- Mạch khuếch đại bán dẫn Bởi:Lê SắcChươngnàytrìnhbàyvềcácmạchkhuếchđạidùngtranzito.Đểcóthểkhuếchđạiđượcthìcáctranzitohoạtđộngởchếtíchcực,vàdođóphảicócácmạchđiệncungcấpđiệnáp phân cực cho tranzito.Có3cáchmắcmạchkhuếchđạiđólàemitơchung(EC),bazơchung(BC)vàcolectơ chung(CC).Mỗicáchmắcđềucóưuđiểmvànhượcđiểmchung,nhưngmạchECđượcsử dụng rộng rãi nhất vì có hế số khuếch đại điện áp và dòng điện lớn.Tươngứngcácmạchkhuếchđạidùngtrazitolưỡngcực,cũngcócácmạchkhuếchđạitươngứngdùngtranzitotrườnglàSS,GSvàDC.CácmạchkhuếchđạidùngFETcóhệsố khuếch đại thấp nhưng lại có độ ổn định và tránh nhiễu tốt hơn so với BJT.Mộttrongcáckhốimạchquantrọngtrongcácthiếtbịđiệntửlàkhốimạchkhuếchđạicôngsuất.Đâythườnglàkhốimạchcuốicùng,cónhiệmvụkhuếchđạitínhiệulênđủcôngsuấtđểđưaratải.Cáctranzitodùngtrongcácmạchkhuếchđạicôngsuấtthườnglàcáctranzitochịuđượcdònglớn.Tùyvàocôngsuấtyêucầumàcócácloạimạchkhuếchđạicôngsuấtkhácnhau,hoạtđộngởchếđộkhácnhau.Cácchếđộlàmviệccủatầng khuếch đại công suất bao gồm chế độ A, AB, và B. - ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCHKHUẾCH ĐẠI Định nghĩa mạch khuếch đại Thựcchấtkhuếchđạilàmộtquátrìnhbiếnđổinănglượngcóđiềukhiển,ởđónănglượngmộtchiềucủanguồncungcấp,khôngchứathôngtin,đượcbiếnđổithànhnănglượngxoaychiềutheotínhiệuđiềukhiểnđầuvào,chứađựngthôngtin,làmchotínhiệuralớnlênnhiềulầnvàkhôngméo.Phầntửđiềukhiểnđólàtranzito.Sơđồtổngquátcủa mạch khuếch đại như ở hình sau Mạch khuếch đại bán dẫn1/33 Phầntửcơbảnlàphầntửđiềukhiểntranzitocóđiệntrởthayđổitheosựđiềukhiểncủađiệnáphaydòngđiệnđặttớicựcđiềukhiển(cựcB)củanó,quađóđiềukhiểnquyluật biếnđổidòngđiệncủamạchrabaogồmtranzitovàđiệntrởR c .TạilốiragiữacựcCvàcựcphát,ngườitanhậnđượcmộtđiệnápbiếnthiêncùngquyluậtvớitínhiệuvàonhưngđộlớnđượctănglênnhiềulần.Đểđơngiản,giảthiếtđiệnápđặtvàocựcgốccódạng hình sin.Từsơđồhình2-2tathấyrằngdòngđiệnvàđiệnápxoaychiềuởmạchra(tỷlệvớidòngđiệnvàđiệnáptínhiệuvào)cầnphảicoilàtổngcácthànhphầnxoaychiềudòngđiệnvàđiệnáptrênnềncủathànhphầnmộtchiềuI 0 vàU 0 .Phảiđảmbảosaochobiênđộthànhphầnxoaychiềukhôngvượtquáthànhphầnmộtchiều,nghĩalàI o ≥Ī m vàU 0 ≥Ū m .Nếuđiềukiệnđókhôngđượcthoảmãnthìdòngđiệnvàđiệnápởmạchratrongtừng khoảng thời gian nhất định sẽ bằng không và sẽ làm méo dạng tín hiệu. - Mạch khuếch đại bán dẫn2/33 Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại Hệ số khuếch đại K→ size 12{ widevec {K. - Nói chung vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên → K là một số phức. - Trở kháng