Tầng khuếch đại công suất là mạch khuếch đại công suất tuyến tính băng rộng. Tầng khuếch đại công suất sẽ khuếch đại công suất khoảng 8W từ bộ phân chia công suất lên 160W. Nó bao gồm các biến áp băng rộng, các MOSFET công suất và mạch chia vào ra công suất từ đầu vào J1 và được cung cấp bởi một nguồn 80V DC.
Trong tầng khuếch đại công suất phần tử tích cực là các transistor MOSFET. Tầng khuếch đại công suất cao tần bao gồm 2 mạch, mỗi mạch bao gồm 5 MOSFET mắc song song với nhau. Như vậy 10 MOSFET hình thành nên một tầng khuếch đại đẩy kéo bao gồm 3 MOSFET loại 2SK 408 và 2 loại 2SK 409.
Các MOSFET này có các thông số tương đương nhau nhưng khác nhau về cách thức sắp xếp chân linh kiện.
Nguyên lý hoạt động - đường đi của tín hiệu :
Tín hiệu từ đầu ra của tầng khuếch đại đệm sẽ được chia ra làm hai đường đưa tới hai tầng khuếch đại công suất PA(A), PA(B). Trong hai tầng này, mỗi tầng có 10 TR mắc đẩy kéo. Ta sẽ phân tích đường đi của tín hiệu trong một tầng khuếch đại (cụ thể tầng PA(A))
Tín hiệu từ đầu giắc J1 qua W1 đến biến áp T1 và được chia thành hai tín hiệu ngược pha để đưa tới cuộn sơ cấp biến áp T11, T12. Biến áp T1 được coi như là một bộ chia tín hiệu và đảo pha. Tín hiệu từ tầng chia công suất sẽ đưa vào mỗi mạch khuếch đại công suất với công suất xấp xỉ 8 W. Sau biến áp T11, tín hiệu được đưa qua tụ C17 để lọc thành phần tần số thấp, các thành phần tần số cao sẽ được đưa qua các tụ C11, C12, C13 và được đưa xuống đất kín mạch. Tiếp tục, tín hiệu đưa tới các điện trở R16 →
R19, các điện trở này có tác dụng hạn dòng. Sau đó, tín hiệu được
đưa tới các bóng TR11 →
TR15 nhờ các cầu chì FB11 →
FB15, các điện trở này có tác dụng ổn định dòng cho các TR11 →
TR15. Lúc này công suất kích thích cho mỗi một MOSFET là bằng nhau về biên độ và về pha. Do các MOSFET mắc song song với nhau nên điện áp kích thích đặt vào mỗi bóng sẽ bằng nhau và bằng với điện áp
kích thích đầu vào, còn biên độ dòng điện kích thích sẽ bằng nhau và bằng 1/5 biên độ dòng điện kích thích. Các bóng này được cung cấp thiên áp qua hai đường BIAS1 và BIAS2 từ J3 (các chân 3, 4), qua đó xác định chế độ làm việc cho các bóng, các thiên áp này lần lượt đưa vào chân G (gate) của các transistor. Các cặp điện trở và tụ điện (C52,R52), (C51,R51) có tác dụng lọc thành phần cao tần không ảnh hưởng tới nguồn. Tương tự với nửa tầng khuếch đại dưới, tín hiệu đưa tới T12 ở chu kỳ âm. Tín hiệu này đưa tới tụ C24 để lọc thông thấp, các hài bậc cao được loại bỏ bởi các tụ C21, C22, C23. Các điện trở R24 →
R29 có nhiệm vụ bảo vệ quá dòng, tín hiệu tiếp tục đưa tới các bóng TR21 →
TR25 qua các cầu chì FB21 →
FB25 và các điện trở
R21 →
R25. Một trong những nhược điểm của transistor làm việc song song là trong trường hợp 1 bóng thông trước so với các bóng còn lại thì nó phải chịu toàn bộ dòng đưa tới.Điều này có thể dẫn tới việc phá hỏng bóng công suất, do vậy cần có các điện trở công suất và các cầu chì. Các TR11 →
TR15 và TR21 →
TR25 sẽ thay nhau khuếch đại mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu vào. Các tụ C11,C12, C21, C22 có tác dụng ngắn mạch đối với thành phần tần số cao, cách ly với thành phần 1 chiều, tức là các tụ này sẽ cho thành phần tần số cao đi qua còn dòng 1 chiều không được nối với chân S của bóng công suất.
Tín hiệu sau khi đưa ra từ tầng khuếch đại sẽ được kết hợp bởi tụ C14 →
C16. Sau khi biến đổi trở kháng và kết hợp pha bởi T3, công suất ra được đưa tới cảm biến dòng W2. Các transistor trường từ TR11 →
TR15, TR21 →
TR25 có đặc tính nhiệt âm, an toàn cho tầng khuếch đại hoạt động. Do 5 MOSFET mắc song song với nhau nên các tham số ký sinh chủ yếu là điện dung sẽ tăng lên gấp 5 lần so với sử dụng một MOSFET, dẫn đến xuất hiện nhiều thành phần hài bậc cao ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất. Vì vậy cần sử dụng nhiều mạch lọc để loại bỏ như: tụ C34 là tụ hoá lọc xoay chiều, C31, C32, C33 có tác dụng lọc cao tần. Do vậy trong tầng khuếch đại công suất của máy phát JSS – 800 sử dụng nhiều mạch lọc nhằm đảm bảo cho tầng khuếch đại công suất cao tần hoạt động có hiệu quả.
Thông thuờng tín hiệu đầu ra của các bộ khuếch đại công suất có cùng biên độ và pha, các tín hiệu này được kết hợp với nhau nhờ bộ kết hợp công suất, ở đây chính là biến áp tự ngẫu T3. Sau đó tín hiệu đầu ra được cảm biến nhờ biến áp dòng T101, điện áp phản hồi được cảm biến nhờ C101, C103, điện áp đầu ra được cảm biến nhờ C102, C104. Tín hiệu Vin từ chân số 1 của J3 là một điện áp chuẩn được đưa ra từ tầng điều khiển công suất. Khi tín hiệu vào từ J1 vượt quá so với điện áp chuẩn thì tín
hiệu này sẽ thông qua R1 làm cho CD1 thông, điện áp thừa sẽ thông qua CD1 đi xuống đất. Thông qua các điode CD101 và CD102 tín hiệu cảm biến dòng đảo pha lấy từ T101 sẽ so sánh với các điện áp cảm biến lấy từ C101 và C103, C102 và C104 tạo thành các tín hiệu 1 chiều, tín hiệu chỉ thị công suất ra và công suất phản hồi được đưa ra chân Vf và Vr. Mạch cảm biến đầu ra sẽ lấy sự thay đổi pha tín hiệu ra của mạch khuếch đại công suất làm tín hiệu điều khiển. Cuối cùng tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất sẽ được đưa tới đầu ra J2.
Ngoài ra ta còn có 1 số mạch phụ trợ như sau:
- Mạch cảm biến nhiệt: cấu tạo đơn giản gồm có TR30 và tụ C56. Giá trị của
điện trởTR30 sẽ tăng nhanh nếu nhiệt độ toả ra vượt quá 800C.
- 1 nguồn DC 80V cấp điện áp cho các đèn công suất qua các cực máng.
KẾT LUẬN
Trong phạm vi bài tập lớn này, em đã tập trung nghiên cứu, tìm hiểu về máy thu phát JSS-800 và đi sâu vào phân tích tầng khuếch đại công suất phát trong máy thu phát JSS-800, em đã hiểu được sơ đồ cấu trúc chung cũng như sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất phát trong máy thu phát này.
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo KS. Vũ Đức Hoàn, người đã hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài tập lớn. Do kiến thức còn hạn chế nên em không tránh khỏi còn có những sai sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn.