Báo cáo PBL 2 MẠCH KHUYÊCH ĐẠI OCL NGÕ VÀO VI SAI

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 6 1 1 ĐỊNH NGHĨA 6 1 2 CÁC LOẠI PHÂN CỰC 6 1 2 1 PHÂN CỰC CỐ ĐỊNH (Fixed Bias ) 6 1 2 2 MẠCH PHÂN CỰC HỒI TIẾP (EMITTOR) 7 1 2 3 MẠCH PHÂN CỰC PHÂ.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… ……… 5

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành Điện tử - Viễn thông là một trong những ngành quan trọng trong sự phát triển của đất nước Sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ làm cho ngành Điện tử - Viễn thông ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu mới Nhu cầu

sử dụng máy móc công nghệ ngày càng cao của con người là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện tử - Viễn thông phát triển không ngừng, phát minh ra các sản phẩm mới

có tính năng ứng dụng cao đa tính năng Nhưng một điều căn bản của các sản phẩm

đó là đều bắt nguồn từ các linh kiện R, L, C Diode, BJT, mà nền tảng là môn cấu kiện điện tử.

Hiện nay, nước ta có rất nhiều loại máy khuếch đại âm thanh trên thị trường, mà tầng khuếch đại công suất được thiết kế từ các loại mạch như OCL, OTL, Đến với đồ án

kỹ thuật mạch điện tử lần này, nhóm chúng em mang đến đây mạch khuếch đại âm thanh sử dụng mạch khuếch đại OCL.

Là một sinh viên năm 3, đây là đồ án đầu tiên nên nhóm em không tránh khỏi những khó khăn khi tiếp cận giữa lí thuyết và thực tế, nhưng nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Lê Hồng Nam, cũng như tinh thần đam mê học hỏi và sự háo hức khi nhận đồ án

và nhiều sự giúp đỡ của bạn bè và tài liệu tham khảo, chúng em đã hoàn thành đồ án một cách tốt nhất có thể Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những sai sót và hạn chế nhất định khi tính toán và thi công mạch Vì vậy nhóm rất mong nhận được sự góp ý, giúp đỡ của thầy cô để có được những kinh nghiệm sau này.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hồng Nam đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho chúng em hoàn thành đồ án này.

2

CHƯƠNG 1: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Trong Cuộc sống âm thanh được phát ra để âm thanh được đi xa nghe lớn ta cần phải khuyếch đại chương này ta sẽ tìm hiểu cách phân cực cho BJT các cách mắc BJT ưu nhược điểm và sơ đồ mạch từ đó ta sẽ hiểu rõ hơn về khuyếch đại tín hiệu nhỏ

Với Vbe = 0,7V nếu là loại Silic, Vbe = 0,3V nếu là loại Ge.

- Do đó, dòng 𝐼𝐼 phụ thuộc vào giá trị điện áp điện trở RB

- Trong vùng khuếch đại Ic = β Ib

- Áp đụng KVL vòng 2 ta có phương trình đường tải tĩnh Vce = Vcc – Ic.Rc

>> Kết luận: Đối với mạch phân cực cố định, để BJT chuyển từ vùng tích cực

sang làm việc trong vùng bão hòa

- Nếu giữ mạch ngõ ra không đổi, tức VCC, RC và IC SAT không đổi, ta cần phải

giảm RB nhằm tăng IB sao cho IB ≥ IB SAT

- Nếu giữ mạch ngõ vào không đổi, tức RB và IB không đổi, ta cần phải tăng RC

nhằm giảm IC SAT sao cho βIB≥ IC SAT

>>Ứng dụng: Dùng cho mạch khuếch đại chế độ A, role

1.2.2 MẠCH PHÂN CỰC HỒI TIẾP (EMITTOR)

Định nghĩa:

- Mạch phân cực hồi tiếp Emittor là mạch trong đó ta thêm điện trở RE mắc vào cực E của BJT trong mạch phân cực cố định

- Điện trở RE làm nhiệm vụ hồi tiếp, đưa tín hiệu ngõ ra về ngõ vào để ổn định

điểm làm việc khi nhiệt độ thay đổi

 Ưu điểm: Có trở hồi tiếp cực E, tăng độ ổn định của điểm làm việc tĩnh.