đầu vào và đầu ra Trở kháng đầu vào và trở kháng đầu ra của tầng khuếch đại được định nghĩa Z V = U V I V , Z r = U r I r Méo tần số Méotầnsốlàméokhiđộkhuếchđạicủamạchkhuếchđạibịgiảmởvùngtầnsốthấpvà vùng tần số cao. - Mạch khuếch đại bán dẫn3/33 . - ω (với n =1,2...)vớicácbiênđộcựcđạitươngứnglàŪ max .Hệsốméo phi tuyến do tầng khuếch đại gây ra được đánh giá là: Hiệu suất của tầng khuếch đại Hiệusuấtcủamộttầngkhuếchđạilàđạilượngđượctínhbằngtỷsốgiữacôngsuấttínhiệu xoay chiều đưa ra tải Pr với công suất tiêu thụ nguồn cung cấp một chiều: P0 . - η= P r P 0 HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI Hồitiếplàviệcthựchiệntruyềnmộtphầntínhiệutừđầuratrởvềđầuvàobộkhuếchđại.Thựchiệnhồitiếptrongbộkhuếchđạisẽcảithiệnhầuhếtcácchỉtiêuchấtlượngcủa nó và làm cho bộ khuếch đại có một số tính chất đặc biệt. - Mạch khuếch đại bán dẫn4/33 Cóthểphânchiahồitiếpthànhcáckiểunhư:Hồitiếpnốitiếphoặcsongsong(khiđiệnáphồitiếpvềmắcnốitiếphoặcsongsongvớiđiệnápvào).Hồitiếpđiệnáphoặcdòngđiện (khi điện áp hồi tiếp về tỷ lệ với dòng điện/ điện áp ra). - Ngoàirahồitiếpâmcòncótácdụngtăngđộổnđịnhcủahệsốkhuếchđại,vànóđượcdùngrộngrãiđểcảithiệnđặctuyếnbiênđộ,tầnsố(hình2-5)củabộkhuếchđạinhiềutầngghépđiệndung.Vìởmiềntầnsốthấpvàcaohệsốkhuếchđạibịgiảm.Tácdụnghồitiếpâmởmiềntầnsốkểtrênsẽyếuvìhệsốkhuếchđại K nhỏvàsẽdẫnđếntăngđộ khuếch đại ở dải biên tần và mở rộng dải thông f của bộ khuếch đại. - Mạch khuếch đại bán dẫn5/33 Hồitiếpâmcũnglàmgiảmméophituyếncủatínhiệuravàgiảmnhiễu(tạpâm)trong bộ khuếch đại. - Những quy luật chung ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến chỉ tiêu bộ khuếch đại là:Mọiloạihồitiếpâmđềulàmgiảmtínhiệutrênđầuvàobộkhuếchđạivàdođólàmgiảmhệsốkhuếchđại K ht ,làmtăngđộổnđịnhcủahệsốkhuếchđạicủabộkhuếchđại. - Ngoài ra hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào.Hồitiếpđiệnápnốitiếplàmổnđịnhđiệnápra,giảmđiệntrởra R rht .Cònhồitiếpdòngđiện nối tiếp làm ổn định dòng điện ra I t , tăng điện trở ra R rht .Hồitiếpâmsongsonglàmtăngdòngđiệnvào,làmgiảmđiệntrởvào R vht ,cũngnhưđiện trở ra R rht .Cầnnóithêmlàhồitiếpdươngthườngkhôngdùngtrongbộkhuếchđạinhưngnócóthểxuấthiệnngoàiýmuốndoghépvềđiệnởbêntronghaybênngoàigọilàhồitiếpkýsinh,cóthểxuấthiệnquanguồncungcấpchung,quađiệncảmhoặcđiệndungkýsinhgiữa mạch ra và mạch vào của bộ khuếch đại.Hồitiếpkýsinhlàmthayđổiđặctuyếnbiênđộ-tầnsốcủabộkhuếchđạidolàmtănghệsốkhuếchđạiởcácđoạnriêngbiệtcủadảitầnhoặcthậmchícóthểlàmchobộkhuếch đại bị tự kích nghĩa là xuất hiện dao động ở một tần số xác định.