đề tài mạch khuếch đại công suất otl ngõ vào đơn

Với các đặc tính khuếch đại dòng điện của BJT, chỉ cần daođộng nhỏ ở Vin sẽ khuếch đại sự thay đổi đó và xuất tín hiệu ra ở cực C hay Vout.Và các thông số chính của mạch khi khuếch đại:

Trường Đại Học Bách Khoa

Khoa Điện Tử - Viễn Thông

PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đồ án: Kỹ thuật mạch điện tử

* Nhóm HP: 21.38

* Người hướng dẫn: Võ Tuấn Minh

* Tên đề tài: Mạch khuếch đại công suất OTL ngõ vào ĐƠN

* Thông số thiết kế:

+ Công suất: 45 [W] + Điện áp ngõ vào: 0.5 [V] + Trở kháng vào: 110 [KΩ]Ω]]+ Điện trở loa: 4 [Ω]] + Băng thông: 40Hz-20kHz + Méo phi tuyến: 0.2 [%]

Quá trình thực hiện đồ án:

*Ý kiến của NHD

Đà Nẵng, ngày 4 tháng 1 năm 2023

……… Người hướng dẫn

………

………

……… Võ Tuấn Minh ………

………

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH 6

I./ Giới thiệu chung 6

II./ Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 6

1.1 Mở đầu chương 6

1.2 Khuếch đại tín hiệu nhỏ 6

1.3 Phân cực cho BJT 7

1.4 Phân cực bằng dòng Ib cố định 7

1.5 Phân cực bằng hồi tiếp từ Collector 8

1.6 Phân cực bằng cầu phân áp 9

1.7 Mạch khuếch đại dùng BJT 10

1.8 Mạch khuếch đại Base chung 15

CHƯƠNG 2: HỒI TIẾP 17

2.1 Giới thiệu chương 17

2.2 Sơ đồ khối 17

2.3 Phân loại hồi tiếp 17

2.3.1 Hồi tiếp dương 17

2.3.2 Hồi tiếp âm 18

2.3.3 Tính chất-tác dụng 18

2.4 Tác dụng của hồi tiếp 20

2.4.1 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại 20

2.4.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào 21

2.4.3 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra 22

2.4.4 Giảm méo tần số 22

2.4.5 Giảm tạp âm và méo phi tuyến 22

2.4.6 Cải thiện băng thông mạch khuếch đại khi có hồi tiếp 23

2.5 Các mạch hồi tiếp thực tế 23

2.5.1 Mạch hồi tiếp điện áp-nối tiếp 23

2.5.2 Mạch hồi tiếp điện áp-song song 24

2.5.3 Mạch hồi tiếp dòng điện-song song 25

2.5.4 Hồi tiếp dòng điện-song song 26

2.6 Kết luận chương 27

CHƯƠNG 3: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 29

3.1 Giới Thiệu Chương 29

3.2 Phân loại khuếch đại công suất 29

3.3 Các chế độ khuếch đại công suất 29

3.3.1 Khuếch đại công suất chế độ A 30

3.3.2 Khuếch đại công suất chế độ B 32

3.3.3 Khuếch đại công suất chế độ AB 33

3.4 Mạch khuếch đại công suất 34

3.4.1 Mạch khuếch đại công suất OTL 34

3.4.2 Mạch khuếch đại công suất OCL 35

3.4.3 Mạch khuếch đại Darlington 36

3.5 Kết luận Chương 37

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ 25

4.1 Tính toán phần nguồn 25

4.1.1 Tính chọn R 1 , R 2 25

4.1.2 Chọn cặp QB1 , QB2 26

4.1.3 Tính chọn R 3 , R 4 27

4.1.4 Tính chọn cặp Q 1, Q 2 27

4.1.5 Tính tầng lái 28

4.1.7 Tính toán transistor Q 5 làm nguồn dòng 29

4.1.8 Tính chọn BJT thúc Q 6 30

