Đồ Án Thiết Kế OCL Đơn (chi tiết)

Bước sang thế kỷ 21 , khoa học kỹ thuật - mà Điện Tử Viện Thông lại là một ngành mũi nhọn luôn đi tiên phong trong mọi lĩnh vực đã và đang ngày càng phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc . Sự ra đời của những con Chíp , những Vi mạch với mức độ tích đến vài chục triệu Transistor/Chíp . Tuy nhiên , với chúng ta - Những sinh viên điện tử , đang chỉ mới bắt đầu trong ngành thì việc thiết kế một mạch điện từ những linh kiện rời mới thật sự bổ ích .

LỜI NÓI ÂẦU

Bước sang thế kỷ 21 , khoa học kỹ thuật - mà Điện Tử Viện Thông lại là một ngành mũi nhọn luôn đi tiên phong trong mọi lĩnh vực đã và đang ngày càng phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc Sự ra đời của những con Chíp , những Vi mạch với mức độ tích đến vài chục triệu Transistor/Chíp Tuy nhiên , với chúng ta - Những sinh viên điện tử , đang chỉ mới bắt đầu trong ngành thì việc thiết kế một mạch điện

từ những linh kiện rời mới thật sự bổ ích

Mặc dù vậy , để tiến tới hoàn chỉnh một mạch Điện đòi hỏi người thiết kế phải

có một kiến thức tối thiểu về lĩnh vực Điện tử - Từ những linh kiện đơn giản và thường dùng nhất như : Điện trở ; Tụ ;Cuộn dây ; Diode và đặc biệt là Transistor mà chúng ta phải hiểu rõ nguyên lý , bản chất một cách thấu đáo Để từ đó chọn giải pháp thiết kế vừa hiệu quả lại vừa kinh tế và thẫm mỹ, hòng làm hài lòng người sử dụng

Là sinh viên năm thứ 3 , lại là đồ án đầu tiên cùng với nhiều bở ngỡ mà đặc biệt là gặp phải nhiều sự khác biệt giữa lý thuyết và thực tế Nhưng với sự ham học hỏi và quyết tâm của mình mà đặc biệt là được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Cô giáo trong khoa CNTT-ĐTVT cũng như sự giúp đỡ của bạn bè, em sẻ cố gắng đồ án của mình một cách tốt nhất Với sự tự tin vào khả năng , nghiên cứu ngiêm túc bước đầu tập làm một người thiết kế một máy tăng âm kiểu OCL với ngõ vào đơn , công suất vừa phải , thiết bị dể mua , dể kiếm lại không mắc lắm Vì vậy trong thiết kế tínhtoán có gì sai xót , mong được sự chỉ dẫn của các Thầy , các Cô cũng như sự đóng ý kiến của bạn bè •

Em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng , ngày 10 tháng 4 năm 2001

Mô hình lý thuyết Ký hiệu trên mạch

Tương ứng với mỗi miền là một cực của BJT.Miền bán dẫn ở giữa hai

chuyễn tiếp PN được gọi là miền gốc (hay Base-ký hiệu B).Hai miền còn lại được chế tạo bất đối xứng sao cho một miền có khả năng chích các hạt tải điện vào miền Base,miền này gọi là miền phát (hay Emitter-ký hiệu E),còn miền kia

có khả năng nhận được tất cả các hạt tải điện chích từ miền Emitter qua miền Base ,miền này gọi là miền thu (hay Collector-ký hiệu C).Để thực hiện chức năngtrên ba miền bán dẫn được cấu tạo với nồng độ tạp chất pha tạp khác nhau:Miền phát có nồng độ tạp chất cao nhất ,miền thu có nồng độ tạp chất thấp,còn miền gốc có nồng độ tạp chất rất thấp

Do cấu tạo như trên sẽ hình thành 2 chuyển tiếp PN rất gần nhau :Chuyễn tiếp Emitter giữa miền phát và miền gốc(Je),chuyễn tiếp Collector giữa miền thu (Jc).Hoạt động của BJT chủ yếu dựa trên sự tương tác của hai chuyễn tiếp rất gầnnhau này

