Tài liệu Dtcb_machkhuechdai

Chöông 6: Maïch khueách ñaïi Moân: Ñieän Töû Cô Baûn CHƯƠNG 6: MẠCH KHUẾCH ĐẠI Các khái niệm: - Mạch khuếch đại: là mạch khi đưa vào tín hiệu thì ngõ ra sẽ nhận được tín hiệu hoàn toàn giống tín hiệu ngõ vào chỉ khác về biên độ. - Mạch khuyếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong Cassete, ampli, Khuyếch đại tín hiệu video trong Ti vi v.v ... Có 3 loại mạch khuếch đại chính: - Mạch khuếch đại điện áp: Là mạch khuếch đại khi đưa một tín hiệu vào có áp v i thì thu được ngõ ra tín hiệu v0. v 0 Đặt: Av  v , Av được gọi là hệ số khuếch đại áp hay độ lợi điện áp. i + Nếu Av > 1 thì tín hiệu ra có biên độ lớn hơn tín hiệu vào. + Nếu Av < 1 thì tín hiệu ra có biên độ nhỏ hơn tín hiệu vào. + Nếu Av = 1 thì tín hiệu ra có biên độ bằng tín hiệu vào, khi đó mạch còn gọi là mạch đệm. - Mạch khuếch đại dòng điện: Là mạch khuếch đại khi đưa một tín hiệu vào có cường độ ii thì thu được ngõ ra tín hiệu i0. i 0 Đặt: Ai  i , Ai được gọi là hệ số khuếch đại dòng hay độ lợi dòng. i + Nếu Ai > 1 thì tín hiệu ra có biên độ lớn hơn tín hiệu vào. + Nếu Ai < 1 thì tín hiệu ra có biên độ nhỏ hơn tín hiệu vào. + Nếu Ai = 1 thì tín hiệu ra có biên độ bằng tín hiệu vào, khi đó mạch còn gọi là mạch đệm. - Mạch khuếch đại công suất: Là mạch khuếch đại khi đưa một tín hiệu vào có công suất Pi thì tín hiệu ra có công suất P0 hay nói cách khác mạch khuếch đại công suất là mạch vừa khuếch đại áp vừa khuếch đại dòng điện. Đặt: Ap  P0 v0 .i0   Av . Ai , AP được gọi là hệ số khuếch đại công suất. Pi vi .ii 6.1. CÁC CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI: 6.1.1. Chế độ A (hạng A hay loại A): - Mạch khuếch đại hạng A là mạch khuếch đại hoàn toàn tín hiệu ngõ vào, hay nói cách khác mạch khuếch đại hạng A là mạch khuếch đại mà tín hiệu ngõ ra hoàn toàn giống tín hiệu ngõ vào nhưng biên độ được nâng lên. - Thông thường để thực hiện khuếch đại ở chế độ này ta phân cực mạch sao cho áp một chiều ngõ ra bằng nữa nguồn cung cấp. Ví dụ: Nếu tín hiệu đưa vào vi dạng sin thì ngõ ra v0 cũng dạng sin. A Hình 6.1: Dạng tín hiệu chế độ khuếch đại hạng A. - Ứng dụng: được sử dụng trong các trường hợp có yêu cầu tín hiệu ra hoàn toàn giống tín hiệu vào như: mạch khuếch đại cao tầng RF, khuếch đại trung tầng IF trong máy Radio, máy TV, mạch tiền khuếch đại … Ñaëng Thaønh Töïu 54 Chöông 6: Maïch khueách ñaïi Moân: Ñieän Töû Cô Baûn 6.1.2. Chế độ B (hạng B hay loại B): - Mạch khuếch đại hạng B là mạch khuếch đại một phần của một bán kỳ của tín hiệu ngõ vào. - Thông thường để thực hiện được chế độ khuếch đại này người ta phân cực sao cho áp một chiều ngõ ra bằng nguồn cung cấp (bằng nguồn + hoặc -). Hoặc nếu sử dụng transistor lưỡng cực thì người ta không cần phân cực cho cực C. Ví dụ: Nếu tín hiệu đưa vào vi dạng sin thì ngõ ra v0 không dạng sin. Hình 6.2: Dạng tín hiệu chế độ khuếch đại hạng B. - Ứng dụng: được sử dụng trong các mạch khuếch đại công suất. Tuy nhiên trên thực tế khi sử dụng chế độ khuếch đại này người ta thường dùng một cặp 2 mạch để khuếch đại nhằm tạo ra tín hiệu ban đầu: Hình 6.3: Dạng tín hiệu khi sử dụng 2 mạch khuếch đại hạng B. 6.1.1. Chế độ AB (hạng AB hay loại AB): - Mạch khuếch đại hạng AB là mạch khuếch đại chỉ khuếch đại hoàn toàn 1 bán kỳ của tín hiệu vào. - Tương tự như khuếch đại hạng B, người ta phân cực sao cho áp một chiều ra gần bằng nguồn. Ví dụ: Nếu tín hiệu đưa vào vi dạng sin thì ngõ ra v0 cũng dạng sin. Hình 6.4: Dạng tín hiệu chế độ khuếch đại hạng AB. - Ứng dụng: được sử dụng trong các mạch khuếch đại công suất. Tuy nhiên trên thực tế khi sử dụng chế độ khuếch đại này người ta thường dùng một cặp 2 mạch để khuếch đại nhằm tạo ra tín hiệu ban đầu: Ñaëng Thaønh Töïu 55 Chöông 6: Maïch khueách ñaïi Moân: Ñieän Töû Cô Baûn Hình 6.5: Dạng tín hiệu khi sử dụng 2 mạch khuếch đại hạng AB 6.1.4. Chế độ C (hạng C hay loại C): - Mạch khuếch đại hạng C là mạch chỉ khuếch đại một tín hiệu vào. - Để tạo ra mạch khuếch đại ở chế độ này thông thường nếu dùng BJT thì người ta phân cực ngược nối B-E. Hình 6.6: Dạng tín hiệu chế độ khuếch đại hạng C. - Ứng dụng: được sử dụng để tách tín hiệu đồng bộ trong tín hiệu tổng hợp của tivi. 6.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ: Trong phần này ta đi nghiên cứu mạch khuếch đại tầng đầu của hệ thống mạch khuếch đại, mục đích là khuếch đại tín hiệu rất nhỏ thành tín hiệu có biên độ nhỏ để cung cấp cho mạch khuếch đại tầng sau. Tùy theo mục đích sử dụng mạch tín hiệu cần khuếch đại cần đầy đủ hay không đầy đủ. Trong hệ thống, thông thường ở phần này cần khuếch đại tín hiệu đầy đủ, do đó đa số mạch được thiết kế đều là mạch khuếch đại ở chế độ A hay hạng A. Yêu cầu đòi hỏi là tín hiệu sau khi qua mạch khuếch đại này phải trung thực, nghĩa là không bị méo. Muốn thế, yêu cầu đặt ra là nguồn cung cấp phải ổn định không cần dùng nguồn công suất vì mạch tiêu tán năng lượng rất nhỏ, do đó trong mạch khuếch đại này người ta thường dùng các mạch ổn áp. Để thực hiện, ta có thể dùng BJT, opamp để thực hiện mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. Nếu dùng BJT ta có 3 cách ráp là CC, BC, EC (xem lại phần mạch ứng dụng dùng BJT trong chương TRANSISTOR). 6.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU LỚN: Trong phần này ta đi nghiên cứu các mạch khuếch đại tầng trung gian nhằm nâng cao biên độ thúc cho tầng công suất cuối cùng hoặc xuất ra tải nếu yêu cầu đặt ra không cao. Trong phần này ta nên chú ý 2 vấn đề: - Sự liên lạc giữa các tầng. - Sự hồi tiếp giữa các tầng. 6.3.1. Sự liên lạc giữa các tầng: Tại sao phải liên kết các tầng? Để trả lời câu hỏi, các bạn hãy xem hình vẽ sau: vi Tầng 1 v01 Tầng 2 v02 Tầng n v0n Gọi Ak là hệ số khuếch đại của tầng thứ k thì v01 = A1.vi. Ñaëng Thaønh Töïu 56 Chöông 6: Maïch khueách ñaïi Moân: Ñieän Töû Cô Baûn v02 = A2.v02 = A1 . A2.vi ….. v0 = A1.A2…..An.vi Vậy ta thấy liên kết các tầng nhằm nâng cao hệ số khuếch đại lên. Có 4 cách liên lạc giữa các tầng: a. Liên lạc bằng tụ điện: Các tầng sẽ liên kết với nhau bằng tụ điện, xem mạch điện: Ưu – nhược điểm: - Mạch đơn giản, dễ ráp, dễ thiết kế, băng tầng rộng, kích thước nhỏ, giá thành thấp. - Nhưng không phối hợp được trở kháng giữa các tầng nên hiệu suất không cao vì thế độ lợi chưa đạt tối đa. b.Liên lạc bằng biến thế: Các tầng sẽ liên kết với nhau bằng biến thế, xem mạch điện: Ưu – nhược điểm: - Dễ phối hợp trở kháng, độ lợi tăng do bản thân biến thế đã có độ lợi. - Mạch cồng kềnh, giá thành cao và dễ bị nhiễu từ. c.Liên lạc trực tiếp: Các tầng sẽ liên kết trực tiếp với nhau, xem mạch điện: Ưu – nhược điểm: - Không bị mất thành phần tần số thấp, nếu phối hợp tổng trở tốt sẽ làm mạch gọn nhẹ, ít tốn linh kiện, độ lợi tăng. - Khó phối hợp trở kháng, sự phân cực của tầng này sẽ ảnh hưởng đến tầng khác, khi một tầng mất ổn định sẽ kéo theo các tầng khác. b.Liên lạc bằng bộ ghép quang: Các tầng sẽ liên kết với nhau bằng cặp quang như cặp led thu – phát hồng ngoại hoặc bằng opto, xem mạch điện: 6.3.2. Sự hồi tiếp giữa các tầng: a. Hồi tiếp là gì? b. Một số kiểu hồi tiếp: b.1. Phân loại theo dạng tín hiệu hồi tiếp: - Hồi tiếp điện áp: - Hồi tiếp dòng điện: b.2.Phân loại theo cách ghép: - Hồi tiếp nối tiếp: - Hồi tiếp song song: b.3.Phân loại theo tác dụng: - Hồi tiếp âm: - Hồi tiếp dương: c. Một số mạch khuếch đại có hồi tiếp: c.1. Hồi tiếp nối tiêp: c.2. Hồi tiếp song song: c.3. Hồi tiếp điện áp: Ñaëng Thaønh Töïu 57 Chöông 6: Maïch khueách ñaïi Moân: Ñieän Töû Cô Baûn 6.4. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT: 6.4.1. Đại cương về mạch khuếch đại công suất: Trang 327 6.4.2. Mạch khuếch đại công suất đơn: Trang 328 6.4.3. Mạch khuếch đại công suất mắc kiểu đẩy kéo: a. Dùng biến áp xuất âm: b. Không dùng biến áp xuất âm (OTL- OUTPUT TRANSFORMLESS): c. Dùng cặp transistor bổ phụ: d. Mạch dùng nguồn đối xứng, ngõ ra không dùng tụ (OCL – OUTPUT CAPACITORLESS) Ñaëng Thaønh Töïu 58