Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 3 CHƯƠNG 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRANZITO GIỚI THIỆU CHUNG Chương này cung cấp cho người học các kiến thức cơ bản về mạch khuếch đại, bao gồm các vấn đề sau: - Định nghĩa mạch khuếch đại, các chỉ tiêu và tham số chính của một bộ khuếch đại: Hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện, hệ số khuếch đại công suất, trở kháng vào, trở kháng ra, méo tần số, méo phi tuy ến, hiệu suất. - Nguyên tắc chung phân cực cho tranzito ở chế độ khuếch đại. Với tranzito lưỡng cực thuận PNP cần cung cấp điện áp một chiều U BE < 0, U CE < 0. Với tranzito ngược NPN cần cung cấp điện áp một chiều U BE > 0, U CE > 0. Mạch điện cung cấp nguồn một chiều phân cực cho tranzito có: bốn phương pháp: phương pháp định dòng cho cực gốc, phương pháp định áp cho cực gốc, phương pháp cung cấp và ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm điện áp một chiều, phương pháp cung cấp và ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm dòng điện. - Vấn đề hồi tiếp, hồi tíêp trong các tầ ng khuếch đại: hồi tiếp dương, hồi tiếp âm, hồi tiếp dòng điện, hồi tiếp điện áp, hồi tiếp mắc song song, hồi tiếp mắc nối tiếp. ảnh hưởng của hồi tiếp đến các chỉ tiêu kĩ thuật của mạch. - Các sơ đồ khuếch đại cơ bản dùng tranzito lưỡng cực: tầng khuếch đại phát chung, tầng khuếch đại góp chung và t ầng khuếch đại gốc chung. - Các sơ đồ khuếch đại dùng tranzito trường xét hai loại: tầng khuếch đại cực nguồn chung, tầng khuếch đại cực máng chung. - Tầng khuếch đại đảo pha có: mạch khuếch đại đảo pha chia tải, mạch khuếch đại đảo pha ghép biến áp. - Phương pháp ghép tầng trong bộ khuếch đại: phương pháp ghép tầng bằng tụ điện, ghép tầng bằng biến áp, ghép tầng tr ực tiếp. - Một số mạch khuếch đại khác: mạch khuếch đại Darlingtơn, mạch khuếch đại Cascốt, mạch khuếch đại giải rộng, mạch khuếch đại cộng hưởng. - Mạch khuếch đại công suất: đặc điểm của mạch khuếch đại công suất, các chế độ làm việc của tầng khuếch đại A, B, AB, C. Yêu cầu của tầng khuếch đạ i công suất cho công suất ra lớn, méo nhỏ và hiệu suất cao. Mạch khuếch đại công suất đơn làm việc ở chế độ A để giảm méo nhưng có hiệu suất thấp. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng hai tranzito thường cho làm việc ở chế độ AB (gần B) để có công suất ra lớn, méo nhỏ mà hiệu suất cao. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng tranzito cùng loại có mạch ghép biến áp, mạch không dùng biến áp. Các m ạch khuếch đại này cần có mạch khuếch đại đẩy pha phía Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 4 trước. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng tranzito khác loại có ưu điểm không cần tầng khuếch đại đảo pha. Kết thúc chương 1 yêu cầu người học nắm được các mạch khuếch đại đã nêu. Hiểu được tác dụng các linh kiện trong mạch. Chế độ cấp điện một chiều và nguyên lý làm việc của mạch. Tính toán được một số chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu theo điều kiện cho trước. Khi phân tích tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, ta dùng phương pháp mạch điện tương đương xoay chiều, ở tần số trung bình. Phần mạch khuếch đại công suất, do tín hiệu vào lớn nên dùng phương pháp đồ thị có độ chính xác cao. NỘI DUNG 1.1. ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1.1. Định nghĩa mạch khuếch đại Một trong số những ứng dụng quan trọng nhất của tranzito là sử dụng nó trong các mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu mà thường gọi là mạch khuếch đại.Thực chất khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chi ều của nguồn cung cấp, không chứa thông tin, được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thông tin, làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và không méo. Phần tử điều khiển đó là tranzito. Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại như ở hình 1-1, trong đó E n là nguồn tín hiệu vào, R n là điện trở trong của nguồn tín hiệu, R t tải nơi nhận tín hiệu ra. Hình 1-2 đưa ra cấu trúc nguyên lý để xây dựng một tầng khuếch đại. Phần tử cơ bản là phần tử điều khiển tranzito có điện trở thay đổi theo sự điều khiển của điện áp hay dòng điện đặt tới cực điều khiển (cực gốc) của nó, qua đó điề u khiển quy luật biến đổi dòng điện của mạch ra bao gồm tranzito và điện trở R C . Tại lối ra giữa cực góp và cực phát, người ta nhận được một điện áp biến thiên cùng quy luật với tín hiệu vào nhưng độ lớn được tăng lên nhiều lần. Để đơn giản, giả thiết điện áp đặt vào cực gốc có dạng hình sin. Từ sơ đồ hình 1-2 ta thấy rằng dòng điện và điện áp xoay chiều ở mạch ra (tỷ lệ với dòng điện và điện áp tín hiệu vào) cần phải coi là tổng các thành phần xoay chiều dòng điện và điện áp trên nền của thành phần một chiều I 0 và U 0 . Phải đảm bảo sao cho biên độ thành Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại. I v Mạch khuyếch đại Nguồn cung cấp (E C ) U v R n E n I r U r R t U v t U r t ~ Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 5 phần xoay chiều không vượt quá thành phần một chiều, nghĩa là II ) ≥ 0 và UU ) ≥ 0 . Nếu điều kiện đó không được thoả mãn thì dòng điện, điện áp ở mạch ra trong từng khoảng thời gian nhất định sẽ bằng không và sẽ làm méo dạng tín hiệu. Như vậy để đảm bảo công tác cho tầng khuếch đại (khi tín hiệu vào là xoay chiều) thì ở mạch ra của nó phải tạo nên thành phần dòng một chiều I 0 và điện áp một chiều U 0 . Chính vì vậy, ở mạch vào của tầng, ngoài nguồn tín hiệu cần khuếch đại, người ta cũng phải đặt thêm điện áp một chiều U V0 (hay dòng điện một chiều I V0 ). Các thành phần dòng điện và điện áp một chiều đó xác định chế độ làm việc tĩnh của tầng khuếch đại. Tham số của chế độ tĩnh theo mạch vào (I V0 , U V0 ) và theo mạch ra (I 0 , U 0 ) đặc trưng cho trạng thái ban đầu của sơ đồ khi chưa có tín hiệu vào. Hình 1-2: a. Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại. b. Biểu đồ thời gian. 1.1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại Để đánh giá chất lượng của một tầng khuếch đại người ta đưa ra các chỉ tiêu và tham số cơ bản sau: 1.1.2.1. Hệ số khuếch đại. Nói chung vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức. K = ⎢ K ⎢ exp(j. ϕ k ) Phần mô đun |K| thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào, phần góc ϕ k thể hiện độ dịch pha giữa chúng. Nhìn chung độ lớn của |K| và ϕ k phụ thuộc vào tần số ω của tín hiệu vào. Nếu biểu diễn |K| = f 1 (ω) ta nhận được đường cong gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại. Đường biểu diễn ϕ k =f 2 (ω) gọi là đặc tuyến pha - tần số của nó. Thường người ta tính |K| theo đơn vị logarit, gọi là đơn vị đề xi ben (dB) I 0 P ĐK U v t i R C U r U r t +E R C E B U v a. U 0 i u ra I ˆ U ˆ 0 0 b. t t Đại lượng đầu ra Đại lượng tương ứng đầu vào K = (1-1) Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 6 Klg20)dB(K = (1-2) Khi ghép liên tiếp n tầng khuếch đại với các hệ số khuếch đại tương ứng là K 1 , K 2 , K n thì hệ số khuếch đại chung của bộ khuếch đại xác định theo: K = K 1 .K 2 K n . hay K(dB) = K 1 (dB) + K 2 (dB) + + K n (dB) (1-3) Đặc tuyến biên độ của tầng khuếch đại là đường biểu diễn quan hệ U ra =f 3 (U v ) lấy ở một tần số cố định của giải tần của tín hiệu vào. Dạng điển hình của ⎢K ⎢=f 1 (ω) và U ra =f 3 (U v ) đối với một bộ khuếch đại điện áp tần số thấp cho tại hình 1-3. 