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KHẢ NĂNG KHUẾCH ĐẠI

CỦA TRANSISTOR LƯỞNG CỰC

Tùy theo thứ tự sắp xếp các miền bán dẫn mà ta chia BJT ra làm hai loại Loại NPN và loại PNP.Nguyên lý làm việc của cả hai loại BJT này đều giống nhau Để thuận tiện ta xét nguyên lý làm việc vủa loại PNP làm ví dụ

Để BJT làm việc trong vùng khuếch đại thì tiếp giáp Je phân cực thuận ,còn tiếp giáp Jc được phân cực ngược

Đầu tiên ta xét chuyển tiếp Jc một cách riêng rẻ khi chuyển tiếp này được phân cực ngược Vì chuyển tiếp Jc được phân ngược nó chỉ đóng với hạt tải cơ

bản còn các hạt tải không cơ bản(lổ trống từ miền B và điện tử từ miền C) có thể chuyển dời qua chuyển tiếp một cách dể dàng Do vậy trong mạch C sẻ xuất hiện một dòng điện rất nhỏ ký hiệu là Ico.Dòng Ico thường được gọi là dòng rò của BJT.

Bây giờ ta lại xét một cách độc lập chuyển tiếp Je.Giả sử rằng điện áp đặt vào chuyển tiếp E có chiều như trên hình vẻ ,như vậy chuyển tiếp Je sẻ phân cực thuận và các hạt tải cơ bản (lổ trống

từ vùng P và điện tử từ vùng N) có thể chuyển dời qua chuyển tiếp một cách dể dàng Trong mạch E sẻ xuất hiện một dòng điện lớn (ký hiệu là Ie).Dòng Ie chủ yếu là thành phần

khuếch tán và bao gồm hai thành phần là dòng các lổ trống từ E và dòng các điện

do quá trình tán nhiệt có xu hướng

làm cân bằng nồng độ lổ trống ,vì thế các lổ trống này sẻ dịch chuyển về phía C.Do chiều dày miền Base rất mỏng nên các lổ trống có thể chuyển dời đến chuyển tiếp Jc mà không có sự tái hợp nào đáng kể Đến chuyển tiếp Jc các lổ trống lúc này là hạt tải không cơ bản nên vượt qua chuyển tiếp Jc một cách dể dàng (lúc này là một điện trường gia tốc với các hạt tải không cơ bản ) và ra mạch ngoài của C.Trong mạch C sẻ xuất hiện một dòng điện lớn có giá trị gần bằng dòng IE.Thực tế thì dù chiều dày vùng Base nhỏ đến đâu vẫn xảy ra sự tái hợp của một số lổ trống trong vùng này,dòng lổ trống trong vùng Collector sẻ mất đi một lượng bằng số các hạt tải điện mất trong miền Base Hay là

III CÁC DẠNG MẠCH CỦA TRANZITO

Trazito là một linh kiện bán dẫn có ba cực gồm emitơ, bazơ và colectơ khi sửdụng thường đưa tín hiệu vào hai cực và lấy ra trên hai cực khác vì vậy có một cựclàm cực chung cho đầu và lẫn đầu ra vì vậy thường có ba cách mắc cơ bản đó là cáchmắc emitơ chung ( CE), bazơ chung ( CB) và colectơ chung (CC).

và điện áp ra được lấy trên hai cực emitơ và colectơ Hệ số khuếch đại điện áp lớn,

hệ khuếch đại dòng điện lớn, trở kháng vào khoảng trung bình cho đến lớn, trở kháng

ra có giá trị trung bình, tín hiệu vào và tín hiệu ra ngược pha nhau

Trong các cách mắc tranzito thì mạch EC có hệ số khuếch đại công suất lớn nhất(vì Ku.Ki đều lớn ), vì mạch EC thường thông dụng hơn cả Mặt khác trở kháng vào

và trở kháng ra có gia trị trung bình vì vậy mạch EC tiện lợi đối với việc ghép tải vànguồn tín hiệu

áp vào và điện áp ra đồng pha Loại cacïh mắc này chỉ dùng khi khuếch đại điện áptần số cao

3 Cách mắc colectơ chung

3.a Sơ đồ

i e

E

I b B

U out

U in C

i c

3.b Đặc điểm

Trazito mắc chung cực colectơ tức là cực colectơ được dùng chung cho cả đầuvào và đầu ra Do đó dòng điện và điện áp vào được lấy trên hai cực colectơ vàemitơ

