Mạch CC thường được dùng phối hợp trở kháng ra nhỏ của tải và trở kháng vào lớn củanguồn tín hiệu, hoặc dùng làm khuyếch đại đệm, khuyếch đại công suất đơn chế độ A đầu ra không có biến
Trang 1ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1
BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 1
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Võ Thị Hương
Sinh viên thực hiện: Phạm Kỳ Thiên (1811505120151)
Trần Quang Lĩnh (NT) (1811505120128)
Võ Trung Kiệt (1811505120329)
Đà Nẵng, tháng 9 năm 2021
Trang 2trong những lĩnh vực mũi nhọn Sự xuất hiện các vi mạch với mật độ tích hợp ngàycàng cao và đảm bảo nhiều chức năng, giá thành hạ đang được sử dụng rộng rãitrong các thiết bị điện tử.
Tuy nhiên, với mạch tích hợp vẫn tồn tại nhiều hạn chế nên không thể thaythế hoàn toàn cho linh kiện rời trong các thiết bị điện tử Mạch lắp ráp bằng linhkiện rời có những ưu điểm mà mạch tích hợp không đáp ứng được như công suấtlớn, tuổi thọ cao, dễ dàng sữa chữa và thay thế linh kiện hỏng
Vì vậy, đồ án môn học KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ là bước đầu giúp chosinh viên làm quen với việc thiết kế mạch, nắm bắt thực tế và củng cố những kiếnthức đã học Tạo điều kiện để tiếp tục tìm hiểu thiết kế những vi mạch và thiết kếcác mạch điện tử sau này
Là một sinh viên đang còn ngồi trên ghế nhà trường,,em đã được trao dồinhững kiến thức chuyên môn của ngành học.Tuy được học và thực hành nhiều trênlớp nhưng đó chỉ một phần nào đó nhỏ bé so với những kiến thức ngoài thực tếngày nay và sau này khi ra trường chúng em sẽ gặp phải vì thế, em rất muốn vậndụng nhũng kiến thức đã được học vào thực tiễn và học hỏi những gì còn thiếu.Trong những năm học tập, thực hiện nghiên cứu đồ án vừa qua, được sự giúp đỡcủa các thầy cô giáo bộ môn,em đã học hỏi được rất nhiều điều trong thực tế, cũngnhư tìm hiểu những vấn đề, tài liệu liên quan giúp ích cho việc hoàn thành báo cáo
đồ án này Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp ý của các thầy cô em đã chọn đềtài “Mạch khuếch đại âm tín hiệu âm tầng OTL” Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo
đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cô thông cảm
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 31 Cấu tạo: 1
2 Nguyên lý làm việc và khả năng khuyếch đại: 1
3 Nguyên lý làm việc: 2
4 Chế độ làm việc của BJT: 2
5 Các sơ đồ ghép của BJT và đặc tuyến của BJT: 4
6 Tham số giới hạn và thông số của của transistor: 8
7 Phân cực và ổn định điểm làm việc: 10
Chương 2: Khuếch đại tín hiệu nhỏ 17
1 Mạch EC: 17
2 Mạch BC: 20
3 Mạch CC: 21
4 Nhận xét: 22
Chương 3: Hồi tiếp 23
1 Định nghĩa và phân loại: 23
2 Hồi tiếp âm: 25
Chương 4: Mạch Khuyếch đại công suất 33
1 Tầng khuyếch đại công suất: 34
2 Tầng khuếch đại đơn:(tầng khuyếch đại chế độ A) 36
3 Tầng khuyếch đại đẩy kéo: 38
4 Phân loại tầng công suất khuyếch đại: 41
Chương 5: Mạch khuyếch đại công suất OTL 42
Chương 6: Mạch Dalington 43
Chương 7: Méo Crossover và cách khắc phục 44
1 Méo Crossver: 44
Trang 4Chương 1: Thiết kế mạch khuếch đại công suất âm tầng OTL 47
1 Sơ đồ khối: 47
2 Sơ đồ nguyên lý 47
3 Tác dụng các linh kiện 49
Chương 2: Tính toán 49
1 Nguồn cung cấp 49
2 Tính toán tầng công suất: 51
3 Tầng thúc 55
4 Tầng nhận tính hiệu vào (đơn) 59
5 Tính các tụ 60
6 Tính mạch lọc Zobel (C 7, R 18): 62
Chương 3: Mô phỏng 63
1 Kết quả mô phỏng ở chế độ tĩnh 63
2 Mô phỏng tín hiệu vào, ra của mạch 63
3 Mạch in và sản phẩm 65
PHẦN 3: KẾT LUẬN 66
Tài liệu tham khảo 66
