Luận văn nghiên cứu thiết kế mạch khuếch đại công suất dùng tranzito lưỡng cực

Chính vì vậy tôi chọn đề tài tốt nghiệp cho mình là " Nghiên cứu thiết kế mạch khuếch đại công suất dùng tranzito lỡng cực" với mục đích làm tăng thêm hiểu biết của mình về khuếch đại cô

Trờng Đại học Vinh

khoa vật lý

-

 -nghiên cứu thiết kế mạch khuếch đại công

suất dùng tranzito lỡng cực

khoá luận tốt nghiệp đại học ngành cử nhân khoa học vật lý

Chơng 1 Tổng quan về mạch khuếch đại công suất

3

1.1 Khái niệm về khuếch đại và nguyên lý xây dựng một

1.3 Hồi tiếp trong các tầng khuếch đại

61.3.1 Khái niệm về hồi tiếp

61.3.2 ảnh hởng của hồi tiếp âm đến tính chất của bộ khuếch đại

112.1.2 Phân cực Tranzito bằng điện áp phản hồi

122.1.3 Phân cực Tranzito bằng dòng emitơ (tự phân cực)

14

2.2 Các chế độ làm việc cơ bản của một tầng khuếch đại

172.2.1 Chế độ A

172.2.2 Chế độ B

172.2.3 Chế độ AB

18

2.3 Tầng khuếch đại công suất đơn

18

2.3.1 Sơ đồ tầng khuếch đại

182.3.2 Nguyên lý làm việc và các tham số cơ bản

20

2.5 Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo không có biến áp

252.5.1 Sơ đồ tầng khuếch đại

252.5.2 Nguyên lý làm việc và các tham số cơ bản

28

3.1.2 Các bớc tính toán thiết kế

283.1.3 Mô phỏng kết quả trên phần mềm CircuitMaker

32

3.2 Bài toán 2

363.2.1 Yêu cầu thiết kế

363.2.2 Các bớc tính toán thiết kế

363.2.3 Mô phỏng kết quả trên phần mềm CircuitMaker

38

Kết luận

42

Tài liệu tham khảo

43

Lời mở đầu

Sự ra đời của tranzito năm 1948 đã mở ra một thời kỳ mới cho ngành kỹthuật điện tử Kể từ đó đến nay kỹ thuật điện tử đã phát triển một cách nhanhchóng, đem lại những lợi ích vô cùng to lớn cho đời sống xã hội Những sảnphẩm của kỹ thuật điện tử có mặt hầu hết trong các hoạt động của con ngời

Trong những năm gần đây Việt Nam đã có những tiến bộ vợt bậc trongviệc chế tạo các thiết bị điện tử, sản phẩm điện tử của Việt Nam đã tạo đợcniềm tin của khách hàng trong nớc cũng nh các nớc trên thế giới Việt Nam đãchú trọng đầu t cho việc nghiên cứu nhằm tạo ra những sản phẩm có chất l-ợng, đáp ứng đợc nhu cầu của con ngời Việc học tập và nghiên cứu trong cáctrờng đại học cũng không nằm ngoài mục đích đó

Chúng ta đã biết một trong những ứng dụng quan trọng nhất củatranzito là dùng để khuếch đại tín hiệu điện Nghĩa là dùng tranzito để thiết kếcác tầng khuếch đại nhằm biến đổi năng lợng của nguồn một chiều thànhnăng lợng của tín hiệu xoay chiều Trong đó tầng khuếch đại công suất là tầngcuối cùng nối với tải tiêu thụ, nó có ảnh hởng lớn nhất đến chất lợng của cácthiết bị Việc nghiên cứu tầng khuếch đại công suất là rất cần thiết Chính vì

vậy tôi chọn đề tài tốt nghiệp cho mình là " Nghiên cứu thiết kế mạch

khuếch đại công suất dùng tranzito lỡng cực" với mục đích làm tăng thêm

hiểu biết của mình về khuếch đại công suất cũng nh các vấn đề khác của kỹthuật điện tử và đáp ứng một phần sở thích tìm hiểu về các thiết bị điện tử Tôi