 Nhược điểm: Việc xác định điểm làm việc vẫn còn phụ thuộc nhiều vào β

>> Kết luận:

- Mạch phân cực hồi tiếp Emittor đã khắc phục được nhược điểm của mạch

phân cực cố định là không ổn định khi nhiệt độ thay đổi Khi nhiệt đội thay đổi,

các giá trị như β, ICEQ, và VBE sẽ thay đổi, dẫn đên các giá trị dòng và điện áp

của điểm Q sẽ thay đổi theo Như vậy, điểm Q sẽ không được cố định khi nhiệt

độ thay đổi

- Nhờ cơ chế hồi tiếp được thực hiện thông qua điện trở RE, sự thay đổi ở ngõ ra

được đưa trở lại ngõ vào Qua đó, điều chỉnh dòng IB để ổn định dòng IC, đồng

nghĩa với ổn định điểm làm việc Q

>> Ứng dụng: Role, mạch hồi tiếp, Sử dụng ở các tầng công suất, tầng thúc.….

1.2.3 MẠCH PHÂN CỰC PHÂN ÁP

Định nghĩa: Mạch phân cực bằng phân áp là mạch sử dụng phân áp từ cực Base

thông qua hai điện trở R1 và R2 để ổn định điểm làm việc

- Ưu điểm: Việc xác định điểm làm việc tĩnh Q ít phụ thuộc vào hệ số β

- Nhược điểm: Thiết kế và tính toán phức tạp

1.2.4 MẠCH PHÂN CỰC VỚI HỒI TIẾP ĐIỆN THẾ

(collector)

Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt động của BJT

• Ưu điểm: Khả năng hồi tiếp tốt hơn hồi tiếp cực Emitter, cải thiện độ

ổn định của BJT

• Nhược điểm: Khó thiết kế và tính toán

1.2.5 MỘT SỐ DẠNG PHÂN CỰC KHÁC

Mạch phân cực bằng cầu chia điện thế và hồi tiếp điện thế rất thông dụng Ngoài

ra tùy trường hợp người ta còn có thể phân cực BJT theo các dạng sau đây

1.3 CÁC CÁCH MẮC BJT

a Mạch khuếch đại mắc kiểu E chung

6

Sơ đồ xoay chiều:

- Tổng trở ra từ vài chục KΩ đến vài trăm KΩ

- Hệ số khuếch đại dòng điện: Lớn từ vài chục đến hàng trăm lần

- Hệ số khuếch đại điện áp: Lớn cỡ hàng trăm lần

- Đải thông của mạch hẹp.

Nhận xét: Tín hiệu vào và ra ngược pha nhau:

• Khi Vi ↑ => ii↑ => iD ↑ => ic ↑ => Vo=Vcc - IcRC ↓

Khi Vi ↓ => ii↓ => iD ↓ => ic ↓ => Vo=Vcc - IcRC ↑

Ưu nhược điểm và ứng dụng

Ưu điểm

• Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện áp UCE

khoảng 60% ÷ 70 % Vcc

• Có khả năng khuếch đại dòng và áp

• Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng kể

• Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết

bị điện tử

Nhược điểm

• Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào

Ứng dụng

• Sử dụng trong khuếch đại tầng thúc ( chủ yếu khuếch đại dòng, việc khuếch

đại áp không quá chú trọng)

b Mạch khuyếch đại mắc kiểu C chung :

Sơ đồ mạch

Sơ đồ tương đương xoay chiều

8

- Tông trở đầu vào (ngõ vào) cỡ vài K.

- Tổng trở đầu ra (ngõ ra) nhỏ khoảng vài chục KΩ

- Hệ số khuếch đại dòng diện: lớn từ vài chục đến hàng trăm lần

- Điện áp tín hiệu ra không đảo pha so với điện áp tín hiệu vào (đồng pha)

- Dải thông của mạch trung bình

Ưu nhược điểm và ứng dụng

Ưu điểm

• Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần

• Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào

• Tổng trở vào lớn ( vài trăm ohm), tổng trở ra nhỏ ( vài chục ohm ), không

khuếch đại áp ( Av ~1)

Nhược điểm

• Mạch chỉ khuếch đại dòng, không khuếch đại áp

Ứng dụng: Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đêm

(Damper), và ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn

c Mạch khuyếch đại mắc kiểu B chung:

Sơ đồ mạch

Sơ đồ tương đương xoay chiều

- Hệ số khuyếch đại điện áp: //R

- Hệ số khuếch đại dòng điện: Nhỏ

- Hệ số khuếch đại điện áp: Lớn cỡ hàng trăm lần

- Điện áp tín hiệu ra không có đảo pha so với điện áp tín hiệu vào (đồng pha)

- Dải thông của mạch rộng

Ưu nhược điểm và ứng dụng

Ưu điểm

• Mạch khuếch đại điện áp khá lớn

• Tổng trở vào nhỏ ( vài chục ohm), tổng trở ra lớn ( vài trăm ohm ), mạch không

• Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế do không đảm bảo

được yếu tố: Ki = 1, Ku không quá lớn

10

1.4 KHUYẾCH ĐẠI VI SAI

nhiệt độ thay đổi nên ta cần hồi tiếp tín hiệu ra trở về tín hiệu vào.

CHƯƠNG 2 : HỒI TIẾP TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI

GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Các khiếm khuyết trong mạch mắc Base chung, Emiter chung, hay Collector chung ở các dạng ghép RC hay biến áp có thể cải thiện được chất lượng bằng phương pháp bù hổi tiếp âm Bốn dạng mạch hổi tiếp sau đây đều làm giảm độ khuếch đại, song lại mở rộng dải tần Bw, giảm méo, tạp , nhiễu ở mức tối thiểu và làm ổn định độ khuếch đại toàn mạch, đặc biệt khi thiế kế tăng âm loại công suất lớn cần bảo vệ quá tải hay khi hở tải cho cặp Transistor công suất cuối

2.1 Mạch khuếch đại hồi tiếp

Hồi tiếp là lấy một phần hay toàn bộ tín hiệu ngõ ra (điện áp hoặc dòng điện) được đưa về trở lại ngõ vào để ổn định hoạt động của mạch Hồi tiếp là công cụ vô cùng hữu ích trong rất nhiều ứng dụng, đặc biệt trong hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển bao gồm tất cả các mạch điện ở đóngõ ra được sử dụng để điều khiển hoặc hiệu chỉnh ngõ vào, từ đó lại cung cấp một ngõ ra như mong muốn

Sơ đồ khối

12

Có hai dạng mạch hồi tiếp:

Hồi tiếp âm: là tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào Do đó hồi tiếp âm được sử dụng để

ổn định làm việc của mạch

Hồi tiếp dương: là tín hiệu hồi tiếp mà có tín hiệu đầu ra và tín hiệu vào cùng pha nhau Do đó

mà hồi tiếp dương được sử dụng cho các mạch tạo dao động

Đặc điểm hồi tiếp âm

• Zv lớn, Zr nhỏ

• Tính hiệu ra ổn định hơn

• Cải thiện đáp ứng tần số

• Mở rộng vùng hoạt động tuyến tính và giảm nhiễu

2.2 Phân loại mạch khuếch đại hồi tiếp

1. Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – điện áp

• Sơ đồ khối

Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra: Zr Ngắn mạch tín hiệu đầu vào Us = 0, ta có:

U = I.Zr + kUv

U = I.Zr –kUf = IZr – kβU

Zrf = U/I = Zr/(1+kβ)

Trở kháng ra giảm đi (1+βk) lần

• Sơ đồ mạch

Giải thích: Tín hiệu hồi tiếp là điện áp Vf ngang qua Re và tín hiệu lẫy mẫu là Vo

ngang qua Re Như vậy, đây là trường hợp của mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp

Với Ri = Rs + β là điện trở ngõ vào của mạch không có hồi tiếp.ℜ

Vì Re được xem như tải Rl nên Rof =

Trong đó: Ro tiến đến ∞, Avnl =nên Ro’ = Re nên :

Rof’ =

Và: Rof =

V

14

Kết luận: Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm méo tín

hiệu, mở rộng bang thông và ổn định hàm truyền Nhưng lại làm giảm biên độ tín hiệu và có thể kém ổn định ở tần số cao

2. Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp – dòng điện

Sơ đồ mạch:

Giải thích:

Tín hiệu hồi tiếp Xf = Vf là điện thế ngang qua điện Re và là cách nối tiếp

Nếu cho Io = 0 (Rl = ∞ ¿nghĩa là dòng cực thu bằng 0 nên Vf ngang qua Re cũng bằng

0 Vậy mạch lấy mẫu dòng điện ngõ ra, suy ra đây là mạch hồi tiếp dòng nối tiếp

Vì điện thế hồi tiếp tỉ lệ với Io là dòng điện được lấy mẫu vào Vf xuất hiện ngang qua

Re trong mạch tại ngõ ra và không phải ngang qua Re trong mạch ngõ vào

Vì Vs = Vi nên:

F = 1 + β ' Gm=

Và

Nếu Re là một điện trở cố định, được dẫn truyền của mạch hồi tiếp rất ổn định, dòng

qua tải được cho là:

Io = Gmf Vs =

Dòng qua tải tỷ lệ trực tiếp với điện thế ngõ vào và dòng này chỉ cùng thuộc Re Độ lợi

điện thế cho tải:

Avf =

Ri = Rs + β +ℜ ℜ

Vậy Rif = Rs + β +(1+β ) ℜ ℜ

Vì Ro ≠ ∞nên Rof = Ro (1 + β ' Gm¿=∞ vìv yậ Ro f '=Rl/¿Rof =Rl

Kết luận: Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm

méo tín hiệu, mở rộng bang thông và ổn định hàm truyền Nhưng lại làm giảm biên độ

tín hiệu và có thể kém ổn định ở tần số cao

16

3. Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – dòng điện

Mạch ở trên dung 2 transistor liên lạc trực tiếp dung hồi tiếp cực phát của Q2 về cực

vào của Q1 qua trở R’.Đầu tiên, ta đổi nguồn tín hiệu V6 thành nguồn gồm có dòng

điện Is =

Vs

chạy vào và mắc vào song song với Rs

Rs

Để xác định hoặc lấy mẫu, ta cho Vo = 0 (Rc2 = 0) điều này không làm giảm Io và

không làm cho dòng qua Re của Q2 xuống 0 và dòng If không giảm xuống 0, vậy mạch

này không phải lấy mẫu điện thế

Bây giời cho Io = 0 ( Rc = ∞), dòng If sẽ bằng 0, vậy mạch lấy mẫu bằng dòng được

Đó là mạch hồi tiếp dòng điện song song Điện thế VB2 rất lớn đối với Vi , do Q1

khuếch đại Vb2 ngược pha so với Vi Vì tác động emitter follower, Ve2 thay đổi rất ít

so với Vb và 2 điện thế này cùng pha Vậy Vb2 có biên độ lớn hơn Vi là Vb và có pha

ngược với Vi

Nếu tín hiệu vào tăng làm cho Is tăng và If cũng tăng, Ii = Is –If sẽ nhỏ hơn trong

trường hợp không có hồi tiếp Nên mạch này là mạch hồi tiếp âm

Tín hiệu hồi tiếp là dong If chạy qua điện trở R’ nằm trong mạch ngõ ra, ta có:

Ib2 < Ic2 = | Io|

Điện trở ngõ vào giảm, điện trở ngõ ra tăng và độ lớn dòng điện Aif ổn định, ta có:

• Hồi tiếp điện áp làm giảm trở kháng ra, hồi tiếp dòng điện làm tăng trở kháng ra

• Trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ là mong muốn của hầu hết các tầng

khuếch đại Hồi tiếp điện áp nối tiếp đáp ứng cả 2 yêu cầu trên

• Khi hệ số hồi tiếp thay đổi sẽ làm thay đổi hệ số khuếch đại trở kháng vào – ra

của mạch có hồi tiếp

• Bộ khuếch đại hồi tiếp âm còn giúp giảm méo tần số do làm thay đổi hệ số

khuếch đại theo tần số trong mạch giảm một cách đáng kể

• Khi có hồi tiếp âm sẽ làm nhỏ tín hiệu nhiễu, giảm méo phi tuyến

4. Mạch khuếch đại hồi tiếp song song – điện áp

Sơ đồ khối

18

Tín hiệu hồi tiếp tỉ lệ với điện áp đầu ra và ssong song với tín hiệu vào.

• Hệ số khuếch đại:

 Zv giảm đi (1+βK) lần khi mạch có hồi tiếp

• Trở kháng ra: nối hở mạch đầu vào Is = 0, => Iv = -If

Ta có: Ur=Ir Zr + KIv=IrZr −KIf =IrZr –KβUr

 Ur (1+ βK )=IrZr

• Sơ đồ mạch

Mạch ở trên là 1 tầng cực phát chung vơi tín điện trở R’ được nối tiếp từ ngõ ra trở về

ngõ vào Mạch trộn song song và Xf là dòng điện If chạy qua R’

Nếu Vo = 0, dòng hồi tiếp If sẽ giảm tới 0 chỉ bằng kiểu lấy mẫu điện thế được sử

dụng Vậy mạch là mạch khuếch đại hồi tiếp điện thế song song Như vậy, độ lợi

truyền Af = Rmf được ổn định và cả hai điện trở ngõ vào ra đều bị giảm

Vì tín hiệu hồi tiếp là dòng điện, nguồn tín hiệu được biểu diễn bằng nguồn tương đương

Narton với Is =

Tín hiệu hồi tiếp là dòng điện If chạy qua điện trở R’ nằm trong mạch ngõ ra, ta có