Hệ số khuếch đại điện áp bé, hệ số khuếch đại dòng điện lớn, trở kháng vào lớn,trở kháng ra bé, tín hiệu vào và tín hiệu ra cùng pha Cách ghép này được dùng đểphối hợp trở kháng tải thấp với nguồn tín hiệu có trở kháng cao, thường dùng làm bộkhuếch đại đệm hay bộ lặp emitơ

IV PHÂN CỰC VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỂM CÔNG TÁC TĨNH TRANZITO :

1 Phân cực cho tranzito

Để cho tranzito làm việc ở chế độ khuếch đại thì ta phải phân cực cho tranzitonghĩa là đưa điện áp bênh ngoài vào chuyển tiếp emitơ và colectơ với những giá trịcực tính thích hợp Khi có điện áp một chiều được đặc vào thì trên các cực củatranzito có dòng điện tĩnh và điện áp tĩnh có những giá trị xác định đó là điều kiệnphân cực cho tranzito Điều kiện phân cực này thể hiện qua điểm công tác tĩnh Q.Việc phân cực cho tranzito nhằm làm cho tranzito làm việc bình thường và có nhữngtham số tối ưu tuỳ mục đích sử dụng

2 Sơ đồ ổn định điểm làm việc tĩnh

Để ổn định điểm làm việc tĩnh ta thường quan tâm đến các đại lượng VBE , IB và

VCE , IC Do tính quan trọng của điểm công tác tĩnh nên ta phải tính toán cho sao thíchhợp ( thường nằm khoảng giữa đặt tuyến ra ) Để có biên độ tín hiệu ra lớn, ít bị méo( méo ở đây là tín hiệu ra khác với dạng tín hiệu vào) và sự ổn định người ta thườngdùng loại sơ đồ hồi tiếp âm một chiều nhằm biến đổi thiên áp mạch vào của tranzitosao cho có thể hạn chế sự duy chuyển của điểm làm việc tĩnh trên đặc tuyến ra Sựthay đổi của nó chính là nguyên nhân gây ra yếu tố mất ổn định Vì vậy ta đề cập đếncác sơ đồ ổn định thường hay dùng sau

2.a> Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp dòng emitơ

Sự ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp dòng emitơ hay hồi tiếp dòng điện mộtchiều hay còn gọi là tự phân cực có sơ đồ sau

Re R2

Vin

Vout Q1

Vcc

Ce

C2 C1

Rc R1

H.II.2.1 Sơ đồ nguyên lí mạchphân cực bằng dòng emitơ

Hai điện trở R1 và R2 tạo ra bộ phân áp lấy điện từ nguồn Ucc Điện áp bazơ UB lấytrên bộ phân áp R1 và R2 gần như là không đổi Dòng IE bị rơi trên điện trở RE , lúcnày UE = IE RE II.1.a

Từ hình (H.2.1) ta có

U E = U B - U BE II.2.b

2 1

2

R R

R U

2 1

R R

R R

R U

+

=

2 1

2

II.2.1

Ở đây ta phải tính toán sao UBE > U ( U là điện áp nguỡng, đối với silic

U = 0,3 V còn gecmani U = 0.75V)

Mặt khác cần lư ý đến RB chọn giá trị thích hợp Nếu RB > RE mạch kém ổn định

vì vậy ta phải chọn R1 và R2 sao cho giá trị tương ứng khi mắc song song của chúng

là RB có giá trị càng nhỏ Nhưng RB nhỏ quá thì tầng khuếch đại giảm vì vậy tathường chọn RB = RE

Ngoài ra nguyên tắt ổn định còn được trình bày ở chổ từ biểu thức ( II.2) khinhiệt độ thay đổi hay một yếu tố nào đó làm cho IE tăng lên dẫn đến điện áp trên RE

tăng lên Điên áp UB lấy trên R1 và R2 không đổi làm cho tiếïp giáp BE phân cực yếulàm cho dòng IB giãm kéo theo dòng IC giãm làm cho IC gần trở lại giá trị ban đầu

