Academia.eduAcademia.edu
M CH KHU CH Đ I CÔNG SU T ÂM T N 1. M CH KĐCS ÂM T N L P A (nh c l i) L p A: Transistor ch làm vi c trong c chu kì c a tín hi u ngõ vào ph i phân c c DC cho transistor. Ưu đi m: Méo phi tuy n ít do ch n đư c đo n đ c tuy n làm vi c c a transistor. § Như c đi m: Công su t tín hi u ra nh do m ch ch làm vi c v i tín hi u nh . Hi u su t bé do ph i phân c c DC trư c cho transistor gây tiêu tán DC không mong mu n. n M CH KĐCS ÂM T N L P B L p B: Transistor ch làm vi c trong 1 bán kì c a tín hi u ngõ vào V i tín hi u xoay chi u có 2 bán kì ta ph i dùng 2 transistor. n M ch KĐCS âm t n l p B transistor ghép đ y kéo (push – pull) dùng bi n áp. § M ch KĐCS âm t n l p AB transistor ghép b ph : m ch OTL, m ch OCL. § V n đ nâng công su t cho m ch KĐCS âm t n. 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp iT1 a iL Q1 T1 b Vi T2 Vcc iS iT2 Kp:2Ks Q2 c 2Np:Ns Nguyên lý ho t đ ng: § Bán kì dương c a Vi: (Va>Vb>Vc) Q1 d n, Q2 không d n ∃ iT1, iT2= 0. RL § Bán kì âm c a Vi: (Va<Vb<Vc) Q1 không d n, Q2 d n ∃ iT2, iT1= 0. § Dòng t i: iL = iT1- iT2 § Dòng ngu n: iS = iT1+ iT2 V DC: Các bi n áp T1, T2 cách ly nên các transistor Q1, Q2 không đư c phân c c DC trư c T n hao DC không đáng k . 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Vi t IP1 t iT1 IP2 t iT2 t IP1 iL -IP2 IP1 IP2 iS t T/2 T 3T/2 2T n Đ dòng t i không méo IP1 = IP2 = IP Ho t đ ng c a 2 transistor ph i đ i x ng ↔ Q1≡Q2, các bi n áp T1 và T2 ph i có ñi m gi a cu n th c p và cu n sơ c p tương ng. (center-tapped transformer) § Dòng trung bình c a ngu n cung c p: T /2 2 2I P I SAV = I P sin wtdt = ∫ T 0 π 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i PL: 1 1 VPL2 1 2 = I PL RL PL = VPL I PL = 2 2 RL 2 V i VPL, IPL là biên ñ ñi n áp đ nh và biên ñ dòng đ nh c a t i: NS  = V  PL N VP  P  I = N P I  PL N S P VP , IP là biên ñ áp và biên ñ dòng không méo ngõ ra c a các transistor. 2 Suy ra: 2 1 1  NS  V 1  NP  2  I P RL  PL = VP I P =  =  2 2  N P  RL 2  N S  2 P 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i c c đ i: 2 2 1 1  NS  V 1  NP  2 =   I PmaxRL PLmax = VPmaxI Pmax =   2 2  NP  RL 2  NS  T# ñư$ng t i m t chi u DCLL, ta có biên ñ áp ngõ ra c a m%i transistor c c đ i: VPmax = VCC 2 Pmax 2 Suy ra: PL max Trư$ng h p NP = NS PL max = 2 1  N S  VCC  =  2  N P  RL 2 1 VCC 2 RL 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Công su t trung bình c a ngu n cung c p PS: PS = VCC I SAV = VCC 2I P π Công su t trung bình c c đ i c a ngu n cung c p PSmax: khi t i tiêu th công su t c c đ i PLmax. PS max = PS PL max = VCC V i: I P max 2 I P max π 2  NS   N S  VPL max  N S  VCC  I PL max =    =  =   NP   N P  RL  N P  RL 2 Suy ra: PS max 2 2  N S  VCC  =  π  N P  RL 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Công su t tiêu tán c a các transistor: PC = Ptt (tiêu tán ) = Pd ( dissipation ) = PS − PL