4.1.9 Tính toán tán nhận tín hiệu vào 31

4.1.10 Tính mạch bảo vệ 33

4.1.11 Tính R 5 , R 6 , R 7 , R 8 33

4.1.12 Tính các tụ 33

4.1.13 Tính mạch lọc Zobel C 1, R 22 34

4.1.14 Kiểm tra độ méo phi tuyến 35

CHƯƠNG 5: KIỂM TRA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 36

5.1 Mở đầu chương 36

5.2 Kiểm tra mạch khuếch đại mô phỏng 36

5.2.1 Kiểm tra mạch khuếch đại khi không có tín hiệu ngõ vào 36

5.2.2 Kiểm tra mạch khuếch đại khi có tín hiệu ngõ vào 36

5.2.3 Kiểm tra mạch tổng thể khi có tín hiệu ngõ vào 39

5.3 Kiểm tra mạch khuếch đại 40

5.3.1 Kiểm tra mạch khi không có tín hiệu ngõ vào 40

5.3.2 Kiểm tra mạch khi có tín hiệu ngõ vào 40

5.3.3 Kiểm tra mạch tổng thể khi có tín hiệu ngõ vào 41

5.4 Nhận xét mạch khuếch đại khi đã thi công 41

5.5 Kết luận chương 41

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 42

6.1 Những kết quả đạt được: 42

6.2 Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài: 42

a Thuận lợi: 42

b Khó khăn: 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

LỜI NÓI ĐẦU

KΩ]inh tế - xã hội càng ngày càng phát triển thì nhu cầu con người cũng nhưviệc hội nhập quốc tế là một vấn đề vô cùng cấp thiết Vì thế ngày càng đòi hỏi cácngành khoa học – kĩ thuật hiện nay phải tiên tiến hơn và đáp ứng các nhu cầu caotrong thực tế của con người Trong đó các ngành công nghệ kĩ thuật điện tử cũngđóng một vai trò quan trọng không kém Là sinh viên còn ngồi trên ghế nhà trường,chúng em đã được trau dồi những kiến thức chuyên môn về ngành học Tuy đã đượchọc và thực hành trên lớp nhưng đó chỉ là một phần nhỏ bé so với kiến thức thực tế

Chúng em được phần công đề tài “THIẾT KΩ]Ế MẠCH KΩ]HUẾCH ĐẠI CÔNGSUẤT OTL NGÕ VÀO ĐƠN” Với mong muốn một lần nữa được vận dung kiếnthức đã học, sử dụng thành thạo các phần mềm công cụ, tổ chức thiết kế và thi công

có bài bản và kĩ năng hơn… để tạo nên sản phẩm có trong thực tế Là một sinh viênnăm ba học tại trường Đại học Bách KΩ]hoa Đà Nẵng, đây là đồ án đầu tiên của chúng

em được nghiên cứu và thực hành về mạch điện tử Dưới sự giúp đỡ và hướngdẫn nhiệt tình của thầy Võ Tuấn Minh, cùng với tinh thần học hỏi, niềm đam mê với

đồ án, với sự trợ giúp của các bạn cùng khóa và tự tìm tòi trong các tài liệu thamkhảo Nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án một cách tốt nhất có thể Mặc dù vậy,dothiếu kinh nghiệm nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót không đáng cótrong cả tính toán và thi công mạch thực tế Vì vậy chúng em rất mong nhận được sựgóp ý và giúp đỡ của các thầy cô để có thêm kinh nghiệm sau này Cuối cùng chúng

em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Võ Tuấn Minh, người đã hướng dẫnnhiệt tình để chúng em có thể hoàn thành được đồ án này

