Khóa luận tốt nghiệp khuếch đại công suất và một số mạch KĐCS dùng trong radio casset

Trang 1

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Hà Nội 2 KHOA VẬT LÝ NGUYÊN THỊ HOA

Khuéch dai cong sua va mot so mach

KDCS dung trong radio casset

KHOA LUAN TOT NGHIEP

Chuyên ngành: Sư phạm kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học

ThS NGUYEN NGoC TUAN

Hà Nội — 2010

Trang 2

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khĩa luận ThS NGUYÊN NGỌC TUẤN

Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cơ giáo bộ mơn tổ Vật lí —

Kỹ thuật, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý, Ban Giám hiệu trường Đại học

Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong quá trình học tập nghiên cứu cũng như hồn thành khĩa luận này Cám ơn gia đình, bè bạn, cũng như những người quan tâm đã động viên giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong quá trình hồn thành khĩa luận này

Tuy nhiên trong thời gian nghiên cứu vì thời gian cĩ hạn và là một sinh viên bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học

nên đề tài sẽ khơng tránh khỏi những hạn chế và thiếu sĩt Vì vậy, tơi

rất mong nhận được sự đĩng gĩp quý báu để khĩa luận của tơi được

Trang 3

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là NGUYỄN THỊ HOA

Sinh viên lớp K32D - Khoa Vật lý - Ngành Sư phạm Kỹ thuật, trường

Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Tơi xin cam đoan đề tài: “KHUẾCH Dal CƠNG SUẤT và một 86 mach

kdcs ding trong radio casset” là kết quả nghiên cứu của riêng tơi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th§ Nguyễn Ngọc Tuấn và cĩ sử dụng tham khảo

của một số tác giả Khĩa luận khơng hề sao chép từ bất cứ một tài liệu cĩ sẵn

nào Kết quả nghiên cứu khơng trùng với tác giả khác Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm!

Hà Nội, ngày 5 thang 5 nam 2010 Người cam đoan Nguyễn Thị Hoa

Trang 5

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp MỤC LỤC Trang PHAN 1: Mở ĐẦU .2 55c kESSEESE1E21111E171 111.11 1Tx.11 11 key 4 1 Lí do chọn đề tài cc c1 1n H SH ST ng 4 2 Mục đích chọn đề tài 00 TS TT TT TT TT HT 4 3 Nhiệm vụ của đề tài cccn nghe

4 Phương pháp nghiên cứu . -cccscs s2 5 5 Đối tượng nghiên cứu + c1 1111111111111 1221311122 e 5 6 Phạm vi nghiên CỨU c2 221 12s và vs, 5

7 Cấu trúc khĩa luận -kckn 1S 1H11 xe 5 PHằN 2: Nội DUNG c1 SE 111 112111111111222 2222525122522 rưn 6

Chương 1: Những vẫn đề chung của mạch khuếch đại -2- 552-552 6

1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của kĩ thuật điện tử và điện tử cơng suất Ĩ

1.1.1 Khái niệm -c- 2n ng kh he 6

1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triỂn . c2 222cc cee 6

1.1.3 Ngành điện tử ở Việt nam - << << + 8 1.1.4 Thực tế và xu hướng phát triển của ngành điện tử hiện nay 8 1.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại -cc ¿s55 9

1.2.1 Mạch khuếch đại là gì? 22222 +2E+22E+2EE2EEE2EEE2EE22E221.2EE.crrcrer 9

1.2.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại 5-©55c 5552 11

Trang 6

d Chế độ AB 222 th rrrrerrie 20

1.3 Phân loại các mạch khuếch đại thường gặp + cssce¿ 21

Két luan 0ì 22

Chương 2: Khuếch đại cơng suất 2-52 22222 ‡EEE+EEEEEEvEEEvrkerrkerree 23

2.1 Vị trí của mạch khuếch đại trong bộ khuếch đại ¿55s 23

2.2 Nhiệm vụ của mạch khuếch đại cơng ST 0n n n2 grerkerkerrkrrree 23

2.3 Đặc điểm của mạch khuếch đại cơng sut - 2-52 s2 cxe+cveee 23 2.4 Phân loại mạch khuếch đại cơng suất 2- 22 s2 +++2£E+rserseei 24 2.5 Sơ đồ khối của mạch khuếch đại cơng suất -2- + ©se+cszet 25 2.6 Nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại cơng suất - 25

2.6.1 Mạch khuếch đại cơng suất dùng Tranzito . ¿-csz+cscxz 25

a Mạch khuếch đại cơng suất đơn dùng Tranzifo -: 25

b Mạch khuếch đại cơng suất đơn dùng Tranzito khơng cĩ biến áp ra

c Mạch khuếch đại cơng suất đây kéo dùng tranzito cĩ biến áp ra 28

d Mạch khuếch đại cơng suất đây kéo dùng Tranzitor khơng cĩ biến áp ra

2.6.2 Mạch khuếch đại cơng suất dùng khuếch đại thuật tốn 31 a Khái niệm ChUNg oo cece cccccccseeseeseecceeceeeseesecseeseeseeecsecseeeaeseeeaeeesseeanees 31

b Bộ khuếch đại đảo 25s cccvvecrittttkiirrrrrriirirrriieree 33

c Bộ khuếch đại khơng đảo 2-22 55£5S£SSEEEEcEEtcEEcrEerxrrrrerree 34

2.6.3 Mạch khuếch đại cơng suất dùng ÏC .cscsccerseree 35 Kết luận 010010211 36

Trang 7

Truong dhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp

Chương 3: Giới thiệu một số sơ đồ khối khuếch đại cơng suất thường dùng

(rOnE Tađ1O CSS( TH TH HT nh HH Hà HT nh nh nh ưng 37 3.1 Sơ đồ khối khuếch đại cơng suất dùng trong máy thu thanh khuếch đại trực tiếp LH TH HH ng KH TH HH HH TT TT ng 37 3.1.1 SƠ đỒ s- csc 2k HE 22112211 2T TT nen rời 37 Ca .Ả ốố.ố 37 kh ái 0 .- 38 3.2 Sơ đồ khối khuếch đại cơng suất đùng IC — LA 4422 38 khĩ - , 38 3.2.2 Thơng số kĩ thuật - 2 2¿+S++++Sk9EEEE2EEE2E11211112711211E2711 211 38 K5 ái 0 39 3.3 Sơ đồ khối khuếch đại cơng suất dùng IC —- HA 1396 39 kh ( £{đẬŒằAHBH H, HH , 39 3.3.2 Thơng số kĩ thuật - 2 s92 E2 EE21171127112111211111211211 211.0 39 E6 1 - £- + 40 3.4 Sơ đồ khối khuếch đại cơng suất dùng IC — 7233P 5- 5+ 40 ko ¬4a4 , 40 3.4.2 Thơng số kĩ thuật 2-2-2 EvEEEEEESEEEEEEEEEEEEEErrkrrrkrrrkrree 40 3.4.3 Ug CUNY 40 3.5 Sơ đồ khối khuếch đại cơng suất dùng IC „PC 1277H 41 3.5.1 SƠ đồ TT TT 110110111111 1111171111111 11 T111 1111 TxgErrrrrrei 4I 3.5.2 Thơng số kĩ thuật 2-22 ©SSEEt+EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEExrrrkrree 41 3.5.3 UNG 7 41