1.1.2.2. Trở kháng lối vào và lối ra Trở kháng vμo, trë kh¸ng ra của tầng khuếch đại được định nghĩa (theo hình 1-1a) V V V I U Z = ; r r r I U Z = (1-4) Nói chung chúng là các đại lượng phức: Z = R+jX. 1.1.2.3. Méo tần số Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị giảm ở vùng hai đầu giải tần. ở vùng tần số thấp có méo thấp M t , ở vùng tần số cao có méo tần số cao M C . Chúng được xác định theo biểu thức: C 0 C t 0 t K K M; K K M == (1-5) Trong đó: K 0 là hệ số khuếch đại ở vùng tần số trung bình. K C là hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao. K t là hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp. Méo tần số cũng có thể được tính theo đơn vị đề xi ben. Hình 1-3: a. Đặc tuyến biên độ - tần số b. Đặc tuyến biên độ (f = 1kHz) của một bộ khuếch đại tần số thấp 0 10 2 10 4 2.10 4 (Hz) f |K| (a) K 0 U vào (mV) U ra (V) (b) 0 K 0 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 7 1.1.2.4. Méo không đường thẳng (méo phi tuyến). Méo không đường thẳng do tính chất phi tuyến của các phần tử như tranzito gây ra thể hiện trong tín hiệu đầu ra xuất hiện thành phần tần số mới (không có ở đầu vào). Khi u vào chỉ có thành phần tần số ω thì u ra nói chung có các thành phần nω (với n = 0,1,2 ) với các biên độ tương ứng là Û n . Lúc đó hệ số méo không đường thẳng do tầng khuếch đại gây ra được đánh giá là: % U )U UU( / n 1 21 22 3 2 2 ) ) ) ) +++ = γ (1-6) 1.1.2.5. Hiệu suất của tầng khuếch đại Hiệu suất của một tầng khuếch đại là đại lượng được tính bằng tỷ số giữa công suất tín hiệu xoay chiều đưa ra tải P r với công suất một chiều của nguồn cung cấp P 0 . 0 P P r = η Trên đây đã nêu một số chỉ tiêu quan trọng của một tầng (hay một bộ khuếch đại gồm nhiều tầng). Căn cứ vào các chỉ tiêu này người ta có thể phân loại các bộ khuếch đại với các tên gọi với đặc điểm khác nhau. Ví dụ theo hệ số khuếch đại K có bộ khuếch đại điện áp. Lúc này yêu cầu cơ bản là có K Umax , Z vào >> Z nguồn và Z ra << Z tải ; bộ khuếch đại dòng điện với K i max , Z vào << Z nguồn , Z ra >> Z tải hay bộ khuếch đại công suất cần K Pmax , Z vào ≈ Z nguồn , Z ra ≈Z tải . Cũng có thể phân loại theo dạng đặc tuyến tần số ⎢K ⎢= f 1 (ω), từ đó có bộ khuếch đại một chiều, bộ khuếch đại tần số thấp, bộ khuếch đại tần số cao, bộ khuếch đại chọn lọc tần số v.v. 1.2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 1.2.1. Nguyên tắc chung phân cực tranzito Muốn tranzito làm việc như là một phần tử tích cực thì các tham số của nó phải thoả mãn điều kiện thích hợp. Những tham số này của tranzito như ở phần cấu kiện điện tử đã nghiên cứu, chúng phụ thuộc rất nhiều vào điện áp phân cực các chuyển tiếp góp, phát. Nói một cách khác các giá trị tham số phụ thuộc vào điểm làm việc của tranzito. M ột cách tổng quát, dù tranzito được mắc theo kiểu nào, muốn nó làm việc ở chế độ khuếch đại cần có các điều kiện sau: chuyển tiếp gốc-phát luôn phân cực thuận, chuyển tiếp gốc - góp luôn phân cực ngược. Đối với tranzito n-p-n điều kiện phân cực để nó làm việc ở chế độ khuếch đại là: U BE = U B - U E > 0 U CE = U C - U E > 0 (1-7) và U E < U B < U C Trong đó U E , U B , U C là điện thế các cực phát, gốc, góp của tranzito như trên hình 1-3. Với tranzito p-n-p thì điều kiện phân cực có dấu ngược lại. Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 8 Hình 1-4 biểu diễn điện áp và dòng điện phân cực của tranzito ở chế độ khuếch đại 1.2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito Để cung cấp điện áp phân cực cho tranzito người ta thường dùng một nguồn chung. Hình 1-4 biểu thị các mạch cấp điện đó. Hình 1-5a cấp điện áp cho cực gố c theo phương pháp định dòng. Điện áp U BE0 được lấy từ nguồn E C dẫn qua điện trở R B vào cực gốc. Điện trở R B có trị số lớn hơn nhiều so với điện trở một chiều của mặt ghép gốc-phát, do đó dòng định thiên I B0 được xác định gần đúng. B C B R E I ≈ 0 Dòng điện một chiều ở đầu ra (dòng cực góp) I C0 và điện áp một chiều ở đầu ra U CE0 : I C0 = β.I B0 ; U CE0 = E C -I C0 .R C (1-8) Mạch này đơn giản nhưng độ ổn định điểm làm việc kém. I B I C U C U E U B U CE >0 U BE >0 I B U B (a) I C U C U E U CE <0 U BE <0 (b) Hình 1-4: a) Biểu diễn điện áp và dòng điện phân cực tranzito n-p-n. b) Tranzito p-n-p. I P +I B0 C P2 U BE0 U B (a) R C R B I B0 +E C C P1 C P2 R 2 (b) R C R 1 I B0 +E C C P1 I P Hình 1-5: Mạch cấp điện cho tranzito Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 9 Hình 1-5b cung cấp điện cho cực gốc theo phương pháp định áp nhờ bộ phân áp R 1 , R 2 mắc song song với nguồn cung cấp cực góp E C . Điện áp tại điểm làm việc của cực gốc được xác định theo biểu thức: U BE0 = I P .R 2 = E C -(I P +I B0 ).R 1 (1-9) Trong đó I P là dòng phân áp chạy qua điện trở R 1 , R 2 . Thường chọn I P >>I B0 , do đó biểu thức trên gần đúng: 1 .RIEU pCBE −≈ (1-10) Ta thấy U BE0 không phụ thuộc vào các tham số của tranzito và nhiệt độ nên ổn định. Rõ ràng dòng I P càng lớn U BE0 càng ổn định, nhưng khi đó R 1 , R 2 phải có giá trị nhỏ. Thường chọn I P =(0,3÷3).I Bmax (1-11) Trong đó I Bmax là dòng xoay chiều trong mạch cực gốc với mức tín hiệu vào lớn nhất. Lúc này thiên áp U BE0 hầu như không phụ thuộc trị số dòng cực gốc I B0 , do đó có thể dùng cho mạch khuếch đại tín hiệu lớn (chế độ B). Tuy nhiên khi trị số R 1 , R 2 nhỏ thì công suất tiêu thụ nguồn cũng tăng. Để nâng cao độ ổn định điểm làm việc người ta hay dùng các mạch cung cấp điện áp phân cực sau. Hình 1-6 là sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm điện áp một chiều. Sơ đồ hình 1-6 chỉ khác sơ đồ hình 1-5a ở chỗ đi ện trở R B được nối lên cực góp. ở đây R B vừa làm nhiệm vụ đưa điện áp vào cực gốc bằng phương pháp ổn định dòng cực gốc, vừa dẫn điện áp hồi tiếp về mạch vào. Nguyên lý ổn định như sau: Hình 1-7: Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc nhờ hồi tiếp â m dòng điện một chiều. U R2 C p2 R 2 R C R 1 +E C C p1 U E R E C E U BE +E C R C R B C p2 C p1 I B U CE0 U BE0 Hình 1-6: Mạch cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm điện áp một chiều. Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 10 Nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó làm cho dòng một chiều I C0 trên cực góp tăng lên thì điện thế U CE0 giảm làm U BE giảm, kéo theo dòng I B0 giảm làm cho I C0 giảm (vì I C0 = β. 0B I ), nghĩa là dòng I C0 ban đầu được giữ nguyên. Hình 1-7 là sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc nhờ hồi tiếp âm dòng điện một chiều. Trong sơ đồ này R E làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện một chiều. Nguyên tắc ổn định như sau: khi I C0 tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp tán tham số của tranzito thì điện áp hạ trên R E (U E0 =I E0 .R E ) tăng. Vì điện áp U R2 lấy trên điện trở R 2 hầu như không đổi nên điện áp U BE0 = U R2 - U E0 giảm, làm cho I B0 giảm, do đó I C0 không tăng lên được, tức là I C0 được giữ ổn định. Nếu nhiệt độ giảm làm I C0 giảm thì nhờ mạch hồi tiếp âm dòng điện một chiều, U BE0 lại tăng, làm cho I B0 tăng, I C0 tăng giữ cho I C0 ổn định. 1.3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI Hồi tiếp là việc thực hiện truyền tín hiệu từ đầu ra về đầu vào bộ khuếch đại. Thực hiện hồi tiếp trong bộ khuếch đại sẽ cải thiện hầu hết các chỉ tiêu chất lượng của nó và làm cho bộ khuếch đại có một số tính chất đặc biệt. Dưới đây ta sẽ phân tích những quy luật chung khi thực hiện hồi tiếp trong bộ khuế ch đại. Điều này cũng đặc biệt cần thiết khi thiết kế bộ khuếch đại bằng IC tuyến tính. Hình 1-8 là sơ đồ cấu trúc bộ khuếch đại có hồi tiếp Mạch hồi tiếp có hệ số truyền đạt β, chỉ rõ quan hệ giữa tham số (điện áp, dòng điện) của tín hiệu ra mạch đó với tham số (đ iện áp, dòng điện) của mạch ra bộ khuếch đại. Hệ số khuếch đại K và hệ số truyền đạt của mạch hồi tiếp β nói chung là những số phức. K = K.exp(j ϕ K ) β = β .exp(j ϕ β ) Nghĩa là phải chú ý đến khả năng dịch pha ở miền tần số thấp và tần số cao do tồn tại các phần tử điện kháng trong mạch khuếch đại cũng như mạch hồi tiếp. Nếu bộ khuếch đại làm việc ở tần số trung bình, còn trong mạch hồi tiếp - không có thành phần điện kháng thì hệ số K và β là những số thực. Nế u điện áp hồi tiếp tỷ lệ với điện áp ra của bộ khuếch đại ta có hồi tiếp điện áp, nếu tỷ lệ với dòng điện ra ta có hồi tiếp dòng điện. Có thể hồi tiếp hỗn hợp cả dòng điện và điện áp. Đầu ra β K Đầu vào Hình 1-8: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp Hình 1-9: Một số mạch hồi tiếp thông dụng: aH ồitiếpnốitiếp điệnáp y u v u R n I ht I r β u r R t K ~ I v I r I t n E • u ht β R n I t y u v u β K ~ u r R t I v I r I t n E • u ht R n a. Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 11 Xét ở đầu vào, khi điện áp đưa về hồi tiếp nối tiếp với nguồn tín hiệu vào thì ta có hồi tiếp nối tiếp. Khi điện áp hồi tiếp đặt tới đầu vào bộ khuếch đại song song với điện áp nguồn tín hiệu thì có hồi tiếp song song. Hai đặc điểm trên xác định một loại mạch hồi tiếp cụ th ể: hồi tiếp điện áp nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp dòng điện nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp hỗn hợp nối tiếp hoặc song song. Hình 1-9 minh hoạ một số thí dụ về những mạch hồi tiếp phổ biến nhất trong khuếch đại. Nếu khi hồi tiếp nối tiếp ảnh hưởng đến trị số điện áp vào bả n thân bộ khuếch đại u y , thì khi hồi tiếp song song sẽ ảnh hưởng đến trị số dòng điện vào bộ khuếch đại. Tác dụng của hồi tiếp có thể làm tăng, khi ϕ K + ϕ β = 2nπ, hoặc giảm khi ϕ κ + ϕ β = (2n +1).π (n là số nguyên dương) tín hiệu tổng hợp ở đầu vào bộ khuếch đại được gọi là hồi tiếp dương và tương ứng gọi là hồi tiếp âm. Hồi tiếp âm cho phép cải thiện một số chỉ tiêu của bộ khuếch đại, vì thế nó được dùng rất rộng rãi. Để đánh giá ảnh hưởng của hồi tiếp đến các chỉ tiêu của bộ khuếch đại ta sẽ xét thí dụ hồi tiếp điện áp nối tiếp ở hình 1-9a. Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp: V r ht U U K = htVY UUU += (1-12) Chia cả hai vế của (1-12) cho Ura, ta có: r ht r V r Y U U U U U U += hay β += ht KK 11 (1-13) ở đây ht r u u β = là hệ số truyền đạt của mạch hồi tiếp. Từ (1-13) ta tìm được: b. Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito 12 K K K ht .1 β − = (1-14) Để đơn giản việc phân tích ta đưa vào trị số thực K và: β .1 K K K ht − = (1-15) Theo (1-15) khi 1 > K.β > 0 thì hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp K ht lớn hơn hệ số khuếch đại của bản thân bộ khuếch đại K. Đó chính là hồi tiếp dương, U ht đưa tới đầu vào bộ khuếch đại cùng pha với điện áp vào U v , tức là U y = U v +U ht . Điện áp ra bộ khuếch đại khi có hồi tiếp dương là: U r = K.(U v + U ht ) > K.U v và do đó K ht >K Trường hợp K.β ≥ 1 (khi hồi tiếp dương) đặc trưng cho điều kiện tự kích của bộ khuếch đại. Lúc này đầu ra của bộ khuếch đại xuất hiện một phổ tần số không phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào. Với trị số phức K và β bất đẳng thức β .K ≥ 1 tương ứng với điều kiện tự kích ở một tần số cố định và tín hiệu ở đầu ra gần với dạng hình sin. Bộ khuếch đại trong trường hợp này làm việc như một mạch tạo dao động hình sin. Khi K.β<0 thì K K K K ht < + = β .1 (1-16) đó là hồi tiếp âm (U ht ngược pha với U v ) và U y = U v - U ht , nghĩa là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm K ht nhỏ hơn hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp. Để đánh giá độ ổn định hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp, thực hiện vi phân biểu thức β .1 K K K ht + = Có .)1( .)1.( 2 β β β K KdKKdK dK ht + − + = = 2 ).1( β K dK + (1-17) Biến đổi (1-17) và chú ý đến (1-16) ta nhận được biểu thức đặc trưng cho sự thay đổi tương ứng của hệ số khuếch đại. ht ht K dK = β .1 / K KdK + (1-18) Từ (1-18) thấy sự thay đổi tương đối hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn 1 + K.β lần so với khi không hồi tiếp. Độ ổn định hệ số khuếch đại sẽ tăng khi tăng độ sâu hồi tiếp. Ví dụ, giả thiết sự thay đổi tương đối của hệ số khuếch đại dK/K = 20% và 1+K. β=100 thì sự thay đổi tương đối của hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp là dK ht /K ht = 0,2%.Tính chất này đặc biệt quý giá trong điều kiện hệ số khuếch đại thay đổi do sự thay đổi của tham số theo nhiệt độ nhất là đối với tranzito và sự hoá già của chúng. Nếu hệ số khuếch đại K lớn và hồi tiếp âm sâu thì thực tế có thể loại trừ sự phụ [...]... 1-28: Mạch khuếch đại ghép trực tiếp 1.8 MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 1.8.1 Mạch khuếch đại Đarlingtơn Khi cần trở kháng vào tầng khuếch đại lớn để dòng vào nhỏ, hệ số khuếch đại lớn ta nối mạch khuếch đại theo Đarlingtơn Mạch gồm hai tranzito T1 và T2 đấu như hình 1-29 Khi cấp nguồn thoả mãn để T1,T2 làm việc chế độ khuếch đại ta có: I C = I C1 + I C 2 còn I E1 = I B 2 35 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito. .. của mạch này là ngăn cách ảnh hưởng của mạch ra đến mạch vào của tầng khuếch đại, đặc biệt ở tần số cao 1.8.3 Mạch khuếch đại giải rộng Tín hiệu có giải tần rộng điển hình là tín hiệu video Để khuếch đại được giải tần rộng như vậy mạch khuếch đại thường dùng thêm một phần tử hiệu chỉnh Mạch điện của một tầng có hình 1-31 36 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Ở mạch này L, R3, C2 là các phần tử hiệu... 1.7.3 Mạch ghép trực tiếp 1-27: Tầng khuếch đại ghépbiến Hình Mạch ghép trực tiếp cho ở hình 1-28 ở mạch này cực góp của tranzito trước đấu trực tiếp vào cực gốc của tranzito sau Cách trực tiếp này làm giảm méo tần số thấp trong bộ khuếch