PHẦN 4: NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 67
Trang 5
B
CE
Nồng độ pha tạp của các miền khác nhau, trong đó:
- Miền Emitter có nồng độ pha tạp lớn nhất, 10191021 nguyên tử
- Miền Base có nồng độ pha tạp thấp nhất Nồng độ pha tạp miền Base càng thấp càng lợi về hệ số truyền đạt
- Miền Collector có nồng độ pha tạp trung bình 1013 1015 nguyên tử
Do có sự phân bố như vậy nên sẽ hình thành hai lớp chuyển tiếp pn gần nhau:
- Chuyển tiếp Emitter(
J
e) giữa miền E-B. Trang 6- Chuyển tiếp Collector (
J
c) giữa miền C-B.2 Nguyên lý làm việc và khả năng khuyếch đại:
Tùy theo thứ tự sắp sếp các miền bán dẫn mà ta chia BJT thành hai loại làPNP hoặc NPN Nguyên lý làm việc của 2 loại BJT này là giống nhau Ta xétnguyên lý làm việc của NPN
3 Nguyên lý làm việc:
Xét BJT loại NPN:
Khi chưa cấp áp nguồn tại các tiếp giáp p-n do có độ chênh lệch về nồng độpha tạp giữa các miền mà sinh ra hiện tượng khuyếch tán ( sự khuyếch tán của cáchạt điện tích (điện tử và lỗ trống)) nên bên trong nó hình thành hai lớp tiếp giáp
J
evà
J
c cân bằng động Phân cực thuận cho tiếp giápJ
e,E
tr giảm chiều cao hàng ràothế đối với các hạt đa số giảm, e−vọt từ E sang B Nếu C để hở mạch thì e− dichuyển từ E sang B như dòng phạt xạ bình thường của một điôt tạo thành dòng từ Bsang E như một tiếp giáp p-n thông thường
Để e− được kéo sang miền C ta tăng
E
ng của tiếp giápJ
c khi đó e−được
E
ngkéo sang C tạo thành dòng
I
C .
Khi điện tử từ E sang B đại đa số đi thẳng về C tạo thành dòng
I
C một số ítđược tái hợp tại B tạo thành dòng I B
I
E=I
B+I
C4 Chế độ làm việc của BJT:
BJT có 3 chế độ àm việc đó là: ngưng dẫn, khuyếch đại, dẫn bão hòa
Trang 7Tiếp giáp J E được phân cực thuận nên hàng rào thế đối với các hạt dẫn đa số
giảm e−từ E vọt sang B và lỗ trông chuyển dời từ B sang E Do bề dày miền B rấtnhỏ nên phần lớn điện tử từ miền E sang đều tập trung tại tiếp giáp
J
C tạo ra dòngI E rất lớn Một phần điện tử từ miền E sang miền B được tái hợp tạo thành dòngI B.Tiếp giáp
J
C phân cực ngược nên kéo các hạt dẫn thiểu số ở vùng B là điện tử (dovùng B là bán dẫnloại p) sang vùng C tạo nên dòng
I
C Như vậy dòng I E gồm haithành phần đó là dòng I B và dòngI
C Trang 8Do nồng độ pha tạp của miền B rất nhỏ so với miền E nên dòng I E rất lớn sovới dòng I B vì thế có thể xem
I
C=I
E .Chế độ này được sử dụng rộng rải trong kỹ thuật mạch tương tự
Như vậy để BJT làm việc ở chế độ khuyếch đại thì tiếp giáp J E phân cựcthuận,
J
C phân cực ngược.Hệ thức liên hệ giữa các dòng điện:
Ở chế độ này J E và
J
C đều phân cực thuậnĐiều kiện để BJT dẫn bão hòa là:
i b ¿
i c
βmin
5 Các sơ đồ ghép của BJT và đặc tuyến của BJT:
Có ba dạng mạch dựa theo cách mắc Emitter chung, Base chung, Collectorchung
Trang 95.1 Cách mắc EC:
Transistor dược mắc theo kiểu Emitter chung (EC) nghĩa là cực E dùng chungcho cả đầu vào và đầu ra Tín hiệu vào được đưa vào cực B và E còn tín hiệu ra lấytrên cực C và E Sơ đồ này cho ta hệ số khuyếch đại điện áp lớn, hệ số khuyếch đạidòng lớn , trở kháng vào có giá trị trung bình Tín hiệu ra ngược pha với tín hiệuvào
Trong ba sơ đồ thì sơ đồ EC là sơ đồ có hế số khuyếch đại dòng, khuyếch đại
áp lớn nhất, hệ số khuyếch đại công suất lớn Trở kháng vào ra có giá tri trung bìnhthuận tiện cho việc ghép tải và nguồn tín hiệu
Tuy nhiên sơ đồ này có nhược điểm đó là dễ bị tác động của nhiễu Cần phải
có mạch ổn định
Sơ đồ mạch:
Đặc tuyến ngõ vào: Biễu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa dòng vào
i
b và điệnáp vào V BE (V CE =const ).