PHAN 3: KET LUAN CHUNG .cccssecsssessssesssessssessssessssessssessuscssseasecessecatecess 42 Tal LIGU THAM KHAO oo.eccccscssssssssesssssessssesessssccsssscsssseessssecsssccessvcesssesessees 43

-7-

Trang 8

Trwong dhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp

PHAN 1: Mở ĐầU

1 Lí do chọn đề tài

Nĩi đến ngành điện tử nĩi chung, điện tử cơng suất nĩi riêng, ta cũng khơng thể khơng kế đến sự quan trọng của Tranzito Tranzito ra đời vào năm 1948 do Bardeen, Brattin và Schokley phát minh ra tại phịng thí nghiệm Bell telephone đánh dấu bước phát triển cách mạng của khoa học kĩ thuật và dần trở thành một trong những cơng cụ quan trọng nhất của cách mạng kĩ thuật ở

trình độ cao Ngày nay khi thế giới và đất nước đang cĩ sự bùng nỗ về cơng

nghệ thơng tin Khoa học cơng nghệ và kĩ thuật đã trở thành một ngành mũi

nhọn Sự ra đời của Tranzito và một số linh kiện khác đã làm thay đổi hầu hết

các lĩnh vực khác trong cuộc sơng của con người

Do sự phát triển nhanh chĩng của khoa học kĩ thuật và nhu cầu tìm hiểu ngày càng sâu rộng của sinh viên về khoa học kĩ thuật Bản thân tơi thấy một số giáo trình viết về phần mạch khuếch đại khĩ hiểu cho người nghiên cứu, người đọc cũng như các bạn sinh viên Vì vậy khĩa luận này tơi đã mạnh dạn nghiên cứu đề tài “ Khuếch đại cơng suất và một số mạch KĐCS dùng trong radio casset” với mong muốn tích lũy thêm kiến thức cho bản thân ngồi ra cịn muốn người đọc hiểu hơn về vấn đề này Đĩ là lí do chọn đề tài của tơi 2 Mục đích chọn đề tài

Tập hợp các tài liệu cĩ liên quan đến mạch khuếch đại cơng suất nhằm giúp người nghiên cứu và người quan tâm đến lĩnh vực này hồn tồn dễ hiểu, dễ nhớ và cĩ cái nhìn tổng quan về khuếch đại cơng suất

3 Nhiệm vụ của đề tài

Trang 9

- Khái quát hĩa một cách tương đối đầy đủ về lí thuyết của mạch khuếch

đại

- Hiểu rõ để vận dụng trình bày về cơ sở lí thuyết của mạch khuếch đại - Với lượng kiến thức tổng hợp được để đi đến phân tích, đánh giá về vấn đề nghiên cứu

- Đưa ra cách trình bày đơn giản nhất về vấn đề nghiên cứu là mạch khuếch đại cơng suất

4 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng 4 phương pháp: - Tổng hợp - Phân tích - Khái quát - Thống kê tốn học 5 Đối tượng nghiên cứu

- Các nội dung liên quan đến mạch khuếch đại và khuếch đại cơng suất như các nguyên lí xây dựng mạch, các chỉ tiêu và tham số của mạch, các chế độ làm việc,

- Sơ đồ khối và các phần tử được sử dụng trong mạch khuếch đại cơng suất, phân loại khuếch đại cơng suất theo các chỉ tiêu tham số khác nhau

- Vai trị, chức năng hay nhiệm vụ của các phần tử trong mạch đĩ 6 Phạm vi nghiên cứu

Các giáo trình về kĩ thuật điện tử

Các giáo trình điện tử cơng suất Một số tài liệu cĩ liên quan

7 Cấu trúc khĩa luận

Phần I: Mở đầu

Phần 2: Néi dune

Trang 10

Chương 1: Những vấn đề của mạch khuếch đại

Chương 2: Mạch khuếch đại cơng suất

Chương 3: Giới thiệu một số sơ đồ của khối KĐCS dùng trong radio Casset

Phần 3: Kết luận chung

PHẦN 2: Nội DUNG

Chương 1: NHữNG VẤN Dé CủA MaCH KHUECH Dal

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của kĩ thuật điện tử và điện tử cơng suất

1.1.1 Khái niệm

Điện tử là ngành học bao gồm phần li thuyết và phần thực hành (kĩ thuật

điện tử) nhằm khảo sát, thu nhận, sinh tạo và ứng dụng sự biến đối năng

lượng

Kỹ thuật điện tử tín hiệu (điện tử dịng điện yếu) với đặc điểm là xử lý tín

hiệu qua khuếch đại, điều chế, tần số cao Tín hiệu vào được mạch và linh

kiện điện tử xử lý, tín hiệu ra được biến đơi về độ lớn, dạng sĩng và tần số Nguồn cĩ tác dụng nuơi các linh kiện điện tử

Điện tử cơng suất (điện tử dịng điện mạnh) với đặc điểm chủ yếu chuyển mạch (đĩng - cắt) dịng điện lớn, điện áp cao để thay đối độ lớn, đạng sĩng, tần số dịng cơng suất Cơng suất ra được biến đơi về dạng sĩng và tần số so với cơng suất vào, mạch tín hiệu đĩng vai trị điều khiển dịng cơng suất

1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển

Năm 1904, nhà khoa học Anh John Ambrose Fleming phát minh ra đèn

Diot chân khơng, khởi đầu cho sự phát triển của kĩ thuật điện tử

-10-

Trang 11

Truong dhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp K / Na \ A \ ¬ { \ \ | 7 LA \/ } | K \ / (tv NX ⁄ ~ «| » > UT ———l———' on R

HìnhT: Đèn Diot chân khơng

Năm 1906, nha khoa hoc Greenleaf Whittier Pickard, nguoi Mi tao nén Diot tiếp xúc điểm bán dẫn Lớp tiếp xúc P-N A K A NY K ej P N Lt a) Cau tao b) Ký hiệu Hình 2: Diot bán dẫn

Năm 1947, sự phát minh ra Tranzito tại phịng thí nghiệm của Bell do Jonhn Barden, Willam Shockley, và Walter Brattain đánh đấu bước phát triển

của kĩ thuật điện tử và đã giải quyết được những địi hỏi khắt khe của điện tử

Trang 12

Năm 1970, các mạch tích hợp IC mat d6 cao ra doi (MSI, LSI, VLSI)

MSI — Medium Scale Intergrated Circuit (mach tich hop mat d6 trung binh)

LSI - Large Scale Intergrated Circuit (mach tich hop mat d6 cao)