Kết luận

Mạch khuếch đại hồi tiếp nối tiếp điện áp cải thiện tổng trở vào và ra, giảm méo tín

hiệu, mở rộng bang thông và ổn định hàm truyền Nhưng lại làm giảm biên độ tín hiệu

và có thể kém ổn định ở tần số cao

Mạch khuếch đại hồi tiếp giúp cải thiện các tính chất của bộ khuếch đại, nâng coa chất

lượng của bộ khuếch đại, kết hợp với tầng thúc đẻ đảm bảo tín hiệu ít bị méo phi tuyến

và cho ra chất lượng âm thanh tốt

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Mạch khuếch đại hồi tiếp giúp cải thiện các tính chất của bộ khuếch đại, nâng cao

chất lượng của bộ khuếch đại, kết hợp với tầng thúc để đưa tín hiệu sang tầng khuếch

đại công suất để đảm bảo tín hiệu ít bị méo phi tuyến hơn và cho ra chất lượng âm

thanh tốt hơn

CHƯƠNG 3: KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Trong các chương trước ta đã tìm hiểu về các mạch khuyếch đại tín hiệu tuy nhiên đầu ra của cáctín hiệu còn nhỏ, Để tín hiệu đầu ra đủ lớn dáp ứng yêu cầu phụ tải cho loa… ta phải dùng đến mạch khuyếch đại công suất

Tầng khuếch đại công suất có thể làm việc ở các chế độ A, B; AB

tùy thuộc vào chế độ công tác của transistor

* Chế độ A : Là chế độ khuếch đại cả tín hiệu hình sin vào Chế độ này có

hiệu suất thấp (với tải điện trở dưới 25%) nhưng méo phi tuyến nhỏ nhất, nên

được dùng trong trường hợp đặc biệt

* Chế độ B : là chế độ khuếch đại nửa hình sin vào, đây là chế độ có hiệu

20

suất lớn (rị= 78%), tuy méo xuyên tâm lớn nhưng có thể khắc phục bằng cách

kết hợp với chế độ AB và dùng hồi tiếp âm

* Chế độ AB : Có tính chất chuyển tiếp giữa A và B Nó có đòng tĩnh nhỏ

để tham gia vào việc giảm méo lúc tín hiệu vào có biên độ nhỏ

a. CHẾ ĐỘ A:

Trên đặc tuyến ngõ vào (cửa vào) của Transistor, mạch khuếch đại

chế độ hoạt động A có điểm hoạt động tĩnh Q nằm giữa đường đặc tuyến và có

~ 0,65V ÷ 0,7V cho Transistor loại Si và ~ 0,2V ÷ 0,25V cho

'Transistor loại Ge Khi Transistor nhận được tín hiệu xoay chiều ở cực B thì

đòng diện sẽ bị thay đổi theo tín hiệu xoay chiều này

Trên đặc tuyến ngõ ra (cửa ra) Ic/Vẹc của Transistor, mạch khuếch đại chế

độ hoạt động A có điểm hoạt động tĩnh Q nằm giữa đường tải và

Khi dòng điện bị thay đổi theo tín hiệu xoay chiều sẽ làm cho đòng diện lc

bị thay đổi và kéo theo điện áp cũng bị thay đổi

Các đặc điểm của mạch khuếch đại chế độ hoạt động A là:

- Khuếch đại trung thực tín hiệu xoay chiều (khuếch đại được cả hai bán

chu kỳ của tín hiệu xoay chiều hình sin)

- Dùng cho các mạch khuếch đại tín hiệu có biên độ nhỏ

• Ưu điểm:

Tín hiệu ngõ ra khuếch đại trong cả chu kì theo tín hiệu vào

Ít biến dạng

• Nhược điểm:

Do được phân cực làm việc tối ưu, nên tiêu hao năng lượng lớn

Hiệu suất của mạch thấp thường là ƞ = 25%

• Ứng dụng:

Được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch

đại trung tần, tiền khuếch đại, …

b. CHẾ ĐỘ B:

Trên đặc tuyến ngõ vào (cửa vào) / thì mạch khuếch đại chế độ hoạt

động B có điểm hoạt động tĩnh Q ở điểm = 0V và = 0A Khi Transistor

nhận được tín hiệu xoay chiều ở cực B thì chỉ có một bán chu kỳ được khuếch đại

vì làm phân cực tiếp giáp BE và tăng lên, còn một bán chu kỳ làm giảm phân

22

cực tiếp giáp BE xuống vùng ngưng dẫn nên tín hiệu không được khuếch đại.

Trên đặc tuyến ngõ ra (cửa ra) Ic/ thì khuếch đại chế độ hoạt động B có

điểm hoạt động tĩnh Q nằm trên đường biên giữa vùng khuếch đại và vùng

ngưng dẫn, ~ Vcc Khi đồng điện tăng lên theo tín hiệu xoay chiều thì

đồng điện cũng tăng lên và làm cho điện áp giảm xuống Ở ngõ ra (cửa

ra) cũng chỉ có một bán chu kỳ tín hiệu được khuếch đại

Các đặc điểm của mạch khuếch đại chế độ hoạt động B là:

- Khi không có tín hiệu thì Transistor không dẫn ( I; = 0, I- = 0)

- Transistor chỉ khuếch đại được một bán chu kỳ nên muốn có đủ cả hai

bán chu kỳ thì phải dùng hai Transistor dể khuếch đại luân phiên cho hai bán

chu kỳ

- Dùng cho các mạch khuếch đại có biên độ lớn

- Hiệu suất cao đo công suất tiêu tần nhỏ

- Tín hiệu ra bị méo dạng (biến dạng) xuyên trục

Mạch không hoạt động khi không có tín hiệu vào

Năng lượng tiêu hao ít

Hiệu suất cao từ 50-75%

• Nhược điểm:

Tín hiêu ra bị méo xuyên tâm

Yêu cầu cần phải có nguồn đôi

• Thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công suất đẩy kéo như công suất âm tần, công suất mành của tivi,

c. CHẾ ĐỘ AB:

24

“Trên đặc tuyến ngõ vào (cửa vào) /thì mạch khuếch đại chế độ hoạt

động AB có điểm hoạt động tĩnh Q nằm giữa chế độ hoạt động A và chế độ

hoạt động B, có = 0,6V cho Transistor loại Si và = 0,15V cho

Transistor loại Ge Khi Transistor nhận được tín hiệu xoay chiều ở cực B thì

bán chu kỳ dương được rơi vào vùng gần như tuyến tính nên được khuếch đại

mạnh, bán chu kỳ âm được rơi vào vùng đưới nên Transistor không đẫn và

không có tín hiệu ra

Trên đặc tuyến ngõ ra (cửa ra) Ic/ điểm hoạt động tĩnh Q nằm ở vùng,

gần ngưng dẫn nên = Vcc Ở chế độ hoạt động này thì chỉ có bán chu kỳ

dương của tín hiệu được khuếch đại vì làm dòng điện tăng lên

Các đặc điểm của mạch khuếch đại chế độ hoạt động AB là:

- Khi không có tín hiệu vào thì các dòng điện , có giá trị rất nhỏ so với

dòng điện tương ứng ở chế độ hoạt động A

- Transistor chỉ khuếch đại được một bán chu kỳ, bán chu kỳ âm rơi vào

vùng ngưng dẫn nên biên độ tín hiệu ra bằng 0

- Dùng cho các mạch khuếch đại có biên độ lớn

- Hiệu suất cao do công suất tiêu tán nhỏ.

- Tín hiệu ra không bị méo đạng (biến dạng) xuyên trục như ở chế độ hoạt

Hiệu suất cao

Tiêu hao năng lượng khi không có tín hiệu ngõ vào ít hơn lớp A

Tín hiệu ngõ ra ít bị méo

• Nhược điểm:

• Ứng dụng: Sử dụng trong mạch công suất đẩy kéo

3.3 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐẨY KÉO

Mạch khuyếch đại công suất đơn có hiệu suất thấp, vì khi làm việc có dòng tĩnh lớn (dòng 1 chiều) Để khắc phục nhược điểm này người ta mắc tầng khuyếch đại công suất đẩy kéo làm việc ở chế độ B hoặc AB

1. Mạch khuyếch đại dùng biến áp

Sơ đồ mạch

26

Transistor Q1 và Q2 là hai transistor cùng loại Biến áp T1 cung cấp tín hiệu vào hai cực bazo cửa hai transistor Biến áp T2 dùng để cấp nguồn cho các cực Emitor của hai đèn công suất và lấy tín hiệu ra.

Điện trở và v là bộ phân áp, dùng để đinh thiên cho mỗi đèn

2. Mạch khuyếch đại đẩy kéo dùng hai transistor cùng loại

Sơ đồ mạch

- Tác dụng linh kiện

Transistor Q1, và Q2 là hai Transistor cùng loại (NPN)

Điện trở R1, R2 là bộ phân áp cho Transistor Q1

Điện trở R3, R4 là bộ phân áp cho Transistor Q2

Các diện trở R1, R2, R3, R4 được chọn sao cho Transistor Q1, Q2 làm việc ở

chế độ AB

Tụ C1 là tụ ghép tầng của tầng khuếch đại công suất đẩy kéo Q1 và Q2

với tải

Biến áp T1 là biến áp đảo pha tín hiệu

Transistor Q1 được mắc theo kiểu Colector chung, Transistor Q2 được mắc

Để đảm bảo chế độ làm việc của Transistor Q1 và Q2 là như nhau thì phải

có điều kiện R1= R3, R2= R4

Điện thế tại điểm chung giữa Colector Q2 và Emitor Q1 bằng +V /2

3. Mạch khuyếch đại đẩy kéo dùng hai transistor khác loại:

- Tác dụng linh kiện:

Transistor Q1 và Q2 là hai Transistor khác loại nhưng giống nhau về mặt

thông số kỹ thuật Transistor Q1 và Q2 đều mắc theo kiểu Colector chung và có

cùng chung tải Rt, cả hai Transistor đều làm việc ở chế độ AB

Điện trở R1, R2 và R3, R4 là các bộ phân áp dùng để định thiên cho

Transistor Q1 và Q2

3.4 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT OCL

Sơ đồ mạch

28

 Ưu điểm:

2.2.1.1 Không bị méo ở tần số thấp2.2.1.2 Băng thông được mở rộng,2.2.1.3 Hiệu suá cao (làm việc ở chế độ AB)2.2.1.4 Tín hiệu ra chân thực

 Nhược điểm:

2.2.1.5 Mạch khó thiết kế, nếu có thay đôi dòng ra sẽ làm cho loa

dễ cháy2.2.1.6 Sử đụng nguồn đôi2.2.1.7 Do tải ghép trực tiếp nên phải có mạch bảo vệ quá công

suất, mạch đóng tảichậm

3.5 MẠCH BẢO VỆ LOA

Mạch bảo vệ loa được coi như một lá chắn để hạn chế những vấn đề tiêu cực trong quá trình sử dụng Ví dụ như bị sốc điện, chập điện và cường độ tín hiệu bị thay đổi đột ngột Mạch bảo vệ loa này có thể tự làm hoặc mua tại những cơ sở cung cấp loa

Có thể nói mạch bảo vệ loa là bộ phận quan trọng nhất Khi bảo vệ loa thì đồng nghĩa vớiviệc bảo vệ được các thiết bị âm thanh khác Bởi vì loa hỏng, hệ thống sẽ bị hỏng mạch

và dẫn đến vấn đề quá tải và cháy Từ đó làm ảnh hưởng tới những thiết bị âm thanh xungquanh

Hình 1 mạch bảo vệ loa được hỗ trợ bởi mạch khuyếch đại

3.6 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI DARLINGTON

2.2.1.8 Hệ số khuyếch đại dòng 2.2.1.9 Ta có

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ & TÍNH TOÁN

YÊU CẦU:

30

• Méo phi tuyến:

Công dụng của các linh kiện:

R1,R2 là hai điện trở ổn định nhiệt và cân bằng dòng cho Q1, Q2

Q1, Q2 là hai cặp BJT bổ phụ đẩy kéo tín hiệu

R3,R4 là hai điện trở rẽ dòng nhiệt, giảm tổn thất tín hiệu

Q3, Q4 được mắc Darlington với Q1, Q2 để tăng dòng, tăng trở kháng vào

D3, D4, D5 ghim áp giữ cho điện áp 1 chiều không đổi để tránh méo tín hiệt xuyên tâm đồng thời ổn định điểm làm việc cho các cặp BJT khuếch đại công suất

Q5 là nguồn dòng tạo dòng ổn định phân cực cho Q6 và ổn định điểm làm việc cho hai cặp Darlington ở tầng khuếch đại công suất

Q6 làm nhiệm vụ nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích cho tầng thúc làm việc và đảo pha tầng công suất

R8,R88 làm nhiệm vụ hồi tiếp âm DC ổn định hệ số khuếch đại, riêng R88 còn làm nhiệm vụ hồitiếp âm AC cho Q6

R9, R10 cùng nồi với hai tụ C6,C7 nhằm ngăn thành phần xoay chiều tác động đến nguồn

D6,D7 phân cực cho Q9

Q9 làm nguồn dòng tăng hệ số nén khuếch đại đồng pha, tăng trở kháng vào

Tụ C2 để thoát xoay chiều

Tụ CX là tụ chống dao động tự kích và cắt tần số cao cho mạch

Ở bán kỳ dương thì IB/Q8 sẽ lớn hơn IE/Q8 lúc này Q8 sẽ phân cực nghịch và dẫn yếu đi, IC/Q8 giảm dần và ở ngõ ra sẽ thu được tín hiệu ở nửa bán kỳ âm

Tầng thúc:

D1,D2 được sử dụng để ghim áp 2VD khiến Q5 được phân cực

R8 dùng để tạo ra 1 dòng phân cực cho D4 và D5

D3,D4,D5 và VR2 Dùng để tạo ra điện áp phân cực không đổi cho Q1,Q2,Q3,Q4

Q6 hoạt động ở chế độ A tạo ra tín hiệu ngõ ra biến thiên trong cả chu kỳ 360

Tầng công suất:

Khi tín hiệu vào có bán kì dương, Vbe của Q3 tăng, làm Q3 phân cực thuận khiến cho Q1 dẫn dòng mạnh từ nguồn +Vcc qua Q1 đến tải rồi xuống Mass (Lúc đó Q4 phân cực nghịch nên Q2 không dẫn)

32

Khi tín hiệu ở bán kì âm, Vbe của Q4 giảm khiến Q4 phân cực thuận, làm cho Q2 dẫn mạnh, dòng

từ Mass qua tải về nguồn -Vcc (Lúc đó Q3 phân cực nghịch nên Q1 không dẫn )

4.1 Tính toán nguồn:

1. Biên độ tín hiệu ra loa

Tín hiệu vào của mạch khuyếch đại có dạng sin: v=V sin ωt

Xem hệ thống là tuyến tính thì tín hiệu ra trên tải:

vL=V L sin ωt+V CE 0iL=I L sin ωt +I C 0

với V L ,I L : là biên độ điện áp và dòng ra trên tải.

V CE 0, I C 0: là điện áp và dòng điện DC trên tải.

Do tầng công suất làm việc ở chế độ AB nên dòng tĩnh và điện áp tĩnh rơi trên tải không đáng kể

Do vậy: vL=V L sinωtiL=I L sin ωt

Gọi V Lhd , I Lhd : là điện áp hiệu dụng và dòng điện hiệu dụng trên tải.

Khi đó công suất trên tải :

PL=RL.I2

Lhd = = => = 20 (V)

=>

2 Điện áp cung cấp nguồn:

Để đảm bảo về mặt năng lượng và tránh nhiễu phi tuyến thì điện áp nguồn

phải bằng hai lần điện áp trên loa Mặc khác, vì Q1 ,Q2 làm việc ở chế độ AB nên chọn hệ số sử dụng nguồn là 0,8.

Do vậy:

Ta chọn nguồn cung cấp là : V CC = ±25V

Công suất cung cấp

Dòng cung cấp trung bình:

Công suất nguồn cung cấp:

 Pcc= 2.Vcc Itb =

Hiệu suất của mạch:

ɳ =

Tầng khuyếch đại công suất có nhiệm vụ phát trên loa một tín hiệu âm

tầng được xác định theo yêu cầu thiết kế PL=25W.

Các BJT làm việc ở mức điện áp cao, các dòng collector Q1 ,Q2 rất lớn

Vì vậy, Q1 ,Q2 phải được chọn phù hợp đồng thời phải chọn nguồn, dòng nguồn khong được vượt quá giá trị cho phép của BJT nhưng cũng phải

đủ lớn để đảm bảo công suất và hiệu suất của mạch.

Vì mạch làm việc ở chế độ AB nên dòng tĩnh collector nằm trong khoảng

Công suất nguồn cung cấp:

Công suất loa:

Công suất tiêu tán của R1, R2 :

Vậy công suất tiêu tán của hai BJT Q1, Q2 là :

Công suất tiêu tán của một BJT là:

Ta thấy công suất tiêu tán của BJT Q1 phụ thuộc vào I L theo hàm bậc hai Để tìm

công suất tiêu tán cực đại ta lấy đạo hàm của Ptt /Q1 theo I L và cho bằng 0.

=>

=>

Công suất tiêu tán tĩnh trên Q1 :

Dòng cung cấp xoay chiều trung bình cho Q3 :

Công suất nguồn cung cấp cho Q3:

Công suất cung cấp cho tải của Q3:

Công suất tiêu tán xoay chiều trên Q3:

Lấy đạo hàm theo ��3 và cho ���/�3 = 0 ta được:

IE3max=

Vậy công suất tiêu tán lớn nhất do dòng xoay chiều trên rơi trên Q3 là:

P ttmax ac /Q1 =.(0,033)2=0,132(W)

38

Công suất tiêu tán tĩnh trên Q3 :

Tra cứu Datasheet ta chọn Q3, Q4 lần lượt là: TIP41C và TIP42C

4.3 TÍNH TOÁN TẦNG THÚC

Dùng Diode để ổn định áp phân cực cho tầng lái.

Như vậy, ba diode D3, D4, D5 và VR2 đảm bảo cho QB1, QB2 và Q1, Q2 làm việc ở chế độ AB, tức là �12 =1,839 ngay khi có tín hiệu vào.

40