Mục tiêu
- Giải thích ñược sơñồ và trình bày ñược nguyên lý hoạt ñộng của mạch khuếch ñại - Trình bày ñược các mạch khuếch ñại dùng transitor.
2.1 Chức năng của mạch khuếch ñại
Mạch khuếch ñại là mạch ñiện mắc phối hợp giữa các linh kiện ñiện tử ñể khuếch ñại tín hiệu ñiện, có ba loại mạch khuếch ñại chính là:
- Mạch khuếch ñại ñiện áp: là mạch khi ta ñưa một tín hiệu nhỏ vào, ñầu ra sẽ thu ñược một tín hiệu có biên ñộ lớn hơn nhiều lần.
- Mạch khuếch ñại dòng ñiện: là mạch khi ta ñưa một tín hiệu có cường ñộ yếu vào, ñầu ra sẽ thu ñược một tín hiệu cho cường ñộ dòng ñiện mạnh hơn nhiều lần.
- Khuếch ñại công suất:là khi ta ñưa một tín hiệu có công suất yếu vào, ñầu ra thu ñược tín hiệu có công suất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuếch ñại công suất là kết hợp cả hai mạch khuếch ñại ñiện áp và khuếch ñại dòng ñiện làm một.
2.2 Sơ ñồ và nguyên lý làm việc của mạch khuếch ñại mạch khuếch ñại
Mạch kuếch ñại có thể dùng transitor rời rạc hoặc dùng IC.
a. Mạch IC khuếch ñại thuật toán và mạch khuếch ñại dùng IC
IC khuếch ñại thuật toán viết tắt là OA (Operational Amplifier) thực chất là một bộ khuếch ñại dong một chiều gồm
nhiều tầng, ghép trực tiếp, có hệ số khuếch ñại lớn, có hai ñầu vào và một ñầu ra.
Hình 2.5 là quy ước kí hiệu một bộ khuếch ñại thuật toán (OA). Trong ñó, ñầu vào là UVK gọi là ñầu vào không ñảo, ñánh dấu (+).Đầu vào UVĐ gọi là ñầu vào ñảo, ñánh dấu (-). Đầu ra là Ura . (+E) nguồn cung cấp ñiện dương,
Hình 2.5: Ký hiệu của IC khuếch ñại thuật toán
(-E) nguồn cung cấp ñiện âm. Khi có tín hiệu ñưa ñến ñầu vào không ñảo thì tín hiệu ra cùng dấu tín hiệu vào. Khi có tín hiệu ñưa ñến ñầu vào tín hiệu ñảo thì tín hiệu ra ngược dấu với tín hiệu vào.Đầu vào ñảo thường ñược dùng ñể hồi tiếp âm bên ngoài cho OA. Hồi tiếp âm là trích một phần tín hiệu từ ñầu ra cho quay về ñầu vào và ngược pha với tín hiệu vào.
b. Nguyên lý làm việc của mạch khuếch ñại ñiện áp dùng OA
Hình 2.6 là sơ ñồ dùng khuếch ñại dùng OA, mạch ñiện có hồi tiếp âm thông qua Rht. Đầu vào không ñảo dược nối với ñiểm chung của mạch ñiện, tức là nôi mát. Tín hiệu vào qua R1 ñưa ñến ñầu vào ñảo của OA. Kết quả ñiện áp ở ñầu ra ngược dấu với ñiện áp ở ñầu vào và ñược khuếch ñại.
Hệ số khuếch ñại ñiện áp:
2.3 Mạch khuếch ñại dùng transitor 2.3.1 Các chếñộ khuếch ñại: 2.3.1 Các chếñộ khuếch ñại:
Các chế ñộ của mạch khuếch ñại là phụ thuộc vào chế ñộ phân cực của transitor, tuỳ theo mục ñích sử dụng mà mạch khuếch ñại ñược phân cực ñể khuếch ñại ở chế ñộ A, chế ñộ B hoặc chế ñộ C.
- Mạch khuếch ñại ở chế ñộ A: Là mạch khuếch ñại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giống với tín hiệu ngõ vào.
Mạch này khuếch ñại cả hai bán
Hình 2.6: Sơñồ khuếch ñai ñảo dùng OA
chu kỳ tín hiệu ngõ vào (hình 2.7).
Để transitor hoạt ñộng ở chế ñộ A ta cần phải ñịnh thiên sao cho UCE∼ 60% - 70% VCC
Mạch khuếch ñại ở chế ñộ A ñược sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch ñại cao tần, khuếch ñại trung tần, tiền khuếch ñại vv...
- Mạch khuếch ñại ở chế ñộ B:
Mạch khuếch ñại ở chế ñộ B là mạch khuếch ñại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuếch ñại bán kỳ dương ta dùng transitor NPN (hình 2.8), nếu khuếch ñại ở bán kỳ âm ta dùng transitor PNP, mạch khuếch ñại ở chế ñộ B không có ñịnh thiên.
Mạch khuếch ñại ở chế ñộ B thường ñược sử dụng trong các mạch khuếch ñại công suất ñẩy kéo như công suất âm tần, công suất mành của ti vi, trong các mạch công suất ñẩy kéo người ta dùng hai ñèn NPN và PNP mắc nối tiếp mỗi ñèn sẽ khuếch ñại một bán chu kỳ của tín hiệu. Hai ñèn
trong mạch khuếch ñai ñẩy kéo phải có các thông số như nhau. - Mạch khuếch ñại AB:
Mạch khuếch ñại AB là mạch tương tự như khuếch ñại ở chế ñộ B, nhưng có ñịnh thiên sao cho ñiện áp UBE sấp sỉ 0,6V, mạch cũng chỉ khuếch dại một nửa chu kỳ tín hiệu, và khắc phục hiện tương méo dao ñiểm của mạch khuếch ñại ở chế ñộ B,
mạch này cũng ñược dùng trong các mạch ñẩy kéo (hình 2.9).
Mạch khuếch ñại âm ly có: Q1 khuếch ñại chế ñộ A, Q2 và Q3 khuếch ñại ở chế ñộ B, Q2 khuếch ñại cho bán chu kỳ dương, Q3 khuếch ñại cho bán chu kỳ âm. - Mạch khuếch ñại ở chế ñộ C (hình 2.10). Mạch khuếch
Hình 2.8: Mạch khuếch ñại ở chếñộ B
Hình 2.9: Mạch khuếch ñại AB Khuếch ñại âm ly
ñại ở chế ñộ C là mạch khuếch ñại có ñiện áp UBE ñược phân cự ngược với mục ñích chỉ lấy tín hiệu ñầu ra là một phần ñỉnh của tín hiệu ñầu vào. Mạch này thường sử dụng trong
các mạch tách tín hiệu: ví dụ mạch tách sung ñồng bộ trong ti vi mầu.
2.3.2 Các kiểu mắc của transitor
a.Transitor mắc theo kiểu E chung:
Mạch mắc có cực E ñấu trực tiếp với mát hoặc ñấu qua tụ với mát ñể thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu ñưa vào cực B và lấy ra trên cực C, mạch có sơ ñồ (hình 2.11)
Rg: ñiện trở gánh
Rñt: là ñiện trở ñịnh thiên Rpa: là ñiện trở phân áp
Đặc ñiểm của mạch khuếch ñại E chung:
- Mạch khuếch ñại E chung thường ñược ñịnh thiên sao cho ñiện áp UEB khoảng 60% ÷ 70% VCC
- Biên ñộ tín hệu ra thu ñược
lớn hơn biên ñộ tín hiệu vào nhiều lần, như vậy mạch khuếch ñại về ñiện áp. - Dòng ñiện tín hiệu ra lớn hơn dòng ñiện tín hiệu vào nhưng không ñáng kể. - Tín hiệu ñầu ra ngược pha nhau tín hiệu ñầu vào, vì khi ñiện áp tín hiệu vào tăng ⇒ dòng IBE tăng ⇒ dòng ICE tăng ⇒ sụt áp trên Rg tăng ⇒ kết quả là ñiện áp chân C giảm, và ngược lại khi ñiện áp ñầu vào giảm thì ñiện áp chân C lại tăng ⇒ vì vậy ñiện áp ñầu ra ngược pha nhau với ñiện áp ñầu vào.
Mạch mắc theo kiểu E chung ñược ứng dụng nhiều trong thiết bị ñiện tử.
b. Transitor mắc theo kiểu C chung:
Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C ñấu vào mát (lưu ý về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương ñương với mát, tín hiệu ñược ñưa vào cực B lấy ra trên cực E (hình 2.12)
Hình 2.10: Mạch khuếch ñại C
Đặc ñiểm của mạch khuếch ñại C chung:
- Biên ñộ tín hiệu ra bằng biên ñộ tín hiệu vào (hình 2.12)
- Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào
- Cường ñộ của tín hiệu ra mạnh hơn cường ñộ của tín hiệu vào nhiều lần: vì khi tín hiệu vào có biên ñộ tăng ⇒ dòng IBE tăng ⇒ dòng ICE cũng tăng gấp β lần dòng IBE, vì ICE = β.IBE. Giả sử transitor có trị số khuếch ñại β= 20 lần thì
dòng IBE tăng 1mA, dòng ICE cũng tăng 20 mA, dòng ICE chính là dòng của tín hiệu ra. Như vậy tín hiệu ñầu ra có cường ñộ dòng ñiện mạnh hơn nhiều tín hiệu ñầu vào.
- Mạch này ñược ứng dụng nhiều trong các mạch khuếch ñại ñêm (Damper), và ứng dụng nhiều trong các mạch ổn áp nguồn.
c. Transitor mắc theo kiểu B chung:
Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu ñưa vào chân E lấy ra chân C, chân B ñược nối mát thông qua tụ (hình 2.13).
Mạch mắc theo kiểu B chung ít ñược sử dụng thực tế.Mạch chỉ khuếch ñại ñiện áp, không khuếch ñại về dòng ñiện.