Bài giảng Điện tử tương tự - Chương 1: Mạch khuếch đại bán dẫn - Lê Xuân Thành

54 trang ngocly 3531

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử tương tự - Chương 1: Mạch khuếch đại bán dẫn - Lê Xuân Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_dien_tu_tuong_tu_chuong_1_mach_khuech_dai_ban_dan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Điện tử tương tự - Chương 1: Mạch khuếch đại bán dẫn - Lê Xuân Thành

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Giảng viên: Lê Xuân Thành Điện thoại/E-mail: 01655.111.888/thanhqn80@gmail.com Bộ môn: Lý thuyết mạch-Khoa Kỹ thuật điện tử 1 Biên soạn: Học kỳ I năm học 2009-2010
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ NỘI DUNG MÔN HỌC  Chương 1. Mạch khuếch đại bán dẫn  Chương 2. Mạch khuếch đại thuật toán  Chương 3. Mạch tạo dao động điều hòa  Chương 4. Mạch xung  Chương 5. Mạch biến đổi tần số  Chương 6. Mạch chuyển đổi A/D và D/A  Chương 7. Mạch cung cấp nguồn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương 1. Mạch khuếch đại bán dẫn  ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN  PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU  HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC  TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA  CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG  CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI  MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC  TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1. Định nghĩa mạch khuếch đại  Khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều 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. Iv Ir Ur U v R n Mạch khuyếch R đại t Uv Ur t En ~ t Nguồn cung cấp (EC) Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1. Định nghĩa mạch khuếch đại  Để đảm bảo công tác cho tầng khuếch đại thì ở mạch ra của nó phải tạo nên thành phần dòng một chiều I0 và điện áp một chiều U0. 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 UV0 (hay dòng điện một chiều IV0). 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 (IV0, UV0) và theo mạch ra (I0, U0) đặc trưng cho trạng thái ban đầu của sơ đồ khi chưa có tín hiệu vào. +E i C U Ur v R i C t I0 t C 0 B t u PĐK R ra Ur t Uv E U0 0 a. b. t GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 1.2.1. Hệ số khuếch đại K = Đại lượng đầu ra Đại lượng tương ứng đầu vào K = K exp(j. 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 k thể hiện độ dịch pha giữa chúng. Nhìn chung độ lớn của |K| và k phụ thuộc vào tần số  của tín hiệu vào.  Nếu biểu diễn |K| = f1() ta nhận được đường cong gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại. Đường biểu diễn k=f2() gọi là đặc tuyến pha - tần số. 1.2.2. Trở kháng lối vào và lối ra UV U r ZV Z r IV I r GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 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 Mt, ở vùng tần số cao có méo tần số cao MC. K 0 K 0 M t ; M C K t K C |K| Ura (V) K0 K0 Uvào 0 (mV) 0 102 (a) (b) 104 2.104 (Hz) 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 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 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 uvào chỉ có thành phần tần số  thì ura nói chung có các thành phần n (với n = 0,1,2 ) với các biên độ tương ứng là Ûn. (U 2 U 2 U 2 )1 / 2  2 3 n % U 1 1.2.5. Hiệu suất của tầng khuếch đại P  r P0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 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.  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. IC IC IB U IB U C UCE >0 UCE 0 IE UBE <0 IE (a) (b) Hình 1-4: a) Biểu diễn điện áp và dòng điện phân cực tranzito n-p-n. b) Tranzito p-n-p. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito +EC +EC R R RB C R1 C IP+IB0 IB0 IB0 CP1 CP2 CP2 UB CP1 IP R2 UBE0 (a) (b) EC Hình 1-5: Mạch cấp điện cho tranzito I B0 RB UBE0 = IP.R2 = EC -(IP+IB0).R1 IC0 = .IB0; UCE0 = EC-IC0.RC U BE EC I p .R1 IP =(0,33).IBmax GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito R  Nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó Hình 1-6: Mạch R C +EC B làm cho dòng một chiều I trên cực góp tăng cung cấp và ổn định C0 C I p2 lên thì điện thế U giảm làm U giảm, kéo điểm làm việc bằng B CE0 BE C theo dòng IB0 giảm làm cho IC0 giảm (vì IC0= hồi tiếp âm điện áp p1 U .), nghĩa là dòng I ban đầu được giữ BE0 UCE0 C0 một chiều qua RB. nguyên. +E C  Khi I tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp R C0 R1 C Hình 1-7: Sơ đồ tán tham số của tranzito thì điện áp hạ trên RE C cung cấp và ổn định p1 (UE0=IE0.RE) tăng. Vì điện áp UR2 lấy trên Cp2 điểm làm việc nhờ điện trở R2 hầu như không đổi nên điện áp UBE hồi tiếp âm dòng UBE0 = UR2 - UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, do U R UE R2 2 RE CE đó I không tăng lên được, tức là I được điện một chiều qua C0 C0 giữ ổn định. Nếu nhiệt độ giảm làm IC0 giảm RE. thì nhờ mạch hồi tiếp âm dòng điện một chiều, UBE0 lại tăng, làm cho IB0 tăng, IC0 tăng giữ cho IC0 ổn định. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 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. Đầu ra Đầu vào K  Hình 1-8: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp  Nếu 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.  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 thể: 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. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Nếu khi hồi tiếp nối tiếp ảnh hưởng đến trị số điện áp vào bản thân bộ khuếch đại uy, 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 K +  = 2n , hoặc giảm khi  +  = (2n +1). (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. I I R Iv Ir Rn v r n I It t ~ K ur ~ K ur R t R u t ht uht   b. It a.  I Hình 1-9: Một số mạch hồi tiếp thông dụng: ht I Rn r a. Hồi tiếp nối tiếp điện áp c. I u R b. Hồi tiếp dòng điện ~ v K r t c. Hồi tiếp song song điện áp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It U r uht ~ ur K K ht  Rt UV ur uht  U U U Y V ht U Y U V U ht U r U r U r Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp 1 1 K K  K K ht ht 1 K. K K ht 1 .K  Khi 1 > K. > 0 thì hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp Kht lớn hơn hệ số khuếch đại của bản thân bộ khuếch đại K. Đó chính là hồi tiếp dương, Uht đưa tới đầu vào bộ khuếch đại cùng pha với điện áp vào Uv, tức là Uy = Uv +Uht. Vậy Ur = K.(Uv + Uht) > K.Uv Kht >K  Trường hợp K. 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  bất đẳng thức 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. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It U r uht ~ ur K K ht  Rt UV ur uht  U U U Y V ht U Y U V U ht U r U r U r Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp 1 1 K K  K K ht ht 1 K. K K ht 1 .K  Khi K.<0 thì: K K K ht 1 K.  Đây là hồi tiếp âm (Uht ngược pha với Uv) và Uy = Uv - Uht, nghĩa là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm Kht nhỏ hơn hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It ~ K ur Rt uht  Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp  Sự thay đổi tương đối hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn 1 + K. lần so với khi không hồi tiếp. Độ ổn định hệ số khuếch đại sẽ tăng khi tăng độ sâu hồi tiếp. 1  Nếu hệ số khuếch đại K lớn và hồi tiếp âm sâu thì thực tế có thể loại trừ sự phụ thuộc K của hệ số khuếch đại vào sự thay đổi các tham số trong bộ khuếch đại. Khi đó: ht   Ý nghĩa vật lý của việc tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại có hồi tiếp âm là ở chỗ khi thay đổi hệ số khuếch đại K thì điện áp hồi tiếp sẽ bị thay đổi dẫn đến thay đổi điện áp Uy theo hướng bù lại sự thay đổi điện áp ra của bộ khuếch đại. Giả sử khi giảm K do sự thay đổi tham số bộ khuếch đại sẽ làm cho Uht giảm và Ur giảm, điện áp Uy = Uv - Uht tăng dẫn đến Ur tăng, chính là ngăn cản sự giảm của hệ số khuếch đại K. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI K Ku Hình 1-10: ảnh hưởng của hồi Kuht tiếp âm đến đặc tuyến biên độ - tần số f 0 f fht  Tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại bằng hồi tiếp âm được dùng rộng rãi để cải thiện đặc tuyến biên độ, tần số của bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. Vì ở miền tần số thấp và cao hệ số khuếch đại bị giảm. Tác dụng hồi tiếp âm ở miền tần số kể trên sẽ yếu vì hệ số khuếch đại K nhỏ và sẽ dẫn đến tăng độ khuếch đại ở giải biên tần và mở rộng giải thông f của bộ khuếch đại.  Hồi tiếp âm cũng làm giảm méo không đường thẳng của tín hiệu ra và giảm nhiễu (tạp âm) trong bộ khuếch đại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Thực hiện hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào của bộ khuếch đại lên (1+K.) lần. Điều này rất cần thiết khi bộ khuếch đại nhận tín hiệu từ bộ cảm biến có điện trở trong lớn hoặc bộ khuếch đại dùng tranzito lưỡng cực.  Điện trở ra giảm đi (1+K.) lần đảm bảo điện áp ra của bộ khuếch đại ít phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở tải Rt. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Mọi loại hồi tiếp âm đều làm giảm tín hiệu trên đầu vào bộ khuếch đại (Uy hay Iy) và do đó làm giảm hệ số khuếch đại Kht, làm tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại.  Hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào.  Hồi tiếp điện áp nối tiếp làm ổn định điện áp ra, giảm điện trở ra Rrht. Còn hồi tiếp dòng điện nối tiếp làm ổn định dòng điện ra It, tăng điện trở ra Rrht.  Hồi tiếp âm song song làm tăng dòng điện vào, làm giảm điện trở vào Rvht, cũng như điện trở ra Rrht. +E R R +E 1 C R1 RC1 R3 RC2 C C C C P1 CP1 CP2 CP2 CP3 R Rn U Rn r T T Ur U U 1 2 v R R v R R E 2 R2 RE1 4 E2 n ~ En E ~ a) b) GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC)  Khi đưa điện áp xoay chiều tới đầu vào xuất hiện dòng xoay chiều cực gốc của tranzito và do đó xuất hiện dòng xoay chiều cực góp ở mạch ra của tầng. Dòng này gây hạ áp xoay chiều trên điện trở RC. Điện áp đó qua tụ CP2 đưa đến đầu ra của tầng tức là tới Rt.  Có thể thực hiện phân tích mạch bằng hai phương pháp cơ bản là phương pháp đồ thị đối với chế độ một chiều và phương pháp giải tích dùng sơ đồ tương đương đối với chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ. +EC R1 RC CP2 I B0 IC IV CP1 T U CE0 R UBE Hình 1-12: Tầng n IP I R U khuếch đại E chung t t r IE0 R2 U E0 R CE En E ~ UV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) IC PCCP D I uC B B 0 P P IB=IB0 I IB2 B IB1 0 IC0 IB=0 C 0 uB I (E) A uC C0 E a) b) u BE UC0 uB Hình 1-13: Xác định chế độ tĩnh của tầng EC 0 a) Trên đặc tuyến ra b) Trên đặc tuyến vào I I (E) I (1  ).I I (E) C0 C0 .(1  ) I (E) I E0 B0 C0  C0 C0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) +EC R1 RC CP2 I B0 IC IV CP1 T U CE0 UBE Rn I Hình 1-12: Tầng P I R U khuếch đại E chung t t r IE0 R2 U E0 R CE En E ~ UV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 23 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) IB I r << V B B IC C IB rC It Rn U V IE rE CC R U RC t t R  R En ~ 1 2 R II= V E BV rV Hình 1-14: Sơ đồ thay thế tầng khuếch đại EC bằng tham số vật lý. r( E ) // R // R R r ( E ) // R // R R r( E ) // R // R R // R III=β C C t = β V C C t K = β V C C t β C t t B V i r R R Rt r V R t V t t U - IRRRR. // r t t t C t Pr KKu= = = - i = - β K K .K R R// r ( E ) EIRRRRRR.(+ ) + + P u i r C C n V n V n V n V PV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 24 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.2. Tầng khuếch đại góp chung (CC) IB + EC R1 << IV C IC0 B rB I CP1 Ibo V T R =R //R //r rC V 1 2 V R IB I C n r E IC U P2 E Rn BE R1//R2 E UV UVBBEE= I[ r + (1 +β ).( r + R // Rt )] I I R E U E R t t En  R R U n  v R2 E Ur E t r It rV rB (1 ).(rE R E // Rt). D a. b. Hình 1-15: a. Sơ đồ tầng khuếch đại CC; b. Sơ đồ thay thế RRRRR// // III=(1 +β ). .E t = .(1 + β ). V . E t R V R1 // R 2 //(1 ).(R E // R t ). t B V Rt r V R t R E // R t RRRRRV E// t E // t K u (1 ). Ki =(1 +β ). . (1 + β ). R n R V rV R t R t r R // R // R R R //(r B n 1 2 ) R // r r E E 1  E E GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 25 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.3. Tầng khuếch đại gốc chung (BC) +EC IC .IE RC R1 << IV IE E C CP2 IV CP1 r r E C IC Rn R T Rt n IB R I U UV E B rB R Rt r RE C uV U I1 R2 r En  En  CB B a. b. Hình 1-16: a. Sơ đồ khuyếch đại BC b. Sơ đồ thay thế R C // R t R C // R t K i . K u . R t R n R V Rr RC // rC (E) RC GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 26 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 5. TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA  Tầng đảo pha dùng để khuếch đại tín hiệu và cho ra hai tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng pha lệch nhau 1800. UV (R C // R t1 ) K u . b) 1 +EC R n R V t R R 1 C 0 (R E // R t2 ) CP2 K u (1 ). 2 CP1 Ur2 R n R V T c) +E Rn C C P3 Rt1 Ur1 Ur1 R1 UV R2 L1 L2 U  RE C0 E Ur2 C n t P T Ura2 Rt2 _ 0 Rn a) Ur d) U R2 V R  E CE E n UC0 _ Hình 1-17: a) Sơ đồ tầng đảo pha t b) c) d) Biểu đồ thời gian Hình 1-18: Sơ đồ tầng đảo pha dùng biến áp 0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 27 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) +ED R  ID 1 Tải RD được mắc vào cực máng D, các RD ID0 điện trở R1, RG, RS dùng để xác lập CP2 U ở chế độ tĩnh. GS0 T CP1 UDS  Điện trở RS sẽ tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều để ổn định chế độ tĩnh Rn Rt UGS0 khi thay đổi nhiệt độ và do tính tản Ur U V U mạn của tham số tranzito.  RG S0 En U G0 IS0 CS RS  Tụ CS dùng để khử hồi tiếp âm dòng xoay chiều.  Tụ CP1 để ghép tầng với nguồn tín hiệu a) vào. Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n   U DS0 U r U DS I D0 I D GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 28 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Điểm làm việc tĩnh P dịch chuyển theo đường ID PDMax tải một chiều sẽ qua điểm A và B. IDMax D  Đối với điểm A: IDS = 0, UDS = +ED  Đối với điểm B: UDS=0, ID = ED/(RD+RS) B  Điện trở tải xoay chiều: Rt= RD//Rt P  Trong bộ khuếch đại nhiều tầng thì tải của UGS tầng trước chính là mạch vào của tầng sau có i điện trở vào R đủ lớn. Trong những trường 0 ID0 V I1 UPMax hợp như vậy thì tải xoay chiều của tầng xác UDS0 C A UDS U US0+URD định chủ yếu bằng điện trở RD được chọn tối DS thiểu cũng nhỏ hơn RV một bậc nữa. Chính vì vậy đối với tầng tiền khuếch đại thì độ dốc U0S I1 của đường tải xoay chiều (đường C-D) không Ur khác lắm so với đường tải một chiều và trong b) nhiều trường hợp người ta coi chúng như là Hình 1-19: b) Đồ thị xác định chế độ tĩnh một đường. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 29 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) U DS0 E D I D0 (R D R S ) +ED  Khảo sát trường hợp: U GS0 0 R  Trị số và cực tính của điện áp trên điện trở R ID 1 S RD ID0 là do dòng điện IS0=ID0 chảy qua nó quyết CP2 định: U T GS0 CP1 RS UDS I D0 R  Điện trở R để dẫn điện áp U lấy trên R Rn t G GS0 S UGS0 Ur lên cực cửa G của FET. Điện trở RG phải U V U  RG S0 chọn nhỏ hơn điện trở vào. Điều này rất cần En U I G0 S0 R CS thiết để loại trừ ảnh hưởng của tính không ổn S định theo nhiệt độ và tính tản mạn của các tham số mạch vào đến điện trở vào của tầng. a) Trị số R thường chọn từ (15)M . S  Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n  Điện trở RS còn tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều trong tầng, ngăn cản sự thay đổi dòng ID0 nên ổn định chế độ tĩnh của tầng. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 30 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) RG ED .RG UGS0 US0 UG0 I D0.RS ED . R1 RG ED U DS 0 U S 0 I D0 .RD RG R1 US0 UGS0 +ED  Trị số RD có ảnh hưởng đến đặc tính tần số của tầng, nó được tính theo tần số trên của ID R1 giải tần. Với quan điểm mở rộng dải tần thì RD ID0 CP2 phải giảm RD. Sau khi đã chọn điện trở trong của tranzito r , thì ta có thể chọn T i CP1 UDS RD=(0,050,15).ri. Rn Rt  Việc chọn điện áp cũng theo những điều kiện UGS0 Ur giống như điện áp UE0 trong tầng EC, nghĩa U V U  RG S0 En U là tăng điện áp sẽ làm tăng độ ổn định của G0 IS0 CS RS điểm làm việc tĩnh do RS tăng, tuy nhiên khi đó cần tăng ED. Vì thế thường chọn trong khoảng (0,10,3)ED: a) U I .R E D0 D0 D Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n D 0,7  0,9 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 31 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) CG D  Sơ đồ thay thế dựa trên cơ sở sử dụng nguồn U ri V CGS CDS  RD Rt U dòng ở mạch ra. a) SU r R1 // RG V  Điện trở RD, Rt mắc song song ở mạch ra xác C định tải xoay chiều Rt~=RD//Rt. G D r UV C i C  Điện trở R1, RG cũng được mắc song song. GS DS R R b) R // R D t Ur 1 G   Vì điện trở vào thường lớn hơn điện trở nhiều, UV nên điện áp vào của tầng coi như bằng E Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung  Tụ nối tầng CP1 và CP2, và tụ CS khá lớn nên điện trở xoay chiều coi như bằng không.Vì thế trong sơ đồ thay thế không vẽ những tụ đó.  Hệ số khuyếch đại điện áp ở tầng tần số trung bình: Ut S. U V .( r i // R t~ ) S . r i . R t ~μ . R t ~ Ku= = - = - S.( r i // R t~ ) = - = - UV U V r i+ R t~ r i + R t ~  Có thể vẽ sơ đồ thay thế tầng SC với nguồn điện áp (hình b). GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 32 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) C  Trong trường hợp nếu tầng SC là tầng GD khuyếch đại trong bộ khuyếch đại nhiều U ri V CGS CDS  R R tầng: a) D t Ur SUV R1 // RG R t~ R D // R V R D CGD K U S.R D ri UV C CDS GS R R b) R // R D t Ur 1 G  UV R V R 1 // R G Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung R r R D // ri R D  Khi chuyển sang miền tần số cao thì phải chú ý đến điện dung vào và ra của tầng, nghĩa là cần chú ý đến điện dung giữa các điện cực CGS và CGD của tranzito, cũng như điện dung lắp ráp mạch vào CL (Điện dung của linh kiện và dây dẫn mạch vào đối với cực âm của nguồn cung cấp). GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 33 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC) CGD + ED R1 CP1 C ri CP2 GS U UV 1  RS Rn UGS r Ur Rt U Ri // RG   V Rt RG U r  U RS 1  En S0 UG _ a) Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. b)  Tải một chiều của tầng là RS, còn tải xoay chiều là: Rt=RS//Rt  Đối với tầng DC điện áp ra tải trùng pha với điện áp vào: Ut UV UGS Ut Ut S.( r i // R t~ ) S . R t ~ Ut S.UGS(ri // Rt~ ) UGS Ku = = S.(ri // Rt~ ) UV1+ S .( r i // R t~ ) 1 + S . R t ~  Hệ số khuếch đại Ku phụ thuộc vào độ hỗ dẫn của tranzito và tải xoay chiều Rt~ của tầng. Hệ số khuếch đại tiến tới 1 khi tăng S và Rt~. Vì vậy đối với tầng DC nên dùng tranzito có độ hỗ dẫn lớn. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 34 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC) CGD + ED R1 CP1 C ri CP2 GS U UV 1  RS Rn UGS r Ur Rt Ri // RG  UV R  RG t U r  U RS 1  En S0 UG _ a) Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. b)  Thay S=/ri: .Rt~  R K U .U . t~ u r (1 ).R t V i  t~ 1  ri /(1 ) Rt~  Mạch vào của sơ đồ thay thế hình 1-21b gồm ba phần tử giống nhau.  Điện trở ra của tầng DC nhỏ hơn tầng SC, và vào khoảng (1003000): GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 35 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI U U U rN Rn V1 Ur1=UV2 Ur2 V(N-1) 1 2 N-1 N En  Rt Hình 1-22: Sơ đồ khối bộ khuếch đại nhiều tầng U U U U K t ra1 . r 2 rN K .K K u u1 u2 uN En En UV2 UVN K (dB) K (dB) K (dB) u u1 uN GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 36 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.1. Ghép tầng bằng tụ điện +EC R2 C R 2 1 R3 R 5 R7 R9 R11 C P1 T1 T2 T3 C P2 CP3 Ur Rn R10 U V R2 R4 R R CE1 6 8 En ~ C R12 E3 CE2 Hình 1-23: Sơ đồ bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 37 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.2. Ghép bằng biến áp +EC R1 R3 RC W1 W2 CP1 CP2 T2 Rn T1 Ur R RE 2 R E  4 n CE Hình 1-27: Tầng khuếch đại ghépbiến áp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 38 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.3. Mạch ghép trực tiếp +EC R 3 R5 R1 T2 T1 R2 u ur V R4 R6 Hình 1-28: Mạch khuếch đại ghép trực tiếp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 39 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.1. Mạch khuếch đại Đarlingtơn IC IC1 T1 I  1.2 B1 IC2 T2 IE1=IB2 IE2 Hình 1-29: Mạch Đarlingtơn U BE2 rV rV1 (1 1 ).rV2 I B1 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 40 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.2. Mạch Cascốt (Kaskode) R 1 R2 RC CP2 K 1 u1 T2 CB R3 2 .R C Ura2 K C T u 2 P1 1 rV2 Ura1 UV  .R K K .K 2 C u1 u2 rV2 Hình 1-30: Mạch khuếch đại Cascốt. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 41 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.3. Mạch khuếch đại giải rộng K/K0 +EC R3 R C 1 2 L 1 R4 C P2 1 CP1 2 ura uV f R2 R E ft ftb fC b) a) Hình 1-31: a) Tầng khuếch đại giải rộng b) Đặc tuyến biên độ tần số. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 42 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC +EC 8.4. Mạch khuếch đại cộng hưởng (chọn lọc) 1 1 f 0V C3 L2 L3 ur L1C2 L 2C3 CP u L1 C v C2 4 R Hình 1-32: Tầng khuếch đại cộng hưởng dùng Tranzito trường GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 43 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 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 tính nên không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị.  Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là: Pr Pr K p  PV P0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 44 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất  Chế độ A là chế độ tầng khuếch đại cả tín hiệu hình sin vào. ở chế độ này góc cắt  =1800, dòng tĩnh luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra nên méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp - chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.  Chế độ AB tầng khuếch đại hơn nửa hình sin của tín hiệu vào, góc cắt 900<  <1800. Lúc này dòng tĩnh bé hơn chế độ A nên hiệu suất cao hơn. Điểm làm việc của chế độ AB gần khu vực tắt của tranzito.  Chế độ B tầng khuếch đại nửa tín hiệu hình sin vào, có góc cắt  = 900. ở chế độ này dòng tĩnh bằng không nên hiệu suất cao.  Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng gây méo lớn. Để giảm méo phải dùng mạch khuếch đại kiểu đẩy kéo mà ta sẽ xét sau đây.  Chế độ C tầng khuếch đại tín hiệu ra bé hơn nửa hình sin, góc cắt  < 900. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và để có hiệu suất cao.  Chế độ D tranzito làm nhiệm vụ như một khoá điện tử đóng mở. Dưới tác dụng của tín hiệu vào điều khiển khi tranzito thông bão hoà là khoá đóng, dòng IC đạt cực đại, còn khoá mở khi tranzito tắt, dòng IC = 0. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 45 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất IC IC IC PCm ax a) Khu vực t bão hoà 0 UBE 0 2 A U 0 BE AB B IB= 0 0 E Khu vực tắt C UCE I C I I C C I b) t (A) C (AB) (B) (C) IC 0 IC 0 0 t 0 t 0 t 0 t c) Hình 1-33: Minh họa chế độ công tác của tầng khuếch đại công suất a) Đặc tuyến truyền đạt của Tranzito b) Đặc tuyến ra của Tranzito c) Dòng điện ra ứng với các chế độ khi điện áp vào là sin GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 46 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.2. Tầng khuếch đại công suất chế độ A IC UC + IC.RC = EC O IB0 Q P IC0 +EC RC IB=0 RB 0 UC0 EC CB UCE u =u UCE uV r CE t Hình 1-34: Tầng khuếch đại công suất chế độ A mắc phát chung a) Sơ đồ b) Minh hoạ dạng tín hiệu trên họ đặc tuyến ra GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 47 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp iC 1 R IC 1 T1 W11 R2 W21 W - + R UV V W t EC t W12 W22 iC T2 Hình 1-35: Tầng đẩy kéo ghép biến áp I E 0 C0 C UCE UCE UCE Hình 1-36: Đồ thị tính tầng công suất GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 48 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp IC iC I E 0 C0 C UCE UCE UCE Hình 1-36: Đồ thị tính tầng công suất GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 49 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp  Để tránh méo do tính không đường thẳng đoạn đầu đặc tuyến vào tranzito khi dòng cực gốc bé ta cho tầng làm việc ở chế độ AB. Khi đó cần có điện áp UBE và IB0 ban đầu (nhờ có R1, R2). ở chế độ này UBE0, IB0, IC0 bé nên các công thức dùng cho chế độ B vẫn đúng. IB T1 IB T1 UB ib1 0 IB0 ib1 t IB0 0 ib2 UBE ib2 UB 0 T2 T2 Hình 1-37: ảnh hưởng độ không đường thẳng Hình 1-38: Giảm méo không đường của đặc tuyến vào Tranzito đến méo dạng tín thẳng trong chế độ AB hiệu trong chế độ B GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 50 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.1. Mạch dùng tranzito cùng loại: +EC +EC R1 R3 R1 R3 i i T C2 C2 2 T CP2 CP2 2 UV2 UV2 Rt _ C + CP1 CP1 T1 iC1 U iC1 U Rt V1 T1 V1 R _ R 2 R4 2 R4 a) b) Hình 1-39: Mạch đẩy kéo không biến áp dùng tranzito cùng loại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 51 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.2. Mạch dùng tranzito khác loại: _ -EC R1 R1 T2 T2 EC1 C C Rt P CP T Rt U 1 T1 EC2 V UV UV R2 R2 + + Hình 1-40: Mạch đẩy kéo không biến áp ra dùng tranzito khác loại GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 52 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.2. Mạch dùng tranzito khác loại: +EC +EC R3 R3 T1 T R1 1 R1 D1 D 1 D2 D 2 D3 D4 Rt T2 T Rt 2 CP1 CP1 T3 R2 R2 -E -EC C a) b) Hình 1-41: Tầng khuyếch đại đẩy kéo nối tiếp và tầng kích a) Dùng tranzito khác loại; b) Dùng tranzito Đarlington khác loại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 53 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 54 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1