Trong sơ đồ trên RE làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện một chiều để ổn định điểmlàm việc Các tụ phân mạch C1và C2 phải chon sao cho với tín hiệu xoay chiều trởkháng của nó gần bằng không Tụ CE là tụ thoát cao tần được mắc song song với RE

nhằm tránh hồi tiếp âm đối với dòng tín hiệu xoay chiều trên RE làm giảm hệ sốkhuếch đại của mạch, coi CE có tác dụng ngắn mạch đối với tín hiệu

2.b> Sơ đồ cung cấp và ổn định bằng hồi tiếp âm điện áp một chiều

Sơ đồ có dạng như sau:

Vin

Vcc

Vout Q

C1

C2 Rc

R1

H.II.2 Hồi tiếp âm điện áp một chiều

Ta thấy rằng R1 có nhiêm vụ đưa thiên áp vào bazơ bằng phương pháp định dòngbazơ và dẫn điện áp hồi tiếp về mạch vào Khi có sự thay đổi về nhiệt độ hay một yếu

tố nào đó khiến dòng ICO trên colectơ tăng lên thì UBEO giảm xuống làm cho dòng địnhthiên bazơ giãm xuống ( IBO = UCEO / R1 ) làm cho dòng ICO giảm xuống nghĩa là dòngtĩnh ICO ban đầu giữ nguyên và ta có sơ đồ tương đương như sau ( II.2.2)

Nếu bỏ qua dòng ngược ICBO và thiết IC >> I1 thì

2 1

2 1

2 1

1 1

2 1

2 1 2

1

2 2

1

2 1 '

R R

R R

I R I U

R R

R R

I U

R R

R R I R

R

R U

R R

R R I U

U

C C C CC B

CE

B CE

B B

−

=

+

− +

= +

− +

=

⇒

2

1 1

1

R

R U

U R R

U R

C C

Ta thường chọn RC có ICRC = 0,2 UCC Sơ đồ II.2.2 có ưu điểm công suất tổn hao nhỏ vì R1 và R2 lớn

1 1

+

V SƠ ĐỒ DARLINGTON :

Trong nhiều trường hợp khi tín hiệu đưa vào mạch khuếch đại có trở kháng ra rấtlớn đòi hỏi phải có những mạch khuếch đại có trở kháng vào lớn hay trong mạch lặpemitơ , hệ số khuếch đại dòng điện không đủ lớn Để khắc phục những yếu tố trên,người ta tổ hợp một số tranzito thành sơ đồ Darlington Có nhiều cách mất thành sơ

đồ Darlington nhưng ta chỉ xét hai sơ đồ cơ bản sau

1 Sơ đồ mạch Darlington chuẩn :

- Hệ số khuếch đại dòng

1 2

2

2 2 2

2 1

2

2 2 1

1 2

2 1

1

1

fe fe

fe

fe

b

b fe b

fe fe

b

b fe b

fe b

c c b

c

fe

h h

h

h

i

i h i

h h

i

i h i h i

i

i i

i

h

+ +

2

2 2 2

2 1

2

2 1

1

1

ie fe ie

ie

B

B ie B

fe fe

B

BE BE

ie

h h h

h

I

I h I

h h

I

Q

V Q

V

h

+ +

=

⇒

+ +

1 1

B

B fe

I h

2

ie B

BE

I Q

iB méo crossover

UBE

( H.V.1.Sơ đồ méo Crossover )

2 Các phương pháp tránh méo Crossover:

Để tránh méo Crossover người ta thường phân cực cho tiếp giáp BE để dời điểmtĩnh Q( 0 ; 0 ) dần đến điểm Q(U γ ; 0 ) lúc đó tầng khuếch đại công suất làm việc ởchế độ AB Có các phương pháp khắc phục sau

2.a Nhiệt trở với biến trở chỉnh song song

B1

B2

H.2.a Nhiệt trở với biến trở chỉnh song song Điện trở ZB1B2 gồm hai điện trở RT và VR,, thông thường nhiệt điện trở RT mắcsong song với VR Ngoài nhiệm vụ phân cực cho tranzito làm việc ở chế độ AB nócòn tác dụng ổn định dòng điện tĩnh cho tranzito khỏi ảnh hưởng bởi nhiệt độ Khinhiệt độ của tranzito tăng lên thì dòng tĩnh iCBO tăng theo lúc này làm cho RT giãm giátrị làm cho phân áp UBE của tranzito giảm xuống làm cho dòng iCO giảm về giá trị banđầu

VR : Dùng để chỉnh và làm tuyến tính hoá đặc tuyến của RT với RT = f ( TO )

2.b Diode với biến trở mắc nối tiếp

Ở dòng phân cực nhất định thì điện áp trên diode hầu như không thay đổi Nếu diode cùng vật liệu với các tranzito công suất thì khi Vγ của diode xấp xỉ bằng Vγ của trsnzito Vγ để chỉnh phân áp cực cho đúng yêu cầu

( H.V.2.b )

Tính chất giữ ổn định dòng nhiệt cho tranzito B1

của diode tương tự như RT ở trên

VR mắc nối tiếp với các diode do đó để điều chỉnh điểm

tĩnh Q nhưng lại bị mất mát tín hiệu trên VR Khi dòng

tín hiệu tăng làm xê dịch điểm tĩnh Q của tranzito thì áp

rơi trên VR cũng tăng theo tín hiệu ra

B2

H.V.2.b Diode với biến trở nối tiếp

2.c Các diode với biến trở song song

Do đặc tuyến diode có đoạn cong lúc Vd bé nên nội trở B1

Vr D2 D1

diode sẽ lớn lúc điện áp đặc vào diode lớn Do đó với cách

mắc song song ( H.V.2.c ) biến trở với các diode thì khi dòng

tín hiệu lớn nó sẽ chảy qua diode còn dòng tín hiệu bé nó sẽ

đổ qua VR Kết quả là có hiện tượng sụt áp trên ZB1B2 hầu

như không đổi, điểm tĩnh Q sẽ không bị xê dịch Tuy nhiên

với cách mắc này ta khó điều chỉnh hơn

BE CE

R

R V

V

lúc này ta giữ giá trị RB và VR ở giá trị không đổi thì lúc này

VCE không đổi tức là VBB không thay đổi Mặt khác, mạch

tranzito còn giữ ổn định điểm làm việc làm tĩnh Q của

tranzito khi nhiệt độ thay đổi.Khi nhiệt độ thay đổi tăng lên,

thì dẫn đến dòng iCO tăng làm cho VBE giãm thì VB1B2 giãm

làm cho dòng ICO giãm, nghĩa là dòng ICO được ổn định

Vậy điểm làm việc tĩnh Q không bị xê dịch theo nhiệt độ.

VI NGUỒN DÒNG ỔN ĐỊNH BẰNG TRANZITO :

Nguồn dòng là nguồn hằng số đó là nguồn dòng điện chay ra không thay đổi theo

sự thay đổi của tải Rt

I

Ký hiệu:

Muốn tạo được một nguồn dòng bằng hằng ta có thể dùng tranzito với điện áp VB

được giữ ổn định Xét sơ đồ sau:

I

I L

R Z

I Z

R

I R I

+

=+

=

1

Vr D2

D1

Rb

Q Vr

1 1

CE CE

I

V R

I d

V d

) 3 (

) 2 (

) 1 ( //

CE ie B fe C

B ie BE

C B

E

E E L

B B BE

L CC

C L

dV h dI

h dI

dI h dV

dI dI

dI

R dI R

Z dI dV

dV dV

dI dI

C E ie

E L

B B

h R

R Z

dI R dI

dI R h

R R

Z dI

++

−

=

⇔

=+

L B

fe E C

CE oe ie

E L

B

C E fe

C

dV h h

R R

Z

h R dI

dV h h

R R

Z

dI R h

=

=

ie E L B

fe E oe

C

CE I

h R R Z

h R h

dI

dV R

Từ công thức ( 5 ) cho ta thấy:

Muốn tăng RI thì phải thay ZB bằng diode để ZB của diode nhỏ đồng thời nó còntác dụng ổn định nhiệt cho tranzito nguồn dòng

VIII TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT :

1 Những vấn đề chung về tầng khuếch đại công suất :

Tầng khuếch đại công suất là tầng cuối cùng mắc với tải ngoài có nhiệm vụ đểđưa ra công suất đủ lớn theo yêu cầu trên tải Công suất ra của nó cỡ vài phần mườioát (W) cho đến và lớn hơn khoảng 100W Công suất này được đưa ra tải dưới dạngđiện áp hoặc dòng điện có biên độ lớn Khi khuếch đại tín hiệu lớn, các tranzito

không làm việc trong miền tuyến tính vì vậy những sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏkhông còn phù hợp Trong tầng khuếch đại công suất thường phải chú ý đến các chỉtiêu năng lượng.

Tầng khuếch đại công suất có thể dùng tranzito lưỡng cực hoặc IC khuếch đạicông suất Theo cách mắc tải mà ta chia ra thành hai loại là khuếch đại công suất cóbiến áp và khuếch đại công suất không có biến áp

2 Các tham số cơ bản :

Trong tầng khuếch đại công suất chúng ta phải lưu ý và quan tâm đến các tham

số cơ bản sau

- Hệ số khuếch đại công suất Là hệ số khuếch đại công suất KP là tỉ số giữa công suất

ra và công suất vào

v

r P

PO : Công suất cung cấp một chiều

Hiệu suất càng lớn thì công suất tổn hao trên cực colectơ càng nhỏ

- Trở kháng vào Đối với trở kháng yêu cầu trở kháng vào phải lớn tương đương

dòng tín hiệu vào nhỏ nghĩa là mạch phải có hệ số khuếch đại dòng điện lớn

3>.Chế độ làm việc :

3.a> Chế độ A :

Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, góc cắt là lớn nhất ,

θ = 1800 Khi tín hiệu vào là hình sin thì ở chế độ A dòng tĩnh colectơ (ICO) luôn luônlớn hơn biên độ dòng ra Vì vậy hiệu suất của bộ khuếch đại A rất thấp ( nhỏ hơn

50% ) Do đó chế độ A chỉ được dùng trong trường hợp công suất nhỏ.( H.IX.3a)

định tại UBE = 0 Chỉ một nữa chu kỳ âm ( hoặc dương ) của điện áp vào được tranzitokhuếch đại Chế độ này có thể cho hiệu suất rất cao nhưng tín hiệu ra bị méo

(H.IX.3.b) iC

t1 t2 t

H.IX.3.b Chế độ B

VIII.2.2.c Chế độ C

Chế độ C nó có góc cắt θ < 900 hiệu suất khá cao ( lớn hơn 78 % ) nhưng độ méorất lớn Nó được dùng trong bộ khuếch đại tần số cao và dùng với tải cộng hưởng để

có thể lọc ra được hàm bậc nhất như mong muốn Chế độ C thường được dùng trong

mạch logic hoặc mạch khoá.( H-IX.3.c).

kế trazito làm việc ở chế độ AB.( H.IX.3.d)

4>.Tầng khuếch đại công suất làm việc ở chế độ A :

Chế độ A được dùng trong tầng khuếch đại công suất đơn hay còn gọi là tầng

khuếch đại đơn, nó đảm bảo tín hiệu ra méo ít nhất nhưng hiệu suất nhỏ nhất khoảng25% công suất tải không vượt quá vài W Điểm làm việc tĩnh của nó thay đổi xungquanh điểm tĩnh So với tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, nó chỉ khác là biên độ tín hiệulớn Tầng khuếch đại đơn hay dùng sơ đồ chung emitơ hoặc lặp emitơ vì loại sơ đồnày có hệ số khuếch đại dòng điện lớn và méo phi tuyến nhỏ

4a Sơ đồ emitơ chung

Khi tín hiệu vào hìn sin, công suất ra được tính như sau:

2 2 2

2 2

C

CE C

C C CE r

R

U R I I U P

min

CE C

C C

U U

U I

min

CE r

I I

I

U R

2

=

4 8

2

C

CC r

I U R

CO

CC I I Sin t dt U I

U T

P

0 0

Vcc

Rt R2

R1 C

Q

Sơ đồ lặp và tín hiệu ra tầng emitơ lặp

Ta có:

2 2

CER CC

CER CC

CER CE

U U

U U

R

U I

E

U U

C

t

I

U U

I

U R

( )

t

CER CC

t

e e

e

R

U U

R

U I

U P

82

2

2 2

% 100

2 max

Eo CC t

CER CC

O

r

U

U U

I U R

U U

5.>Tầng khuếch đại đẩy kéo :

5.a> Các loại sơ đồ :

Để tăng công suất, hiệu suất và giãm độ méo phi tuyến người ta thường dùngtầng khuếch đại đẩy kéo Tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tíchcực mắc chung tải Thường dùng hai loại sơ đồ đẩy kéo gồm loại đẩy kéo song song (H.VIII.4.a ) và loại đẩy kéo nối tiếp ( H.VIII.4.b )

Sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực được mắc bên trái, còn nhánh phải

là các điện trở tải Điểm giữa của phần tử tích cực và điện trở là nguồn UCC Ngược lạitrong sơ đồ đẩy kéo nối tiếp thì nguồn được mắc bên phải có điểm giữa mắc với tải

Sơ đồ đẩy kéo song song có các phần tử tích cực đấu song song về mặt một chiều,còn nối tiếp thì đấu nối tiếp về mặt một chiều Điện trở tải Rt ở sơ đồ mắc song songchỉ có ý nghĩa nếu hai nữa của nó được liên hệ với nhau nhờ cảm ứng hoặc nhờ biếnđổi năng lượng sao cho toàn bộ công suất được đưa hết ra tải chung để tiêu thụ Còn

sơ đồ nói tiếp, không cần dùng mạch ghép biến áp vì Rt không yêu cầu có điểm giữa

- Các tầng đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ A, AB, hoặc B Ở chế độ B điểm làmviệc được chọn sao cho dòng điện ra ở chế độ tĩnh Iro bằng không và điện áp ra ở chế

độ tĩnh Uro bằng điện áp nguồn cung cấp Mỗi tranzito chỉ khuếch đại một nữa chu kỳdương hoặc âm tín hiệu vào Hai tín hiệu ra được tổng hợp hoàn chỉnh trên Rt Tuynhiên, ở chế độ B còn phải lưu ý đến méo tín hiệu sinh ra khi điểm làm việc chuyểntiếp từ tranzito này sang tranzito khác vì trong tranzito chỉ có dòng emitơ khi có điện

áp bazơ - emitơ lớn hơn 0,7 V Khi điện áp bazơ - emitơ nhỏ thì nó được khuếch đạirất ít hoặc hoàn toàn không được khuếch đại méo sinh ra càng lớn khi điện áp vàocàng nhỏ Méo này được khắc phục bằng cách tăng trị số dòng ra tại điểm tĩnh Ir o vàcho tầng ra làm việc ở chế độ AB

6>.Phân loại tâng khuếch đại công suất ( theo cách đưa tín hiệu ra ).

6.a> Mạch công suất ghép tải qua biến áp

Q3 Vin

1

R3

R2 R1

6.b> Mạch khuếch đại công suất ghép tụ ở ngõ ra(OTL).

Ưu điểm: Chỉ có một bộ nguồn cung cấp, dải thông rộng hơn mạch ghép biến áp,hiệu suất cao, ít cồng kềnh chế độ làm việc ổn định, cách dòng một chiều tốt

Nhược điểm: Bị hạn chế ở tần số thấp tổn hao năng lượng trên tụ C

6.c> Mạch khuếch đại công suất không ghép tụ ở ngõ ra (OCL) :

Ưu điểm: Không gây méo ở tần số thấp do không có tụ, hiệu suất cao

Nhược điểm: Phải dùng hai nguồn cung cấp đối xứng không ngăn cản được dòngmột chiều qua loa khi mạch mất đối xứng

6.d> Khuếch đại cầu BTL

Ưu điểm: Công suất ra lớn, dùng một nguồn cung cấp

Nhược điểm: Dùng nhiều linh kiện, các vế của cầu phải thật đối xứng để đảm bảokhông bị méo tín hiệu Tải không được nối với vỏ máy

X MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OCL.

*Dạng sơ đồ cơ bản ( H.IX ).

*Tính toán:

+ Điên áp trên đỉnh loa

CES CC

LP V V

+ Điện áp hiệu dụng ra loa

2 2

CES CC

LP Lhd

V V

D2

D1 C1

R2 R1

H.X.1 Sơ đồ cơ bản của OCL

+ Công suất tiêu thụ trên loa

L

CC L

CES CC

L

R

V R

V V P

22

2 2

ωωπ

π

π

LP LP

LP Ltb

I t

I t d t I

2

2

0 0

L CC CC

I V

I V

+ Công suất tiêu tán trên hai tranzito

)(2

22

I R I

V P

P P

R

V I

π

2

=

⇒ thì Ptt = Pttmax