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH

I Giới thiệu chung

Mạch khuếch đại âm thanh là một trong những sản phẩm tạo nền tảng pháttriển cho sự phát triển của những sản phẩm điện tử phục vụ cho nhu cầu của conngười Sau hơn 3 năm học, với sự tích lũy kiến thức của các môn học: Cấu kiệnđiện tử, kỹ thuật mạch điện tử và lý thuyết mạch điện tử đã đảm bảo cho chúng em

có thể phân tích và thiết kế một mạch khuếch đại công suất

Thực tế trong nước ta đã có rất nhiều mạch khuếch đại công suất trên thịtrường Nhưng phổ biến nhất vẫn là mạch khuếch đại công suất OTL Hiệu suất cao.Mạch này loại bỏ biến áp đảo pha, biến áp xuất âm KΩ]hắc phục được đáng kể hiệntượng méo phi tuyến có các thành phần hài bậc cao gây ra Tụ xuất âm ngăn dòngđiện một chiều, chỉ cho thành phần xoay chiều đi qua Có thể làm việc ở chế độ ABnên cho hiệu suất cao Công suất gấp đôi loại mạch dùng 1 Transistor Dùng nguồnđơn Mạch đơn giản, ổn định, chất lượng cao

II Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ

1.1 Mở đầu chương

Trong chương này, sẽ đề cập tới khuếch đại tín hiệu nhỏ với phần tử điềukhiển là BJT KΩ]hi có một sự thay đổi tín hiệu điện áp ở Vin, làm thay đổi cường độdòng điện đi qua cực B Với các đặc tính khuếch đại dòng điện của BJT, chỉ cần daođộng nhỏ ở Vin sẽ khuếch đại sự thay đổi đó và xuất tín hiệu ra ở cực C hay Vout

Và các thông số chính của mạch khi khuếch đại:

- KΩ]huếch đại là quá trình biến đổi một đại lượng (dòng điện hoặc điện áp) từ biên độnhỏ ở ngõ vào thành biên độ lớn hơn nhiều ở ngõ ra mà không làm thay đổi tần sốcủa nó Mạch khuếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạchkhuếch đại âm tần trong Amply, khuếch đại tín hiệu video,….

- KΩ]hi xét BJT hoạt động dưới điều kiện tín hiệu nhỏ thì có thể xem BJT như một bộkhuếch đại xoay chiều

- KΩ]huếch đại có ba loại mạch chính là:

+ KΩ]huếch đại về điện áp: là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biện độ nhỏ vào,đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần

+ KΩ]huếch đại về dòng điện: là mạch khi ta đưa một tiến hiệu có cường độ yếuvào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần + KΩ]huếch đại công suất: là mạch khi ta đưa một tín hiêu có công suất yếu vào,đầu ra ta thu được tín hiệu có công suất mạnh hơn Và mạch khuếch đại công suất làkết hợp cả hai mạch mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện vào làm một

1.3 Phân cực cho BJT

Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng: vùng tác động, vùng bão hòa, vùngngưng Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt động của transistor sẽ được đặt trong vùng đấy

- Vùng tác động: (cùng khuếch đại hay tuyến tính)

+ Nối phát – nền (E-B) phân cực thuận

+ Nối thu – nền (C-B) phân cực nghịch

- Vùng bão hòa:

+ Nối phát – nền (E-B) phân cực thuận

+ Nối thu – nền (C-B) phân cực thuận

- Vùng Ngưng: Nối phát – nền (E-B) phân cực nghịch

Như vậy, phân cực transistor là đưa các điện áp một chiều vào các cực củatransistor như thế nào để transistor hoạt động trong vùng mong muốn Ở đây chúng

ta khảo sát mạch khuếch đại dùng transistor BJT, do đó cần phải phân cực chotransistor hoạt động trong cùng tác động (vùng khuếch đại)

1.4 Phân cực bằng dòng I B cố định

Điện trở RB lấy điện áp từ nguồn VCC để phân cực thuận JE, điện trở RC lấy điện áp

từ nguồn VCC để phân cực nghịch JC, có nghĩa: VBE > 0, VCB >0

1.5 Phân cực bằng hồi tiếp từ Collector

Hồi tiếp là sự đưa tín hiệu ngõ ra của bộ khuếch đại vào ngược lại đầu vào Nếutín hiệu hồi tiếp đưa về làm giảm điện áp vào bộ khuếch đại thì gọi là hồi tiếp âm.Điện trở RB dẫn điện áp từ cực C đưa ngược về cực B, khi nhiệt độ tăng dòng IC, I-

