
Uv
Iv
Zv

Zvf = =
=
=
=
=
Is Iv+ If Iv+ βIr Iv+ βkIv 1+ βk 1+ βk

® Trở kháng vào giảm đi (1+βk) lần.
 Trở kháng ra:
I=

U
U
Ur
+kUv= −kUf = −kβI
Zr
Zr
Zr

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


16

® I ( 1+kβ ) Zr =Ur
U

® Zrf = I =Zr ( 1+kβ )
 Sơ đồ mạch

Mạch ở trên dung 2 transistor liên lạc trực tiếp dung hồi tiếp cực phát của Q2 về cực vào
của Q1 qua trở R’.Đầu tiên, ta đổi nguồn tín hiệu V6 thành nguồn gồm có dịng điện Is =
Vs
chạy vào và mắc vào song song với Rs.
Rs

Để xác định hoặc lấy mẫu, ta cho Vo = 0 (Rc2 = 0) điều này không làm giảm Io và khơng
làm cho dịng qua Re của Q2 xuống 0 và dịng If khơng giảm xuống 0, vậy mạch này
không phải lấy mẫu điện thế.
Bây giời cho Io = 0 ( Rc = ∞ ), dòng If sẽ bằng 0, vậy mạch lấy mẫu bằng dịng được. Đó
là mạch hồi tiếp dòng điện song song. Điện thế VB2 rất lớn đối với Vi , do Q1 khuếch
đại. Vb2 ngược pha so với Vi. Vì tác động emitter follower, Ve2 thay đổi rất ít so với Vb
và 2 điện thế này cùng pha. Vậy Vb2 có biên độ lớn hơn Vi là Vb và có pha ngược với
Vi.
Nếu tín hiệu vào tăng làm cho Is tăng và If cũng tăng, Ii = Is –If sẽ nhỏ hơn trong trường
hợp khơng có hồi tiếp. Nên mạch này là mạch hồi tiếp âm.
Tín hiệu hồi tiếp là dong If chạy qua điện trở R’ nằm trong mạch ngõ ra, ta có:
Ib2 < Ic2 = | Io|
β=

If
ℜ
=
Io R' +ℜ

Điện trở ngõ vào giảm, điện trở ngõ ra tăng và độ lớn dòng điện Aif ổn định,

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH

17

ta có: Aif =

Io 1 ℜ+ R '
= =
ℜ
Is β

Độ lợi điện thế, ta có:
Avf =

Vo Io . Rc 2
Rc 2 R' + ℜ Rc 2 Rc 2
=
= Aif .
= ℜ .
=
Vs I 6. Rs
Rs
Rs β . Rs

Nếu Re, R’, Rc2, Rs ổn định thì Avf ổn định (đọc lập với thông số của BJT, nhiệt độ
bằng sự giao động của nguồn điện thế V6).
Kết luận
 Hồi tiếp nối tiếp làm tăng trở kháng vào, hồi tiếp song song làm giảm trở kháng
vào.
 Hồi tiếp điện áp làm giảm trở kháng ra, hồi tiếp dòng điện làm tăng trở kháng ra.
 Trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ là mong muốn của hầu hết các tầng khuếch
đại. Hồi tiếp điện áp nối tiếp đáp ứng cả 2 yêu cầu trên.

 Khi hệ số hồi tiếp thay đổi sẽ làm thay đổi hệ số khuếch đại trở kháng vào – ra của
mạch có hồi tiếp.
 Bộ khuếch đại hồi tiếp âm còn giúp giảm méo tần số do làm thay đổi hệ số khuếch
đại theo tần số trong mạch giảm một cách đáng kể.
 Khi có hồi tiếp âm sẽ làm nhỏ tín hiệu nhiễu, giảm méo phi tuyến
2.4 Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – điện áp
Sơ đồ khối

Tín hiệu hồi tiếp tỉ lệ với điện áp đầu ra và ssong song với tín hiệu vào.
 Hệ số khuếch đại:
Kf =

Ur
KIv
KIv
KIv
K
=
=
=
=
Is Iv + If Iv + βUr Iv + βkIv 1+ βK

 Trở kháng vào:

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


18

Uv
Uv
Uv
Uv
Iv
Zv
Zvf = =
=
=
=
Us Iv + If Iv+ βUr
Ur 1+ βK
1+ β
Iv

 Zv giảm đi (1+βK) lần khi mạch có hồi tiếp
 Trở kháng ra: nối hở mạch đầu vào Is = 0, => Iv = -If.
Ta có: Ur=Ir . Zr + KIv=IrZr−KIf =IrZr−KβUr
 Ur ( 1+ βK ) =IrZr
 Zrf =

Ur
Zr
=
Ir 1+ βK

 Sơ đồ mạch

Mạch ở trên là 1 tầng cực phát chung vơi tín điện trở R’ được nối tiếp từ ngõ ra trở về
ngõ vào. Mạch trộn song song và Xf là dòng điện If chạy qua R’.

