BÁO cáo đồ án kỹ THUẬT MẠCH điện tử đề tài MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUẤT OCL NGÕ vào đơn

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

BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OCL NGÕ VÀO ĐƠN

GVHD

: Tăng Anh Tuấn

Sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Thanh Sơn 106180170
2. Đồn Minh Tuệ

106180182

3. Võ Bá Ngun

106180160

Lớp

: 18DT3

Nhóm HP

: 18N39

Đà Nẵng, 2021

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 5
PHẦN I: LÝ THUYẾT......................................................................................................5
CHƯƠNG 1 KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ..................................................................6
1.1 Khuếch đại âm tần là gì ?.........................................................................................6
1.2 Mạch phân cực.........................................................................................................6
1.2.1 Mạch phân cực cố định.....................................................................................6
1.2.2 Mạch phân cực bằng cầu phân áp.....................................................................7
1.2.3 Mạch phân cực hồi tiếp Emittor........................................................................8
1.2.4 Mạch phân cực hồi tiếp Collector.....................................................................8
1.3 Các cách mắc BJT....................................................................................................9
1.3.1 Mạch khuếch đại mắc E chung.........................................................................9
1.3.2 Mạch khuếch đại mắc B chung.......................................................................10
1.3.3 Mạch khuếch đại mắc C chung.......................................................................11
1.4 Kết luận.................................................................................................................. 12
KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................................12
CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP.........................................................................12
2.1 Định nghĩa mạch khuếch đại hồi tiếp.....................................................................13
2.2 Hồi tiếp âm............................................................................................................14
2.2.1 Các phương trình cơ bản của mạng 4 cực hồi tiếp âm....................................14
2.2.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuếch đại....................15

1


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................................16

CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT...........................................17
3.1 Giới thiệu chung....................................................................................................17
3.2 Các tham số của tầng khuếch đại công suất...........................................................17
3.3 Chế độ làm việc và điểm làm việc cho tầng khuếch đại công suất.........................17
3.3.1 Chế độ A.........................................................................................................18
3.3.2 Chế độ B.........................................................................................................19
3.3.3 Chế độ AB......................................................................................................21
3.4 Mạch khuếch đại công suất OCL...........................................................................22
3.4.1 Giới thiệu mạch OCL......................................................................................22
3.4.2 Ưu điểm và nhược điểm của mạch..................................................................22
CHƯƠNG 4: CÁC MẠCH PHỤ TRỢ............................................................................23
4.1 Giới thiệu chung....................................................................................................23
4.2 Mạch khuếch đại Darlington..................................................................................23
4.3 Nguồn dòng...........................................................................................................24
4.4 Mạch bù trở kháng Zobell......................................................................................25
PHẦN II: THIẾT KẾ & TÍNH TỐN.............................................................................26
U CẦU........................................................................................................................ 26
SƠ ĐỒ THIẾT KẾ...........................................................................................................26
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN NGUỒN...................................................................27
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN TẦNG CÔNG SUẤT..........................................................28

2


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

6.1 Tính chọn trở R1, R2.............................................................................................28
6.2 Tính chọn cặp Q1, Q2............................................................................................29
6.3 Tính chọn R3, R4...................................................................................................31
6.4 Tính chọn cặp Q3, Q4............................................................................................32

CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN TẦNG THÚC......................................................................35
7.1 Tính chọn D1, D2 và R5........................................................................................35
7.2 Tính chọn VR1 và Q5............................................................................................36
7.3 Tính chọn D3, D4, D5, VR2..................................................................................37
7.4 Tính chọn R6, R7 và Q6........................................................................................38
7.5 Tính chọn các tụ C1 và C6.....................................................................................39
7.5.1 Tụ C1..............................................................................................................39
7.5.2 Tụ C6..............................................................................................................39
CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN TẦNG ĐẦU VÀO ĐƠN.....................................................40
8.1 Tính chọn R8.........................................................................................................40
8.2 Tính chọn R10.......................................................................................................40
8.3 Tính chọn R9.........................................................................................................41
8.4 Tính chọn Q7.........................................................................................................41
8.5 Tính chọn R11, R12, R13, R14..............................................................................42
8.6 Tính chọn tụ C2, C3, C4 và C5..............................................................................43
8.6.1 Tụ C2..............................................................................................................43
8.6.2 Tụ C3, C4.......................................................................................................43

