Các tầng khuếch đại đơn có thể được ghép lại với nhau theo một cách nào đó để tạo nên mạch khuếch đại đa tầng, nhằm đạt đến mục tiêu thiết kế cụ thể nào đó ( chẳng hạn như đáp ứng về độ lợi, cải thiện tâng số, pha, triệt nhiễu, phối hợp trở kháng,…)
Có 2 cách ghép cơ bản:
+ Ghép gián tiếp: Dùng RC, biến áp,…
- Dùng RC: Dùng tụ C để cách ly về mặt DC giữa các tầng ghép, để dễ dàng cho việc tính toán thiết kế. Tuy nhiên cách ghép này chỉ thích hợp với các dạng tín hiệu có tần số đủ cao, do dung kháng của tụ nhỏ và độ tổn hao điện áp tín hiệu trên tụ thấp. Đối với loại tín hiệu có tần số quá thấp, biến đổi chậm hoặc không có tính chu kỳ thì tín hiệu tổn hao trên tụ lớn, do đó phải ghép tụ có điện dung lớn. Hơn nữa cách ghép này gây ra độ lệch pha và mạch khuếch đại bị giới hạn bởi tần số cắt thấp do mắc lọc RC.
- Dùng biến áp: Giống như ghép RC, dùng biến áp để cách ly về mặt DC giữa các tầng, để phối hợp trở kháng và cải thiện đáp ứng ở tần số cao. Cách này dùng để ghép các tấng khuếch đại cao tần, trung tần và khuếch đại công suất trên tải. Nhược điểm của cách ghép này là kích thước cồng kềnh.
+ Ghép trực tiếp: Ghép chồng, ghép Dalington,…Một giải pháp dễ dàng và hữu ích là ghép trực tiếp DC. Với cách ghép này thì sự biến động điểm tĩnh của các tầng đều có liên hệ mật thiết với nhau. Vì thế phải chọn điểm làm việc sao cho phù hợp với nhiều tầng. Như vậy cách sắp xếp hình thức ghép là công việc rất quan trọng. 3.2. Ghép tầng dùng tụ điện * Sơ đồ mạchđiện Uv Ur Ce1 C2 T2 T1 C3 Rc2 Re1 Rc1 + + + C1 R3 R2 R1
- Các tụ C1, C2, C3 là tụ liên lạc, dẫn tín hiệu ra vào giữa các tầng (dùng tụ hoá)
- Tầng 1:
+ R1, R2 là điện trở thiên áp. R1 để điều chỉnh, chọn chế độ làm việc cho đèn T1
+ RE1: ổn định nhiệt cho T1.
+ CE1: làm ngắn mạch tín hiệu xoay chiều để tránh hồi tiếp âm. + RC1: điện trở tải của T1.
- Tầng 2:
+ R3 là điện trở thiên áp, được mắc theo kiểu ổn định nhiệt. Đồng thời R3
để điều chỉnh, chọn chế độ làm việc cho đèn T2. + RC2: điện trở tải của đèn T2.
* Nguyên lý hoạt động
- Tụ C1 dẫn tín hiệu ra xoay chiều của tầng trước đó vào cực gốc và phát của đèn T1. Qua T1 tín hiệu được khuếch đại lên.
- Tín hiệu ra lấy ở cực góp và phát của đèn T1 đưa qua tụ C2 để vào cực gốc và phát của T2 . ở tầng này tín hiệu lại được khuếch đại lên 1 lần nữa.
- Tín hiệu ra lấy ở cực góp và phát của đèn T2 đưa qua tụ C3 để vào cực gốc và phát của tầng tiếp theo. Cứ như thế tín hiệu sẽ được khuếch đại lên nhiều lần.
* Chú ý:
- Các tụ C1, C2, C3 là tụ liên lạc, dẫn tín hiệu xoay chiều ra – vào giữa các tầng đồng thời ngăn tín hiệu 1 chiều giữa các tầng. Do vậy người ta dùng tụ hoá.
- Trong mạch dùng 2 transitor thuận, mà để transitor thuận mở thì điện thế UB2 bao giờ cũng ít âm hơn UC1nên người ta đấu chân tụ như sau:
+ Đấu cực dương của tụ về phía cực gốc của đèn tầng sau: + Đấu cực âm của tụ về phía cực góp của đèn tầng trước:
* Ưu điểm – nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Sơ đồ đơn giản, độ tin cậy lớn, linh kiện gọn nhẹ, dễ thực hiện ổn định điểm làm việc.
+ Giá thành hạ - Nhược điểm:
+ Khó khai thác độ khuếch đại công suất lớn nhất. Mỗi tầng chỉ KĐ được 20 đến 100 lần.
3.3. Ghép tầng bằng máy biến áp* Sơ đồ mạchđiện * Sơ đồ mạchđiện
* Tầng 1:
- R1 là điện trở định thiên, xác định chế độ làm việc cho transitor T1 - R2, R3là điện trở phân áp, ổn định nhiệt cho transitor T1
- C1 là tụ liên lạc với tầng trước.
- C2 và C4 là tụ khử hồi tiếp âm đối với xoay chiều
* Tầng 2:
- R5 là điện trở định thiên, xác định chế độ làm việc cho transitor T2 - R4 là điện trở phân áp cho transitor T2.
- R6ổn định nhiệt cho transitor T2
- C3 là tụ kín mạch vào tầng kích động. Nhờ có C3 và C4 mà toàn bộ tín hiệu từ thứ cấp máy biến áp BA1 được đưa vào cực gốc – phát của đèn T2.
* Nguyên lý hoạt động
- Tín hiệu vào được tụ C1 dẫn vào cực gốc – phát TZT T1 và được KĐ lên. Khi dòng IC1 của TZT T1 chạy qua cuộn sơ cấp của máy biến áp BA1, nó cảm ứng sang cuộn thứ cấp. Tín hiệu ra từ cuộn thứ cấp BA1 sẽ được dẫn vào tầng T2.
- Tại tầng này tín hiệu lại được KĐ lên. Sau khi tín hiệu ra từ T2, qua sơ cấp BA2, cảm ứng sang thứ cấp BA2, rồi được đưa vào tầng tiếp theo nữa hoặc nối với tải.
Ur Uv BA1 T2 BA2 T1 C4 C3 C2 C1 R6 R5 R4 R3 R2 R1
- Nếu máy biến áp BA2 có cuộn sơ cấp gồm W1 vồng dây và cuộn thứ cấp gồm W2 vòng dây thì tỷ số BA là; KBA = V R Z Z W W 2 1 hay BA V R K W W Z Z 2 2 2 1
- Vì trở kháng ra của TZT tầng trước lón hơn trở kháng vào của TZT tầng sau khoảng 10 đến 50 lần nên số vòng dây sơ cấp BA thường gấp 3 đến 7 lần số vòng dây của thứ cấp BA.
- Như vậy, nếu tính toán và điều chỉnh tỷ số vòng dây sơ - thứ của các máy biến áp sao cho ZV của tầng sau bằng ZR của tầng trước, thì sẽ đạt được độ KĐ công suất lớn nhất.
* Ưu điểm – nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Dễ dàng phối hợp được trở kháng giữa các tầng, chọn tỷ số máy biến áp thích hợp.
+ Có thể chọn được hệ số khuếch đại lớn nhất, tới 10.000 lần. - Nhược điểm:
+ Cồng kềnh, giá thành cao, lắp ráp phức tạp. + Gây méo tần số.
Ứng dụng: Thường được ứng dụng cho các tầng khuếch đại cuối và trước cuối.