i
b¿ f (V
BE)|V
CE=const
Trang 10
Đặc tuyến ngõ ra: Biểu diễn mối quan hệ giữa dòng ra
i
c và điện áp raTrang 11ở cực E và cực C Hệ số khuyếch đại dòng lớn không có khuyếch đại về điện áp (hệ
số khuyếch đại <1), hệ số khuyếch đại công suất trung bình Trở kháng ra nhỏ, trởkháng vào lớn, tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào Sơ đồ này thường được dùngphối hợp trở kháng tải thấp với nguồn tín hiệu có trở kháng cao Thường dùng làm
bộ khuyếch đại đệm
Sơ đồ mạch:
Trang 136 Tham số giới hạn và thông số của của transistor:
6.1 Dòng cực C cho phép:
Khi transistor làm việc ở điều kiện
I
C>I
C max thì hệ số bị giảm mạnh Do đó,để có hệ số ß đủ lớn khi chọn dòng làm việc
I
C nên lấyI
C<I
C max .6.2 Điện áp đánh thủng
V
CE0 :Khi điện áp
V
CE>V
CE0 thì transistor bị đánh thủng, dòng I E( hayI
C) tăng cao,đây là hiện tượng đánh thủng kiểu thác lũ Trasistor bị đánh thủng thường bị hỏngvĩnh viễn hoặc tính năng yếu Do đó, lúc làm việc transistor luôn đặt trong điều kiện
V
CE>V
CE0.(co sai khong, vi sao vce>vce0…)6.3 Công suất tiêu tán cực đại tại cực C (
P
Cmax ):Khi dòng chạy qua tiếp xúc
J
C thì sẽ làm nóng cực C với công suấtP
C=V
CE.I
CKhi BJT làm việc với
P
C>P
C max thị BJT bị quá nhiệt và dễ bị hỏng vĩnh viễn.Tóm lại, không được để BJT làm việc quá lâu nên để BJT làm việc với
P
C<P
C max .6.4 Thông số cơ bản của BJT:
Xét mô hình BJT tham số vật lý
Vì miền C,E có nồng độ pha tạp cao nên R C ≈0 ,R E ≈0⇒ C≡C ' , E≡E ' với
E
',C
' là điểm bất kỳ trong miền E,C.Miền B có nồng độ pha tạp thấp nên
r
b≠0
thường thìr
b=20÷30Ω
Do vậymô hình tham số vật lý của BJT là:
Trang 14
r
e: Điện trở thuận của tiếp giáp BEr e=
V T
I E :
r
ekhoảng cỡ vài chục đến vài trăm Omh.Trong đó V T là điện áp nhiệt Đối với Si thì V T =25mV
r
C:
Điện trở ngược của tiếp giáp BCr
C có giá trị rất lớn. C b ' e: Điện dung tạo ra do lớp chuyển tiếp J E sinh ra
- Tiếp giáp J E phân cực thuận và tiếp giáp
J
C phân cực nghịch.- Dòng
i
C phải lớn hơn rất nhiều so với dòng ngượci
C0 .- Phải đảm bảo các yêu cầu về công suất, nhiệt độ
Mạch phân cực là mạch chia điện áp ở các cực E, B, C để BJT làm việc đượcđảm bảo tiếp giáp BE phân cực thuận và tiếp giáp BC phân cực ngược
Trang 15Việc dùng cả
E
b vàE
c trong một sơ đồ là không thuận tiện, ta có thể bỏE
bthay vào đó là các mạch điện trở cùng cấp điện áp sao cho
V
BE=E
b gọi là mạchphân cực
Mạch phân cực có các dạng như sau:
- Mạch phân cực bằng dòng cố định
- Mạch phân cực bằng cầu chia áp
- Mạch phân cực dung hồi tiếp âm điện áp
Trang 16
ΔI B
ΔI C=
d I B
d I C
Trang 17Từ (1) ⇒V BE =V CC −I C ( R C +R E)
Khi các dòng
I
B,I
C, I
E tăng do nhiệt độ thì V BE giảm Khi V BE giảm (áp phâncực giảm) dòng I B giảm kéo theo dòngI
C=β.I
B và dòng I E =(1+ β)I B giảm Nhưvậy dòng trong mạch ổn định mạch ổn định nhiệt
7.1.2 Mạch phân cực bằng hồi tiếp âm điện áp:
Trang 187.1.3 Mạch phân cực kiểu cầu chia điện thế:
Sơ đồ mạch:
Dòng
I
pa chạy qua R1 và R2 gây ra sụt áp trên R2 làV
R2=I
paR
2có cực tínhâm đưa vào cực Emitter V R2 đóng vai trò như nguồn
E
b.Áp dụng định lý Thyvenin và định lý Norton ta biến đổi mạch thành mạchtương đương sau:
Trang 19
I
C cho trước và V B chọn khi thiết kế.Mạch không ổn định nhiệt Khi nhiệt độ tăng các hạt dẫn phụ tăng lên nên cácdòng tự tăng lên Để ổn định nhiệt ta mắc thêm R E Tuy nhiên khi đầu vào có tín
Trang 20hiệu thì sụt áp trên R E là V R E ngược pha với với tín hiệu vào làm giảm hệ sốkhuyếch đại Để khắc phục ta mắc thêm vào tụ C E song song với R Eđể ngăn sụt ápxoay chiều trên điện trởR E
R B +R E
Nếu R E»R B thì S 1
Như vậy để mạch ổn định phải thiết kế sao cho R Ecàng lớn càng tốt Nhưngnếu R E quá lớn thì sụt áp xoay chiều trênR Esẽ làm giảm hệ số khuyếch đại củamạch Để khắc phục ta mắc tụC Esong song với R E TụC Ecó trị số sao cho đối vớitín hiệu xoay chiều thì trở kháng của nó gần bằng 0 còn đối với tín hiệu một chiềuthì nó xem như hở mạch
Ưu điểm của mạch phân cực này là hệ số ổn định nhiệt không phụ thuộc vào
R
C nghĩa là không phụ thuộc vào điểm công tác.7.2 Đường tải tĩnh và điểm làm việc:
Đường tải tĩnh được vẽ trên đặc tuyến ra tĩnh của BJT để nghiên cứu dòngđiện và điện áp ra tĩnh khi nó mắc trong mạch cụ thể nào đó (Khi có tải)
Khi tín hiệu vào
v
i=0
thì các dòngI
B,I
C, I
E là các dòng tải tĩnh, điện áp tạicác cực B, C, E là điện áp cố định Trạng thái tĩnh này gọi là trạng thái tĩnh mộtchiều Khi
v
i≠0
thì các giá trị dòng điện và điện áp đầu vào và đầu ra biến thiêntrong phạm vi nhỏ quanh giá trị tĩnh ban đầu Để khảo sát mạch ta phải sử dụng chế
độ xoay chiều khi đó đường tải tĩnh sẽ dốc hơn và đi qua điểm làm việc tĩnh Q.Điểm làm việc tĩnh là điểm nằm trên đường tải xác định dòng điện và điện áptrên transistor khi không có tín hiệu đặt vào, nghĩa là xác định điều kiện phân cựccho transistor
Trang 21Xét sơ đồ BJT mắc theo kiểu EC.
Sơ đồ mạch:
Chế độ tĩnh của BJT mắc kiểu EC được xác định bởi 4 tham số
I
B,I
C, I
E,V
CE,V
BE Trong đó, thường có trước một tham số, các tham số khác đượcxác định dựa vào đặc tuyến vào ra của BJT
Họ đặc tuyến vào: I B =f (V BE) khi
V
CE=const
.Họ đặc tuyến ra: I C =f (V CE)khi I B =const
Quan hệ ràng buộc đó được đặc trưng bởi đường tải tĩnh:
R C +R E (1) xem như
I
C≈I
ETheo biễu thức (1) ta vẽ được đường tải tĩnh như sau:
Độ dốc đường tải tĩnh:
dI C
dV CE=−R C +R1 E
Trang 22Về phương diện xoay chiều tụ C Exem như nối tắt:
tĩnh Q nằm giữa đường tải động
Sau khi đã chọn được điểm tĩnh ta sẽ thiết lập vị trí của nó trên thực tế bằng cách:Đặt lên các cực BJT những điện áp một chiều vấn đề còn lại là ổn định điểm làmviệc tĩnh để đảm bảo yêu cầu chất lượng của mạch
CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ
Trang 23Chức năng các linh kiện:
R1, R2: Điện trở phân cực cho BJT
R
C : Điện trở tải cưc C của BJT. Trang 241.4 Hệ số khuyếch đại điện áp:
1.7 Mối quan hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào:
Ở bán kì dương của tín hiệu vào dòng ib
i
C=β.i
bv
c=V
CC−i
cR
C tín Trang 252.4 Hệ số khuyếch đại điện áp:
Trang 262.5 Mối quan hệ giữa tín hiệu ra với tín hiệu vào:
Ở bán kì dương của tín hiệu vào dòng i e =I E
0−i n (
i
nlà dòng điện của tínhiệu)
i
c=α i
e↓→v
c=V
CC−i
c.R
C↑→
tín hiệu ra tăng.Ở bán kì âm của tín hiệu vào dòng i e =I E
0−i n (
i
nlà dòng điện của tín hiệu)i
c=α i
e↑→v
c=V
CC−i
c.R
C↓→
tín hiệu ra giảm.Như vậy, đối với sơ đồ BC tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào
Trang 273.2 Hệ số khuyếch đại điện áp:
3.5 Mối quan hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào:
Ở bán kì dương của tín hiệu vào dòng i b ↑→i e =(1+β).i b↑→ v R E =i e R E↑→ tínhiệu ra tăng
Ở bán kì dương của tín hiệu vào dòng i b ↓→i e =(1+β).i b↓→ v R E =i e R E↓→ tínhiệu ra giam
Như vậy, sơ đồ mạch CC có tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào
4 Nhận xét:
Mạch khuyếch đại CC có trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ phù hợp choviệc phối hợp trở kháng giữa trở kháng nhỏ của tải và trở kháng lớn của nguồn tínhiệu Mạch CC có hệ số khuyếch đại dòng lớn và không khuyếch đại điện áp Mạch
CC thường được dùng phối hợp trở kháng ra nhỏ của tải và trở kháng vào lớn củanguồn tín hiệu, hoặc dùng làm khuyếch đại đệm, khuyếch đại công suất đơn chế độ
A đầu ra không có biến áp
Mạch khuyếch đại BC có hệ số khuyếch đại điện áp lớn, trở kháng vào nhỏ,trở kháng ra lớn, không khuyếch đại dòng Thường được dùng làm tầng ra của bộkhuyếch đại
Mạch khuyếch đại EC có hệ số khuyếch đại dòng và khuyếch đại điện áp lớnnên thường được dùng làm tầng khuyếch đại công suất
Bảng tham số của các mạch EC, BC, CC:
Trang 28CHƯƠNG 3: HỒI TIẾP
1 Định nghĩa và phân loại:
Hồi tiếp là lấy một phần tín hiệu ra (dòng điện hoặc điện áp) của mạch tíchcực về đầu vào thông qua một mạch bốn cực gọi là mạch hồi tiếp
Hồi tiếp đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật mạch tương tự Hồi tiếp chophép cải thiện các tính chất của bộ khuyếch đại
Có hai loại hồi tiếp cơ bản:
- Hồi tiếp âm: Tín hiệu hồi tiếp âm ngược pha với tín hiệu vào nên làmyếu tín hiệu vào, làm giảm hệ số khuyếch đại công suất Hồi tiếp âmmột chiều làm ổn định chế độ công tác của mạch Hồi tiếp âm xoaychiều làm ổn định các thông số của bộ khuyếch đại
- Hồi tiếp dương: Tín hiệu hồi tiềp dương đồng pha tín hiệu vào, do đólàm mạnh tín hiệu vào Hồi tiếp dương làm tăng hệ số khuyếch đại củamạch Hồi tiếp dương làm bộ khuyếch đại mất ổn định, thường đượcdùng trong mạch dao động
Tùy theo tín hiệu đưa về tỉ lệ với điện áp hay dòng điện ma ta chia thành hòitiếp dòng điện hay hồi tiếp điện áp:
- Hồi tiếp điện áp là hồi tiếp mà phần năng lượng đưa về tỉ lệ với điện ápra
- Hồi tiếp dòng điện là hồi tiếp mà phần năng lượng đưa về tỉ lệ với dòngđiện
Ngoài ra còn phân biệt hồi tiếp một chiều và hồi tiếp xoay chiều
Trang 29- Hồi tiếp âm DC: Dùng ổn định chế độ làm việc.
- Hồi tiếp âm AC : Dùng ổn định các tham số của bộ khuyếch đại
Mạch của bộ khuyếch đại có hồi tiếp được phân làm bốn loại:
- Hồi tiếp song song điện áp
- Hồi tiếp nối tiếp điện áp
- Hồi tiếp song song dòng điện
- Hồi tiếp nối tiếp dòng điện
Hồi tiếp nối tiếp là hồi tiếp mà phần năng lượng đưa về mắc nối tiếp với tínhiệu vào
Hồi tiếp song song là hồi tiếp mà phần năng lượng đưa về mắc song song vớitín hiệu vào
Dạng mạch tổng quát của hồi tiếp điện áp song song và hồi tiếp dòng điện nốitiếp, hồi tiếp nối tiếp điện áp,hồi tiếp song song dòng điện:
Hồi tiếp điện áp song song:
Trang 30Hồi tiếp song song dòng điện:
Cả bốn sơ đồ trên có thể qui về một sơ đồ tổng quát như sau:
2 Hồi tiếp âm:
2.1 Các phương trình cơ bản của mạch bốn cực:
Sơ đồ toàn phần của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm:
- Xn: Tín hiệu đầu vào(u,i)
- Kn: Hàm truyền đạt mạch vào
- Xv: Tín hiệu vào bộ khuyếch đại có hồi tiếp
- Xht: Đại lượng hồi tiếp
- Xh: Tín hiệu vào trực tiếp bộ khuyếch đại
- K: Hệ số khuyếch đại (Độ lợi vòng hở)
- Kht: Hàm truyền đạt hồi tiếp
- Xr: Tín hiệu ra
Ta có quan hệ:
X
r=K X
h ;X
v=K
nX
n ;X
h=X
v−X
ht ;X
ht=K
htX
r Trang 31Khi qua nhiều tầng khuyếch đại thì K rất lớn do vậy K
g=1+K
v=1+K K
ht : Độ sâu hồi tiếp.Khi
|1+K K
ht|>1
Theo công thức (2.1) suy ra |K’|<|K|: Hồi tiếp âm.
|1+K K
ht|<1
Theo công thức (2.1) suy ra |K’|>|K|: Hồi tiếp dươngVới
|K
v|=|K K
ht|
»1 Theo công thức (2.1) suy ra K '=X X r v≈ 1K ht (2.3)Để phân tích mạch hồi tiếp ta có phương pháp thường gặp sau:
- Lý thuyết mạch bốn cực
- Các định luật Kiêc-khốp
- Phương pháp phân tích khối trong kĩ thuật điều khiển
Trong các phương pháp trên thì phương pháp phân tích khối trong kĩ thuật điềukhiển là dễ dàng và đơn giản nhất vì phương này cho phép nhanh chóng nhận rađược nguyên tắc làm việc của các mạch và dễ dàng chuyển tất cả các mạch cóhồi tiếp về “cấu trúc chuẩn”.Trên cơ sở đó xác định và đánh giá các đại lượngcủa mạch
2.2 Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tính chất của bộ khuyếch đại:
2.2.1 Ảnh hưởng đến hệ số khuyếch đại của mạch:
Sai số tương đối của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm nhỏ hơn (
1+K K
ht ) lần sovới sai số tương đối của hệ số khuyếch đại khi không có hồi tiếp âm
Trang 32Trong khi đó, sai số của Kn và Kht của bộ khuyếch đại có hồi tiếp và khônghồi tiếp là như nhau Vì vậy, để có bộ khuyếch đại chính xác, các phần tử thụ độngcủa mạch cần có độ chính xác cao.
Từ công thức (2.3) suy ra: Hồi tiếp âm giữ cho quan hệ X r≈ 1K ht X v
ổn định(nghĩa là
X r
X v =const ) Đại lượng ra X r hoặc đại lượng X r có thể là điện áp hoặc
là dòng điện Như vậy, tùy thuộc vào loại mạch hồi tiếp sẽ có những đại lượngkhác nhau được ổn định
Loại mạch hồi
Hồi tiếp âm nối
U v
Mạch khuyếch đạiđiện áp
Hồi tiếp âm nối
UIHồi tiếp âm
song song điện
U r
I v
Mạch biến đổidòng-áp
IUHồi tiếp âm
Trang 33Đối với bộ khuếch đại dùng hồi tiếp âm bao từng tầng riêng lẽ.
với n là số tầng của bộ khuyếch đại
Đối với bộ khuyếch đại dùng hồi tiếp âm bao tất cả các tầng:
K '=X r
X v =K
n 1+K n K ht
ΔK '
K ' ≈n
1+K n K ht ΔK K với n là số tầng của bộ khuyếch đại
Vậy hồi tiếp bao nhiều tầng cho độ ổn định cao hơn hệ số khuyếch đại baotừng tầng riêng lẽ
2.2.3 Ảnh hưởng đến trở kháng vào:
Sự thay đổi trở kháng vào khi có hồi tiếp chỉ phụ thuộc vào phương pháp mắcmạch hồi tiếp ở đầu vào nối tiếp hay song song mà không phụ thuộc vào phươngpháp lấy tín hiệu đầu ra để đưa vào mạch hồi tiếp Vì vậy có thể tinh trở kháng vàocủa bộ khuyếch đại hồi tiếp có hai trường hợp:
- Hồi tiếp nối tiếp
- Hồi tiếp song song
Hồi tiếp nối tiếp:
Trang 34Kết luận: Khi có hồi tiếp âm nối tiếp trở kháng vào của mạch tăng g lần làm tăng
hệ số truyền đạt từ nguồn tín hiệu đến bộ khuyếch đại
Hồi tiếp song song:
Trang 35Kết luận: Khi có hồi tiếp âm song song dẫn nạp vào của mạch khuyếch đại tăng glần Nghĩa là
Z
V giảm g lần.Điều này cũng đúng với hồi tiếp điện áp song song
2.2.4 Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến trở kháng ra:
Sự thay đổi trở kháng ra khi có hồi tiếp không phụ thuộc vào phương pháp lấytín hiệu về mà phụ thuộc vào phương pháp nối đầu ra của bộ khuyếch đại với đầuvào mạch hồi tiếp Vì vậy, để tính trở kháng ra của bộ khuếch đại có hồi tiếp taphân biệt hai trường hợp: Hồi tiếp điện áp và hồi tiếp dòng điện
Hồi tiếp điện áp:
Xét trường hợp hồi tiếp điện áp song song
Để xác định Zr, ta ngắn mạch tín hiệu vào Uv=0
Khi không có hồi tiếp:
Trang 362.2.5> Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến dãi rộng của bộ khuyếch đại và méo phituyến:
- Khi có hồi tiếp âm dãi rộng của bộ khuyếch đại được mở rộng
- Khi không có hồi tiếp âm, toàn bộ tín hiệu được đưa đến đầu vào bộkhuyếch đại Xh=Xv
- Khi có hồi tiếp âm chỉ có một phần tín hiệu được đặt vào bộ khuyếch đại
X h =K v −K ht X r
X v = X h +K ht X r =X h + K K ht X h =X h (1+K K ht)
⇒ X h=1+ K K X v
ht=X g v
Vì tín hiệu vào của bộ khuyếch đại có hồi tiếp
X
h nhỏ hơn tín hiệu vào của bộkhuyếch đại không hồi tiếp
X
v g lần nên méo phi tuyến do độ cong đường đặctuyến truyền đạt của bộ khuyếch đại gây ra tương ứng giảm đi g lần