Đối với tầng khuếch đại cụng suất, đặc biệt là cụng suất lớn thỡ yờu cầu phải thiết kế mạch định thiờn riờng (định điểm cụng tỏc). Với tầng khuếch đại cụng suất tớn hiệu nhỏ, cú thể sử dụng điện ỏp trờn mặt ghộp của
Điụt, và dũng chạy qua điụt này lớn hơn ớt nhất 10 lần dũng IB để định điểm làm việc cho bỏn dẫn. Một trong cỏc mạch định thiờn đơn giản nhất cho BJT được thể hiện trờn hỡnh 2.13. Nú sử dụng một điụt ghim để cung cấp một nguồn trở khỏng thấp. Dũng thuận qua điụt phải lớn hơn nhiều so với mức đỉnh của dũng qua cực bazơ bỏn dẫn. Dũng này được điều chỉnh bởi điện trở R2 và trở khỏng của RFC1. Và R1 được dựng để giảm điện ỏp bazơ thực tế tới một giỏ trị thấp hơn so với điện ỏp thuận của D1. Q1 và D1 phải cú cỏc tham số một chiều tương tự nhau.
Hỡnh 2.12 Mạch định thiờn sử dụng một điụt ghim
Một nhược điểm của mạch này là hiệu quả thấp, đặc biệt là trong cỏc bộ khuếch đại cụng suất lớn, vỡ cú một phần cụng suất tiờu hao là (VCC
– VB).IB(max) luụn rơi trờn cỏc điện trở.
Hiệu quả thấp của mạch định thiờn như hỡnh 2.12 cú thể được khắc phục qua mạch hỡnh 2.14:
Hỡnh 2.13 Mạch định thiờn cú tiờu hao thấp
Hai điụt mắc nối tiếp (D1 và D2) được sử dụng với một điụt để bự cho điện ỏp VBE rơi trờn Q1. Trong trường hợp này, những điụt cú dũng nhỏ cú thể được sử dụng và dũng thuận của chỳng bằng I(định thiờn)/hFE(Q1). Để đạt kết quả tốt nhất thỡ cần lựa chọn bỏn dẫn Q1 cú đặc tuyến hFE tuyến tớnh tới mức dũng thiờn ỏp thiết kế, và trong cỏc bộ khuếch đại cụng suất lớn, nú phải đảm bảo chế độ nhiệt. Lý tưởng, Q1 và một trong hai điụt cú nhiệt độ bỡnh thường, cũn một điụt cũn lại được sử dụng để bự nhiệt. Sẽ là hiệu quả và đỏp ứng tốt nhất nếu như điụt được bố trớ gần với bỏn dẫn Q1. R1 được sử dụng để thiết lập dũng định thiờn, và R2 sẽ giới hạn dải điều chỉnh của nú. Giỏ trị của R2 phụ thuộc vào nguồn điện ỏp cho thiết kế cụ thể. Chức năng của C1 và cuộn chặn cao tần RFC nhằm ngăn chặn tớn hiệu cao tần đưa vào Q1.
Một điểm khỏc cơ bản với cỏc tầng khuếch đại cụng suất tớn hiệu nhỏ là cỏc tầng khuếch đại cụng suất lớn thỡ mạch định thiờn cú thể là một mạch ổn ỏp nhưng đảm bảo dũng chạy qua bỏn dẫn là khụng đổi. Thực chất đõy là một mạch ổn dũng để đảm bảo cho bỏn dẫn giữ được điểm vựng cụng tỏc của nú (do tầng khuếch đại cụng suất ăn dũng lớn). Điểm vựng cụng tỏc là vựng mà dũng IB thay đổi thỡ dũng IC thay đổi khụng bị cắt xộn đối với bỏn chu kỳ mở. Trờn cơ sở đặc tuyến ra của bỏn dẫn, ta chọn bỏn dẫn để khuếch đại
một bỏn chu kỳ cú dũng IC > 10 lần dũng IC yờu cầu. Nếu chọn bỏn dẫn cú dũng nhỏ hơn thỡ sẽ khụng đảm bảo được cụng suất ra, và khi kớch thớch tớn hiệu vào thỡ bỏn dẫn chuyển sang chế độ bóo hoà dẫn đến mộo tớn hiệu. Trong thời gian bóo hoà, dũng một chiều sẽ sinh nhiệt trờn bỏn dẫn lớn. Một mạch định thiờn đơn giản thể hiện nguyờn lý này được thể hiện qua hỡnh 2.14 sau đõy:
Hỡnh 2.14 Mạch định thiờn cho tầng khuếch đại cụng suất lớn
Điện ỏp đầu ra định thiờn gồm phần rơi trờn mạch bazơ – emitơ và phần rơi trờn điện trở R4. R1 phải được tớnh toỏn đủ để cung cấp dũng kớch thớch cho bazơ bỏn dẫn Q2, dựa vào tham số hFE của nú. Thụng thường, dũng này cú giỏ trị nằm trong dải một vài mA, và Q1 cú thể là bất kỳ bỏn dẫn tớn hiệu nhỏ nào nờn dễ dàng cho việc tiờu nhiệt cũng như bự nhiệt. Giỏ trị dũng định thiờn cú thể đạt được phụ thuộc vào Q2và R2. Cụng suất tiờu hao của Q2 cú thể lờn tới một vài W do dũng định thiờn thường rất lớn. Giỏ trị của R2 được tớnh toỏn để bỏn dẫn Q2 cú điểm cụng tỏc phự hợp, đồng thời bảo vệ ngắn mạch nguồn. C1 nối thụng C2 để thoỏt cỏc dao động tần số cao, nhưng cú thể khụng cần thiết tuỳ thuộc vào loại bỏn dẫn được sử dụng và cỏch thiết kế mạch in.
Với nguyờn lý tương tự như sơ đồ mạch định thiờn hỡnh 2.14, một mạch cấp thiờn ỏp tốt hơn được thiết kế cho tầng khuếch đại cụng suất đẩy kộo như hỡnh 2.15, xõy dựng trờn cơ sở bỏn dẫn KT606B. Dải điện ỏp điều chỉnh được trong khoảng (0 – 0.7)V nhờ chiết ỏp R9. Nguyờn tắc của một mạch ổn dũng cú thể được giải thớch như sau: Quỏ trỡnh đúng mở trong từng bỏn chu kỳ của cỏc bỏn dẫn trong tầng khuếch đại đẩy kộo làm cho điện trở mặt ghộp thay đổi, làm cho dũng qua nú biến đổi theo. Sự tăng giảm về dũng được thể hiện qua điện ỏp tại emitơ của bỏn dẫn Q4. Để ổn định dũng định thiờn, một mạch hồi tiếp dũng điện từ emitơ của Q4 được đưa về bazơ của Q5 làm cho điện ỏp trờn colectơ của Q5 thay đổi, điều khiển độ mở của Q4, nờn kộo dũng định thiờn về giỏ trị ổn định theo tớnh toỏn. Muốn vậy, bỏn dẫn Q5 hoạt động ở điểm rất gần với vựng bóo hoà nhằm làm sự thay đổi khụng quỏ lớn của dũng IC do quỏ trỡnh cụng tỏc của tầng đẩy-kộo. Như vậy, điện trở R13 cú giỏ trị đủ lớn để cung cấp dũng IC
cho Q5 hoạt động và định điểm cụng tỏc gần vựng bóo hoà. R14 chống hiện tượng ngắn mạch điện ỏp nguồn nuụi vào tầng khuếch đại. R15 đúng vai trũ là tiền tải, xỏc định điện ỏp ra cho định thiờn và làm giảm sự biến đổi của dũng ra mạch định thiờn.
Hỡnh 2.15 Mạch định thiờn cho tầng khuếch đại cụng suất
Trong phạm vi đồ ỏn đó khụng lựa chọn thiết kế mạch bảo vệ ALC. Tuy nhiờn, bộ khuếch đại cụng suất 15W vẫn cú thể hoạt động tương đối an toàn do tầng khuếch đại cụng suất sử dụng tải là biến ỏp dải rộng, được thiết kế và tớnh toỏn luụn tồn tại trở khỏng bằng trở khỏng tải, nờn cho dự trong trường hợp đứt góy, thậm chớ là mất anten thỡ vẫn khụng xảy ra thiệt hại cho bỏn dẫn. Mặt khỏc, do việc lựa chọn bỏn dẫn cụng suất cho tầng khuếch đại đẩy kộo (như đó trỡnh bày như trờn) cú độ an toàn khỏ cao ngay cả trong trường hợp cú đột biến về dũng và ỏp phản xạ do mất phối hợp ở đầu ra. Ngoài ra, trong cỏc tầng khuếch đại và tiền khuếch đại cụng suất đều sử dụng cỏc đường hồi tiếp õm sõu cú thể cho phộp mạch làm việc ổn định, mạch định thiờn được thiết kế như trờn bảo đảm bỏn dẫn cụng suất giữ vững điểm cụng tỏc. Do đú, bộ khuếch đại cụng suất vừa đơn giản, gọn nhẹ mà vẫn cú khả năng đỏp ứng được cỏc chỉ tiờu đề ra.