Công su t tiêu tán c a 1 transistor: Pd/2 Công su t tiêu tán c c đ i c a các transistor: 2 2  N S  VP 1  N S  VP2   PC = PS − PL = VCC  = f (VP ) −  π  N P  RL 2  N P  RL 2 L y đ o hàm, kh o sát c c tr ta suy ra công su t tiêu tán c c đ i c a các transistor: 2 VP = 2 π VCC thì PC max 2   N V 2 = 2  S  CC π  N P  RL 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Hi u su t: 2 2   1 N S VP   2  N P  RL PL π VP η= = = 2 PS 2  N S  VP 4 VCC  VCC  π  N P  RL Hi u su t c c đ i khi PLmax và PSmax ↔ VPmax = VCC η max PL max π = = = 78.5% PS max 4 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) § Ưu đi m: Do m%i transistor làm vi c 1 bán kì tín hi u vào nên m ch có th ho t đ ng v i tín hi u có biên ñ l n công su t ra trên t i c a m ch l n. Hi u su t cao. § Như c đi m: Méo xuyên tâm do ngư&ng d n c a transistor. Bi n áp c'ng k nh, ñ(t ti n. ð tín hi u ngõ ra không méo thì các bi n áp trong m ch ph i có cu n sơ c p (T2) và th c p (T1) ñ i x ng. Méo tín hi u cu n th c c p bi n áp khi tín hi u vào cu n sơ c p l n do hi n tư ng t# tr*. 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Bài t p áp d ng: M t m ch khu ch đ i công su t âm t n l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp có dòng collector ñ nh và ñi n áp đ nh ngõ ra m%i transistor là 4 (A) và 12 (V). Ngu'n cung c p 24 (V), t4 s bi n áp Np:Ns = 1:1. Gi s5 b qua các t n hao dây qu n c a các bi n áp. Hãy tìm: a. Công su t trung bình phân ph i trên t i. b. Công su t trung bình đư c cung c p t# ngu'n DC. c. Công su t tiêu tán trên m%i transistor. d. Hi u su t c a m ch trong trư$ng h p này. e. Gi s5 t i 8 (6), tính công su t c c đ i phân ph i trên t i. 2.1. M ch KĐCS l p B transistor ghép đ y kéo dùng bi n áp (tt) Bài gi i: Theo đ bài: VP = 12 (V), IP = 4 (A), Np/Ns = 1. a. Công su t trung bình phân ph i trên t i: PL= 0.5VPIP = 24 (W) b. Công su t trung bình đư c cung c p t# ngu'n DC: PS = VCCISAV = VCC(0.636IP) = 61.115 (W) c. Công su t tiêu tán trên m%i transistor: Pd = PS – PL = 37.115 (W) 1 transistor: Pd/2 = 18.5575 (W) d. Hi u su t: η = PL/PS = 39.27 % e. Công su t c c đ i phân ph i trên t i n u RL = 8 (6): PLmax = 0.5(VCCVCC)/RL = 36 (W). Bài t7p v nhà: 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17, 2.18. 2.2. M ch KĐCS l p AB transistor ghép b ph L p AB: Transistor ch làm vi c trong 1 bán kì c a tín hi u ngõ vào nhưng đ tránh méo xuyên tâm ta ph i phân c c trư c cho m%i transistor đi n áp m i n i VBE và ñi n áp m i n i VEB ñ l n (0.7 V) ñ khi có tín hi u xoay chi u ngõ vào thì transistor s8 d n ngay. Do h n ch c a m ch KĐCS ÂT dùng bi n áp nên đ tránh các h n ch ñó thì ta không dùng bi n áp trong các m ch KĐCS ÂT n a m ch KĐCS ÂT không dùng bi n áp ngõ ra d ng OTL (Output TransformerLess). 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL Phân tích m ch và nguyên lý ho t đ ng: +Vcc R1 § Đi n tr R1, R2, diode D1, D2: t o phân c c trư c cho transistor Q1, Q2. Các d ng khác: B1 Q1 D1 Re1 iT1 B1 iL M Rx Co D2 Ci B2 Vi R2 Re2 B1 B1 B1 RL D1 VR D1 VR Q2 iT2 D2 Q3 VR VR Ry B2 B2 B2 B2 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) § Các đi n tr Re1, Re2: là các đi n tr n đ9nh nhi t cho Q1, Q2. +Vcc R1 B1 Q1 D1 Re1 iT1 iL M Co D2 Ci B2 Vi R2 Re2 RL Q2 iT2 § T ñi n Co: cách ly DC t i v i ngõ ra t ng công su t (M) và ñóng vai trò ngu'n cung c p cho Q2 ho t đ ng bán kì âm c a Vi nên g i là t xu t âm. § Bán kì dương c a Vi:Q1 d n, Q2 không d n ∃ iT1, iT2= 0. § Bán kì âm c a Vi:Q1 không d n, Q2 d n ∃ iT2, iT1= 0. § Dòng t i: iL = iT1- iT2 § Dòng ngu n: iS = iT1 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) n Đ dòng t i không méo IP1 = IP2 = IP Ho t đ ng c a 2 transistor ph i đ i x ng ↔ Q1≡Q2 (ch n theo c p), R1 = R2, Re1 = Re2, đi n th t i đi m gi a VM = Vcc/2. § Dòng trung bình c a ngu n cung c p: I SAV 1 = T T /2 ∫I 0 P sin wtdt = IP π 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i PL: 1 1 VPL2 1 2 = I PL RL PL = VPL I PL = 2 2 RL 2 V i VPL, IPL là biên ñ ñi n áp đ nh và biên ñ dòng đ nh c a t i. Gi s5 VP , IP là biên ñ áp và biên ñ dòng không méo ngõ ra c a các transistor. Ta xét Q1 d n: RL  + VP V PL =  Re + R L Q1  Vp  VP I = I = PL P Re  I =I Re + R L  P PL + RL VpL - 2 1  RL  VP2  PL =  2  Re + RL  RL 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i c c đ i khi: VP = Vpmax Xét đư$ng t i DCLL: VCC VP max = 2 2 PL max QAB ∼0 2 1  RL  VCC  =  8  Re + RL  RL N u ch n Re << RL ( thư$ng ch n Re = 0.1RL): VCC/2 PL max 2 1 VCC = 8 RL 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Công su t trung bình c a ngu n cung c p PS: PS = VCC I SAV = VCC IP π Công su t trung bình c c đ i c a ngu n cung c p PSmax: khi t i tiêu th công su t c c đ i PLmax. PS max = PS PL max = VCC I P max I P max π V P max V CC = = Re + R L 2( Re + R L ) PS max = PS PL max 2 CC V = 2π ( Re + RL ) 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Công su t tiêu tán c a m t transistor: PC = Ptt (tiêu tán ) = Pd ( dissipation ) = PS − PL Hi u su t: 2 1  RL  VP2   PL 2  Re + RL  RL π  RL  VP  =  η= = 1 VP 2 + PS R R V e L CC   VCC RL + Re π Hi u su t c c đ i khi Plmax và Psmax ↔ VPmax = VCC /2 η AB max PL max π  RL   < η B = =  PS max 4  Re + RL  2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) n n Ưu đi m: M ch không dùng bi n áp nên kh(c ph c các như c đi m c a m ch KĐCS ÂT dùng bi n áp. Tín hi u ra không méo xuyên tâm. Hi u su t cao. Như c đi m: M ch dùng t xu t âm nên làm suy hao tín hi u. Do suy hao c a t không ñ'ng đ u theo t n s nên dùng t xu t âm s8 h n ch nh ng tín hi u có t n s th p m ch h n ch tín hi u siêu tr m. T n s c(t th p c a m ch: 1 fC = 2π ( Re + RL )Co 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Bài t p áp d ng: Cho m ch KĐCS ÂT d ng OTL có ngu'n cung c p 20 (V), các đi n tr R1 = R2 = 10 (K6), Re1 = Re2 = 1(6), RL = 8 (6). Diode dùng lo i Si. T Co = 500 (uF). Gi s5 m ch đư c thi t k ñ i x ng. Hãy tìm: a. Các dòng đi n qua các đi n tr R1, R2. b. Các đi n th t i các nút B1, B2. c. N u biên đ áp đ nh ngõ ra c a m%i transistor là 8 (V), tính công su t trung bình phân ph i trên t i trong trư$ng h p này. d. Công su t trung bình c a ngu'n cung c p e. Hi u su t câu c. câu c. f. Công su t trung bình c c đ i phân ph i trên t i. g. N u Vi có giá tr9 5 (Vrms), tính công su t trung bình phân ph i trên t i. h. T n s c(t th p c a m ch. 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Bài gi i: a. V DC, các transistor đư c phân c c đi n áp B-E đ l n nên ta có th xem IB1, IB2 << IR1, IR2, ID1, ID2 IR1 = IR2 = ID1 = ID2. I R1 = I R 2 = VCC − 2Vγ R1 + R2 = 0.93 (mA) b. Các đi n th t i các đi m B1, B2: VB 2 = R2 I R 2 = 9.3 (V ) VB1 = VB 2 + 2Vγ = 10.7 (V ) c. Cho VP = 8 (V) c ng su t trung bình trên t i: 2 1  RL  VP2  PL =  = 3.16 (W ) 2  Re + RL  RL 2.2.1. M ch KĐCS âm t n OTL (tt) Bài gi i: (tt) d. Công su t trung bình c a ngu'n cung c p: IP VP PS = VCC I SAV = VCC = VCC = 5.66 (W ) π π ( Re + RL ) e. Hi u su t: P η = L = 55.84% PS f. Công su t trung bình trên t i c c đ i VPmax = VCC/2 = 10 (V) 2 2 1  RL  VCC  PL max =  = 4.94 (W ) 8  Re + RL  RL g. Công su t trung bình trên t i n u Vi = 5 (Vrms) VL= 5 (Vrms) 1 = 35.37 ( Hz ) h. T n s c(t th p: f C = 2π ( Re + RL )Co Bài t7p v nhà: 2.22, 2.23 2.2.2. M ch OCL (Output CapacitorLess) So sánh v i m ch OTL và nguyên lý ho t đ ng: +Vcc R1 § S5 d ng ngu'n đôi: +VCC/-VEE. Q1 B1 D1 iT1 Re1 iL M D2 Ci B2 Vi R2 § T i RL ñư c ghép tr c ti p v i ngõ ra c a t ng công su t (M). Re2 RL Q2 iT2 -Vee § Bán kì dương c a Vi:Q1 d n, Q2 không d n ∃ iT1, iT2= 0. § Bán kì âm c a Vi:Q1 không d n, Q2 d n ∃ iT2, iT1= 0. § Dòng t i: iL = iT1- iT2. § Dòng ngu n: iS = iT1+iT2. 2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) n Vi t IP1 t iT1 IP2 t iT2 t IP1 Đ dòng t i không méo IP1 = IP2 = IP Ho t đ ng c a 2 transistor ph i đ i x ng ↔ Q1≡Q2 (ch n theo c p), R1 = R2, Re1 = Re2, VCC = VEE (ngu'n đôi đ i x ng) ñi n th t i đi m gi a VM = 0. § Dòng trung bình c a ngu n cung c p: iL -IP2 IP1 IP2 iS t T/2 T 3T/2 2T I SAV 2 = T T /2 ∫I 0 P sin wtdt = 2I P π 2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i PL: 1 1 VPL2 1 2 = I PL RL PL = VPL I PL = 2 2 RL 2 V i VPL, IPL là biên ñ ñi n áp đ nh và biên ñ dòng đ nh c a t i. Gi s5 VP , IP là biên ñ áp và biên ñ dòng không méo ngõ ra c a các transistor. Ta xét Q1 d n: RL  + VP V PL =  Re + R L Q1  Vp  VP I = I = PL P Re  I =I Re + R L  P PL + RL VpL - 2 1  RL  VP2  PL =  2  Re + RL  RL 2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) Công su t trung bình phân ph i trên t i c c đ i khi: VP = Vpmax Xét đư$ng t i DCLL: VP max = VCC 2 PL max QAB ∼0 2 1  RL  VCC  =  2  Re + RL  RL N u ch n Re << RL ( thư$ng ch n Re = 0.1RL): VCC PL max 2 1 VCC = 2 RL 2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) Công su t trung bình c a ngu n cung c p PS: PS = VCC I SAV = VCC 2I P π Công su t trung bình c c đ i c a ngu n cung c p PSmax: khi t i tiêu th công su t c c đ i PLmax. PS max = PS PL max = VCC I P max 2 I P max π V P max V CC = = Re + R L Re + R L PS max = PS PL max 2 CC 2V = π ( Re + RL ) 2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) Công su t tiêu tán c a m t transistor: PC = Ptt (tiêu tán ) = Pd ( dissipation ) = PS − PL Hi u su t: 2 2   1 RL VP   PL 2  Re + RL  RL π  RL  VP  =  η= = 2 VP 4  Re + RL  VCC PS VCC π RL + Re Hi u su t c c đ i khi PLmax và PSmax ↔ VPmax = VCC η AB max PL max π  RL   < η B = =  PS max 4  Re + RL  2.2.2. KĐCS âm t n OCL (tt) n Ưu đi m: M ch không dùng t xu t âm nên băng thông c a m ch đư c m r ng t n s th p ti ng s8 m hơn kh(c ph c như c đi m m ch OTL. Tín hi u ra không méo xuyên tâm. Hi u su t cao. n Như c đi m: M ch khó thi t k . M ch s5 d ng ngu'n đôi. Do t i ghép tr c ti p nên ph i có m ch b o v quá công su t, m ch b o v l ch đi m 0 V, m ch đóng ch7m t i. M t s bài t p yêu c u Bài 1: Hãy ch n transistor công su t, ñi n tr n đ9nh nhi t, ngu'n cung c p cho m ch OTL m t kênh có công su t 16 (W), t i loa 8 (6), hi u su t thi t k 0.6. Bài 2: Hãy ch n transistor công su t, ñi n tr n đ9nh nhi t, ngu'n cung c p cho m ch OCL m t kênh có công su t 20 (W), t i loa 8 (6), hi u su t thi t k 0.6. Bài 3: Các bài t7p 2.19, 2.20, 2.21. 2.3. V n đ nâng công su t cho m ch KĐCSÂT Công su t trung bình phân ph i trên t i PL: 2 PL 1 1V 1 2 = I PL RL PL = VPL I PL = 2 2 RL 2 Nâng biên ñ dòng qua t i. Nâng biên ñ áp trên t i m ch ghép transistor d ng c u BTL (Bridge (Balanced) Transistor Lineout). Nâng biên ñ dòng và biên ñ áp trên t i. 2.3. V n đ nâng công su t cho m ch KĐCSÂT (tt) Nâng biên đ dòng qua t i: Ghép transistor d ng Darlington. Ghép song song transistor: thư$ng s5 d ng trên th c t . +Vcc +Vcc R9 R1 R1 Q2 R7 Q1 Q1 Q2 D1 D1 R5 R3 R3 D2 D2 RL RL R4 R4 R6 D3 Q4 D3 Ci Ci R8 Q3 Q3 Vi R10 Vi Q4 R2 R2 -Vcc -Vcc 2.3. V n đ nâng công su t cho m ch KĐCSÂT (tt) Nâng biên đ ñi n áp trên t i BTL: +Vcc R1 R1 Q1 Q1 D1 D1 R3 R3 RL D2 D2 R4 R4 D3 D3 Ci Ci Q3 Q3 Vi -Vi R2 R2 -Vcc Ph i dùng m ch khu ch đ m đ o. 2.3. V n đ nâng công su t cho m ch KĐCSÂT (tt) Nâng biên đ ñi n áp và biên ñ dòng t i: +Vcc R9 R1 R9 Q2 Q2 R1 R7 R7 Q1 Q1 D1 D1 R5 R5 R3 R3 RL D2 D2 R4 R4 R6 R6 D3 Ci D3 R8 R8 Q3 R10 Vi Ci Q3 R10 Q4 -Vi Q4 R2 R2 -Vcc Ph i dùng m ch khu ch đ m đ o. 2.3. V n đ nâng công su t cho m ch KĐCSÂT (tt) M t s bài t p yêu c u: Bài 1: Lý lu7n vi c tăng công su t trên t i cho các d ng m ch nâng công su t b?ng phương pháp nâng dòng, nâng áp, nâng dòng và nâng áp. Bài 2: Tìm hi u nguyên lý m ch đi u ch nh âm s(c, m ch equalizer. Bài 3: Tìm hi u sơ đ' kh i và m ch nguyên lý c a 1 ampli hoàn ch nh. Q&A