đại, được dùng trong bộ khuếch đại tín hiệu có thành phần một chiều (tín hiệu biến thiên chậm) Nhược điểm của mạch là không tận dụng được độ khuếch đại của tranzito. .. cảm ứng qua L3 cho điện áp ra 1.9 TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 1.9.1 Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín hiệu vào lớn Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất lớn nhất có thể được Với độ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao Do khuếch đại tín hiệu lớn, tranzito làm việc trong miền không tuyến... tăng hệ số khuếch đại điện áp Điện trở ra của tầng BC là: 23 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Rr = RC // rC ( E ) ≈ RC (1-58) Cần chú ý rằng đặc tuyến tĩnh của tranzito mắc BC có độ tuyến tính lớn nên tranzito có thể dùng với điện áp cực góp lớn hơn sơ đồ EC Chính vì vậy tầng khuếch đại BC được dùng khi cần có điện áp ở đầu ra lớn 1.5 TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA Tầng đảo pha dùng để khuếch đại tín hiệu... RE ft ftb fC f b) a) Hình 1-31: a) Tầng khuếch đại giải rộng 1.8.4 Mạch khuếch đại cộng hưởng (chọntuyến biên độ tần số b) Đặc lọc) Mạch khuếch đại cộng hưởng dùng phổ biến ở các tầng khuếch đại có tần số cao Tải của tầng là mạch cộng hưởng song song Mạch điển hình ở hình 1-32 Ở mạch này L1C2, L2C3 cộng hưởng ở tần số vào Khi tần số tín hiệu vào thay đổi các mạch L1C2, L2C3 cần phải điều chỉnh tần... sau sẽ bị giảm 32 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Hạ áp trên tụ sẽ làm giảm biên độ tín hiệu ở đầu ra mỗi tầng của bộ khuếch đại nói chung tức là làm giảm hệ số khuếch đại ở miền tần số thấp (hình 1-24) Ảnh hưởng của tụ nối tầng thể hiện rất rõ trong bộ khuếch đại ghép tụ ở chỗ hệ số khuếch đại Ku→ 0 khi f→ 0 Như vậy là trị số của tụ nối tầng có ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại ở miền tần thấp Tụ CE... >>RC//Rt thì hệ số khuếch đại dòng gần đúng Ki = β RC // Rt Rt (1-42) Như vậy tầng EC có hệ số khuếch đại dòng tương đối lớn, và nếu như RC>> Rt thì nó gần bằng hệ số khuếch đại β của tranzito Xác định hệ số khuếch đại điện áp của tầng Ku = Ku = Ur En − I t Rt Rt = − Ki I V ( Rn + RV ) Rn + RV (1-43) Thay (1-42) vào (1-43) ta có: Ku = − β RC // Rt Rn + RV (1-44) 20 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Từ... 1 Như vậy tầng khuếch đại góp chung để khuếch đại công suất tín hiệu trong khi giữ nguyên trị số điện áp của nó Vì Ku=1 nên hệ số khuếch đại Kp xấp xỉ bằng Ki về trị số Điện trở ra của tầng CC: 22 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito R r = R E //( rE + rB + R n // R 1 // R 2 ) = R E // rE 1+ β (1-54) Điện trở ra của tầng nhỏ cỡ (1 ÷ 50)Ω Nó được dùng để phối hợp mạch ra của tầng khuếch đại với tải có... CP uv L1 C2 37 R C4 Hình 1-32: Tầng khuếch đại cộng hưởng dùng Tranzito trường Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Đặc điểm của mạch, ngoài tác dụng khuếch đại tớn hiệu nú cũn cú khả năng chọn lọc tín hiệu theo tần số Khi có tín hiệu vào thì thành phần tín hiệu có tần số bằng và lân cận tần số cộng hưởng của khung C2L1, bị khung này chặn lại đưa vào tranzito khuếch đại Dòng điện ra sụt áp trên khung . số mạch khuếch đại khác: mạch khuếch đại Darlingtơn, mạch khuếch đại Cascốt, mạch khuếch đại giải rộng, mạch khuếch đại cộng hưởng. - Mạch khuếch đại. đồ khuếch đại dùng tranzito trường xét hai loại: tầng khuếch đại cực nguồn chung, tầng khuếch đại cực máng chung. - Tầng khuếch đại đảo pha có: mạch khuếch