Báo cáo thực tập điện tử: Mạch điện tử như: Mạch khuếch đại ,mạch tạo dao động…

MỤC LỤC Lời mở đầu 3 I. KHÁI QUÁT CHUNG MẠCH ĐIỆN TỬ 4 1.1. Khái quát về mạch điện tử. 4 1.2. Các ứng dụng của mạch điện tử. 4 1.2.1. Khuếch đại tín hiệu. 4 1.2.2. Điều chế và giải điều chế tín hiệu. 5 1.2.3. Sử dụng mạch điện tử để tạo ra các tín hiệu. 5 II. MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 5 2.1. Khái quát chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. 5 2.1.1. Đặc tính của tín hiệu nhỏ. 5 2.1.2. Đặc điểm của mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. 6 2.2. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng. 6 2.2.1.Khái quát 6 2.2.3.1. Mạch ghép trực tiếp: 7 2.2.3.2:Mạch khuếch đại ghép RC : 8 2.2.3.3: Mạch khuếch đại ghép biến áp : 11 2.3:mạch khuếch đại DARLINGTOR: 13 2.3.1:Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter 14 2.4:mạch khuếch đại vi sai : 16 III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT: 20 3.1. mạch khuếch đại dung transistor: 22 3.2. mạch khuếch đại công suất dung ic : 26 IV.MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN : 27 1:KHÁI NIỆM CHUNG: 27 4.1.sơ đồ khuếch đại thuận : 27 4.2:Mạch khuếch đại đảo 28 4.3:Mạch cộng thuận: 30 4.5.sơ đồ mạch loga: 32 4.6.sơ đồ mạch đối loga: 33 4.7: sơ đồ mạch khuếch đại đối 34 V. MẠCH DAO ĐỘNG: 35 5.1.khái niện : 35 5.2. mạch dao động harley : 35 5.3. mạch dao đông amstrong: 36 5.4:mạch tạo dao động : 36 5.4.1.mạch dao động dịch pha: 36 5.4.2: mạch dao động cầu wien: 40 VI. đặc tính của linh kiện : 42 6.1..IC TDA 2003 42 6.2. Tụ điện, điện trở 44 6.2.1. Tụ điện 44 6.3. Triết áp: 45 6.4.khuếch đại thuật toán (AO): 46 Kết luận 49

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

I KHÁI QUÁT CHUNG MẠCH ĐIỆN TỬ 4

1.1 Khái quát về mạch điện tử 4

1.2 Các ứng dụng của mạch điện tử 4

1.2.1 Khuếch đại tín hiệu 4

1.2.2 Điều chế và giải điều chế tín hiệu 5

1.2.3 Sử dụng mạch điện tử để tạo ra các tín hiệu 5

II MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 5

2.1 Khái quát chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 5

2.1.1 Đặc tính của tín hiệu nhỏ 5

2.1.2 Đặc điểm của mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 6

2.2 Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng 6

2.2.1.Khái quát 6

2.2.3.1 Mạch ghép trực tiếp: 7

2.2.3.2:Mạch khuếch đại ghép RC : 8

2.2.3.3: Mạch khuếch đại ghép biến áp : 11

2.3:mạch khuếch đại DARLINGTOR: 13

2.3.1:Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter 14

2.4:mạch khuếch đại vi sai : 16

III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT: 20

3.1 mạch khuếch đại dung transistor: 22

3.2 mạch khuếch đại công suất dung ic : 26

IV.MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN : 27

1:KHÁI NIỆM CHUNG: 27

4.1.sơ đồ khuếch đại thuận : 27

4.2:Mạch khuếch đại đảo 28

4.3:Mạch cộng thuận: 30

4.5.sơ đồ mạch loga: 32

4.6.sơ đồ mạch đối loga: 33

4.7: sơ đồ mạch khuếch đại đối 34

V MẠCH DAO ĐỘNG: 35

5.1.khái niện : 35

5.2 mạch dao động harley : 35

5.3 mạch dao đông amstrong: 36

5.4:mạch tạo dao động : 36

5.4.1.mạch dao động dịch pha: 36

5.4.2: mạch dao động cầu wien: 40

VI đặc tính của linh kiện : 42

6.1 IC TDA 2003 42

6.2 Tụ điện, điện trở 44

6.2.1 Tụ điện 44

6.3 Triết áp: 45

6.4.khuếch đại thuật toán (AO): 46

Kết luận 49

NLời mở đầu

gày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì khoa học công nghệ cũng phát triển mộtcách mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử Xã hội phát triển, mức sống của conngười cũng được nâng cao, nhu cầu đặt ra cũng ngày càng cao, đòi hỏi về công nghệngày càng tinh vi và đa năng hơn Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghệ hóa,hiện đại hóa nhằm đưa Việt Nam thành nước công nghiệp văn minh, hiện đại Hiệnnay nước ta đang bước vào thời kỳ bùng nổ khoa học công nghệ, chính vì thế mànhiều vi mạch điện tử đa năng và tốc độ xử lý ngày càng nhanh

Để có thể tiếp cận với khoa học công nghệ, trong các trường Đại học, Cao đẳng

và các trường dạy nghề đã và đang hướng học sinh, sinh viên tiếp cận với khoa học

kỹ thuật một cách hiệu quả nhất

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội là một trong số các trường đứng hàng đầu

về đào tạo các ngành kỹ thuật Trong đó Kỹ thuật Điện tử được coi là nghành mũinhọn Là một sinh viên của trường, chúng em đã tiếp thu được nhiều kiến thức về Kỹthuật Điện tử qua các môn học cơ sở ngành và chuyên ngành nhờ đó đã cung cấpnhững kiến thức cơ bản cho chúng em về mạch điện tử như: Mạch khuếch đại ,mạchtạo dao động…

Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những sai sót, chúng em rấtmong có sự góp ý quý báu của các thầy giáo cùng toàn thể các bạn trong lớp đểchúng em có thể thực hiện đồ án hoàn thiện hơn.

Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn của thầy : TRẦN XUÂN PHƯƠNG và các bạn đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình làm báo cáo

này

Nhóm sinh viên thực hiện

I KHÁI QUÁT CHUNG MẠCH ĐIỆN TỬ

1.1 Khái quát về mạch điện tử.

Các mạch điển tử có nhiệm vụ gia công tín hiệu theo những thuật toán khácnhau, chúng được phân loại theo dạng tín hiệu được xử lý

Tín hiệu là số đo (điện áp, dòng điện) của một quá trình, sự thay đổi tín hiệu củatín hiệu theo thời gian tạo ra tín hiệu hữu ích

Có hai loại tín hiệu: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số Tín hiệu tương tự là tín hiệubiến thiên liên tục theo thời gian và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiêncủa nó Ngược lại, tín hiệu số là tín hiệu đã được rời rạc hóa về mặt thời gian vàlượng tử hóa về mặt biên độ, nó được biểu diễn bằng những tập hợp xung tại nhữngđiểm đo rời rạc Do đó, tín hiệu số chỉ lấy một số giá trị trong khoảng biến thiên củanó

Tín hiệu có thể khuếch đại, điều chế, tách sóng, chỉnh lưu, đo, truyền đạt… Đểgia công hai loại tín hiệu tương tự và tín hiệu số, người ta sử dụng hai mạch cơ bản:

mạch tương tự và mạch số.

Biên độ tín hiệu liên quan mật thiết đến độ chính xác của quá trình gia công tínhiệu và xác định mức độ ảnh hưởng của nhiễu đến hệ thống Khi biên độ tín hiệu nhỏthì nhiễu có thể lấn át tín hiệu Vì vậy, khi thiết kế các hệ thống điện tử cần lưu ýnâng cao biên độ tín hiệu ngay ở tầng đầu của hệ thống

Khuếch đại tín hiệu là chức năng quan trọng nhất của mạch tương tự Thôngthường trong một hệ thống tương tự, người ta phân ra thành các tầng gia công tínhiệu, các tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, các tầng khuếch đại điện áp, các tầng khuếchđại công suất…

Xu hướng phát triển của kỹ thuật mạch điện tử tương tự là nâng cao độ tích hợpcủa mạch, khi độ tích hợp tăng thì có thể chế tạo các hệ thống có chức năng ngàycàng hoàn hảo trên một chip(IC)

1.2 Các ứng dụng của mạch điện tử.

1.2.1 Khuếch đại tín hiệu.

Khuếch đại tín hiệu là một ứng dụng phổ biến nhất và nhiều nhất của mạch điện

tử Sử dụng mạch khuếch đại để khuếch đại tín hiệu trong các thiết bị điện tử, hay nóicách khác trong hầu hết các thiết bị điện tử đều có các mạch khuếch đại dùng đểkhuếch đại tín hiệu Tùy thuộc vào từng loại tín hiệu và từng mục đích khuếch đại tínhiệu mà ta có các mạch khuếch đại như: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, khuếch đạicông suất tín hiệu (biên độ lớn), mạch khuếch đại một chiều, khuếch đại xoaychiều…

1.2.2 Điều chế và giải điều chế tín hiệu.

Đây là ứng dụng của mạch điện tử dùng để thu phát tín hiệu trong các hệ thốngthông tin liên lạc Điều chế tín hiệu được thực hiện bằng mạch điện tử gọi là mạchđiều chế, ví dụ như các mạch điều chế biên độ, mạch điều chế tần số, mạch điều chếpha,…, các mạch điện này được sử dụng bên phát tín hiệu Ngược lại, bên thu tínhiệu dùng mạch điện tử thu lại tín hiệu, mạch đó gọi là mạch tách sóng, ví dụ mạchtách sóng biên độ, tần số, pha, …

1.2.3 Sử dụng mạch điện tử để tạo ra các tín hiệu.

Ví dụ như tạo ra tín hiệu hình sin, tín hiệu xung vuông, tín hiệu xung răng cưa,…Mạch điện tử loại này gọi là mạch tạo dao động Các mạch tạo dao động thường gặplà: Mạch tạo dao động hình sin, mạch tạo xung vuông, mạch tạo xung tam giác,…Ngoài ra, mạch điện tử còn được sử dụng để trộn tần tín hiệu trong các máy thuthanh, máy thu hình, dùng để lọc tần số tín hiệu, lọc nhiễu nguồn cho các thiết bị có

sử dụng mạng điện lưới, dùng để sử lý và chuyển đổi tín hiệu…

II MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

2.1 Khái quát chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ.

2.1.1 Đặc tính của tín hiệu nhỏ.

Tín hiệu nhỏ là tín hiệu điện có biên độ là điện áp hay dòng điện nhỏ (cỡ μVV

đến 1-3V) Một tín hiệu có biên độ nhỏ có các đặc điểm như sau:

- Tín hiệu có biên độ nhỏ thì không thể đưa ngay ra tải (loa, đèn hình, ) hay sửdụng được mà phải thông qua một khâu biến đổi trung gian (khuếch đại, )

- Tín hiệu có biên độ nhỏ có công suất, năng lượng yếu nên không có khả năngđiều khiển hay kích thích các mạch điện lớn, mà tín hiệu phải qua nhiều lần khuếchđại lên thì mới điều khiển được mạch

- Tín hiệu nhỏ nên thường bị nhiễu lấn át hoặc chèn làm cho bị sai lạc Trongtrường hợp tín hiệu nhỏ quá thì bị tín hiệu nhiễu lấn át hoàn toàn

- Việc xử lý và gia công tín hiệu nhỏ cũng rất phức tạp và khó, nếu không cẩnthận thì sẽ bị sai lạc rất nhiều, khi đó tín hiệu không còn ý nghĩa nữa

2.1.2 Đặc điểm của mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ

Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng để khuếch đại những tín hiệu có biên độ nhỏhoặc rất nhỏ, mạch khuếch đại có các đặc điểm sau:

- Mạch thường có điểm làm việc một chiều ở chế độ A, hay còn gọi là chế độhoạt động(công tác, làm việc) A Với chế độ hoạt động A thì mạch khuếch đại có thểkhuếch đại mà không làm méo tín hiệu

- Mạch thường có hệ số khuếch đại nhỏ (độ lợi nhỏ), mạch khuếch đại tín hiệu

nhỏ thường có hệ số khuếch đại trong khoảng vài lần đến vài chục lần (hoặc từ vàidecbel đến vài chục decibel).

- Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ có hệ số khuếch đại thấp nên ít khi có khả năngkhuếch đại làm bão hòa và cắt tín hiệu, hay nói cách khác, mạch khuếch đại không

có khả năng làm biến dạng tín hiệu

- Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường có công suất nhỏ, nên nguồn điện dùng

để cung cấp cho mạch làm việc thường có trị số nhỏ, trị số nguồn cũng cấp chomạch làm việc thường từ vài vôn đến một hai chục vôn

- Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường ít nên phải có biện pháp áp dụng để tỏanhiệt cho nó, vì công suất tiêu thụ của mạch thấp Các mạch điện khuếch đại tín hiệunhỏ thường được đặt ở các tầng khuếch đại đầu tiên trong các thiết bị điện tử

2.2 Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng.

2.2.1.Khái quát

- Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường là những mạch khuếch đại chỉ sử dụngmột phần tử khuếch đại để khuếch đại tín hiệu

- Các mạch khuếch đại thường sử dụng transistor lưỡng cực EC, CC, BC

2.2.2 Mạch khuếch đại dặc biệt như:

+ Mạch Kascode

+ Darlington

+ Visai,…

2.2.3.Mạch ghép tầng khuếch đại

Trong thực tế, tín hiệu ban đầu rất nhỏ nên thường phải sử dụng bộ khuếch đại

Để đạt được công suất yêu cầu thi ta phải ghép nhiều tầng khuếch đại với nhau

- Độ méo không đường nhỏ.

Muốn đạt được yêu cầu này phải chọn:

- Chọn và đảm bảo chế độ tĩnh, chế độ động thích hợp

- Chọn mạch ghép tầng sao cho đảm bảo phối hợp trở kháng giữa các tầng theochức năng của bộ khuếch đại

+ Bộ khuếch đại điện áp: ZV>>ZNguôn và Zra<<Zt

+ Bộ khuếch đại công suất: ZV≈ZNguôn và Zra≈Zt

+ Bộ khuếch đại dòng điện: ZV<<ZNguôn và Zra>>Zt

Trong đó: ZV ,ZNguôn ,Zra vàZt lần lượt là trở kháng vào bộ khuếch đại,trở kháng nguồn tín hiệu, trở kháng ra bộ khuếch đại và trở kháng tải

2.2.3.1 Mạch ghép trực tiếp

Hình 2.2.3.1a: Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp.

R1 là điện trở định thiên cho Transistor Q1

R2 là điện trở tải cho Transistor Q1, vừa là điện trở định thiên cho Transistor Q2

Ta có: UC 1=UB2

Để cho tín hiệu không bị méo dạng, ta phải chọn trị số R2 sao cho điện áp cựcgóp của Q1 không nhỏ hơn 1,2V, đây cũng là điện áp đặt lên Bazơ Q2 Nếu điện ápnày đặt hoàn toàn lên tiếp giáp Bazơ-Emitor của Q2 thì có thể làm hỏng tiếp giápnày Do đó, trong mạch ta phải mắc thêm R3 để làm sụt bớt điện áp UB 2 , đảmbảo thiên áp cho Transistor Q2 làm việc

UBE2=UB 2−UR 3

Thường chọn R2 = 5- 15k Ω để điện áp cực góp Q1 khoảng 1,2-2,5V Điệntrở R3 = 1,5 – 2,5 k Ω

Để khử hồi tiếp âm đối với tín hiệu trên R3 ta dùng tụ điện C2 cỡ 3 – 100 μV F

Ưu điểm của mạch ghép tầng trực tiếp là hệ số khuếch đại lớn và không gây rahiện tượng méo tần số như các cách ghép khác Tuy nhiên, điều chỉnh mạch phức tạp

và không ổn định

2.2.3.2:Mạch khuếch đại ghép RC

Hình 2.2.3.2 : sơ đồ mạch khuếch đại gồm 2 tầng ghép với nhau bằng RC

Ta đã biết hệ số khuếch đại điện áp của một tầng EC được xác định bởi :

Hình 2.2.3.2b: Mạch layout khuếch đại ghép tầng RC

Nói chung R4 lớn thì hệ số khuếch đại lớn, nhưng do R4 gây giảm áp một chiềunên nếu chọn R4 lớn quá làm UC và IC đều nhỏ, hệ số khuếch đại của mạch lạigiảm và giảm nhiều ở tần số cao Nếu chọn R3 nhỏ sẽ làm giảm hệ số khuếch đại vàgiảm cả trở kháng vào tầng sau.Vì vậy R4 thường chọn từ 2-5kΩ

Các linh kiện sử dụng và tác dụng từng linh kiện:

R1, R2: phân áp

R3 VR, R6: trở kháng vào

R4,R7: trở kháng ra

R8, R5: ổn định điện áp

C1,C2,C3: lọc nguồn, ngăn điện áp 1 chiều

Ce1, Ce2: ổn định, lọc tín hiệu, hồi tiếp

Q1, Q2: khuếch đại tín hiệu

- Ưu điểm: Đơn giản

- Nhược điểm: Tầng khuếch đai ghép RC thường có tiêu tán nhiệt năng trên các tải

RC nên có hiệu suất thấp

2.2.3.3 Mạch khuếch đại ghép biến áp

Hình 2.2.3.3a: Mạch khuếch đại ghép tầng dùng biến áp.

Hình 2.2.3.3b:Sơ đồ tương đương

Hình 2.2.3.3c:Mạch layout mạch khuếch đại ghép tầng dùngbiến áp

Phần tử ghép là biến áp gồm hai cuộn dây L1 và L2 Ghép biến áp không chỉcách ly các tầng về dòng điện một chiều mà còn làm tăng hệ số khuếch đại Ku và Ki

Vì điện trở một chiều của cuộn sơ cấp biến áp nhỏ nên hạ áp một chiều trên nónhỏ

Về xoay chiều tụ C2 và C3 có trở kháng rất nhỏ, nên toàn bộ tín hiệu điện áp ởhai đầu cuộn thứ cấp đưa vào cực B của Q2, làm tín hiệu ra lớn

Khi xét đến sự phối hợp trở kháng giữa các tầng thì trở kháng vào của tầng sau sẽphản ánh về tầng trước qua biến áp là:

Zra=n2

Vì trở kháng ra của Transistor tầng trước lớn hơn trở kháng vào của tầng sau nên

số vòng cuộn sơ cấp nhiều hơn số vòng cuộn thứ cấp

Ưu điểm:

hoàn toàn cách điện DC giữa các tầng, nội trở của cong dây đồng rất nhỏ (khoảng vàiôm) nên tiêu hao công suất một chiều nhỏ, làm tăng hiệu suất mạch , việc phối hợp trởkháng giữa các tầng luôn được đáp ứng dễ dàng để giảm méo và tăng công suất ra cựcđại và nhờ có ưu điểm này nên mạch ghép biến áp có thể vừa dung làm mạch khuếchđại tín hiệu nhỏ nhất là đẻ khuếch đại công suất

Nhược điểm:

làm giảm biên độ tín hiệu ở tần số cao do tụ tạp tán giữa các vòng dây biến áp , tổnhao ở lõi sắt và hơi cồng kềnh

2.3.mạch khuếch đại DARLINGTOR

.Đặc điểm của mạch : điện trở Hệ số khuếch đại dòng điện lớn ,hệ số khuếchđại điện áp 1 trên tải emitter

Hình 2.3.a:Sơ đồ mạch khuếch đại Darlingtor

Khi cần trở kháng vào tầng khuếch đại lớn để dòng vào nhỏ, hệ số khuếch đạilớn ta nối mạch khuếch đại theo Đarlingtơn Mạch gồm hai tranzito T1 và T2đấu như hình 2.2.

Khi cấp nguồn thoả mãn để Q1,Q2 làm việc chế độ khuếch đại ta có:

IC = IC1

Còn : I e1¿I B 2

Bỏ qua thành phần dòng ngược ban đầu ta có :

IC = β1 IB1 + β2 IB2 = β1 IB1 + β2 (1 + β1 ).IB1

= β1 IB1 + β2 IB1 + β1 β2 IB1 ≈ β1 β2 IB1

Vì β1 ,β2 >> 1,trong đó βr1βr2thứ tự là hệ số khi khuếch đại của dòng transistorQ1Q2

Vậy hệ số khuếch đại dòng của sơ đồ DARLINGTON là :

βr=¿ βr1 βr2

Điện áp đầu vào của mạch : U BE=I B 1 r v 1+¿r v2(1+βr)

Nên điện trở vào là : z v=¿ U BE / I B 1= Z v1+ z v 2(1+βr)

2.3.1.Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter

Hình 2.3.1a: Sơ đồ mạch Darlington lặp emitter

Hình 2.3.1b:Sơ đồ Darlington lặp tương đương

Vì UR = (IB + BDIB)RE

 IBrv = UV – UR = UV – IB(1 + BD)RE

Đặc điểm của mạch darlington :

- Điện trở vào lớn ,điện trở ra nhỏ, hệ số khuếch đại dòng lớn, hệ số khuếch đại điện

áp = 1 trên tải emitter

- Cách phân cực của mạch giống như một tâng lặp emitter dùng hồi tiếp dòng điện ởemitter, chú ý rằng dòng emitter của tầng thứ nhất chính là dòng base của tầng thứhai

 Nói chung các BJT có hệ số khuếch đại tương đối thấp mà yêu cầu dòng điều khiểnlớn nên sơ đồ mắc Darlingtonlaf một yêu cầu đặt ra với 2 transistor Q1 và Q2 có hệ

số khuếch đại là B1 và B2 khi mắc thành darlington thì hệ số khuếch đại tổng là :

B = B1 + B2 + B1B2

- Các đặc điểm chính của mạch lặp E sử dụng kết nối Darlington so với mạch lặp Edùng Transistor đơn là:

+ Trở kháng vào cao hơn

+ Hệ số khuếch đại điện áp Av gần 1 hơn

+ Hệ số khuếch đại dòng điện tổng rất lớn

+ Trở kháng ra nhỏ hơn

- U vào được điều chỉnh qua R1 rồi được lọc qua tụ C1 đưa đến chân B của transistorQ1

Ic1 = β1Ib1,

- Dòng Ie của con thứ nhất được đưa vào làm dòng Ib của con thứ nhì Nhờ vậy, dòngđiện thay vì được khuếch đại lên β lần thì bây giờ được khuếch đại β1 rồi lại đượckhuếch đại β2 lần.

2.4.mạch khuếch đại vi sai

Đặc điểm : mạch gồm có 2 đầu vào và 2 đầu ra.cưc eminttor của 2 transistorđược nối với nhau mạch làm việc theo nguyên lý căn bằng nếu 2 transistor đươcchế tạo cùng điều kiện và Rc1=Rc2=Rc điện áp được lấy ra giữa hai collector (kiểu đối xứng ) Tuy theo cách đua tín hiệu vào mà có các chế độ khác nhau:-đua tín hiệu vào 1 đầu ,còn một đầu nối đất- chế độ đơn

- hai đầu vào đưa tín hiệu khác nhau – chế độ vi sai

- đưa cùng 1 tín hiệu vào 2 đầu _ chế độ đồng pha

Sơ đồ nguyên lý của khuếch đại vi sai.

Xét sơ đồ nguyên lý của khuếch đại vi sai trên hình 2.1.Đây là một cầu cân

bằng song song: hai nhánh của cầu là RC1 và RC2, hai nhánh kia là hai transistor T1 và

T2 Nếu RC1 = RC2 và hai transistor có tham số hệt nhau thì cầu cân bằng

Mạchcó haiđầu vào V1 và V2, tín hiệu ra Ura lấy giữa hai colecto của T1 và T2 Nế

u đưa vào hai

đầu vào hai tín hiệu giống hệt nhau cả về biên độ và pha thì tín hiệu đó gọi là đồngpha, còn biên độ như nhau nhưng ngược pha thì gọi là tín hiệu ngược pha hay tín h

iệu.Xét phản ứng của mạch đối với tín hiệu vào đồng pha và ngược pha.

Hình 2.4: Khuếch đại vi sai trên transistor lưỡng cực

Nếu coi mạch hình 2.1 hoàn toàn đối xứng ( R’1 = R1, R’2 = R2, RC1 = RC2, T1

và T2 giống hệt nhau) thì tín hiệu vào đồng pha sẽ gây nên phản ứng hệt nhau cả

về trịtuyệt đối và dấu của các dòng emitter và colectơ của T1 và T2 Như vậy điện

áp ở haicolectơ sẽ biến thiên như nhau và điện áp ra sẽ bằng không,giống nhưở trạng thái tĩnh.Nói cách khác là mạch ra của khuếch đại vi sai lý tưởng

không phản ứng với tínhiệu vàođồng pha.Trong khi đó gia số của dòng emitter của

T1, T2 sẽ tạo nên trên REmột điện áp hồi tiếp âm làm giảm lượng biến thiên

của colectơ so với trường hợp RE =0

Khi tín hiệu vào là ngược pha đặt vào hai base thì các dòng biến thiên như

nhau về trị tuyệt đối nhưng ngược chiều ( ngược dấu),tức là điện áp Ura sẽ xuất hiện.Lúc này điện áp hồi tiếp âm trên RE không xuất hiện vì dòng emitter của một

transistortăng bao nhiêu thì dòng emitter của transistor kia giảm đi bấy nhiêu như vậy khuếchđại vi sai phản ứng với tín hiệu vào ngược pha

Vì khuếch đại vi sai lý tưởng phản ứng với tín hiệu vào ngược pha, khôngphản ứng với tín hiệu vào đồng pha nên tất cả những biến thiên do nhiệt độ, lão hoá linh kiện, tạp âm, nhiễu có thể coi là các tác động vào đồng pha Tức là khuếch đạivi sai sẽ làm việc ổn định, ít bị nhiễu tác động.các chế độ làm việc:

Suy ra:IB=Uvl 2 r

Dòng điện tại collector: I

hệ số khuếch đại vi sai là :

hình 3.20a.trong sơ đồ này,trở kháng ra của mạch CE la r0 đóng vai trò của R E trongcác sơ đồ trước.

III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

Mạch khuếch đại công suất thường được sử dụng để nâng công suất tín hiệu lêncao trước khi đưa ra tải, thường sử dụng cho tải có điện trở thấp Thông số để đánh giámạch khuếch đại công suất chính là hiệu suất, :



Hiệu suất chính là tỷ số công suất tín hiệu ngỏ ra trên tải với công suất nguồn cungcấp cho mạch Một mạch khuếch đại công suất là lí tưởng khi hiệu suất bằng 100%, cónghĩa là toàn bộ năng lượng nguồn cung cấp cho mạch được chuyển đổi thành nănglượng tín hiệu ra tải Trên thực tế do năng lượng một phần bị tiêu tán trên các linh kiệnhoạt động trong mạch nên hiệu suất của mạch luôn luôn nhỏ hơn 100%

 Phân loại mạch khuếch đại công suất

Về cơ bản có 5 dạng mạch khuếch đại công suất: lớp A, B, AB, C và D

- Mạch khuếch đại công suất lớp A là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làmviệc Q nằm trong vùng khuếch đại và nó dẫn trong toàn chu kì của tín hiệu ngỏ vào

- Mạch khuếch đại công suất lớp B là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làmviệc Q nằm trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn trong một bán kì của của tín hiệungỏ vào

Mạch khuếch đại công suất lớp AB là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc

Q nằm trong vùng khuếch đại gần vùng tắt do đó transistor dẫn hơn một bán kì và íthơn một chu kì của của tín hiệu ngỏ vào

- Mạch khuếch đại công suất lớp C là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làmviệc Q nằm sâu trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn ít hơn một bán kì của của tínhiệu ngỏ vào.

Dạng sóng dòng iC của bốn dạng mạch khuếch đại công suất với tín hiệu ngỏ vào códạng sin trong hình 6.1

Hình 3: a Dạng sóng dòng i C của mạch khuếch đại công suất chế độ A; b Dạng sóng dòng i C của mạch khuếch đại công suất chế độ B; c Dạng sóng dòng i C của mạch khuếch đại công suất chế độ AB; d Dạng sóng dòng i C của mạch khuếch đại công suất chế độ C

- Mạch khuếc đại công suất chế độ D là mạch có hiệu suất rất cao transistor chủyếu hoạt động ở chế độ xung

- Các mạch khuếch đại công suất khác: có nhiều mạch khuếch đại công suất khácnhư G, H, S…Hầu hết chúng là biến thể của mạch khuếch đại công suất chế độ AB,tuy nhiên chúng cho hiệu suất rất cao được sử dụng cho những thiết kế có công suấtngỏ ra lớn Nhưng trong chương này chúng ta chủ yếu chỉ khảo sát ba dạng cơ bảndùng trong mạch khuếch đại công suất tín hiệu âm tần là A, B và AB

3.1 mạch khuếch đại dung transistor

Sơ đồ khối :

KHUẾCH ĐẠI VI SAI

CÔNG SUẤT

HỒI TIẾP ÂM

Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị như: đầu video, micro,đấu DVD… là nhữngtìn hiệu nhỏ có biên độ nhỏ: từ 30mV đến 775mV Tìn hiệu này được đưa vàomạch khuếch đại công suất, sau khi được khuếch đại thành tín hiệu có biên độlớn và được đưa ra loa

Sơ đồ khối của một mạch khuếch đại công suất thường được chia làm bagiai đoạn và hồi tiếp âm:

- Tầng khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ: vi sai điện áp vào, cho khuếch đạidòng ở ngõ ra

- Tầng lái hay tầng khuếch đại điện áp: ngõ vào là dòng điện, cho khuếch đạiđiện áp ở ngõ ra

- Tầng khuếch đại công suất: là tầng khuếch đại đồng nhất điện áp và dòngđiện, cung cấp công suất lớn cho tải( loa)

- Hồi tiếp âm: giữ cho mạch hoạt động ổn định và làm giảm méo tín hiệu

Hình 3.1a Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất

+C54700u F

C4 104

C1 10u F

4148D2

4148D1

Q5

Q4 Q3

Q2 Q

8

R13 2.2

R12 2.2

R9 33 k

R8 1k

R1 1 820

R10 330 R7

820

R6 820

R5 1k

R4

10k

R 3

10 k

R1 10k

R2 10k

b.sơ đồ mạch nguyên lý :

Hình 3.1b.1:Sơ đồ mạch nguyên lý mạch khuếch đại công suất

Hình 3.1b.2: Mạch layuot mạch khuếch đại công suất

c Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của từng tầng

Tầng công suất:

 Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 3.1c: Sơ đồ nguyên lí tầng công suất

Hoạt động của mạch

- Khi tín hiệu vào có bán kì dương:

+ VBE tăng lên nên Q3 phân cực thuận dẫn dòng đổ vào cực B của Q4, làm cho Q4 phâncực thuận dẫn dòng mạnh từ nguồn + Vcc qua loa và xuống Mass

+ Còn Q5 không phân cực, vì vậy Q5 không rút dòng

- Khi tín hiệu vào có bán kì âm:

+ VBEQ9 giảm xuống, làm cho Q5 phân cực thuận rút dòng mạnh từ Mass qua loa và đổ

về -Vcc

+ Còn Q3 phân cực nghịch tắt nên không phân cực cho Q4.

- Phần tử VBIAS làm nhiệm vụ định mức điện áp cho VBEQ8, VBEQ4 và VBEQ3, VBEQ5 để haicặp BJT Q3, Q4 và, Q5 làm việc ở lớp AB Phần tử VBIAS có thể điều chỉnh được để cânchỉnh điện áp tại điểm giữa của hai BJT Q4và Q5 bằng 0V.

d, tầng tiền khuệch đại vi sai :