E tăng làm VC giảm, thông qua điện trở RB làm điện áp phân cực cho cực B là VBEgiảm làm BJT dấn yếu lại làm giảm dòng IC Điện trở RB gọi là điện trở hồi tiếp âm

RC RB

VCC

Ic Ib

IB = V CC−VBE

R B+(1+β ) R C

IC = β I B

VCE = VCC – ICRC

Hình 1.2 Mạch phân cực bằng hồi tiếp từ collector

1.6 Phân cực bằng cầu phân áp

Mạch dùng hai điện trở RB1, RB2 tạo thành cầu phân áp để phân cực thuận JE, RC lấyđiện áp từ nguồn VCC phân cực cho JC, RE là điện trở ổn định nhiệt, áp dụng định lýThevenin, ta có sơ đồ mạch tương đương:

Hình 1.3 a) Mạch phân cực bằng cầu phân áp

b) Mạch tương đương theo định lý Thevenin

Trong đó:

VBB = v CC R B2

R B1+R B2 ; RBB = RB1 // RB2

RC RB

VCC

IB = v B B−v BE

R BB+(1+ β ) P E ; IC = β I B

VCE = VCC – ICRC – IERE

Nhận xét:

Ta biết khi nhiệt độ tăng, ba tham số của BJT sẽ thay đổi, đó là VBE, β, IC

Trong ba kiểu phân cực trên, kiểu phân cực bằng cầu phân áp cho ta dòng IC hầu

như không phụ thuộc vào β vì IC≈ v BB

RE: điện trở ổn định nhiệt

VCC: nguồn một chiều

VS: nguồn tín hiệu

rS: điện trở trong nguồn tín hiệu

C1, C2: tụ điện lọc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi qua

CE: tụ thoát xoay chiều, nâng cao hệ số khuếch đại toàn mạch

Nguyên lý hoạt động:

Điện áp vào VS đưa đến đầu vào của mạch làm thay đổi trạng thái hoạt động củaBJT, các dòng điện base ib, ic có thể tăng hay giảm theo điện áp xoay chiều trên cựccollector Điện áp này qua tụ C2 được đưa đến điện trở Rt của mạch khuếch đại

Sơ đồ tương đương:

Hình 1.5 Sơ đồ tương đương của mạch EC

b Công thức các tham số của mạch:

Điện trở vào của mạch:

Mạch khuếch đại EC thường có hệ số khuếch đại lớn nên thường được sửdụng nhiều ở tầng tiền khuếch đại nhưng lại có trở kháng ra lớn, trở kháng vào nhỏnên khó phối hợp trở kháng Mạch tạo tín hiêu ra ngược pha, có độ khuếch đại áp, độkhuếch đại dòng và công suất tốt.

Ưu nhược điểm và ứng dụng:

Ưu điểm:

 Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện ápVce khoảng 60% ÷ 70 % Vcc

 Có khả năng khuếch đại dòng và áp.

 Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đángkể

 Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhấttrong thiết bị điện tử

VS: nguồn tín hiệu

rS: điện trở trong nguồn tín hiệu

C1, C2: tụ điện lọc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi qua

Rt: điện trở tải

Sơ đồ tương đương:

Hình 1.7 Sơ đồ tương đường mạch CC

b Công thức các tham số của mạch

Điện trở vào của mạch:

Rv = (R1 // R2)// rv

rv = v b

i b = i b r b+(r e+R e¿ /R t)i e

i b = rb (1+β)(re + Re // Rt)nếu chọn R1 // R2 >> rv thì Rv lớn

=>hệ số khuếch đại dòng điện ki lớn

- Hệ số khuếch đại điện áp ku

+ Mạch khuếch đại C chung tạo tín hiệu ra cùng pha

+ Trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ nên được dùng để phối hợp trởkháng, phân cách giữa nguồn dòng tín hiệu và tải ở ngõ ra