Đểloạibỏhiệntượngtrêncóthểdùngcácbộlọcthoát,bốtrímạchinvàcáclinhkiệnhợp lý. - Mạch khuếch đại bán dẫn6/33 đầuracủatầngđằngtrướcvàođầuvàocủatầngsau.Điệntrởvàovàracủabộkhuếchđại sẽ được tính theo tầng đầu và tầng cuối.Hệsốkhuếchđạicủabộkhuếchđạinhiềutầngbằngtíchhệsốkhuếchđạicủamỗitầng(tính theo đơn vị số lần) hay bằng tổng của chúng (tính theo đơn vị dB)Việc ghép giữa các tầng có thể dùng tụ điện, biến áp hay ghép trực tiếp. - Nhược điểm là làm giảm hệ số khuếch đại ở miền tần số thấp, Ku → 0 khi f → 0. - Ngoàiravớitầnsốthấpthìmạchlàmtăngmứcđộhồitiếpâmdòngxoaychiềutrêncácđiện trở RE và do đó làm giảm hệ số khuếch đại. - Mạch khuếch đại bán dẫn15/33 Ghép bằng biến áp Trongsơđồcuộnsơcấp W1 mắcvàocựcCcủa T1 ,cuộnthứcấp W2 mắcvàocựcBcủa T2 quatụ CP2 .Ghéptầngbằngbiếnápcáchlyđiệnápmộtchiềugiữacáctầngmàcònlàmtănghệsốkhuếchđạichungvềđiệnáphaydòngđiệntuỳthuộcvàobiếnáptăng hay giảm áp.ƯuđiểmcủamạchnàylàđiệnápnguồncungcấpchocựcCcủatranzitolớnvìđiệnápmộtchiềucuộndâybé,dođóchophépnguồncóđiệnápthấp.Ngoàiratầngghépbiếnápdễdàngthựchiệnphốihợptrởkhángvàthayđổicựctínhđiệnáptínhiệutrêncáccuộndây.Tuynhiênnócónhượcđiểmlàđặctuyếntầnsốkhôngbằngphẳngtrongdảitần. - Mạch khuếch đại bán dẫn16/33 MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC Mạch khuếch đại Darlington Khicầntrởkhángvàotầngkhuếchđạilớnđểdòngvàonhỏ,hệsốkhuếchđạilớntanốimạchkhuếchđạitheoDarlington.Mạchđiệngồmhaitranzito T1 và T2 đấunhưhình2-17.Hệ số khuếch đại dòng toàn mạch là β = β1.β2 Mạch Kaskode Mạch gồm hai tranzito ghép với nhau, T1 mắc E chung còn T2 mắc B chung.Khitínhiệuvào T1 khuếchđạiđặttínhiệura Ura1 lêncựcEgốc T2 điềukhiểntiếp T2 khuếch đại cho Ura2 Mạch khuếch đại bán dẫn17/33 GiảiCho mạch như hình 2-30.VớiHãy xác định RB và UCE1 để UCE 2 = 6V Mạch khuếch đại bán dẫn28/33 Giải:Cho mạch điện như hình 2-31. - Với:1.Xác định dòng điện và điện áp một chiều trên các cực.2.Biết R t =8kΩ, xác định tải một chiều và tải xoay chiều của tầng khuếch đại. - Vẽđường tải một chiều tại vị trí điểm làm việc Q đầu ra của tầng khuếch đại.3.Vẽ dạng tín hiệu vào, ra của mạch. - Mạch khuếch đại bán dẫn29/33 Giải: Mạch khuếch đại bán dẫn30/33 Cho mạch điện hình 2-32.Biết: Mạch khuếch đại bán dẫn31/33 Xem T 1 ,T 2 là lý tưởng để khuếch đại cho biên độ cực đại. - Giải: Mạch khuếch đại bán dẫn32/33 Mạch khuếch đại bán dẫn33/33
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt