4.3 .CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA ĐIỐT
5.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT
5.3.1. Mạch khuếch đại đơn.
Khái niệm khuếch đại cơng suất
Mạch khuếch đại cơng suất cĩ nhiệm vụ tạo ra một cơng suất đủ lớn để kích thích tải. Cơng suất ra cĩ thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch cơng suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào
Đặc điểm, phân loại khuếch đại cơng suất
Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại cơng suất ra thành các loại chính như sau:
- Khuếch đại cơng suất loại A: Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến
tính, nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đổi tuyến tính trong tồn bộ chu kỳ 360o của tín hiệu ngõ vào (Transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào).
- Khuếch đại cơng suất loại AB: Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tín hiệu ngõ ra thay đổi hơn một nữa chu kỳ của tín hiệu vào (Transistor hoạt động hơn một nữa chu kỳ - dương hoặc âm - của tín hiệu ngõ vào).
- Khuếch đại cơng suất loại B: Transistor được phân cực tại VBE=0 (vùng
ngưng). Chỉ một nữa chu kỳ âm hoặc dương - của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại.
- Khuếch đại cơng suất loại C: Transistor được phân cực trong vùng ngưng để chỉ một phần nhỏ hơn nữa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại. Mạch này thường được dùng khuếch đại cơng suất ở tần số cao với tải cộng hưởng và trong các ứng dụng đặc biệt.
5.3.1. Mạch khuếch đại đơn.
Khuếch đại cơng suất loại A
Là các mạch khuyếch đại cần lấy ra tín hiệu hồn tồn giống với tín hiệu ngõ vào.
70
Khảo sát đặc tính của mạch
* Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiên sao cho điện áp UCE ~ 60%÷70%Vcc.
* Mạch khuyếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuyếch đại cao tần, khuyếch đại trung tần, tiền khuyếch đại vào.
- Mạch khuyếch đại ( chế độ A) được phân cực đúng là mạch cĩ:
UBE ~ 0,6V; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc
- Khi mạch được phân cực đúng ta thấy , tín hiệu ra cĩ biên độ lớn nhất và khơng bị méo tín hiệu
71
- Khi mạch bị phân cực sai ( tức là UCE quá thấp hoặc quá cao ) ta thấy rằng tín hiệu ra bị méo dạng, hệ số khuyếch đại của mạch bị giảm mạnh.
- Hiện tượng méo dạng trên sẽ gây hiện tượng âm thanh bị rè hay bị nghẹt ở các mạch khuyếch đại âm tần.
Phương pháp kiểm tra một tầng khuyếch đại.
- Một tầng khuyếch đại nếu ta kiểm tra thấy UCE quá thấp so với nguồn hoặc quá cao sấp sỉ bằng nguồn => thì tầng khuyếch đại đĩ cĩ vấn đề. - Nếu UCE quá thấp thì cĩ thể do chập CE( hỏng Transistor) , hoặc đứt Rg.
- Nếu UCE quá cao ~ Vcc thì cĩ thể đứt Rđt hoặc hỏng Transistor.
- Một tầng khuyếch đại cịn tốt thơng thường cĩ : UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc
5.3.2. Mạch khuếch đại đẩy kéo Ghép tầng trực tiếp.
Sơ đồ mạch ghép tầng qua tụ điện
72
Ở trên là sơ đồ mạch khuếch đại đầu từ trong đài Cassette, mạch gồm hai tầng khuếch đại mắc theo kiểu E chung, các tầng được ghép tín hiệu thơng qua tụ điện, người ta sử dụng các tụ C1 , C3 , C5 làm tụ nối tầng cho tín hiệu xoay chiều đi qua và ngăn áp một chiều lại, các tụ C2 và C4 cĩ tác dụng thốt thành phần xoay chiều từ chân E xuống mass, C6 là tụ lọc nguồn.
Ưu điểm của mạch là đơn giản, dễ lắp do đĩ mạch được sử dụng rất nhiều trong thiết bị điện tử, nhược điểm là khơng khai thác được hết khả năng khuyếch đại của Transistor do đĩ hệ số khuếch đại khơng lớn.
Ở trên là mạch khuếch đại âm tần, do đĩ các tụ nối tầng thường dùng tụ h c tr s t 1àF ữ 10àF. Trong cỏc mạch khuếch đại cao tần thì tụ nối tầng cĩ trị số nhỏ khoảng vài nanơ Fara.
Ghép tầng qua biến áp .
Hình 4.12 : Sơ đồ ghép tầng qua biến áp
Ở trên là sơ đồ mạch trung tần Radio sử dụng các biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu ra của tầng này được ghép qua biến áp để đi vào tầng phía sau.
Ưu điểm của mạch là phối hợp được trở kháng giữa các tầng do đĩ khai thác được tối ưu hệ số khuếch đại , hơn nữa cuộn sơ cấp biến áp cĩ thể đấu song song với tụ để cộng hưởng khi mạch khuếch đại ở một tần số cố định.
Nhược điểm : nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạo phức
73
THỰC HÀNH
1. Lắp mạch khuếch đại cơng suất đơn giản
2. Sơ đồ mạch điện khuếch đại cơng suất đẩy kéo dùng 4 transistor
Nguyên lý hoạt động
Cấp nguồn 12V cho mạch điện khi đã an tồn: Các TZT cơng suất khơng bị nĩng. Can nhiễu vào đâù vào phải cĩ tiếng đáp ở loa thì mạch hoạt động
Dùng VOM để thang đo điện áp một chiều đo tại các điểm: UBE (Q1) = 0,6V, UCE (Q1) = 60-70% VCC
Cấp tín hiệu ở đầu đĩa CD vào mạch với cường độ nhỏ (10mV): Ở loa phải cĩ tín hiệu lớn hơn nghe rõ, tiếng trong trung thực thì mạch đã hoạt động.
74
Qui trình thực hiện :
Bước 1: Lựa chọn và Kiểm tra linh kiện Bước 2: Lắp mạch theo sơ đồ
Bước 3 : Kiểm tra và hiệu chỉnh Bước 4 : Cấp nguồn, thử mạch Đo UVào = ? Ura = ? UBE = ? UCE = ? UBE = ?
75
BÀI 6 : CÁC MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG 6.1. Mạch dao động
Các mạch dao động điều hịa được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống
thơng tin, trong các máy đo , máy kiểm tra , thiết bị y tế ….
Các mạch tạo dao động cĩ thể làm việc trong khoảng tần số vài Hz cho đến vài nghìn MHz . Để tạo ra dao động ta dùng các thành phần tích cực như : đèn điện tử, transistor,diode…
6.1.1. Dao động đa hài
1. Đa hài tự dao động dùng Tranzito
Mạch đa hài tự kích dùng Tranzistor cĩ cấu tạo từ hai tầng khuếch đại phụ tải cực gĩp mắc hồi tiếp với nhau bởi các tụ C1, C2 như hình 3.17a.
* Nguyên lý hoạt động:
Ta giả thiết mạch là đối xứng thì khi đĩng mạch nguồn cung cấp cả hai Tranzito đều thơng, dịng điện qua hai Tranzito là bằng nhau, điện thế trên cực gĩp của các Tranzito là nhƣ nhau. Tuy nhiên hiện tƣợng đối xứng tuyệt đối trong thực tế là khơng tồn tại do cĩ sai số giữa các điện trở, tụ điện, độ tản mạn các tham số của các Tranzito cùng loại .. v.v nên một trong hai Tranzito sẽ dẫn mạnh hơn.
Giả thiết Tranzistor T1 dẫn mạnh hơn iC1 tăng UC1 giảm, lượng giảm áp này thơng qua tụ C1 đƣa cả sang cực gốc đèn T2 làm uB2 giảm theo. Điện áp điều khiển uB2 của T2 giảm làm iC2 giảm và uC2 tăng. Lượng tăng áp trên cực gĩp của T2 thơng qua tụ C2 đƣa cả đến cực gốc của T1 nên UB1 tăng iC1 tiếp tục tăng.
76
Quá trình này chỉ kết thúc khi iC2 giảm về bằng “0” (T2 khố hẳn: uC2 EC) và iC1 đạt giá trị IC1bh (T1 mở bão hịa: uC1 0).
Ngay khi T1 mở bão hồ, T2 khố chắc chắn thì tụ C2 được nạp theo đường: +EC RC2 C2 rbeTr1 mát (âm nguồn EC). Đồng thời với quá trình nạp điện của tụ C2 là quá trình phĩng điện của tụ C1: +C1 rceTr1 EC (qua nội trở của nguồn) RB2 -C1. Chính q trình phĩng điện của tụ C1 tạo nên một sụt áp âm trên tiếp giáp gốc - phát của T2 giữ cho T2 ở trạng thái khĩa chắc chắn.
Theo thời gian dịng phĩng của tụ C1 giảm dần, điện thế trên cực gốc của T2 bớt âm dần. Khi điện áp ubeTr2 0,6V thì tranzito T2 sẽ thơng lại bắt đầu một quá trình hồi tiếp như sau:
Kết thúc quá trình hồi tiếp trên, T1 khĩa, T2 thơng bão hịa bắt đầu quá trình nạp điện của tụ C1 và phĩng điện của tụ C2. Kết thúc các quá trình nạp của tụ C1 và phĩng của tụ C2 thì uC1 EC, uC2 0.
Qua các phân tích ở trên ta thấy mạch cĩ thể tự động chuyển từ trạng thái cân bằng khơng ổn định này sang trạng thái cân bằng khơng ổn định khác mà khơng cần tín hiệu kích thích từ ngồi. Mạch cĩ hai đầu ra đƣợc lấy trên hai cực gĩp của hai Tranzito T1 (uC1) và T2 (uC2). uC1, uC2 thực chất là hai dãy xung cĩ biên độ sấp xỉ bằng nguồn nuơi của mạch là Ec và UC1m = UC2m. Chu kỳ T của hai dãy xung ra này đƣợc tính theo biểu thức: T = 1 + 2.
Trong đĩ 1 = RB2.C1.Ln2 0,7. RB2.C1 2 = RB1.C2.Ln2 0,7. RB1.C2
1, 2 là hằng số thời gian phĩng của tụ C1 và tụ C2. T 0,7.(RB2.C1 + RB1.C2)
Nếu ta chọn RB1 = RB2 = R, C1 = C2 = C thì:
T =1,4.R.C
Nhìn vào biểu thức của T ta thấy khi muốn thay đổi tần số xung ra ta chỉ việc thay đổi điện dung tụ C hoặc giá trị điện trở R.
77
2. Dao động dùng IC 555
Hình 5.3: Mạch tạo xung dùng IC 555
Chức năng của các chân Chân 1: Mass
Chân 2,6: Chân 2 nối với chân 6 để cho chân ngõ vào và chân giữ mức thềm (mức ngưỡng) cĩ chung điện áp phân cực
Chân 5: được nối với tụ xuống GND để lọc nhiễu tần số cao. Vì vậy tụ cĩ giỏ tr nh khong 1ữ0,001àF
Chân 4: nối nguồn Vcc vì khơng dùng chức năng Reset
Chân 7: Là chân xả điện, nên được nối giữa hai điện trở làm đường nạp và xả điện cho tụ.
T = Thời gian của một chu kỳ tồn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz)
R1 = Điện trở tính bằng ohm (W ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( W )
T = Tm + Ts T : chu kỳ tồn phần
Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 (R1 + 2R2) × C1
78
Hình 5.4: Sơ đồ dạng xung
6.1.2. Dao động dịch pha
Dùng ba mắt lọc RC, mỗi bộ RC dịch pha 600
Hình 5.4: Mạch dao động dịch pha
Để dễ dàng thỏa mãn dịh pha +1800 trên đường hồi tiếp, người ta chọn các trị số tụ điện, điện trở bằng nhau
6.1.3. Dao động thạch anh
Hình 5.5: Mạch dao động hình sin dùng thạch anh.
X1 : là thạch anh tạo dao động , tần số dao động được ghi trên thân của thach anh, khi thạch anh được cấp điện thì nĩ tự dao động ra sĩng hình sin thạch anh thường cĩ tần số dao động từ vài trăm KHz đến vài chục MHz.
79
Đèn Q1 khuyếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh và cuối cùng tín hiệu được lấy ra ở chân C.
R1 vừa là điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho đèn Q1 R2 là trở ghánh tạo ra sụt áp để lấy ra tín hiệu .
Hình 5.6: Thạch anh dao động trong Tivi mầu, máy tính