VLSI — Very Large Scale Intergrated Circuit (mạch tích hợp mật độ rat cao) IC105 LM2470 5 BNO 4 3> 3 B-OUT Vvouts BIN GIN 7 2 G-OUT voua RIN 9 1 R-OUT Y1 § Hinh 4: Mach tich hop IC

Năm 1980 đến nay điện tử được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế, điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, giao thơng vận tải và các thiết bị

điện tử Cĩ thể nĩi, các thiết bị điện tử mà chúng ta biết hiện nay sẽ khơng tồn

tại nếu khơng cĩ sự ra đời của Tranzito

1.1.3 Ngành điện tử ở Việt Nam

Ngành điện tử ở Việt Nam ra đời vào những năm 90 của thế ki XX và với hoạt động chính là lắp ráp các sản phẩm điện tử Được đánh giá là cĩ vai trị quan trọng đối với nền kinh tế nhưng thực sự ngành cơng nghệ điện tử ở Việt Nam chưa cĩ được một quy hoạch phát triển tổng thể Với kì vọng ngành điện tử trở thành một ngành mũi nhọn của nền kinh tế, nhà nước ta đã đặc biệt quan tâm đến ngành điện tử Sự gia nhập WTO đã làm cho ngành cơng nghệ điện tử Việt Nam thực sự hội nhập thế gidi

-12-

Trang 13

Hiện nay, với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm đạt 20 — 30%, ngành điện tử đã dần chuyến từ gia cơng lắp ráp đơn giản sang nghiên cứu

thiết kế được một số sản phẩm thương hiệu Việt và sản xuất phụ tùng linh

kiện xuất khẩu

1.1.4 Thực tế và xu hướng phát triển của ngành điện tử hiện nay

Nếu sự ra đời của Tranzito năm 1947 đã giải quyết được vấn đề tiêu hao

năng lượng trong thiết bị điện tử thì sự ra đời của chíp Silicon đã tạo ra cuộc

cách mạng điện tử theo hướng nhỏ hĩa mọi thứ Đĩ là giảm kích thước của vi mạch điện tử xuống kích cỡ nm Với số lượng Tranzito trong bộ vi xử lí càng

lớn thì tốc độ xử lí càng nhanh, tuy nhiên tốc độ xử lí của bộ vi xử lí chỉ cĩ

thể tiến tới một giá trị nhất định vì những giới hạn của Silicon bao gồm cả vấn

đề tỏa nhiệt

Năm 2004 Graphene (hay màng Graphene) được nhĩm của giáo sư Ander Geim người Nga tổng hợp từ Graphite — than chì, với bề dày chỉ bằng bề dày của một nguyên tử cacbon, nĩ được coi là chất liệu mỏng nhất hiện nay Ngồi ra Graphene cịn cĩ tính chất dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, cứng hơn cả kim cương, cực bền; bán dẫn này khơng cần làm mát, và cĩ thể được kích hoạt bằng một điện tử duy nhất Bĩng bán dẫn làm bằng Graphene cĩ tốc độ đĩng mở nhanh gấp 100 lần loại bĩng bán dẫn “nhạy” nhất hiện nay Máy tính dùng bĩng bán dẫn Graphene cĩ tốc độ tính tốn nhanh gấp bội lần siêu máy

tính sử dụng bĩng bán dẫn Silicon Hiện Tây, Sự xuất hiện của Graphene đã

mở ra tương lai cho ngành điện tử: đĩ là phá vỡ rào cán về tốc độ xử lí và giải quyết van dé tỏa nhiệt

Xu hướng phát triển của ngành điện tử là giảm số chủng loại mạch nhưng lại làm tăng khả năng sử dụng từng chủng loại

-13-

Trang 14

> Tĩm lại, ngành điện tử hiện nay phát triển theo hai xu hướng: giảm nhỏ

kích thước bên trong của mạch khi chế tạo và tăng tính phơ biến của mạch trong ứng dụng

1.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại và các chỉ tiêu cơ bản

1.2.1 Mạch khuếch đại là gì?

Tìn tức và tín hiệu là những đối tượng cơ bản mà các mạch điện tử cĩ

chức năng như một cơng cụ kĩ thuật nhằm tạo ra, gia cơng xử lí hay chuyển

đổi giữa các năng lượng để giải quyết một mục tiêu kĩ thuật nhất định

Tín hiệu được biểu hiện (hiển thị, thu thập, phát di) theo hai dang dién ap

hay dịng điện của một quá trình, sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin tức hữu ích

Người ta phân biệt cĩ hai loại tín hiệu: tín hiệu tương tự và tín hiệu SỐ

Tín hiệu cĩ thể được khuếch đại điều chế, tách sĩng, chỉnh lưu, nhớ, đo, truyền đạt, điều khiển, biến dạng tính tốn(cộng, trừ, nhân, chia ) Các

mạch điện tử cĩ nhiệm vụ thực hiện các thuật tốn này

Để gia cơng hai loại tín hiệu tương tự và số, tương ứng người ta dùng hai

mạch: mạch tương tự và mạch SỐ

Biên độ tín hiệu liên quan mật thiết đến độ chính xác của quá trình gia cơng tín hiệu và xác định mức độ ảnh hưởng của nhiễu đến hệ thống Khi biên

độ tín hiệu nhỏ thì nhiễu cĩ thể lấn áp tín hiệu Vì vậy, khi thiết kế các mạch

điện tử thường nâng cao biên độ tín hiệu ngay ở tầng đầu của hệ thống mạch Khuếch đại tín hiệu là một ứng dụng phố biến nhất, chức năng quan trọng nhất của mạch điện tử Trong hầu hết các thiết bị điện tử đều sử dụng các

mạch khuếch đại để khuếch đại tín hiệu

Mạch khuếch đại là mạch sử dụng các linh kiện điện tử để thực hiện quá

trình biến đổi năng lượng cĩ điều khiển, ở đĩ năng lượng của nguồn cung cấp

một chiều (khơng chứa đựng thơng tin) được biến đối thành năng lượng của

-14-

Trang 15

tín hiệu ra theo quy luật của tín hiệu điều khiển (cĩ quy luật biến đổi mạng

thơng tin cần thiết)

Mạch khuếch đại tín hiệu là một mạch điện tử cĩ khả năng nhận, biến đơi

một tín hiệu cĩ biên độ nhỏ ở đầu vào thành tín hiệu biên độ lớn ở đầu ra mà dạng tín hiệu khơng thay đổi Được thê hiện qua lưu lượng dịch chuyền thơng tin trong một đơn vị thời gian dưới dạng tăng giảm dịng điện, điện áp, cơng

suât

1.2.2 Nguyên lí xây dựng một tầng khuếch đại * Cấu trúc để xây dựng một tẳng khuếch đại:

- Phần tử cơ bản (phần tử khuếch đại) là phần tử điều khiển cĩ điện trở

thay đổi theo sự điều khiển của điện áp hay dịng điện đặt tới cực điều khiển

Bazơ của nĩ (cĩ thể là Tranzito rời rac hoặc mạch tích hợp IC)

