( BE1 C1 BE 2) U0 4U ET
4.3.11. Mạch ghép giữa các tầng khuếch đạ
Trong thực tế cần phải ghép các tầng khuếch đại với nhau để đạt đ−ợc một mục đích nào đó. Một số tr−ờng hợp cần phải tổ hợp hai hoặc một số transistor để đ−ợc một bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại dòng hoặc thế đủ lớn, có trở kháng vào thích hợp hay để tránh đ−ợc hiện t−ợng "trôi". v.v... Nhìn chung, mạch ghép giữa các tầng có nhiệm vụ truyền đạt tín hiệu từ tầng này sang tầng tiếp sau sao cho tổn hao trên nó là nhỏ nhất. Th−ờng có hai khả năng liên kết giữa hai tầng:
- Liên kết xoay chiều, trong đó các phần tử liên kết (nh− tụ điện hay biến thế) chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua mà ngăn cản các thành phần một chiều hay tín hiệu biến đổi chậm. Liên kết loại này dùng trong các bộ khuếch đại xoay chiều và tránh đ−ợc hiện t−ơng trôi. - Liên kết một chiều, trong đó các tầng đ−ợc nối trực tiếp với nhau qua các phần tử điện trở.
Liên kết loại này dùng cho các bộ khuếch đại một chiều và phải chú ý đến tác động của hiện t−ợng trôi.
Hình 4.30 liệt kê một số mạch ghép tầng điển hình.
Ghép điện dung (hình 4.30.a) đ−ợc dùng rộng rãi trong các mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều (nh− khuếch đại âm tần). Tụ điện nối tầng C có điện dung đủ lớn để ngắn mạch giữa đầu ra
tầng tr−ớc với đầu vào tầng sau. Thế collector tầng tr−ớc và thế thiên áp base tầng sau có thể đ−ợc chọn độc lập với nhau vì đ−ợc phân cách một chiều của tụ nối tầng. Nh−ợc điểm cơ bản của kiểu ghép tầng này là đáp ứng tần số bị suy giảm ở phía tần số thấp và gây ra dịch pha ảnh h−ởng đến tính ổn định của bộ khuếch đại.
Hình 4.30. Một số mạch ghép tầng điển hình.
Ghép trực tiếp nh− hình 4.30.b là cách ghép đơn giản nhất. Về mặt lý t−ởng mạch ghép này không phụ thuộc vào tần số tín hiệu. Việc tính toán phối hợp giữa các mức điện áp một chiều lối ra tầng tr−ớc với lối vào tầng sau sao cho đảm bảo chế độ khuếch đại là việc cần chú ý.
Ghép điện trở nh− hình 4.30.c tạo đ−ợc một mức dịch điện áp giữa hai tầng nh−ng cũng gây ra tổn hao trên các điện trở R1, R2. Trong thực tế, điện dung vào tầng sau cũng tham gia vào mạch ghép tạo nên một mạch RC lối ra trên C làm cho mạch ghép phụ thuộc vào tần số. Do đó để truyền tốt các tín hiệu ở tần số cao, th−ờng mắc song song với R1 thêm một tụ điện. Ghép bằng diode Zener d
nh− hình 4.28.d thay cho điện trở R1trong hình 4.30.c. Loại ghép này vẫn tạo đ−ợc một mức dịch
T1 T2 T3 T4 T (g) (h) R1 R2 T1 T2 T2 T1 d T3 T2 T1 T1 C T2 T1 T2 T2 T1 Tr (f) (e) (d) (a) (b) (c)
điện áp giữa hai tầng nh−ng sụt áp trên diode lại không đáng kể vì điện trở vi phân của diode Zener nhỏ.
Ghép bằng biến áp Tr nh− hình 4.30.e cho phép cách ly đ−ợc về điện giữa đầu ra tầng tr−ớc và đầu vào tầng sau và cũng dễ phối hợp trở kháng giữa hai tầng. Tuy vậy, mạch này có dải tần làm việc hẹp, có kích th−ớc và trọng l−ợng lớn (nhất là với tín hiệu âm tần), không cho tín hiệu một chiều qua đ−ợc nên ít đ−ợc dùng. Ghép bằng transistor nh− hình 4.30.f trong đó cho phép có thể dịch mức điện áp trong dải rộng với cực tính tuỳ ý mà còn đ−ợc tăng thêm về hệ số khuếch đại. Sự đòi hỏi phối hợp các mức sai khác về điện áp giữa collector tầng tr−ớc và base tầng sau đ−ợc thực hiện bởi transistor T3. Sơ đồ hình 4.30.g là sự vận dụng cách ghép này khi sự dịch mức điện áp về phía d−ơng do bộ khuếch đại vi sai T1, T2 gây ra sẽ đ−ợc bù lại nhờ bộ khuếch đại vi sai bù T3, T4 và sụt áp trên mạch lặp lại emitter T5.
Ghép bằng các linh kiện quang-điện nh− hình 4.30.h có tính chất cách ly điện nh− ghép biến áp. C−ờng độ sáng từ diode phát quang tỷ lệ với tín hiệu tầng tr−ớc sẽ gây ra các tín hiệu điện tác động lên tầng sau ở lối ra phần tử transistor nhạy quang. Mạch ghép kiểu này có thể làm việc trong dải tần rất rộng từ một chiều đến vài GHz. Đặc biệt điện trở cách điện giữa 2 tầng có thể đạt rất cao, cho phép cách điện với hiệu thế tới vài kV.