hy vọng đề tài của mình sẽ đợc mở rộng nghiên cứu trong thời gian tới

* Nội dung của đề tài bao gồm ba phần chính

- Chơng 1: Trình bày tổng quan về mạch khuếch đại công suất: Các khái

niêm, chỉ tiêu, tham số và các điều kiện ảnh hởng đến tầng khuếch đại côngsuất

- Chơng 2: Nghiên cứu mạch khuếch đại công suất dùng tranzito lỡng cực

trình bày các phơng pháp phân cực, chế dộ làm việc và nguyên lý làm việc củamột số tầng khuếch đại

- Chơng 3: Thiết kế một số mạch khuếch đại công suất dùng tranzito lỡng cực

và mô phỏng kết quả trên máy tính bằng phần mềm CircuitMaker

Chơng 1Tổng quan về mạch khuếch đại CÔNG SUấT

1.1.1 Khái niệm về khuếch đại

a khái niệm

khuếch đại là quá trình nâng cao công suất của tín hiệu mà không làmbiến đổi dạng của nó.Thực chất của quá trình khuếch đại là quá trình biến đổinăng lợng có điều kiện ở đây năng lợng của nguồn một chiều sẽ đợc biến đổi

thành năng lợng của tín hiệu xoay chiều có quy luật biến đổi mang thông tincần thiết.

Để khuếch đại tín hiệu ngời ta thờng sử dụng các phần tử tích cực nhtranzito, IC Mỗi tầng khuếch đại bao giờ cũng có một hoặc nhiều phần tử

điều khiển là tranzito, một bộ khuếch đại gồm nhiều tầng khuếch đại, đầu vàocủa bộ đợc nối với nguồn tín hiệu còn đầu ra đợc nối với tải

Hình 1.1 Bộ khuếch đại ghép nhiều tầng

b Phân loại các tầng khuếch đại

- Phân loại theo nhiệm vụ:

+ Tầng khuếch đại điện áp,

+ Tầng khuếch đại dòng điện,

+ Tầng khuếch đại công suất

- Phân loại theo tần số làm việc:

+ Tầng khuếch đại tín hiệu tần số thấp (khuếch đại âm tần),

+ Tầng khuếch đại tín hiệu tần số cao (khuếch đại cao tần),

+ Tầng khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (khuếch đại tín hiệu mộtchiều)

- Phân loại theo chế độ hoạt động:

+ Tầng khuếch đại hoạt động ở chế độ A,

+ Tầng khuếch đại hoạt động ở chế độ B,

+ Tầng khuếch đại hoạt động ở chế độ AB

1.1.2 Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại

Sơ đồ nguyên lý của một tầng khuếch đại:

0

0

I t

Hình 1.2

a Nguyên lý của tầng khuếch đại EC

b Biểu đồ thời gian của điện áp và dòng điện ở mạch ra

ở đây phần tử điều khiển là tranzito lỡng cực có trở kháng thay đổi theo

sự điều khiển của điện áp hoặc dòng điện đặt tới cực điều khiển bazơ Qua đó,

điều khiển quy luật biến đổi dòng điện ở mạch ra Tín hiệu lấy ra ở cựccôlectơ biến thiên cùng quy luật với tín hiệu vào nhng độ lớn đợc tăng lênnhiều lần Để đơn giản ta giả sử điện áp vào cực điều khiển có dạng hình sin

Từ sơ đồ hình 1.2 ta thấy rằng dòng điện và điện áp ở lối ra tỷ lệ vớidòng điện và điện áp ở lối vào cần phải coi nh là tổng các thành phần xoaychiều (dòng điện và điện áp) trên nền của thành phần một chiều I0 và U0 Phải

đảm bảo sao cho biên độ thành phần xoay chiều không vợt quá thành phầnmột chiều, nghĩa là I0 > Im và Uo > Um nếu điều kiện đó không thoả mãn thìdòng điện ở mạch ra trong khoảng thời gian nhất định sẽ bằng không và sẽlàm méo dạng tín hiệu ra

Để đảm bảo hoạt động cho tầng khuếch đại, mạch ra của nó phải cóthành phần dòng một chiều I0 và điện áp một chiều U0 Tơng tự ở mạch vàongoài nguồn tín hiệu cần khuếch đại ngời ta đặt thêm điện áp một chiều UVO

(hay dòng điện một chiều IVO) thành phần dòng điện và điện áp một chiều xác

định chế độ tĩnh của tầng khuếch đại Tham số của chế độ tĩnh theo mạch vào(IVO,UVO) và theo mạch ra (IO,UO) đặc trng cho trạng thái ban đầu của tầngkhuếch đại khi cha có tín hiệu vào

1.2 Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của tầng khuếch đại

Để đánh giá chất lợng của một tầng khuếch đại ngời ta định nghĩa cácchỉ tiêu và tham số sau

P

=

V V

r r I U

I U

. = Ku Ki (1.4)

Khi ghép n tầng khuếch đại với các hệ số khuếch đại tơng ứng là k1 ,k2,…,kn

thì hệ số khuếch đại tổng cộng của bộ khuếch đại xác định bởi công thức:

U

(1.7) ; Zr =

r

r I

U

(1.8)Nói chung chúng là các đại lợng phức Z = R + j X

1.2.3 Méo phi tuyến

Méo này do tính chất phi tuyến của các tranzito gây ra, thể hiện trong thànhphần đầu ra xuất hiện các thành phần tần số lạ tức là không có ở đầu vào Nếu UV

chỉ có thành phần tần số  mà Ur có các thành phần tần số n (với n = 0, 1, 2,

3… ) với các biên độ tơng ứng Umn khi đó hệ số méo phi tuyến là:

m

mn m

m

U

U U

U

1

2 2

1.2.4 Hiệu suất của tầng khuếch đại

Đợc xác định bằng tỷ số giữa công suất ra trên tải Pr và công suất nguồnmột chiều cung cấp cho tầng khuếch đại là P0

1.3 Hồi tiếp trong các tầng khuếch đại

1.3.1 Khái niệm về hồi tiếp

Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) của mạngbốn cực tích cực về đầu vào thông qua mạng bốn cực gọi là mạng hồi tiếp

Hồi tiếp đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật mạch tơng tự

Hồi tiếp cho phép cải thiện tính chất của bộ khuếch đại nâng cao chất ợng của bộ khuếch đại

l-Hình 1.2 Sơ đồ khuếch đại có hồi tiếp

Kht: Hệ số hồi tiếp

XV: Tín hiệu vào

Xh: Tín hiệu hiệu

Xr: Tín hiệu ra

Xnt: Tín hiệu hồi tiếp

Ngời ta phân biệt hai loại hồi tiếp cơ bản là hồi tiếp âm và hồi tiếp

d-ơng Tín hiệu hồi tiếp âm ngợc pha với tín hiệu vào nên làm yếu tín hiệu vào.Ngợc lại tín hiệu hồi tiếp dơng đồng pha với tín hiệu vào do đó làm mạnh tínhiệu vào Hồi tiếp dơng thờng làm cho bộ khuếch đại mất ổn định và nó thờng

đợc sử dụng trong mạch tạo dao động

Ngoài ra, còn phân biệt hồi tiếp một chiều và hồi tiếp xoay chiều

Hồi tiếp âm một chiều đợc dùng để ổn định chế độ công tác, còn hồi tiếp

âm xoay chiều đợc dùng để ổn định các tham số của bộ khuyếch đại

Mạch điện của bộ có hồi tiếp đợc làm bốn loại:

- Hồi tiếp nối tiếp - điện áp (hình 1.4.a): tín hiệu hồi tiếp đa về đầu vào nốitiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp ra

- Hồi tiếp song song điện áp (hình 1.4.b): tín hiệu hồi tiếp đa về đầu vào

song song với tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp ra

- Hồi tiếp nối tiếp dòng điện (hình 1.4.c): tín hiệu hồi tiếp đa về đấu vào nối

tiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện ra

- Hồi tiếp song song dòng điện (hình 1.4.d): tín hiệu hồi tiếp về đầu vào

song song với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện ra

Hình 1.4 Các loai mạch hồi tiếp

1.3.2 ảnh hởng của hồi tiếp âm đến tính chất của bộ khuếch đại

a ảnh hởng của hồi tiếp âm đến độ ổn định của hệ số khuếch đại

Trong thực tế có nhiều trờng hợp ngời ta cần dùng các bộ khuếch đại có

hệ số khuếch đại ổn định, không phụ thuộc vào nhiệt độ và các biến đổi của

điện áp nguồn, vào thời gian sử dụng cũng nh độ tạp tán của tranzito Bằngtính toán sau đây ta thấy bộ khuếch đại dùng hồi tiếp âm có thể đáp ứng đợcyêu cầu đó.

Gọi sai số hệ số khuếch đại toàn phần của bộ khuếch đại có hồi tiếp là ktp

của bộ khuếch đại không có hồi tiếp là k

Từ phơng trình cơ bản của mạng bốn cực có hồi tiếp:

ktp =

V

r X

kk

k k

k dk k k

k

nt

n nt

nt n

n

nt ( 1 )2 . ( 1 )2

) 1 (

k kk

k k k

k k

k

nt ht

nt nt

nt n

n tp

1

số khuếch đại của bộ khuếch đại thì không có hồi tiếp Trong khi đó sai số của

kn và knt của bộ khuếch đại chính xác các phần tử thụ động của mạch phải có

độ chính xác cao

Đối với bộ khuếch đại nhiều tầng có thể thực hiện hồi tiếp bao nhiêutầng hoặc hồi tiếp từng tầng riêng biệt

(a)

Hình 1.5 Bộ khuếch đại nhiều tầng có hồi tiếp

+

-(b)

Hồi tiếp bao nhiều tầng cho độ ổn định cao hơn hồi tiếp 1 tầng Thậtvậy nếu có bộ khuếch đại n tầng hệ số khuếch đại mỗi tầng là k và hệ sốkhuếch đại của bộ khuếch đại thì có hồi tiếp là k’ thì với bộ khuếch đại dùnghồi tiếp âm bao nhiêu tầng riêng rẽ ta có:

K’ =

V

r X

X

nt

k k

k

)

X

=

nt n

n k k

n

) (

k



(1.17)

b ảnh hởng của hồi tiếp âm đến trở kháng vào

- Hồi tiếp nối tiếp

Khi không có hồi tiếp trở kháng vào là Zv khi có hồi tiếp trở kháng vào là Zv'

Zv' = g Zv ; g là độ sâu hồi tiếp

- Hồi tiếp song song

Khi không có hồi tiếp trở kháng vào là Zv , khi có hồi tiếp trở kháng vào là Zv'

Zv' =

g

1

Zv

- Vậy: Hồi tiếp âm nối tiếp làm trở kháng vào của mạch nằm trong vòng hồi

tiếp tăng lên g lần và hồi tiếp âm song song làm giảm trở kháng vào g lần.

c, ảnh hởng của hồi tiếp âm đến trở kháng ra

- Hồi tiếp điện áp

Trở kháng ra khi không có hồi tiếp là Zr , khi có hồi tiếp là Zr' và Zr' = g1 Zr

- Hồi tiếp dòng điện

Trở kháng ra khi không có hồi tiếp là Zr khi có hồi tiếp là Zr' và Zr' = g Zr

- Vậy : Hồi tiếp âm dòng điện làm trở kháng ra của phần mạch nằm trong

vòng hồi tiếp giảm g lần Hồi tiếp âm dòng điện làm trở kháng ra của một trong vòng hồi tiếp tăng g lần.

d ảnh hởng của hồi tiếp đến dải động của bộ khuếch đại và méo phi tuyến

Nhờ hồi tiếp âm dải động của bộ khuếch đại đợc mở rộng Thật vậy, khikhông có hồi tiếp thì toàn bộ tín hiệu đa đến đầu vào bộ khuếch đại, do đó Xh

của đờng đặc tính truyền đạt của bộ khuếch đại gây ra tơng ứng cũng giảm ít

nhất là g lần Đó là một trong những u điểm lớn nhất của hồi tiếp âm vì nhờ đó

có thể nâng cao tính chân thực và độ nhạy của bộ khuếch đại

chơng 2Nghiên cứu mạch khuếch đại công suất dùng tranzito lỡng cực

2.1 Phân cực và ổn định chế độ làm việc cho tầng khuếch đại công suất

Biểu thức (2.4) đợc gọi là phơng trình đờng tải, ở đây giá trị E và Rt cố

định, ta thấy IC tăng thì UCE giảm và ngợc lại

Trờng hợp hai ta dùng hai nguồn một chiều UBB và EC (hình 2.1b)

Hai mạch điện ở hình 2.1a và hình 2.1b là tơng đơng nhau nếu EC = UBB thìmạch ở hình 2.1b có thể thay bằng mạch ở hình 2.1a

Ta có thể xét tính ổn định nhiệt của hai sơ đồ trên Do IB = const nên

C

B I

I



 = 0 (2.5)

I

S ( 2.6)

trong đó  là hệ số khuếch đại dòng tĩnh

Nh vậy khi phân cực cho tranzito bằng dòng cố định có hệ số ổn địnhnhiệt S phụ thuộc vào hệ số khuếch đại dòng tĩnh  , nghĩa là khi dùng loạimạch này muốn thay đổi độ ổn định nhiệt chỉ có một cách là đổi tranzitohơn nữa vì  của tranzito thờng lớn cho nên hệ số S của loại mạch này th-ờng lớn và do đó độ ổn định nhiệt kém

2.1.2 Phân cực tranzito bằng điện áp phản hồi

- Sơ đồ mạch phân cực:

Hình 2.2 Sơ đồ mạch phân cực bằng điện áp phản hồi

- Cơ chế hoạt động

Trong phần trớc mạch phân cực cho tranzito bằng dòng cố định có độ

ổn định nhiệt không cao hơn nữa dòng IC tăng nhanh làm cho điện áp UCE

giảm Khi này điện áp này làm cho dòng IB giảm, rồi giảm dòng IC trở lạigiá trị ban đầu Nh vậy ta có thể dùng mạch phân cực cho tranzito bằng

điện áp phản hồi Khi IC tăng lên nhờ dòng IC (khi nhiệt độ tăng) thì IB

giảm, và quay trở lại làm giảm IC trở lại giá trị ban đầu ở đây mạch phâncực bằng điện áp phản hồi bao hàm cơ chế dòng IB cảm biến theo điện áp(hoặc dòng ở mạch ra).

Điểm công tác tĩnh xác định nh sau: E = (IC + IB ) Rt + UCE (2.7) Mặt khác E = (IC + IB ) Rt +IB.RB + UBE (2.8) Nếu coi UBE rất nhỏ có thể bỏ qua đợc ta có:

E = (IC + IB ) Rt +IB.RB (2.9)

Từ (2.7) và(2.9) ta có: UCE = IB.RB (2.10) Với IC = .IB thay vào biểu thức (2.9)

Ta đợc E = (1+ ) IB.Rt + IB.RB = IB [(1+ ).Rt + RB] (2.11)

 IB =

B

t + R ).R +

E

(2.12) Dòng colectơ ứng với điểm công tác tĩnh Q: ICQ = .IBQ

Điện áp giữa colectơ và và emitơ ứng với điểm công tác tĩnh Q là:

UCEQ = IBQ RB Xác định đặc tính ổn định nhiệt độ của mạch phân cực dùng điện ápphản hồi

Từ biểu thức (2.9) Ta có IB =

B t

T C R R

R I E



(2.13) Lấy vi phân hai vế biểu thức (2.12) theo IC ta có:

C

B t B

t C

B

I

I R R

R dI

t B R R

R R S

) )(

1 (

I



 phụ thuộcvào RB Do đó S không cố định, nếu RB << Rt thì S gần tới một đơn vị, điềunày nói lên rằng khi tăng RB thì hệ số ổn định nhiệt S sẽ không nhỏ hơn 1

Điện áp phản hồi âm qua điện trở RB trong mạch phân cực làm tăng độ

ổn định đồng thời làm giảm hệ số khuếch đại tín hiệu xoay chiều

Mạch phân cực điện áp phản hồi có độ ổn định nhiệt tốt hơn mạch phâncực bằng dòng cố định, tuy nhiên loại mạch này không ổn định nhiệt độlên cao vì điểm công tác tĩnh và độ ổn định nhiệt phụ thuộc lẫn nhau



2 1

U

U 

(2.17) Để cho mạch ổn định thì UB>> U BE

Do đó để cho UB ổn định cần chọn R 1 và R 2 càng nhỏ càng tốt, nhng để

đảm bảo điện trở vào của mạch đủ lớn thì R 1 , R 2lại chọn càng lớn càng tốt Đểdung hoà mâu thuẫn này trên thực tế thờng chọn R B = R E Ta có thể thay sơ đồhình 2.3 bằng sơ đồ tơng đơng hình 2.4 :

IB

+ V1 10V

R B

R t

R

UB

I C

I E

R

t I C

UCE

rất nhỏ nên I CO ( + 1) R E có thể bỏ qua đợc (đối với tranzito loại silic thì

dòng này chỉ có vài nA).

Ta có: I E = I B + I C = ( + 1) I B

Do đó điện áp giữa emitơ và mát bằng: U E = I E R E ( + 1) I B R E đại lợng (

+ 1) là đại lợng không thứ nguyên nên có thể liên hệ với IB tạo thành dòng(

+ 1) I B hoặc liên hợp với R E để tạo thành điện trở ( + 1)R E

Do I CO rất nhỏ nên sơ đồ mạch điện hình 2.4 có thể biểu diễn bằng sơ đồ hình2.5 sau:





B

BE B R

U U

(2.19) Suy ra: I CQ =  I BQ (2.20)

Mạch có tác dụng ổn định nhiệt nh sau:

Giả sử nhiệt độ tăng lên, dòng I C tăng lên và kéo theo dòng qua emitơ IE

tăng, dẫn đến UE tăng, làm giảm điện áp giữa hai cực UBE khi đó dòng IB giảm,

do vậy làm cho IC giảm xuống Ngợc lại khi nhiệt độ giảm, dòng IC giảm

+ +

R B

U BE

xuống kéo theo dòng qua emitơ IE giảm, đến UE giảm, làm tăng điện áp giữa 2cực bazơ và emitơ UBE, khi đó dòng I B tăng, do vậylàm cho I C tăng lên Nh vậy,dòng IC đợc ổn định khi nhiệt độ thay đổi, làm cho điểm làm việc củatransistor ổn định.

Trong mạch này R E gây hồi tiếp âm để ổn định chế độ làm việc vìvậy nó cũng làm giảm hệ số khuếch đại của mạch Để R E không làm ảnhhởng đến hệ số khuếch đại của mạch thì ta mắc thêm tụ CE song song với

điện trở R E Tụ C Ecó tác dụng nối tắt (ngắn mạch) đối với thành phần tínhiệu xoay chiều

Sau đây ta xét độ ổn định nhiệt của mạch phân cực bằng dòng emitơ Từbiểu thức (2.18) ta có:

I B =

E B

E C E B

BE B

R R

R I R R

U U

2

1

K R

R

R I

I dI

dI

E B

E C

B C

I CO

I



, nên S phụ thuộc vào

hệ số K2 Do đó hệ số ổn định nhiệt tiến tới cực tiểu (độ ổn định cao nhất) khi

K 2có giá trị nhỏ nhất Do đó, để cho mạch ổn định phải thiết kế sao cho R E cógiá trị càng lớn càng tốt, và giá trị RB càng nhỏ càng tốt

2.2 Các chế độ làm việc cơ bản của một tầng khuếch đại

Hinh 2.6 Đặc tuyến ra của tầng khuếch đại (EC)

N M

2.2.1 Chế độ A

Điểm P nằm ở khoảng giữa hai điểm M, N là những giao điểm của đờngtải với các đặc tuyến ra tơng ứng với các chế độ tới hạn của tranzito IB Max và

IB = 0 (hình 2.6) ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế độ A

ở chế độ này có hai đặc điểm cơ bản:

- Vùng làm việc gây ra méo nhỏ nhất

- Hiệu quả biến đổi năng lợng của tầng khuếch đại là thấp nhất

2.2.2 Chế độ B

Khi điểm P trùng với mút phải của đờng tải một chiều, chế độ tơng ứng điện

áp UBE = 0 Khi có tín hiệu vào, dòng colectơ chỉ xuất hiện ứng với nửa chu kỳdơng còn nửa chu kỳ âm tranzito bị khoá Vì vậy méo  ở chế độ B là rất lớn,cần khắc phục bằng cách mắc tranzito thích hợp Hiệu suất biến đổi năng lợng

ở chế độ này tơng đối cao

Hinh 2.7.Tầng khuếch đại công suất đơn ghép biên áp

2.3.2 Nguyên lý làm việc và các tham số cơ bản

Dòng điện ở mạch ra khá lớn vì thế cần phải lu ý khi chọn điện trở RE

Điện trở tiếp âm dòng xoay chiều Ta sẽ khảo sát tầng khuếch đại khi RE = O.Phơng pháp đồ thị giải thích đợc dùng để tính toán tầng khuếch đại công suất

Số liệu ban đầu để tính toán là công suất ra Pt và điện trở tải Rt

I

0 P R

R t

R

E

+E

C

Hình 2.8 Đồ thị tính toán tầng khuếch đại đơn ghép biến áp

Từ đồ thị hình 2.8 ta thấy đờng tải một chiều qua điểm EC hầu nh thẳng

đứng vì điện trở tải một chiều (hình 2.7) tơng đối nhỏ, (là điện trở thuần củacuộn sơ cấp biến áp) Điện trở tải xoay chiều của tầng quy về cuộn sơ cấp sẽlà:

Rt ~ n2 (R1 + r2) + r1 n2R1 (1.25)

Trong đó : n = W1/W2 là hệ số biến áp, với W1, W2 là số vòng dây, còn

r1, r2 là điện trở thuần tơng ứng của cuộn sơ và thứ cấp biến áp

Để chọn toạ độ của điểm tĩnh UCEo, ICo theo công thức Uco > Urm + Uco;





ở đây: b alà hiệu suất của biến áp (khoảng 0,8 - 0,9)

Trờng hợp tín hiệu là hình sin, thì công suất ra của tầng có quan hệ vớicác tham số Ucm, Icm theo công thức:

Pr =

2

. cm

cm I U

=

t

cm R

U

2

2

=

t

cm R n

cm P P

U

2

2

=

t t

a b cm R P

U

2

Sau khi tìm đợc điểm tĩnh, thì qua nó ta kẻ đờng tải xoay chiều nghiêngmột góc xác định bằng U CE / I C= Rt ~

Chọn loại tranzito cần phải chú ý đến các tham số giới hạn của nó thoảmãn điều kiện:

Ic.cp > Ic.max = Ico + Icm (2.28)

UCE.cp > U CEm = UCEO + Ucm = 2EC (2.29)

Pc-cp > Pc = Uco Ico (2.30)

Theo đồ thị hình 2.8 ta thấy tích số Ucm.Icm/2là công suất ra của Pr chính

là diện tích tam giác công suất PQR

Theo giá trị ICo tìm đợc, xác định IBo, sau đó tính R1, R2 theo công thức:

R2 = UBo/Ip = (UEo + UBEo)/Ip ; R1 = (Ec - UBo)/(Ip - IBo)