- Điều khiển quy luật biến đổi dịng điện mạch ra bao gồm tranzito và điện

trở R, va tại lối ra, người ta nhận được một điện áp biến thiên cùng quy luật

với tín hiệu vào nhưng độ lớn tăng lên nhiều lần

* Điêu kiện để xây dựng một tầng khuếch đại: Biên độ thành phần xoay chiều khơng vượt quá biên độ thành phần một chiều

{ I, 21,

U,2U,,

Trong 46 I,, U, là dịng điện và điện áp của thành phần một chiều

Im» Um la địng điện và điện áp của thành phần xoay chiều

Nếu điều kiện trên khơng được thỏa mãn thì địng ở mạch ra trong từng khoảng thời gian nhất định sẽ bằng khơng và sẽ làm méo dạng tín hiệu ra

* Sơ đồ cấu trúc dé xây dựng một tằng khuếch dai:

-15-

Trang 16

Trwong dhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp Re Uy, Ih Ne B ide T†V , My thu i ' — Prox | RI oy, i, I ' | U |P ¡! | Uy, ——— 0 hư lí i Hình 5: Sơ đỗ cấu trúc

1.2.3 Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của mạch khuếch đại

* Chỉ tiêu đầu vào của mạch khuếch đại:

- Điện áp vào định mức (U,) - Dịng điện vào (I,)

- Cơng suất vào (P,)

- Trở kháng vào (Z,):

+ Điện trở vào (R,) + Điện dung vào (C,)

+ Điện cảm vào (L,¿)

Trang 17

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp - Cơng suất ra trên một tải quy định (P„;) - Trở kháng ra (Z4): + Điện trở ra (R„) + Điện dung ra (C,,) + Điện cảm ra (La)

Khi làm việc trong dải tần cơng tác của mạch khuếch đại cĩ thể cĩ các

biểu thức sau: Ura = Tra Re

P„= U¿, lạ

* Hé sé khuéch dai (K): - Hệ số khuếch đại (K):

Đại lượng đầu ra

+ Nếu biểu diễn K = f; (ự) thì đường cong gọi là đặc tính biên độ - tần số

của tầng khuếch đại

+ Nếu biểu diễn ø¿ = f; (ự) thì đường cong gọi là đặc tính pha — tan số của tầng khuếch đại

Với ự : tần số của tín hiệu vào

Trang 18

Nĩi chung ự và ø¿ đều phụ thuộc vào tần số của tín hiệu vào đặc biệt hệ số khuếch đại K phụ thuộc rất nhiều Với một mạch khuếch đại cụ thể, cĩ một

dai tần số được ưu tiên khuếch đại gọi là dai tan cong tác, ngồi đải tần số đĩ thì hệ số khuếch đại bị suy giảm

Các bộ khuếch đại tần số thấp thường làm việc trong dải tần từ vài chục

Hz đến vài chục KHz Các bộ khuếch đại tín hiệu video làm việc trong dải tan

rộng hơn từ 0Hz đến vài chục, vải trăm MHz

+ Hệ số khuếch đại phụ thuộc vào dải tan số tín hiệu vào theo sơ đề: Hình 7: K = ƒ; () Vùng 1 là vùng cĩ tan số thấp (f = 0 & f,) Vùng 2 là vùng tần số trung bình (f= fữ f;) Vùng 3 là vùng tần số cao (f= f› ữ œ)

Ta thấy hệ số khuếch đại của mạch ở vùng Ï và vùng 3 nhỏ hơn hệ SỐ

khuếch đại ở vùng 2 khi tần số càng thấp hệ số khuếch đại càng nhỏ, hiện tượng này cũng đúng khi tần số càng cao

Khi hệ số khuếch đại càng lớn thì mạch khuếch đại chỉ cần xử lí khuếch

đại sơ bộ là cĩ thể đưa ra tải sử dụng Đối với tín hiệu khơng lớn lắm mạch

vẫn cĩ thể làm việc bình thường mà khơng làm bão hịa hay cắt mắt tín hiệu,

việc xử lí và gia cơng tín hiệu cũng ít phức tạp và dễ dàng hơn Tín hiệu ra cĩ biên độ lớn nên nhiễu ít khi lấn áp chèn ép được tín hiệu

- Các hệ số khuếch đại thường dùng-

-18-

Trang 19

+ Hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại: K,= vệ

+ Hệ số khuếch đại dịng điện của mạch khuếch đại: K;= “ ra

+ Hệ số khuếch đại cơng suất của mạch khuếch đại: Kỹ= sẽ

* Hiệu suất của mạch khuếch đại: Là tỉ số cơng suất tín hiệu P„¿ do mạch

khuếch đại cung cấp ở tải và tổng cơng suất nguồn nuơi P„ mà mạch khuếch

đại đã tiêu thụ: ỗ = “= (%)

* Dac tinh bién d6 ctia tang khuéch dai: La duong cong biéu dién mỗi

quan hé: U,, = f3 (Uy) lay ở một tần số cố định của dải tan số tín hiệu H„„ (Ù) rao (mĨ) Hình 8: Uya = f3 (Uy) * Dải rộng của bộ khuếch đại (Dạ): Là tỷ số giữa giá trị lớn nhất của điện zy er 2 A, cae ` U, áp vào Uymax và giá trị nhỏ nhât của điện áp vao Uymin:? Dy= =" ymin

* Trở khang 16i vao va loi ra ctia tang khuếch đại: Z, =o 3 Lia = Ea

* Méo trong mạch khuếch đại

- Méo trong mạch khuếch đại: một tín hiệu hàm số sin thuần túy cĩ một tần số đơn ở đĩ điện áp thay đối âm hay dương với số lượng bằng nhau Bất

kì tín hiệu nào thay đổi khơng đủ một chu kì thì được coi là bị méo

-19-

Trang 20

- Các loại méo trong mạch khuếch đại:

+ Méo phi tuyến (méo khơng đường thắng ĩ):

- Là loại méo làm cho hình dạng tín hiệu ra sai lệch so với dạng tín hiệu

vào Nếu tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ra khơng giữ được dạnh hình sin nữa Cụ thể ngồi thành phần tần số cơ bản ự cĩ biên độ U:, cịn cĩ thêm các thành phan tan sé la nự với biên độ tương ứng U„m

- Trong kĩ thuật để miêu tả méo phi tuyến thường sử đụng sự phân tích của Furie Ta cĩ hệ số méo phi tuyến được biểu diễn bằng cơng thức sau: UUs UL" y U,, 6 - cho biết tỉ lệ các sĩng hai (tần số my) chiếm bao nhiêu % so với sĩng 6= cơ bản tần số ự

- Nguyên nhân chủ yếu gây méo là đo tính chất phi tuyến của các phần tử

tích cực như Tranzito, IC gây ra (tính chất: luơn phát sinh tần số lạ khi cĩ tín

hiệu xoay chiều tác động) + Méo tan số:

- Là loại méo gây ra khi tầng khuếch đại khuếch đại khơng đồng đều các tín hiệu cĩ tần số khác nhau Để biểu thị đạng méo này người ta đùng khái

niệm về đáp tuyến tần số của mạch khuếch đại, đĩ là đồ thị biểu diễn sự phụ

Trang 21

- Nguyên nhân chủ yếu gây ra méo là do các phần tử L, C của tải, của mạch và các phần tử ghép gây ra

1.2.4 Các chế độ làm việc của mạch khuếch đại

- Tùy thuộc vào các chế độ cơng tác của phần tử khuếch đại mà mạch

khuếch đại cĩ thể làm việc ở các chế độ A, B, C và AB

- Chế độ A: là phần tử khuếch đại được phân cực ở giữa vùng khuếch đại,

chế độ này khuếch đại cả hai nửa chu kì đương (+) và âm (—)

- Chế độ B: là phần tử khuếch đại được phân cực tại vùng ngưng, chế độ

này khuếch đại một nửa chu kì dương (+) hoặc âm (—)

- Chế độ AB: là phần tử khuếch đại được phân cực ở gần vùng ngưng, chế

độ này khuếch đại hơn một nửa chu kì đương (+) hoặc âm (—)

Trang 22

Hình 10: Các chế độ của mạch khuếch đại

a Chế độ A

— Là chế độ cơng tác trong đĩ dịng điện đầu ra xuất hiện trong cả chu kì của tín hiệu Trên đặc tuyến ra, mạch khuếch đại cĩ điểm làm việc tĩnh nằm

giữa đường đặc tải Do đĩ chế độ này độ méo ĩ là rất nhỏ

~ Gĩc cắt 6 = 180°

— ở chế độ này dịng điện I„ là dịng điện tiêu thu nguồn cung cấp khơng

đổi và bằng dịng tĩnh I„ Cịn biên độ dịng điện đầu ra I„„„ khơng bao giờ

vượt quá dịng điện tĩnh I„ Do đĩ hiệu suất của chế độ A rất thấp (hay hiệu quả biến đổi năng lượng của tầng khuếch đại thấp)

Ưu điểm nổi bật là độ méo nhỏ, vì khi tín hiệu vào là hình sin thì tín

hiệu ra cũng là hình sin Nhưng nhược điểm là hiệu suất thấp Do đĩ, chế độ

A được sử dụng trong các bộ khuếch đại tín hiệu nhỏ

— Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ A: c MN ` /——— “ Nà a \ FAN N [+ k SQ ; \/ T— ST Đường tải /—T | ⁄ } Vụ Hình 11: Sơ đồ tầng khuếch đại b Chế độ B

- Là chế độ cơng tác mà địng điện ra chỉ xuất hiện trong nửa chu kì của tín hiệu Gĩc cắt ơ = 90° Muốn đảm bảo chế độ B phải chọn sao cho dịng điện

-22-

Trang 23

tinh I, = 0, co nghĩa là điểm làm việc tĩnh nằm tại giao điểm của trục hồnh

và đặc tuyến truyền đạt

- Hiệu suất của chế độ B rất cao vì dong dién tinh I, bang khơng, méo phi

tuyến lớn hơn chế độ A rất nhiều (méo biến dạng trên trục do chuyển tiếp

đèn), do một nửa chu kì tín hiệu xoay chiều khơng được khuếch đại, cơng suất

tín hiệu ra lớn hơn hắn chế độ A

- Trong thực tế, dịng điện ra cũng xuất hiện lớn hơn một nửa chu kì tín

hiệu vì vậy dịng điện tĩnh I„ khơng phải bằng khơng mà I, = (5 — 15)% Tmax

hiệu suất của tầng khuếch đại làm việc ở chế độ B cĩ thể đạt tới 70 — 80% Do

Trang 24

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp Hình 13: Sơ đồ tầng khuếch đại c Chế độ C

- Là chế độ cơng tác mà dịng điện ra chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian nhỏ hơn một nửa chu kì của tín hiệu hình sin ở đầu vào Tranzitor chỉ khuếch

đại được một phần của bán chu kì, do đĩ ở chế độ này độ méo ĩ là rất lớn

- Gĩc cất ơ < 900

- Điểm làm việc tĩnh được chọn nằm trên trục hồnh ở bên trái điểm xuất

phát của đặc tuyến truyền đạt, dịng điện tĩnh I„ = 0 Hiệu suất của tầng

khuếch đại làm việc ở chế độ C cao hơn chế độ B (>80%)

>> Chế độ này ít được dùng vì méo 6 rat lớn Chỉ thường dùng trong mạch cắt bỏ phần dưới của tín hiệu hay trong mạch tách tín hiệu

- Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ C:

-24-

Trang 25

Hình 14: Sơ đồ tầng khuếch đại

d Chế độ AB

- Là chế độ trung gian của hai chế độ A và B Gĩc cắt ố = 90 ữ 1800

Điểm cơng tác nằm giữa chế độ hoạt động A và chế độ hoạt động B Chế độ

này dịng điện ra xuất hiện trong khoảng thời gian lớn hơn nửa chu kì tín hiệu

hình sin đầu vào nên độ méo ĩ nhỏ hơn so với chế độ B rất nhiều, tuy nhiên hiệu suất thấp hơn so với chế độ B vì dịng điện tĩnh Iạ lớn

- Chế độ AB được sử đụng khi cơng suất ra yêu cầu khơng lớn lắm

- Sơ đồ tầng khuếch đại làm việc ở chế độ AB:

Hình 15: Sơ đồ tầng khuếch đại 1.3 Phân loại các mạch khuếch đại thường gặp

* Theo đạng tín hiệu cần khuếch đại:

- Mạch khuếch đại tín hiệu liên tục

- Mạch khuếch đại tín hiệu xung

* Theo dai tần số tín hiệu cần khuếch đại:

- Mạch khuếch đại tín hiệu 1 chiều với f= 0 hay f rất thấp

- Mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều với tần số thap (f= 16- 20 KHz)

-25-

Trang 26

- Mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều với tần số cao (f > 20 KHz)

- Mạch khuếch đại tín hiệu 1 chiều và xoay chiều * Theo đặc tính tần số:

- Mạch khuếch đại cộng hưởng

- Mạch khuếch đại dải hẹp

- Mạch khuếch đại đải rộng * Theo các phần tử khuếch đại:

- Khuếch đại dùng đèn điện tử

- Khuếch đại dùng Tranzito

- Khuếch đại dùng IC

- Khuếch đại dùng Diot Tunen * Theo đại lượng cần khuếch đại:

- Khuếch đại dịng điện

- Khuếch đại điện áp

- Khuếch đại cơng suất

* Theo cách ghép giữa các tầng khuếch đại: - Ghép tầng bằng điện dung - Ghép tầng bằng biến áp - Ghép tầng trực tiếp dùng Tranzitor - Ghép điện trở - Mạch ghép RC KếT LUậN CHƯƠNG 1

Trong chương l với việc tìm hiểu lịch sử và sự phát triển của ngành điện

tử, tìm hiểu về nguyên lí, các chỉ tiêu tham SỐ, cách phân loại của mạch khuếch đại, chúng ta đã cĩ nhìn nhận tổng quan ban đầu về mạch khuếch đại

- 26 -

Trang 27

Qua đĩ biết được mạch khuếch đại cĩ nhiệm vụ phối hợp các linh kiện điện tử

để khuếch đại tín hiệu về mặt điện áp, dịng điện, hay cơng suất Trong đĩ vấn đề khuếch đại tín hiệu về mặt cơng suất là vẫn đề đáng được quan tâm Những kiến thức được đề cập ở chương 1 cho ta cơ sở để tìm hiểu mạch khuếch đại cơng suất trong chương 2

Chương 2: KHUẾCH Đại CƠNG SUẤT

2.1 Vị trí của mạch khuếch đại cơng suất trong bộ khuếch đại

Mạch khuếch đại cơng suất được sử dụng trong rất nhiều mạch khác nhau ở các mạch số, xử lý số liệu, vi xử lý,

Vậy dé phần nào hình dung được rõ về vị trí và vai trị của mạch khuếch đại cơng suất Sau đây tơi xin được đưa ra sơ đồ khối của máy tăng âm:

Mạch Mạch Mạch

Mạch tiền Mạch khuếch khuếch

vào l>| khuếch |>| amsic |>| đại |> đại |>| Loa đạt Trung cơng gian suất SS oe Nguồn nuơi

Hình 16:Sơ đồ khối của máy tăng âm

Với sơ đồ khối trên ta thấy rằng nhiệm vụ của khối khuếch đại cơng suất

Trang 28

~> Dựa vào sơ đồ thấy rằng tầng khuếch đại cơng suất là tầng cuối cùng của bộ khuếch đại mắc với tải ngồi và đưa ra cơng suất đủ lớn đề kích thích cho tải

2.2 Nhiệm vụ của mạch khuếch đại cơng suất

- Khuếch đại tín hiệu dé đưa ra tải một cơng suất lớn nhất cĩ thê được, với

độ méo cho phép, và đảm bảo hiệu suất cao đề kích thích cho tải

- Cơng suất ra cỡ 0,1W đến hơn 100W

- Đưa ra cơng suất tối ưu theo yêu cầu trên tải 2.3 Đặc điểm của mạch khuếch đại cơng suất

- Là tầng khuếch đại cuối cùng mắc trực tiếp với tải nên tín hiệu vào cĩ

biên độ lớn Vì vậy phần tử khuếch đại của mạch làm việc trong miền khơng

tuyến tính (ngồi vùng khuếch đại — Sơ đồ tầng khuếch đại dựa vào đặc

tuyến ra- hình 10), do đĩ khơng thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị

- Tùy vào cơng suất yêu cầu mà cĩ các loại mạch khuếch đại cơng suất khác nhau, hoạt động ở các chế độ khác nhau Các chế độ làm việc của tầng khuếch đại cơng suất bao gồm các chế độ A, B, C hoặc AB Với mạch làm việc ở chế độ B và AB thì mạch được mắc theo kiểu đây kéo

- Hệ số khuếch đại của mạch lớn từ vải chục đến vài trăm, nghìn lần Nên đối với tín hiệu vào khơng lớn lắm, mạch vẫn làm việc bình thường Đây là ưu điểm nỗi bật của mạch khuếch đại cơng suất

- Nguồn điện cung cấp cho mạch khuếch đại cơng suất làm việc rất lớn, cĩ giá trị vài chục đến hàng trăm Vơn

- Mạch cĩ cơng suất ra lớn nên tỏa nhiệt nhiều, đo đĩ mạch khuếch đại cơng suất thường cĩ quạt giĩ kết hợp với tắm tỏa nhiệt

2.4 Phân loại mạch khuếch đại cơng suất

Cĩ thể phân loại mạch khuếch đại cơng suất theo nhiều cách khác nhau:

-28-

Trang 29

* Theo chỉ tiêu năng lượng - Bộ khuếch đại cơng suất nhỏ - Bộ khuếch đại cơng suất lớn * Theo cấu trúc mạch điện

- Bộ khuếch đại cơng suất đơn

- Bộ khuếch đại cơng suất kép (đây kéo)

+ Bộ khuếch đại cơng suất kép cĩ biến áp ra + Bộ khuếch đại cơng suất kép khơng biến áp ra * Theo chế độ làm việc

- Bộ khuếch đại cơng suất chế độ A

- Bộ khuếch đại cơng suất chế độ B - Bộ khuếch đại cơng suất chế độ AB - Bộ khuếch đại cơng suất chế độ C 2.5 Sơ đồ khối của mạch khuếch đại cơng suất i, iy Mach „ R, i, khuyéch R, uy E dai m„ n t Vr Nguồn cung cấp Œc)

Hình 17:Sơ đồ khối của mạch khuếch đại cơng suất

2.6 Nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại cơng suất 2.6.1 Mạch khuếch đại cơng suất dùng Tranzito

a Mạch khuếch đại cơng suất đơn dùng Tranzito

* Đặc điêm của mạch:

-20-

Trang 30

- Mạch khuếch đại dùng một Tranzito làm phần tử khuếch đại, làm nhiệm

vụ khuếch đại cơng suất nên được gọi là cơng suất đơn

- Mạch khuếch đại dùng một Tranzito để khuếch đại nên phải làm việc ở

chế độ A để tín hiệu ra khuếch đại khơng bị méo dạng

- Cơng suất của mạch thường nhỏ nên chỉ đáp ứng được cho các tải yêu cầu cĩ cơng suất khơng lớn lắm

- Nguồn một chiều cung cấp cho mạch làm việc thường nhỏ

- Mạch khuếch đại cơng suất đơn cĩ thể là mạch khuếch đại mắc Emitor chung, mạch khuếch đại mắc Colector chung (mạch lặp Emitor)

* Mạch khuếch đại cơng suất đơn dùng Tranzito cĩ biến áp ra làm việc ở chế độ A: | Re - So dé nguyén li: Rol R Cy L -— ——— Uv Rb2 —— CL Re — Ce

Hình 18: Sơ đồ KĐCS đơn dùng Tranzito cĩ biến áp ra

Trang 31

Trường đhsphn 2 Khĩa luận tốt nghiệp - Nguyên lí làm việc: + Khi chưa cĩ tín hiệu vào, điện áp giữa Bazơ và Emitơ của tải là: U., Ry Ubeo beo = Ubo, Ubo = bo: bo R.+R bị b2

Ueo =leo Re chon Upeo dam bao cho Tranzitor lam viéc 6 ché do A

I, =I (Bỏ qua điện trở một chiều của biến áp)

+ Khi cĩ tín hiệu hình sin ở đầu vào của tải, điện áp của tải là: * ở nửa chu kì dương của tín hiệu vào:

Ube > Ubeo > I: > Ico (Va bién thiên theo quy luật của Ube)

U, #0 (Và cĩ dạng một nửa chu kì của tín hiệu vào) * ở nửa chu kì âm của tín hiệu vào:

Use < Ubeo > Ie < Ico (Va bién thiên theo quy luật của U„)

U, # 0 (Va co dang một nửa chu kì cịn lại của tín hiệu vào) ~> Trên R, sẽ cĩ điện áp ra hình sin đồng dạng với tín hiệu vào nhưng cơng

suất lớn hơn do tác dụng của mạch khuếch đại

b Mạch khuếch đại cơng suất đơn dùng Tranzito khơng cĩ biến áp ra * Sơ đồ nguyên lí: + +Éc ur Hình 19: Sơ đồ KĐCS đơn dùng Tranzito khơng cĩ biến áp ra

* Vai trị của các lịnh kiện:

-31-

Trang 32

Cọi, Cạ; là các tụ ghép tầng khuếch đại, dùng để ghép giữa U, và U, với

mạch khuếch đại, nĩ ngăn cách điện áp một chiều tránh ảnh hưởng lẫn nhau Cp la tu điện nối mát cực E của Tranzito về thành phần tín hiệu xoay chiều

R¡, R; là điện trở dẫn điện một chiều cấp cho cực B của Tranzito theo

phương pháp phân cấp

R, là điện trở dẫn điện một chiều cấp cho cực C của Tranzito

Rẹ là điện trở dẫn điện một chiều cấp cho cực E cua Tranzito theo phương

pháp hồi tiếp, cĩ tác dụng ơn định nhiệt

* Nguyên lí làm việc

- Tín hiệu vào được đưa vào hai cực B - E, tín hiệu lay ra ở hai đầu điện

trở R, (hay giữa hai cực E, C)

- Khi đưa điện áp xoay chiều tới đầu vào xuất hiện địng xoay chiều cực B của Tranzito — xuất hiện dịng xoay chiều cực C ở mạch ra của tầng Hạ áp trên điện trở R, tạo nên điện áp xoay chiều trên Colectơ Điện áp này qua tụ Cy» duoc dua đến đầu ra của tang hay dua ra mach tai

+ ở nửa chu kì dương của tín hiệu vào: U,.; của tín hiệu làm cho Ủ;¿ bớt âm

hon — Ugg giam —> Ip, l, giảm —> sụt áp trên R giảm đi —› U; tăng (tức là âm

hơn)

+ ở nửa chu kì âm của tín hiệu vào: U, › của tín hiệu phối hợp với U, › của

cực B làm cho Ủy âm hơn (Ủy tăng lên) — I, I đều tăng lên —› sụt áp trên R,

tăng —› U; giảm

> Điện áp ra ngược pha với điện áp vào

- Hệ số khuếch đại của tầng tỉ lệ với trở kháng tải, do vậy ta phải chọn tải để cơng suất ra lớn nhất

-32-

Trang 33

- Điện trở R„ nhận dịng điện tải rất lớn nên tiêu hao cơng suất lớn, do đĩ trong mạch thường khơng cĩ R, trường hop dùng R„ để ốn định nhiệt thì

chọn giá trị R, rất nhỏ

- Mạch cĩ hiệu suất thấp ỗ < 25%

c Mạch khuếch đại cơng suất đấy kéo dùng Tranzito cĩ biến áp ra * Sơ đồ tầng khuếch đại cơng suất dùng Tranzito cĩ biến áp ra

Hình 20: Sơ đồ KĐCS đẩy kéo dùng Tranzito cĩ biến áp ra

*/ Vai trị của các linh kiện:

T¡, T; : là hai Tranzito cùng loại T¡ hoạt động ở nửa chu kì dương, T, hoạt động ở nửa chu kì âm

Biến áp BA¡: cĩ hệ số biến áp nị = we Ww đảm bảo cung cấp tín hiệu

II 12 vào mạch Bazơ của hai Tranzito

sks ria At:k oe W„

Biên áp BA¿: cĩ hệ sơ biên áp nạ = Wat WwW, OW 22 t

Mạch cực C của mỗi loại Tranzito mắc với nửa cuộn sơ cap của biên ap BA,

R.: là điện trở đặt trên tải

-33-

Trang 34

Rị, Rạ: là hai điện trở phân áp định thiên cho tải Trong chế độ AB hai điện trở được chọn sao cho dịng tĩnh qua chúng nhỏ cỡ (10 — 100àA) Trong

chế độ B, khơng cĩ điện trở Rị, thiên áp ban đầu U,.= 0 dung dé dam bao

cơng tác cho mạch vào của tai trong chế độ gần với chế độ nguồn dịng */ Nguyên lí làm việc:

- Khi chưa cĩ điện áp đặt vào:

Ty, To bi khoa > User = User = 0 > Ly = Ln = 0 Urn = Un = 0 — U.=0 - Khi cĩ điện áp đặt vào:

+ ở nửa chu kì dương:

Giả sử, trên cuộn W¡¡ cĩ nửa chu kì điệp áp âm đối với các điểm chung

của các cuộn dây Cịn trên cuộn W¡; cĩ nửa chu kì dương

Khi đĩ Tạ vẫn tiếp tục bị khĩa,

T¡ được mở : cĩ dịng l¡ = õ lạ; chảy qua T¡ Trên cuộn W¿¡ cĩ

dién ap Up) = Iạị.R, (với R, ~ n;”.R,) —› Trên tải sẽ cĩ nửa chu kì đương U, =

U 21

h;

+ ở nửa chu kì âm:

Cực tính của hai cuộn W¡¡, W¡; đổi đầu khi đĩ T;¡ bị khĩa và T; mở Do đĩ trên cuộn W; sẽ cĩ dịng điện l¿; = ỏ lọ; (chọn ỏ = ð) chảy qua tạo nên điện áp cĩ cùng trị sỐ nhưng cực tính ngược lại ở cuộn tải W, Trên tải sẽ cĩ

nửa chu kì âm

-_Ưu điểm của mạch: ở chế độ tĩnh sẽ khơng tiêu thụ dịng do nguồn cung cấp nếu khơng cĩ tốn hao trên Tranzito Mặt khác, vì khơng cĩ dịng một

chiều chảy qua biến áp nên khơng gây méo do bão hịa từ Hiệu suất của mạch

đạt lớn nhất, khoảng 78,5%

- Nhược điểm của mạch: méo xuyên tâm lớn khi tín hiệu vào nhỏ, khi cả hai về khuếch đại khơng được cân bằng

-34-

Trang 35

Như vậy, quá trình khuếch đại tín hiệu được thực hiện theo hai nửa chu

kì: nửa chu kì đầu chỉ cĩ I Tranzito làm việc, nửa chu kì sau Tranzito cịn lại làm việc d Mạch khuếch đại cơng suất đẩy kéo dùng Tranzitor khơng cĩ biến áp ra * Sơ đồ tầng khuếch đại cơng suất dùng Tranzito khơng cĩ biến áp ra +E, C R, T

Hình 21: Sơ đồ KĐCS đẩy kéo dùng Tranzito khơng cĩ biến áp ra */ Vai trị của các linh kiện:

T¡, T›: là hai Tranzito khác loại, làm nhiệm vụ khuếch đại cơng suất

Cẹ: là tụ nối tầng

Rj, Ro: là các bộ phân áp dùng để định thiên cho T,, To

*/ Nguyên lí làm việc: - Khi chưa cĩ tín hiệu vào:

Điểm làm việc của T¡, Tạ xác định bởi các bộ phân áp R¡và Rạ

Với: Up¿si = Uneor = Uneo nho chon Ry = Ro

loi = Teo2 = Teo

- Khi co tin hiéu vao hinh sin Uy:

+ ở nửa chu kì dương của U,: T¡ thơng, T; bị khĩa, tụ C nạp điện Dịng đi từ + Ec — Tị — C —> Rị — mát

-35-

Trang 36

Dịng nạp biến đối theo quy luật của điện áp tín hiệu vào nên trên tải nhận

được điện áp giống với nửa chu kì dương của U¿

+ ở nửa chu kì âm của U,: T; thơng, T¡ khĩa, tụ C phĩng điện Dịng điện

đi từ: “+” C — Tạ — mát —› R, — “—” C

Dịng phĩng ngược chiều với dịng nạp Dịng nạp và dịng phĩng của tụ

điện chảy qua R, biến đổi theo quy luật của Uy; của Tranzito Tì, Tạ Trên R, sẽ cĩ điện áp tín hiệu biến đổi theo quy luật của tín hiệu vào, với cơng suất lớn

hơn

2.6.2 Mạch khuếch đại cơng suất dùng khuếch đại thuật tốn

a.Khái niệm chung

- Bộ khuếch đại thuật tốn (Operational Amplifier - OA): là mạch khuếch

đại tổ hợp cĩ hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào lớn và trở kháng ra

Trang 37

Kí hiệu

Hình 22: Sơ đề KĐCS dùng khuếch đại thuật tốn

Trong đĩ I,, U, là dịng điện và điện áp vào cửa thuận lạ, Ua là dịng điện và điện áp vào cửa thuận U,, I, 1a dién ap ra va dong điện ra

U, 1a dign ap gitta hai cwa

Bộ khuếch đại thuật tốn khuếch dai dién ap U, = U, — Ug voi hé sé khuéch

dai K, > 0 Do d6 dién ap ra: U, = Ky.U, = Ky.CU, — Ua)

Néu U, = 0 thì U, = Kạ.U, lúc này điện áp ra cùng pha với điện áp vào —›

Cửa T gọi là cửa thuận của bộ khuếch đại thuật tốn và được kí hiệu ““+”

Nếu U, = 0 thi U, =— Ky.Ug, lúc này điện áp ra ngược pha với điện áp vào nên cửa Ð được gọi là cửa đáo của bộ khuếch đại thuật tốn, được ki hiéu“—”

Đầu vào đảo thường dùng đề thực hiện hồi tiếp âm bên ngồi

Trang 38

b.Bộ khuếch đại đảo - Sơ đồ bộ khuếch đại đảo: Tne Ru Ty Rị I, L 1

Hình 23: Sơ đơ bộ khuếch đại đáo

- Bộ khuếch đại đảo cĩ thực hiện hồi tiếp âm song song điện áp ra qua Ry Đầu vào khơng đảo được nối với điểm chung của sơ đồ (nối đất) Tín hiệu vào

qua R, đặt đầu vào đảo của OA Nếu coi OA là lí tưởng thì điện trở vào của

nĩ vơ cùng lon Ry— ©, va OA v6 cing bé I, = 0, khi do tai nit N co phương trình dịng điện: Ï y = Int Từ đĩ ta cĩ: Ứ-—Ứo „ Uo—U, 1 Ri, Khi K — œ, điện áp dau vio U,= 4 o> 2 =-% K R, Ri, - Hệ số khuếch đại: Kạ= „ = , v 1

- Néu chon Ry, = R; thi Ky = -1 > Sơ đồ cĩ tính chất đảo lặp lại điện áp

hay là đảo tín hiệu

Trang 39

c Bộ khuếch đại khơng đảo

- Bộ khuếch đại khơng đảo gồm cĩ mạch hồi tiếp âm điện áp vào đầu đảo, tín hiệu đặt tới đầu vào khơng đảo của OA Vì điện áp giữa các đầu vào OA bang 0 (U, = 0) nên quan hệ giữa U, và U, xác định bởi: U,=U, —* R, + Ri; - Hé sé khuéch dai khơng đảo cĩ dạng: K,= Ua = Ru AR yg Rav U, R, R, - Sơ đồ của bộ khuếch đại khơng đảo: Rhe t—T— Uo + Ur + Ls +® Ur=Uv vs lì tie po it

a) Sơ đồ khuếch đại khơng đảo b) Sơ đồ lặp điện áp Hình 24: Sơ đồ bộ khuếch đại khơng đảo

- Lưu ý khi đến vị trí giữa lối vào và lối ra tức là thay thế U, bằng U, và ngược lại thì trong sơ đồ ta cĩ bộ suy giảm điện áp:

U

r= — R+R - Ry

At

- Khi Ry = 0 va R, = s thì ta cĩ sơ đồ bộ lap lai dién ap voi K, = 1

Trang 40

2.6.3 Mạch khuếch đại cơng suất dùng IC

- Mạch IC và các bộ khuếch đại thơng thường về cơ bản cĩ sự khác nhau,

cả hai loại này đều được dùng để khuếch đại điện áp, dịng điện, cơng suất

Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thơng thường phụ thuộc vào kết cấu

bên trong của mạch, thì tính chất của mạch IC cĩ thể thay đối được và chỉ phụ

thuộc vào các linh kiện mắc ở mạch ngồi Để thực hiện điều đĩ, IC phải cĩ

hệ số khuếch đại lớn, trở kháng vào rất lớn, trở kháng ra rất nhỏ

- IC với ưu điểm gọn nhẹ, hệ số khuếch đại lớn, độ tin cậy cao, giá thành

hạ, tiêu tốn ít năng lượng của nguồn cung cấp nên được ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật khuếch đại, tạo dao động, bộ lọc, bộ ổn áp,

- Sơ đỗ tơng quát của tầng khuếch đại cơng suất ding IC:

Hình 25: Sơ đồ KĐCS dùng IC Chân I: nĩi đất

Chân 2: đầu vào đảo (—)

Chân 3: đầu vào khơng đảo (+)

Chân 4: nối với dương nguồn Chân 5: đầu ra

Chân 6, chân 7 mắc thêm tụ Cụ gọi là tụ bù pha để chống dao động tự kích

- 40 -

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	6,96 MB