3


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

8.6.3 Tụ C5..............................................................................................................43
CHƯƠNG 9: TÍNH TỐN CÁC MẠCH PHỤ TRỢ......................................................44
9.1 Tính tốn mạch bảo vệ...........................................................................................44
9.1.1 Tính chọn Q8, Q9...........................................................................................44
9.1.2 Tính R16, R17, R18, R19...............................................................................45
9.2 Tính tốn mạch lọc Zobell.....................................................................................45
CHƯƠNG 10: HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI CỦA MẠCH & MÉO PHI TUYẾN...................47

10.1 Hệ số khuếch đại của mạch..................................................................................47
10.2 Tính chọn VR3.....................................................................................................49
10.3 Kiểm tra méo phi tuyến........................................................................................50
PHẦN III: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG................................................................................52
1. Giá trị linh kiện sau khi tính tốn.............................................................................52
2. Sơ đồ sau khi tính tốn hồn chỉnh..........................................................................53
3. Kết quả mơ phỏng điện áp.......................................................................................54
4. Kết quả mơ phỏng dịng điện...................................................................................55
5. Kết quả mơ phỏng tín hiệu SINE tại tần số 1KHz....................................................55
6. Kiểm tra khả năng đáp ứng băng thông của mạch....................................................56
7. Ảnh PCB - 3D của mạch được thiết kế bằng Altium Designer................................56
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................58

4


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

LỜI MỞ ĐẦU
Là một sinh viên năm 3, đây là đồ án đầu tiên nên nhóm em khơng tránh khỏi
những khó khăn khi tiếp cận giữa lí thuyết và thực tế, nhưng nhờ sự hướng dẫn
nhiệt tình của thầy Tăng Anh Tuấn, cũng như tinh thần đam mê học hỏi và sự háo
hức khi nhận đồ án và nhiều sự giúp đỡ của bạn bè và tài liệu tham khảo, chúng
em đã hồn thành đồ án một cách tốt nhất có thể. Mặc dù vậy cũng khơng tránh
khỏi những sai sót và hạn chế nhất định khi tính tốn và thi cơng mạch. Vì vậy
nhóm rất mong nhận được sự góp ý, giúp đỡ của thầy cơ để có được những kinh
nghiệm sau này.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Tăng Anh Tuấn đã hướng dẫn, giúp
đỡ tận tình cho chúng em hoàn thành đồ án này.

5


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

PHẦN I: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1 KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ
Trong chương này, ta khảo sát chủ yếu ở BJT NPN nhưng các kết quả và phương
pháp phân tích vẫn đúng với BJT PNP, chỉ cần chú ý đến chiều dòng điện và cực tính
của nguồn điện thế 1 chiều.
1.1 Khuếch đại âm tần là gì ?
- Định nghĩa: Mạch khuếch đại âm tần là các mạch hoạt động với các tín hiệu hình sin và
khơng sin, có dải tần nằm trong khoảng tai người có thể nghe được. Thơng thường, tai
của một người có sức khoẻ tốt có thể nghe được các âm thanh từ 20Hz đến 20KHz.
- Ta sử dụng mạch khuếch đại âm tần vì nhiệm vụ của nó là khuếch đại điện áp và cơng
suất các dạng tín hiệu xoay chiều trong dải tần số âm thanh. Mạch khuếch đại âm tần
khuếch đại các tín hiệu có tần số 20Hz đến 20KHz là dải tần số nghe được của âm thanh
nên mạch khuếch đại âm tần được lựa chọn để khuếch đại các tín hiệu âm thanh.
- Mạch khuếch đại công suất âm tần dùng để tạo ra một lượng công suất để cung cấp cho
tải (tải thường là loa do chúng địi hỏi một lượng cơng suất lớn để biến đổi tín hiệu điện
thành sóng âm). Mạch khuếch đại công suất âm tần thường được sử dụng trong các máy:
radio, máy thu hình, máy nghe băng, máy tăng âm, các hệ thống stereo, loa phát thanh,…
1.2 Mạch phân cực
1.2.1 Mạch phân cực cố định
- Sơ đồ mạch

6

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

 Giả sử BJT hoạt động ở vùng tích cực (khuếch đại)
 Áp dụng KVL đối với mạch ngõ vào: V CC −I B R B −V BE=0
 I B=







V CC −V BE
RB

Với Vbe = 0,7V nếu là loại Silic, Vbe = 0,3V nếu là loại Ge.
Do đó, dịng I B phụ thuộc vào giá trị điện áp điện trở RB
Trong vùng khuếch đại Ic = β . Ib
Phương trình đường tải tĩnh Vce = Vcc – Ic.Rc
Ưu điểm: Dòng ra lớn, dễ thiết kế.
Nhược điểm: Khi nhiệt độ thay đổi, các đại lượng như β, Vceo, Ib thay đổi dẫn
đến điểm làm việc bị sai lệch.
Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng công suất lớn.

1.2.2 Mạch phân cực bằng cầu phân áp



Vbb=Vcc .

R2
R 1+ R 2

 Rbb = R1//R2
Vbb−Vbe

 Ib= Rbb+ ( β +1 ) ℜ
 Ic = β . Ib ở vùng khuếch đại
 Vce = Vcc – (Rc + Re) . Ic
Vcc

 Icsat= Rc+ ℜ
7


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

 Ưu điểm: Việc xác định điểm làm việc tĩnh Q ít phụ thuộc vào hệ số β.
 Nhược điểm: Thiết kế và tính tốn phức tạp.
 Ứng dụng: Sử dụng phổ biến trong các mạch khuếch đại, các mạch công suất lớn,
BJT hoạt động ở nhiệt độ cao.
1.2.3 Mạch phân cực hồi tiếp Emittor

Vcc−Vbe

 Ib= Rb+ ( β +1 ) ℜ
 Trong vùng khuếch đại Ic = β Ib
 Phương trình đường tải tĩnh Vce = Vcc – (Rc + Re) . Ic
Vcc

 Icsat= Rc+ ℜ
 Ưu điểm: Có trở hồi tiếp cực E, tăng độ ổn định của điểm làm việc tĩnh.
 Nhược điểm: Việc xác định điểm làm việc vẫn còn phụ thuộc nhiều vào β.
 Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng công suất.

8


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

1.2.4 Mạch phân cực hồi tiếp Collector

Vcc−Vbe
Rb+ β (Rc+ ℜ)
Ic=β . Ib trong vùng khuếch đại

 Ib=


 Vce = Vcc – (Rc + Re) . Ic
 Ưu điểm: Khả năng hồi tiếp tốt hơn hồi tiếp cực Emitter, cải thiện độ ổn định của
BJT.
 Nhược điểm: Khó thiết kế và tính toán.
1.3 Các cách mắc BJT
1.3.1 Mạch khuếch đại mắc E chung

9


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

Sơ đồ tương đương xoay chiều

Rin

 Hệ số khuếch đại điện áp: Av=−gm . R L . R + Rin với Rin = R1 // R2 // r π
I
 Hệ số khuếch đại dòng: Ai=Av .

R I + Rin
R3

 Hệ số khuếch đại công suất: Ap = Av . Ai
 Rout =r 0//Rc
 Điều kiện của vi để mạch hoạt động tuyến tính: vi ≤ 0,005 .





RI + R ¿
R¿

Tín hiệu vào và ra ngược pha nhau.
Ưu điểm: Khuếch đại đồng thời cả áp và dòng.
Nhược điểm: Hệ số khuếch đại ở mức trung bình.
Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng đầu vào và tầng thúc của mạch khuếch đại công
suất.

1.3.2 Mạch khuếch đại mắc B chung

Sơ đồ tương đương xoay chiều

10


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

 Hệ số khuếch đại điện áp: Av=

g m .R . Rin
(R I + Rin)
L

1

 Rin = g // RE
m
 Hệ số khuếch đại dòng: Ai=Av .

R I + Rin
R3

 Hệ số khuếch đại công suất: Ap = Av . Ai
 Rout =R ic // RC
 Ric =r 0 .¿ //RE))
 Điều kiện vi để mạch hoạt động tuyến tính vi ≤ 0,005 .






RI + Rin
Rin

Tín hiệu vào và ra đồng pha.
Ưu điểm: Hệ số khuếch đại áp lớn, trở kháng vào mạch lớn.
Nhược điểm: Khơng khuếch đại dịng.
Ứng dụng: Sử dụng trong các mạch yêu cầu áp ra cao.

1.3.3 Mạch khuếch đại mắc C chung

11


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

Sơ đồ tương đương xoay chiều

 Hệ số khuếch đại điện áp: Av=

gm . R

L

. Rin

( 1+ g m . R L ) .(R I + Rin)

 Rin = r π. (1 + gm . R L) // RB

 Hệ số khuếch đại dòng: Ai=Av .

R I + Rin
R3

 Hệ số khuếch đại công suất: Ap = Av . Ai
 Rout =¿) // R3
 Điều kiện vi để mạch hoạt động tuyến tính vi ≤ 0,005 .





RI + Rin
. (1 + gm R L)
Rin

Tín hiệu vào và ra đồng pha.
Ưu điểm: Hệ số khuếch đại dịng cao, xử lí tín hiệu vào lớn.
Nhược điểm: Hệ số khuếch đại áp xấp xỉ bằng 1.
Ứng dụng: Sử dụng trong các tầng yêu cầu dịng ra cao, tầng cơng suất.

1.4 Kết luận
-

Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ giúp khuếch đại dịng điện và điện áp tạo tiền đề để
chuyển qua tầng thúc.
12

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

-

Mạch C chung khuếch đại dịng lớn, khơng khuếch đại điện áp, tín hiệu vào và ra
đồng pha nhau.
Mạch E chung khuếch đại cả áp và dịng, tín hiệu vào và ra ngược pha nhau.
Mạch B chung có hệ số khuếch đại điện áp lớn, khuếch đại dịng thấp, tín hiệu vào
và ra đồng pha nhau.
KẾT LUẬN CHƯƠNG

Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ giúp khuếch đại dòng điện và điện áp tạo tiền đề để
chuyển qua tâng thúc, nhưng vì tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ thường khơng ổn định do
nhiệt độ thay đổi nên ta cần hồi tiếp tín hiệu ra trở về tín hiệu vào.

CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP
Trong chương này, ta khảo sát về loại mạch khuếch đại có hồi tiếp âm, các khiếm
khuyết trong các mạch điện lắp kiểu Base chung, Emitter chung, Collector chung ở các
dạng ghép RC hay biến áp đều có thể cải thiện được chất lượng bằng biện pháp bù theo
kiểu hồi tiếp âm.
2.1 Định nghĩa mạch khuếch đại hồi tiếp
- Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dịng điện) của mạng bốn cực tích
cực về đầu vào thông qua một mạng bốn cực gọi là mạng hồi tiếp
Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp

13


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

K: Hệ số khuếch đại; Kht: Hệ số hồi tiếp
Xv: Tín hiệu vào; Xh: Tín hiệu hiệu
Xr: Tín hiệu ra ; Xht: Tín hiệu hồi tiếp

- Mạch điện của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm được phân làm 4 loại:
+ Hồi tiếp nối tiếp – điện áp: Tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu
ban đầu và tỉ lệ với điện áp ở đầu ra.
+ Hồi tiếp song song – điện áp: Tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào song song với nguồn tín
hiệu ban đầu và tỉ lệ với điện áp đầu ra.
+ Hồi tiếp nối tiếp – dịng điện: Tín hiệu hồi tiếp về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu
ban đầu và tỉ lệ với dòng điện ra.
+ Hồi tiếp song song – dịng điện: Tín hiệu hồi tiếp về đầu vào song song với nguồn tín
hiệu ban đầu và tỉ lệ với dòng điện ra.
2.2 Hồi tiếp âm
2.2.1 Các phương trình cơ bản của mạng 4 cực hồi tiếp âm

Xv: tín hiệu vào của tồn mạch
Kn: hàm truyền của mạch vào
Xr: tín hiệu ra của mạch
14


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

K: hàm truyền đạt của mạch khi khơng có hồi tiếp
Xh = Xv – Xht = Xv – Kht.Xr = Xr - Kht.Xh.K  Xh =

Xv
1+ K . Kht

Với Kht: hàm truyền đạt của mạch hồi tiếp
Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm
K '=

Xr
Xr
K . Xn
K
=
=
=
Xv ( 1+ K . Kht ) . Xh ( 1+ K . Kht ) . Xh 1+ K . Kht

+ Nếu khơng có hồi tiếp âm (Kht = 0)  K’ = K
+ Nếu có hồi tiếp âm (Kht ≠ 0)  K’ < K
- Hệ số khuếch đại toàn mạch của mạch điện
Ktp=Kn. K ' =Kn .

K
- Hệ số khuếch đại vòng: Kv = K.Kht
1+ K . Kht

- Độ sâu hồi tiếp: g = 1 + K.Kht = 1 + Kv
'
 K=

K
Kn . K
; Ktp=
g

g

+ g > 1  K’ < K: có hồi tiếp âm
+ g < 1  K’ > K : có hồi tiếp dương
2.2.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuếch đại
- Khi có hồi tiếp âm K’ < K nên hệ số khuếch đại giảm
- Ảnh hưởng đến trở kháng vào
+ Sự thay đổi trở kháng vào chỉ phụ thuộc vào cách mắc mạch hồi tiếp về đầu vào mà
không phụ thuộc cách lấy tín hiệu ở đầu ra.
+ Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm nối tiếp tăng g lần so với mạch
khơng có hồi tiếp.

15


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

- Ảnh hưởng đến độ ổn định của hệ số khuếch đại
Ktp=Kn.

K
1+ K . Kht

Giả sử vì một lý do nào đó, hệ số khuếch đại ∆K, lập tức theo vịng hồi tiếp âm sẽ
có 1 phần tín hiệu đưa ngược trở lại đầu vào và ngược pha tín hiệu vào, kéo hệ số
khuếch đại trở về giá trị ban đầu.
- Ảnh hưởng đến nhiễu và tạp âm

Xta : Xuất hiện ở cửa ra tầng khuếch đại 1, mắc thêm K2 vào vịng hồi tiếp âm
Ta có [(Xv – Xht).K1 + Xta].K2 = Xr ↔ K1K2.Xv – K1.K2.Xht + K2.Xta = Xr

Thay Xht = Kht.Xr
 Xr=

K1 . K2
K2
. X v+
.X
1+ K 1 . K 2 . K ht
1+ K 1 . K 2 . K ht ta

 Xr=

X ta
Xv
+
K ht K 1 . K ht

Như vậy tín hiệu giảm Kht lần, nhiễu giảm K 1 . Kht lần.
- Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến dải thông của bộ khuếch đại và méo phi tuyến.
+ Khi có hồi tiếp, tồn bộ tín hiệu đưa đến đầu vào của bộ khuếch đại và méo phi tuyến
Xh = Xr
+ Khi có hồi tiếp, chỉ 1 phần tín hiệu đặt vào bộ khuếch đại.

16


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

Xh=Xv−Xht =Xv−K . Kht . Xh
Xh=

Xv
g

Do đó dải thơng của bộ khuếch đại được mở rộng.
Ngồi ra, do tín hiệu vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp Xh nhỏ hơn khi khơng có hồi
tiếp g lần nên méo phi tuyến cũng giảm.

KẾT LUẬN CHƯƠNG
Mạch khuếch đại hồi tiếp giúp cải thiện các tính chất của bộ khuếch đại, nâng cao
chất lượng của bộ khuếch đại, kết hợp với tầng thúc để đưa tín hiệu sang tầng khuếch đại
cơng suất để đảm bảo tín hiệu ít bị méo phi tuyến hơn và cho ra chất lượng âm thanh tốt
hơn.
CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT
3.1 Giới thiệu chung
Khuếch đại công suất là tầng cuối của thiết bị khuếch đại. Nó có nhiệm vụ cung cấp
cho ta một tín hiệu trung thực đạt cơng suất mong muốn và có hiệu suất hợp lý.
3.2 Các tham số của tầng khuếch đại công suất
- Hệ số khuếch đại công suất
Kp=

Pr
Pv

- Hiệu suất
ŋ=

Pr
Po

với Po là công suất cung cấp 1 chiều
17


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

3.3 Chế độ làm việc và điểm làm việc cho tầng khuếch đại công suất
- Tuỳ thuộc vào chế độ làm việc của transistor mà bộ khuếch đại công suất làm việc ở
chế độ A, B, AB
 Khuếch đại công suất loại A: Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là tín
hiệu ngõ ra thay đổi tuyến tính trong tồn bộ chu kỳ 360o của tín hiệu ngõ vào
(Transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào).
 Khuếch đại công suất loại AB: Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tín hiệu
ngõ ra thay đổi hơn một nữa chu kỳ của tín hiệu vào (Transistor hoạt động hơn một
nữa chu kỳ - dương hoặc âm - của tín hiệu ngõ vào).
 Khuếch đại cơng suất loại B: Transistor được phân cực tại VBE=0 (vùng ngưng). Chỉ
một nữa chu kỳ âm hoặc dương - của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại.
3.3.1 Chế độ A

- Đặc tuyến

18


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

Dòng điện và điện áp đầu vào tồn tại 360o trong 1 chu kỳ của tín hiệu vào
- Hiệu suất:
Pac
Pav

T
V DD . Sinωt )2
1
(
+ Pac = T ∫
dt
RL
0

+ n=

2
1 V
= T DD
RL

T

∫ 1−cos2 2ωt dt
0

V DD2
=
2 RL
T
V . sin ωt
1
P
. V DD ]dt ¿
+ av = ∫ [I ss .V ss¿ + I ss .V DD + DD

T 0
R2

= I ss.2V DD = 2

V DD2
RL

1

 n= 4 = 25%
- Ưu điểm: Tín hiệu ra khơng bị méo dạng.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất thấp ≈ 25%
+ Tiêu hao (nhiệt) lớn.
19


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

- Ứng dụng: Sử dụng ở các tầng không yêu cầu hiệu suất cao nhưng phải đảm bảo tín
hiệu như tầng đầu vào và tầng thúc của mạch khuếch đại.
3.3.2 Chế độ B

20


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

- Đặc tuyến

Dòng điện và điện ra ra tồn tại trong 1 nửa chu kỳ của tín hiệu vào
- Hiệu suất:
ŋ=

P ac
P av
T
2

V 2
+ Pav = 1 V V DD sin ωt dt = DD
∫
π RL
T 0 DD R L

21


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

Push – Pull  2 Pav =
 ŋ=

2V DD2
π RL

π
= 78.5%
4

- Ưu điểm: Hiệu suất lớn ≈ 78%
- Nhược điểm: Chỉ khuếch đại nửa chu kỳ, mắc push-pull bị méo xuyên tâm.
3.3.3 Chế độ AB
Ta có thể sửa lại vấn đề méo trong mạch loại B nhưng vẫn cải thiện hiệu suất bằng
cách kết hợp 2 loại A và B.

- Đặc tuyến

22


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

-

Ưu điểm: Hiệu suất cao, bảo tồn tín hiệu.

-

Nhược điểm: Các tầng khuếch đại công suất được thiết kế làm việc ở chế độ AB,
điểm làm việc của chế độ AB nằm giữa chế độ A và chế độ B.
3.4 Mạch khuếch đại công suất OCL

23


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬGVHD: Tăng Anh Tuấn

3.4.1 Giới thiệu mạch OCL

- Sử dụng hai nguồn đối xứng (+/- VCC)
- Ở bán kì dương của Vi: Vb/Q3 tăng => Q3 dẫn => Vce/Q3 giảm => Vc/Q3
giảm => Q1 tắt, Q2 dẫn => tín hiệu I2 chạy từ Mass –> RL -> Re2 -> Q2 ->
-Vcc
- Ở bán kì âm của Vi: Vb/Q3 giảm => Q3 tắt => Vce/Q3 tăng => Vc/Q3 tăng
=> Q1 dẫn, Q2 tắt => tín hiệu I1 chạy từ Vcc -> Q1 -> Re1 -> RL -> Mass
3.4.2 Ưu điểm và nhược điểm của mạch

* Ưu điểm
- Mạch khơng có tụ ở đầu ra nên băng thông của mạch được mở rộng, không gây
méo ở tần số thấp.
- Hiệu suất cao.
- Tín hiệu khơng bị méo xuyên tâm.
24