Nếu Vo = 0, dòng hồi tiếp If sẽ giảm tới 0 chỉ bằng kiểu lấy mẫu điện thế được sử dụng.
Vậy mạch là mạch khuếch đại hồi tiếp điện thế song song. Như vậy, độ lợi truyền Af =
Rmf được ổn định và cả hai điện trở ngõ vào ra đều bị giảm.
Vì tín hiệu hồi tiếp là dịng điện, nguồn tín hiệu được biểu diễn bằng nguồn tương đương
Narton với Is =

Vs
.
Rs

Tín hiệu hồi tiếp là dịng điện If chạy qua điện trở R’ nằm trong mạch ngõ ra, ta có
β=

If −1
=
Vo R '

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TƠN THẤT TỊNH


19

Rmf =

Vo 1
= =−R '
Is β

Nếu R’ là một điện trở ổn định thì điện trở truyền sẽ ổn định, độ lợi điện thế với mạch hồi
tiếp:

Avf =

Vo
Vo
1
−R ' Rmf
=
=
=
=
Vs R 6. Is β Is Rs
R6

Kết luận
Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm méo tín hiệu,
mở rộng bang thơng và ổn định hàm truyền. Nhưng lại làm giảm biên độ tín hiệu và có
thể kém ổn định ở tần số cao
Mạch khuếch đại hồi tiếp giúp cải thiện các tính chất của bộ khuếch đại, nâng coa chất
lượng của bộ khuếch đại, kết hợp với tầng thúc đẻ đảm bảo tín hiệu ít bị méo phi tuyến và
cho ra chất lượng âm thanh tốt.

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


20

Chương 3: KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT
Mạch khuếch đại cơng suất có nhiệm vụ tạo ra một cơng suất đủ lớn để kích thích tải.
Cơng suất ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch công suất làm việc
với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta khơng thể dùng mạch tương đương tín hiệu

nhỏ để khảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phương pháp đồ thị.
Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại cơng suất
ra thành các loại chính như sau.
I. Phân loại mạch khuếch đại công suất
1. Khuếch đại chế độ A
. Khuếch đại cơng suất chế độ A
Tính hiệu khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đổi tuyến tính tỏng
tồn bộ chu kì 360o của tín hiệu ngõ vào( transistor hoạt động ở cả hai bán kì).
 Khảo sát phân cực:

Khi có tín hiệu vào, để dịng Ic có thể biến đổi tốt nhất, điểm tĩnh Q phải được phân cực
sao cho:

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


21

Ic =

Icsat
Vcc
và Vce =
2
2

Đặc điểm chính là tín hiệu ngõ ra của BJT ln ở trong vùng tích cực có nghĩa là BJT
được phân cực sao cho tín hiệu ngõ ra ln biến thiên theo tín hiệu ngõ vào.
Tín hiệu khuếch đại trong cả chu kì 2ᴫ.
Điểm làm việc tĩnh Q(Vce, Ic) thõa mãn điều kiện Vce =

Vcc
2

Đây là điểm phân cực để cho mạch có hiệu suất lớn nhất.
 Khảo sát xoay chiều:

Khi đưa tín hiệu Vi vào ngõ vào, dòng Ic và điện thế Vce sẽ thay đổi quanh điểm làm
việc tĩnh Q.
Với tín hiệu ngõ vào nhỏ, nên dịng điện và điện áp ra cũng ít thay đổi.
Với tín hiệu ngõ vào lớn, ngõ ra sẽ thay đổi rất nhiều quanh điểm Q, dòng Ic sẽ thay đổi
quanh giá trị (0, Icsat) mA. Còn Vce thay đổi giữa hai giới hạn ( 0, Vcc).
 Khảo sát công suất:
Cơng suất hữu ích trên tải:
𝑃𝐿 = 𝑅𝐿𝐼𝑅𝑀𝑆 =

Rl . Ilp
. Ilp = Vcc.Ilp/2
2

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


22

Công suất nguồn cung cấp:
Pcc = 2Vcc.𝐼lp
Hiệu suất của chế độ A:
Ilp
2

1
𝜂=
= =25 %
2Vcc . Ilp 4
Vcc .

 Kết luận:
Tầng ngõ ra thường yêu cầu trở kháng ngõ vào lớn, trở kháng ngõ ra nhỏ và hệ số
khuếch đại điện khá đều. Độ rộng của tín hiệu ra khơng bị hạn chế bở transistor bởi vì
nó ln hoạt động.
Hiệu suất mạch khuếch đại thấp.
 Ưu điểm:
 Tín hiệu ngõ ra khuếch đại trong cả chu kì theo tín hiệu vào.
 Ít biến dạng
 Nhược điểm:
 Do được phân cực làm việc tối ưu, nên tiêu hao năng lượng lớn
 Hiệu suất của mạch thấp thường là ƞ = 25%
 Ứng dụng:
 Được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch
đại trung tần, tiền khuếch đại, …
2. Mạch khuếch đại chế độ B
Đặc điểm phân cực là điện áp Vbe = 0 v vì vậy khi đó tín hiệu ngõ vào phải vượt qua
điện áp ngưỡng Vy của BJT thì mới có tín hiệu ở ngõ ra
Tín hiệu chỉ khuếch đại ở 1 bán kì dương hoặc âm tùy thuộc loại BJT là npn hay pnp
Mạch khuếch đại công suất thường được ghép dạng PUSH – PULL

SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


23

 Khảo sát cơng suất
Cơng suất hữu ích trên tải trong 1 chu kì:
𝑃𝐿 = 𝑅𝐿𝐼𝑅𝑀𝑆 =

Rl . Ilp
. Ilp = Vcc.Ilp/2
2

Cơng suất nguồn cung cấp trong 1 chu kì:
Π

Pcc
1
=Vcc . Ic=Vcc .
.
2
2π

∫ Ilp .sin wtd (wt)
0

Vcc . Ilp
π
=
2.

Công suất nguồn cung cấp trong 1 chu kì:
Pcc =

Vcc . Ilp
π

Hiệu suất của mạch khuếch đại công suất chế đọ B mắc đẩy kéo:
Ilp
2
π
= =78,5 %
𝜂=
Vcc . Ilp 4
2.
π
Vcc .

 Kết luận:
Mạch khuếch đại công suất chế độ B được cải thiện hơn so với mạch khuếch đại
chế độ A, nhưng méo phi tuyến lớn, độ méo tăng lên khi kích thước tín hiệu tăng.
 Ưu điểm:
 Mạch khơng hoạt động khi khơng có tín hiệu vào
 Năng lượng tiêu hao ít
 Hiệu suất cao từ 50-75%
 Nhược điểm:
SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


24

 Tín hiêu ra bị méo xuyên tâm
 Yêu cầu cần phải có nguồn đơi
 Thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công suất đẩy kéo như công suất

âm tần, công suất mành của tivi, ...
3. Mạch khuếch đại chế độ AB

Đặc điểm là sự cải tiến nhược điểm méo xuyên tâm cuẩ lớp B bằng cách nâng áp phân
cực điểm tĩnh Q sao cho nằm trong vùng giữa lớp A và lớp B, mạch được phân cực có
Vbe gần bằng Vy của BJT. Vì vậy tính hiệu ngõ ra hơn nữa chu kì.
Mạch khuếch đại cơng suất thường được ghép dạng đối xứng bổ phụ, có nghĩa là hai BJT
có cùng thơng số nhưng một là npn và một là pnp
Mạch thiết kế dung nguồn đôi là mạch khuếch đại công suất dạng OCL (Output Capactor
– Less)
 Kết luận:
Mạch khuếch đại chế độ AB chủ yếu dung để giảm bớt méo xuyên tâm cho chế độ B
lúc tín hiệu ở ngõ vào cịn yếu. Nó được Dùng để làm tầng kích thích cho tầng cơng
suất cuối chế độ B.


SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH


25

 Ưu điểm:
 Hiệu suất cao
 Tiêu hao năng lượng khi khơng có tín hiệu ngõ vào ít hơn lớp A
 Tín hiệu ngõ ra ít bị méo
 Nhược điểm:
 Ứng dụng: Sử dụng trong mạch công suất đẩy kéo
II. Mạch khuếch đại công suất
1. Mạch khuếch đại công suất OTL
 Sơ đồ mạch

 Đặc điểm:
 Mạch sử dụng nguồn đơn, mạc đơn giản
 Q1 và Q2 không đối xứng
 Có sử dụng tụ xuất âm
 Ưu điểm:
 Hiệu suất cao, tín hiệu ra khơng bị méo xun tâm, tụ xuất âm ngăn dòng 1
chiều nhỏ cho thành phần xoay chiều đi qua, bảo vệ loa.
 Mạch đơn giản, không cồng kềnh, chỉ sử dụng một nguồn đơn.
 Nhược điểm:
 Q1 và Q2 khơng đối xứng, khó cân chỉnh điểm giữa do có tụ xuất âm nên gây
tổn hao tín hiệu ở tần số thấp, tần số cắt của mạch f C =
 Méo phi tuyến lớn, do 2 Transistor không đối xứng.
 Băng thông bị co hẹp (ảnh hưởng từ tụ Ct).
SVTH: NGUYỄN ĐẠI ĐÁO- TÔN THẤT TỊNH

1
.
2 π . ¿¿