khuyếch đại công suất âm tần

6/10/2015 Chương : KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN (KĐCSÂT) TS Nguyễn Hữu Khánh Nhân 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 6/10/2015 Nội dung 2.1 Khuếch đại lớp A 2.2 Khuếch đại ghép biến áp 2.3 Khuếch đại đẩy kéo lớp B: OTL, OCL,BTL 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần Mục tiêu u cầu khuếch đại cơng suất • Cung cấp đủ cơng suất cho tải cách kinh tế bảo đảm đặc tính theo u cầu sau: – Kích thước – Trọng lượng – Điện áp nguồn cung cấp – Méo dạng –… • Người thiết kế phải kết hợp nhiều cách để đạt thiết kế tối ưu – Transistor sử dụng giới hạn vùng hoạt động có ích khơng gây phá hủy q nhiệt 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 6/10/2015 Phân loại khuếch đại cơng suất Lớp A +Tuyến tính +Hiệu suất thấp 7/7/2012 Lớp AB Lớp B +Tuyến tính với kiểu mạch push-pull +Hiệu suất trung bình 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần Lớp C +Phi tuyến +Hiệu suất cao, dùng mạch cao tần Phân loại khuếch đại cơng suất nhỏ 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1.Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu cực E chung 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1.Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu cực E chung Do L→∞ nên xem ngắn mạch DC hở mạch AC Với 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1.Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu cực E chung Giả sử iC  I cm sin .t iL  I Lm sin .t   I cm sin .t 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1 Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu chung cực E I CQ  7/7/2012 VCC RL 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 10 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1 Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu chung cực E Cơng suất nguồn cung cấp PCC  VCC I CQ  Để cung cấp tải 25W chọn transistor có công suất tiêu tán 50W VCC RL Cơng suất truyền đến tải 2 I Lm RL I Cm RL  2 2 I CQ RL VCC PL ,max   2 RL PL  số chất lượng có ích Cơng suất tiêu tán cực C PC  PCC  PL  PC , VCC I2 R  cm L RL V2  CC RL PC , max  Hiệu suất  VCC  VCEQ I CQ RL PL I ( R / 2)   I cm   Cm L   PCC VCC I CQ   I CQ   max   50% 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1 Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu chung cực E Khi thiết kế điểm tónh Q phải nằm đường hyperbol ACLL phải thỏa 2VCC  BVCEO I CQ  max iC 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1 Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu chung cực E BT 1: Thiết kế mạch KĐCS lớp A hình vẽ: Transistor có PC,max = 4W, BVCEO = 40V, iCmax = 2A, RL = 10Ω Xác đònh điểm Q để công suất tải đạt cực đại Xác đònh nguồn cung cấp VCC Xác định cơng suất nguồn Xác định cơng suất tải 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.1 Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A kiểu chung cực E BT 2: Cho mạch khuếch đại lớp A hình vẽ: tín hiệu đầu vào tạo dòng ib có giá trị cực đại 10mA Tìm a/ cơng suất nguồn, cơng suất truyền đến tải b/ hiệu suất khuếch đại cơng suất mạch 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.2 Mạch khuếch đại lớp A ghép biến áp V2 N  V1 N1 I1 N  I N1 V1 R1 I1 V I N N R N   ( )( )  ( )( )   ( ) R2 V2 V2 I1 N2 N2 R2 N2 I2 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.2 Mạch khuếch đại lớp A ghép biến áp 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.2 Mạch khuếch đại lớp A ghép biến áp 2.1 Khuếch đại cơng suất lớp A 2.1.2 Mạch khuếch đại lớp A ghép biến áp BT4: Một transistor có PC,max = 4W, BVCEO = 40, max iC = 1A với mạch ghép biến áp đến tải 10Ω Thiết kế khuếch có công suất tải đạt cực đại Tính VCC, PL, tỷ số biến áp N 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Ngun lí hoạt động iL  N iC1  iC  7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 19 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Méo xun tâm (crossover distortion) 10 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Xác định đường tải Mạch tương đương bán kỳ vCE  VCC  NvL 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Tính tốn cơng suất Cơng suất nguồn cung cấp   T /2 2 PCC  VCC    iC1 t   iC t dt   VCC I cm  T / T      V PCC ,max   VCC  CC'     RL  2VCC   '  RL 11 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Tính tốn cơng suất Hiệu suất Cơng suất truyền đến tải 2 R' I PL L cm    I cm        PCC 2 /  VCC I cm   VCC / RL'    max   78.5% I R I N RL' PL  Lm L  cm 2 V PL ,max  CC' RL Cơng suất tiêu tán cực C ' R I 2 PC  PCC  PL   VCC I cm  L cm    PC , max 2 V    V     CC'   0.1 CC'     RL   RL  I cm   V    CC'    RL Nếu công suất tải  PL,max = 25W  transistor tiêu tán  5W 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Sự thay đổi cơng suất hiệu suất khuếch đại đẩy kéo lớp B 12 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Ví dụ: Một mạch khuếch đại lớp B công suất cực đại tải 10Ω Dùng hai transistor có: BVCEO = 40V, max iC = 1A Tìm VCC, N 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Khuếch đại đẩy kéo với nguồn phân cực Phân cực chia áp điện trở Phân cực nguồn VBB => Mục tiêu: tránh méo xun tâm 13 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ cao 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER LESS) 14 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFOR MER LESS) 15 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORM ER LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER LESS) 16 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL (OUTPUT CAPACITOR LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL 17 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL BT 1: Biết tín hiệu đầuvào có điện áp cực đại Vi max= 15V, Xác định cơng suất nguồn cấp chiều, cơng suất tải, cơng suất tiêu tán transistor Q1 Q2; hiệu suất mạch 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL Ví dụ: cho mạch hình vẽ, transistor có thông số sau: PC,max = 4W, BVCEO = 40V, max iC = 1A Tìm VCC công suất cực đại tải RL = 10Ω 18 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 19 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ Audio Power Amplifier with power output 800W 20 6/10/2015 Mạch KĐ cơng suất BTL TDA8567Q  25 W BTL quad car radio power amplifier BTL = Balanced Transformer Less 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 21 6/10/2015 Mạch OTL 22 6/10/2015 23 6/10/2015 24 [...]... và công suất cực đại trên tải RL = 10Ω 18 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù cơ bản 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù cơ bản 19 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần. .. LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER LESS) 16 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL (OUTPUT CAPACITOR LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL... 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFOR MER LESS) 15 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo... 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL BT 1: Biết tín hiệu đầuvào có điện áp cực đại Vi max= 15V, Xác định cơng suất nguồn cấp một chiều, cơng suất tải, cơng suất tiêu tán trên transistor Q1 và Q2; hiệu suất mạch 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL... Nếu công suất tải  PL,max = 25W thì mỗi  transistor tiêu tán chỉ  5W 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Sự thay đổi cơng suất và hiệu suất trong khuếch đại đẩy kéo lớp B 12 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Ví dụ: Một mạch khuếch đại lớp B để cho công suất cực đại ở tải 10Ω Dùng hai transistor có: BVCEO = 40V, max iC = 1A Tìm VCC, N 2.2 Khuếch đại. .. Tìm VCC, N 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Khuếch đại đẩy kéo với nguồn phân cực Phân cực bằng bộ chia áp điện trở Phân cực bằng nguồn VBB => Mục tiêu: tránh méo xun tâm 13 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ cao 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.1 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT TRANSFORMER... công suất âm tần đẩy kéo bù cơ bản 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ Audio Power Amplifier with power output 800W 20 6/10/2015 Mạch KĐ cơng suất BTL TDA8567Q 4  25 W BTL quad car radio power amplifier BTL = Balanced Transformer Less 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù cơ bản 21 6/10/2015 Mạch OTL... Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Xác định đường tải Mạch tương đương ở 1 bán kỳ vCE 2  VCC  NvL 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Tính tốn cơng suất Cơng suất nguồn cung cấp  1  T /2 2 PCC  VCC    iC1 t   iC 2 t dt   VCC I cm  T / 2 T     2  V PCC ,max   VCC  CC'     RL  2VCC 2   '  RL 11 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất. ..   '  RL 11 6/10/2015 2.2 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – ghép biến áp Tính tốn cơng suất Hiệu suất Cơng suất truyền đến tải 2 2 1 R' I 2 PL L cm    I cm     2    PCC 2 /  VCC I cm  4  VCC / RL'    max   78.5% 4 2 I R I N 2 RL' PL  Lm L  cm 2 2 2 V PL ,max  CC' 2 RL Cơng suất tiêu tán trên cực C ' R I 2 2 PC  PCC  PL   VCC I cm  L cm  2   PC , max 2 2 ... khuếch đại cơng suất âm tần Lớp C +Phi tuyến +Hiệu suất cao, dùng mạch cao tần Phân loại khuếch đại cơng suất nhỏ 7/7/2012 402002 - Mạch khuếch đại cơng suất âm tần 6/10/2015 2.1 Khuếch đại cơng suất. .. khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 19 6/10/2015 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.3 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy... phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL (OUTPUT CAPACITOR LESS) 2.3 Khuếch đại cơng suất đẩy kéo lớp B – dùng transistor bổ phụ 2.3.2 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL 17