+ Hệ số khuếch đại điện áp gần bằng 1 nên không có khả năng khuếch đại áp,tín hiệu ngõ ra luôn nhỏ hơn tín hiệu ngõ vào

+ Hệ số khuếch đại dòng rất cao (Ai≈ 1 + β)

+ Hệ số khuếch đại công suất đáng kể

Ứng dụng:

+ Mạch khuếch đại EC có hệ số khuếch đại công suất là lớn nhất nên thườnghay được dùng, được sử dụng trong các mạch tần số vô tuyến, ví dụ như khuếch đạitín hiệu qua ăng-ten

+ Mạch khuếch đại CC thường được dùng để phối hợp trở kháng giữa nguồntín hiệu có trở kháng lớn và trở tải nhỏ, thường được dùng trong đoạn đầu ra của bộkhuếch đại chế độ B và chế độ AB

Ưu nhược điểm:

Ưu điểm:

 Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều

 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)

Nhược điểm:

 Mạch chỉ khuếch đại dòng, không khuếch đại áp

1.8 Mạch khuếch đại Base chung (BC)

a Sơ đồ

Hình 1.8 Sơ đồ mạch khuếch đại BC

Hình 1.7 Sơ đồ tương đường mạch BC

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 không khuếch đại dòng (Ai ~ 1)

 Có tính ổn định nhiệt độ

Chương 2: HỒI TIẾP

2.1 Giới thiệu chương:

Về cơ bản, hồi tiếp là việc ghép một phần tín hiệu (áp hoặc dòng) từ ngõ ra củamột mạng tứ cực tích cực (thường là mạch khuếch đại Ao) về lại ngõ vào của mạchchính mạng này thông qua một mạng tứ cực khác (gọi là mạch hồi tiếp β)

2.2 Sơ đồ khối:

Hình 1-1: Sơ đồ khối mạch hồi tiếp.

Xét cấu hình hồi tiếp ở Hình 1-1, cần nắm vững các kiến thức sau:

vs: tín hiệu vào, v0: tín hiệu ra, vi: tín hiệu ngõ vào mạch khuếch đại, vf: tín hiệu hồitiếp trở về, β: hệ số hồi tiếp của bản thân mạch hồi tiếp

Ao: độ lợi vòng hở, Aof: độ lợi vòng kín, β: hệ số khuếch đại hồi tiếp

Các biểu thức liên hệ:

vi = vs - vf

vo= viAo

Trong chương này sẽ trình bày về hồi tiếp âm

2.3.1 Hồi tiếp dương :

2.3.2 Hồi tiếp âm : Bao gồm 4 loại:

a Hồi tiếp điện áp – nối tiếp: lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áp hồitiếp vf về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại

Sơ đồ khối:

b Hồi tiếp điện áp – song song: lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áphồi tiếp về vf về ghép song song với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại

Sơ đồ khối:

c Hồi tiếp dòng điện – nối tiếp: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòngđiện hồi tiếp if về ghép nối tiếp với dòng điện ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại.

Sơ đồ khối:

d Hồi tiếp dòng điện – song song: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòngđiện hồi tiếp if về ghép song song với dòng điện ngõ vào ii của bản thân bộ khuếchđại

Sơ đồ khối:

2.3.3 Tính chất, tác dụng:

a Hồi tiếp dương:

- Hồi tiếp dương thường tăng cường tính mất ổn định của bộ khuếch đại và do đó nóđược sử dụng để tạo dao động

b Hồi tiếp âm:

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra

+ Giảm méo tần số

+ Giảm tạp âm và méo phi tuyến

+ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến hệ số khuếch đại và dải tần

2.4 Tác dụng của hồi tiếp:

2.4.1 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến hệ số khuếch đại:

- KΩ]hi không có hổi tiếp: k là hệ số khuếch đại KΩ]hi có hồi tiếp, β là hệ số hồi tiếp củakhâu hồi tiếp thì hệ số khuếch đại của mạch có hồi tiếp giảm đi (1+βk) lần so với khikhông có hồi tiếp

- Hồi tiếp điện áp nối tiếp:

Trong hình 2.2: chỉ ra hồi tiếp điện áp nối tiếp Tín hiệu hồi tiếp nối tiếp với tín hiệuvào, kết quả làm giảm toàn bộ tín hiệu vào

=> Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp:

- Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp ổn định hơn khi không có hồi tiếp

- Hồi tiếp âm tăng dải tần của bộ khuếch đại và tăng méo phi tuyến

- Hồi tiếp âm tăng dải tần của bộ khuếch đại

2.4.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào:

a Hồi tiếp điện áp - nối tiếp:

- Hồi tiếp điện áp - nối tiếp trong hình 2.2:

- Tổng trở của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này được tăng lên Zv(1+βk) lần so với khikhông có hồi tiếp.

b Hồi tiếp điện áp - song song:

- Hồi tiếp điện áp - song song trong hình 2.3:

c Hồi tiếp dòng điện - nối tiếp:

- Tương tự như hồi tiếp điện áp nối tiếp tổng trở vào mạch hồi tiếp mắc theo kiểu nàyđược tăng lên Zv(1+βk) lần so với khi không có hồi tiếp

d Hồi tiếp dòng điện - song song:

- Tương tự như hồi tiếp điện áp song song tổng trở vào mạch hồi tiếp mắc theo kiểunày được giảm đi Zv(1+βk) lần so với khi không có hồi tiếp

2.4.3 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra:

- Trở kháng ra chỉ phụ thuộc vào hồi tiếp điện áp và hồi tiếp dòng điện mà khôngphụ thuộc vào hồi tiếp nối tiếp hay song song

a Hồi tiếp điện áp:

- Trở kháng đầu ra được xác định bằng điện áp cung cấp V gây ra dòng điện I, KΩ]hingắn mạch Vs (Vs=0)

V = I.Zr + kVv

Với Vs = 0 thì Vv = -Vf :

=> V = IZr - kVf = IZr - k(βV)

- Trở kháng đầu ra khi có hồi tiếp:

- Trong bộ khuếch đại hồi tiếp âm có βk>>1, thì hệ số khuếch đại sẽ là kf ≈ 1β KΩ]hi

đó có thể xem như mạch chỉ đơn thuần là điện trở, nó không phụ thuộc vào tần sốcho du bộ khuếch đại có chứa phần tử phụ thuộc tần số Thực tế thì méo tần số giảm

là do sự thay đổi của hệ số khuếch đại theo tần số trong mạch có hồi tiếp âm điện ápđược giảm đáng kể

2.4.5 Giảm tạp âm và méo phi tuyến:

- KΩ]hi có hồi tiếp âm sẽ làm nhỏ tín hiệu nhiễu và giảm nhỏ méo phi tuyến

- KΩ]hi độ méo phi tuyến giảm đi (1+βk) lần thì hệ số khuếch đại cũng giảm đi Để cóthể giảm được độ méo phi tuyến mà vẫn có hệ số khuếch đại lớn hoặc tăng số tầngkhuếch đại lên.

2.4.6 Tác dụng cải thiện băng thông mạch khuếch đại khi có hồi tiếp:

- Xét ở tần thấp: Độ lợi của mạch khi có hồi tiếp là:

2.5 Các mạch hồi tiếp thực tế:

2.5.1 Mạch hồi tiếp điện áp - nối tiếp:

2.5.2 Mạch hồi tiếp điện áp - song song:

2.5.3 Mạch hồi tiếp dòng điện - song song

2.5.4 Hồi tiếp dòng điện - song song

2.6 Kết luận chương:

- Hồi tiếp âm làm tăng độ ổn định của mạch khuếch đại

- Hồi tiếp âm ảnh hưởng đến trở kháng vào

- Hồi tiếp âm không làm nhỏ được tạp âm của mạch khuếch đại nhưng nó làm tăngđược tỷ số tín hiệu trên tạp âm, làm tăng hiệu quả của mạch khuếch đại

- Hồi tiếp âm làm mở rộng dải thông của mạch khuếch đại

=> Từ đó ta có thể rút ra được:

- Ưu điểm:

+ Ổn định hàm truyền

+ Mở rộng băng thông

+ Giảm nhiễu, giảm méo.

+ Cải thiện tổng trở ra, tổng trở vào

- Nhược điểm:

+ Giảm độ lợi

+ Mạch có thể không ổn định (sinh ra dao động) tại tần số cao

Chương 3: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

3.1 Giới thiệu chương

- Bộ khuếch đại công suất là bộ khuếch đại điện tử được thiết kế ở tầng cuối củathiết bị khuếch đại Nó có nhiệm vụ cung cấp cho mạch một tín hiệu trung thực đạtcông suất mong muốn và có hiệu suất hợp lý, tăng cường độ công suất của tín hiệuđầu vào nhất định

- Công suất của tín hiệu đầu vào được tăng lên mức đủ cao để điều khiển tải cácthiết bị đầu ra như loa, tai nghe, máy phát R, …

- KΩ]hông giống như các bộ khuếch đại điện áp / dòng điện, bộ khuếch đại côngsuất được thiết kế để truyền tải trực tiếp và được sử dụng như một khối cuối cùngtrong một chuỗi khuếch đại

- Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra một công suất đủ lớn để kích thíchtải Công suất ra có thể từ vài trăm MW đến vài trăm W Như vậy mạch công suấtlàm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta không thể dùng mạch tươngđương tín hiệu nhỏ để khảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phươngpháp đồ thị

3.2 Phân loại khuếch đại công suất

Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đạicông suất ra thành các loại chính như sau

-Tầng ra được thiết kế để cung cấp một trở kháng ra nhỏ và dòng ra lớn

-Thường sử dụng mạch khuếch đại C chung hoặc D chung

- Mạch khuếch đại chế độ A – transistor dẫn cả chu kỳ trong một chu kỳ tín hiệu đầuvào.

- Mạch khuếch đại đẩy kéo: sử dụng 2 transistor – một transistor sẽ hoạt độngtrong nửa chu kỳ đầu và một transistor sẽ hoạt động trong nửa chu kỳ sau của tínhiệu sóng vào Mỗi transistor hoạt động ở chế độ B (bán dẫn kỳ trong một chu kỳ tínhiệu vào)

-Mạch khuếch đại AB: kết hợp chế độ A và B, mục địch là tránh méo xuyêntâm cho khuếch đại đẩy kéo

3.3 Các chế độ khuếch đại công suất

-KΩ]huếch đại công suất chế độ A

-KΩ]huếch đại công suất chế độ B

-KΩ]huếch đại công suất chế đô AB

3.3.1 Khuếch đại công suất chế độ A

- Tính hiệu khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đổi tuyếntính trong toàn bộ chu kì 360o của tín hiệu ngõ vào (transistor hoạt động ở cả hai bánkì)

- KΩ]hảo sát phân cực:

- KΩ]hi có tín hiệu vào, để dòng Ic có thể biến đổi tốt nhất, điểm tĩnh Q phải được phâncực sao cho:

Ic = Icsat2 và Vce = Vcc2

- Đặc điểm chính là tín hiệu ngõ ra của BJT luôn ở trong vùng tích cực có nghĩa làBJTđược phân cực sao cho tín hiệu ngõ ra luôn biến thiên theo tín hiệu ngõ vào

- Tín hiệu khuếch đại trong cả chu kì 2π

- Điểm làm việc tĩnh Q(Vce, Ic) thõa mãn điều kiện Vce = Vcc2

- Đây là điểm phân cực để cho mạch có hiệu suất lớn nhất

- KΩ]hảo sát xoay chiều:

- KΩ]hi 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 dòng 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).-KΩ]hảo sát công suất:

Công suất hữu ích trên tải:

𝑃𝐿 = 𝑅𝐿 𝐼𝑅𝑀𝑆 = Rl Ilp2 .Ilp = Vcc.Ilp/2

Công suất nguồn cung cấp: