Những vấn đề chung về tầng KĐCS
Trả lời:
Những vấn đề chung về tầng khuyếch đại công suất
Tầng khuyếch đại công suất có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kắch thắch cho tải.Công suất ra của nó cỡ vài phần mười W đến lớn hơn 100W.Công suất này được đưa đến tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng điện có biên độ lớn.Khi khuyếch đại tắn hiệu lớn các tranzistor không làm việc trong miền tuyến tắnh nữa, do đó không thể dùng sơ đồ tương đương tắn hiệu nhỏ để xét bộ khuyếch đại như trong chương 4.
Trong chương này, để nghiên cứu tầng khuyếch đại công suất dùng phương pháp đồ thị>
A. Các tham số của tầng khuyếch đại công suất
_ Hệ số khuyếch đại công suất Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào. Kp = Pr/Pv
_ Hiệu suất là tỷ số giữa công suất ra Pr và công suất cung cấp một chiều Po η = Pr/Po
Hiệu suất càng lớn thì công suất tổn hao trên colecto của tranzistor càng nhỏ.
Ngoài hai tham số trên đây, trong bộ khuyếch đại công suất người ta còn quan tâm đến trở kháng vào.Yêu cầu trở kháng vào lớn tương đương với dòng tắn hiệu vào nhỏ,nghĩa là mạch phải có hệ số khuyếch đại dòng điện lớn.
B.Chế độ công tác và định điểm làm việc cho tầng khuyếch đại công suất.
Tuỳ thuộc vào chế độ công tác của tranzistor,người ta phân biệt : bộ khuyếch đại chế độ A,AB,B và C. Đồ thị trên hình 6.1 minh hoạ các chế độ khác nhau của tầng khuyếch đại và đạng dòng điện ra trên colecto ứng với các chế độ đó.Hình 6.1b còn cho thấy miền làm việc cho phép của một tranzistor khuyếch đại.Trên hình 6.1a cần lưu ý đến góc cắt θ.Với các chế độ khác nhau, góc cắt θ cũng khác nhau.
* Chế độ A tắn hiệu được khuyếch đại gần như tuyến tắnh, góc cắt θ = T/2 = 180ồ.Khi tắn hiệu vào hình sin thì ở chế độ A dòng tĩnh colecto luôn luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra. Vì vậy hiệu suất của bộ khuyếch đại chế độ A rất thấp(<50%).Do đó chế độ A chỉ được dùng trong trường hợp công suất ra nhỏ (Pr < 1W).
* Chế độ AB có góc cắt 90ồ < θ < 180ồ.Ở chế độ này có thể
đạt hiệu suất cao hơn chế độ A (<70%), vì dòng tĩnh Ico lúc này
nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ A . Điểm làm việc nằm trên đặc tuyến tải gần khu vực tắt của tranzistor .
* Chế độ B ứng với θ = 90ồ.Điểm làm việc tĩnh được xác định tại Ube = 0.Chỉ một nửa chu kỳ âm (hoặc dương) của điện áp vào được tranzistor khuyếch đại .
* Chế độ C có góc cắt θ < 90ồ.Hiệu suất chế độ C khá cao (>78%),nhưng méo rất lớn.Nó thường được dùng trong các bộ khuyếch đại tần số cao và dùng với tải cộng hưởng để có thể lọc ra được hài bậc nhất như mong muốn.Chế độ C còn được dùng trong mạch logic và mạch khoá.
Ic Ic Ube Ube 2θ=I/2 t t a) Khu v? c bão hoà Ic max Ic Pc max
Khu v? c t?t Uce max
Uce Hyperbol công su?t b) A Ic Ico t 1 t 2 AB Ic Ico t 1 t 2 t t 1 t 2 t Ic B C Ic t 2 t 1 c)
109
Hình 6.1 Minh hoạ chế độ công tác của tầng khuyếch đại công suất a)đặc tuyến truyền đạt của tranzistor; b) đặc tuyến ra của tranzistor
c)dậng dòng điện ra của tranzistor ứng với các chế độ công tác khác nhau khi điện áp vào hình sin.
Điểm làm việc tĩnh được xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyến tranzistor(hình 6.1b).Khu vực đó được giới hạn bởi: hyperbol công suất , đường thẳng ứng với dòng colecto cực đại , đường thẳng ứng với điện thế colecto-emito cực đại, đường cong phân cách với khu vực bão hoà và đường thẳng phân cách với khu vực tắt của tranzistor.
Ở chế độ động (khi có tắn hiệu vào), điểm làm việc có thể vượt ra ngoài hyperbol công suất(nếu vẫn đảm bảo được điều kiên công suất tổn hao nhỏ hơn công suất tổn hao cho phép),nhưng không được vượt qua các giới hạn khác .