Báo cáo đồ án kỹ thuật mạch điện tử đề tài mạch khuếch đại ocl visai

Giới thiệu về Transistor lưỡ ng cực BJT

Nguyên lý ho ạt độ ng & kh ả năng khuếch đại của BJT

Xét BJT lo i N-P-N làm ví dạ ụ: Ta có sơ đồ ạch điện như hình vẽ m :

Nguồn E (có sồ 1 ức điện động m t vài vôn) tạo điều kiện cho chuyển tiếp J phân cực ế E ực thuận, trong khi nguồn E2 (thường từ 5 đến 20 vôn) làm cho chuyển tiếp collector J phân cực C trở nên nghịch E1 và E2 được gọi là các nguồn điện áp phân cực, trong đó R và Rự E C là các điện trở phân cực.

Khi chưa cấp nguồn tới các tiếp giáp P-N, sự chênh lệch về nồng độ pha tạp giữa các miền dẫn đến hiện tượng khuếch tán Sự khuếch tán của các hạt điện tích, bao gồm điện tử và lỗ trống, tạo ra hai tiếp giáp J và E bên trong cấu trúc.

JC cân bằng động Khi có ngu n E , chồ 2 uyển ti p J b phân c c ngh ch thì có ế C ị ự ị dòng ICBo chạy t N sang P (chi u c a lừ ề ủ ỗ trống) Dòng ICBo nhỏ ỡ 0,01 đế c n 0,1àA

Khi có nguồn E, Jồ 1 E được phân bố theo quy luật, dẫn đến các điển ở miền t n N dễ dàng khuếch tán qua miền P Đồng thời, lỗ trống ở miền P cũng khuếch tán qua miền N Trên đường khuếch tán, chúng tái hợp lại với nhau.

Do nồng độ ỗ trố l ng c a mi n P r t ít, chỉ có một số điện tử được tái hợp Một số còn lại di chuyển đến J Vì JC C được phân c c nghự ịch, các điện tử từ miền P dễ dàng di chuyển qua J để đến miền C t o, dẫn đến dòng I có chi u tề ạ C ề ừ N.

- Lượng điện tích từ dương nguồn E1 đến miền B để bù l i s lạ ố ỗ trống b tái hị ợp tạo nên dòng IB.B

- Ta có quan hệ: IB + IC + ICBo = IE

IE t l v i sỷ ệ ớ ố điện tử ở miền E phát xạ (đi vào) miền B I tB ỷ lệ với số điện tử tái h p trong mi n B ợ ề

IC t l v i s ỷ ệ ớ ố điện t tử ừ miền E đến mi n C ề

- Gọi α = số điệ ử đến đượn t c cực C/s ố điệ ử ừn t t miền E đi vào miền

B = IC/IE < 1 α gọi là hệ số truyền dòng điện (0,9 đến 0,99)

Gọi β = IC/IBB >> 1 là h sệ ố khuyếch đại dòng điện

Thông thường ICBo rất nhỏ nên I = I +I E B C

Chế độ làm việc của BJT bao gồm chế độ khuếch đại và chế độ khoá Trong chế độ khuếch đại, các điện cực J phân cực thuận và J phân cực nghịch Ngược lại, ở chế độ khoá, cả hai điện cực đều phân cực nghịch hoặc đều phân cực thuận.

- Khi JE, JC u phân c c ngh ch (tr ng thái khoá) đề ự ị ạ

- Khi JE, JC đều phân c c thu n (tr ng thái d n bão hòa,còn g i là tr ng thái ự ậ ạ ẫ ọ ạ mở),BJT liên t c giao hoán gi a hai tr ng thái này.ụ ữ ạ

Trong chế độ tắt, tiếp giáp J và J của BJT hoạt động dưới điện áp ngược, với dòng phân cực ngược (dòng rò) rất nhỏ, gần như không có dòng chảy qua các tiếp giáp Để BJT ở chế độ tắt, điều kiện cần thiết là điện áp VBE phải nhỏ hơn hoặc bằng 0.

1.2.2 Ch khuế độ ếch đại:

- Ởchế độ này J phân cC ực ngược và J phân c c thuE ự ận

Tiếp giáp J giữa các miền E và B tạo ra hàng rào tiềm năng, khiến cho dòng điện tử chủ yếu di chuyển từ E sang B và ngược lại Do bề dày miền B nhỏ, điện tử từ miền E tập trung tại tiếp giáp J, dẫn đến dòng I r t l n Dòng điện từ miền E sang miền B được gọi là dòng IB Tiếp giáp JC phân cực ngược, kéo các điện tử từ miền B (loại p) sang miền C, tạo ra dòng IC Như vậy, dòng I gE bao gồm hai thành phần chính: dòng IB và dòng IC.

- Do nồng độ pha t p c a mi n B r t nh so v i mi n E, nên dòng I r t l n so ạ ủ ề ấ ỏ ớ ề E ấ ớ với I cho nên có th xem IB ể E ≈ IC

Chế độ này được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật mạch tương tự, cho phép BJT hoạt động ở chế độ khuếch đại Trong đó, tiếp giáp J phân cực thuận và tiếp giáp J E phân cực ngược.

- H ệthức liên h ệgiữa các dòng điện:

- H ệthức truyền đạt dòng điện: α = 𝐼𝑐 𝐼𝑒

- H s khuệ ố ếch đại dòng điện:

1.2.3 Ch dế độ ẫn bão hòa:

- Ởchế độ này J và J u phân c c thuE Cđề ự ận Điều ki n BJT d n bệ ẫ ảo hoà là: ib ≥ 𝛽𝑚𝑖𝑛 𝐼𝑐

Sơ đồ BJT

BJT có ba điện cực chính: Emitter, Base và Collector Các điện cực này tạo thành ba sơ đồ cơ bản, trong đó Emitter và Collector đóng vai trò là nhánh chung cho mạch vào và mạch ra.

Trong mạch điện này, tín hiệu cần khuếch đại được đưa vào giữa cực E và cực B, sau khi khuếch đại, tín hiệu sẽ được lấy ra giữa cực C và B Rõ ràng, cực B là nhánh chung của mạch vào và mạch ra.

Trong mạch điện, cực E là cực chung giữa mạch vào và mạch ra Dòng điện vào được ký hiệu là IB, trong khi dòng điện ra là IC Điện áp vào được biểu thị bằng VBE, còn điện áp ra được ký hiệu là VCE.

Trong mạch này, tín hiệu cần khuếch đại được đưa vào giữa các chân B và C Tín hiệu sau khi khuếch đại sẽ xuất ra giữa cực E và C Do đó, C là nhánh chung của mạch vào và mạch ra, được gọi là mạch collector chung.

KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

M ở đầu chương

Để BJT hoạt động đúng tại điểm làm việc mong muốn, việc phân cực chính xác là rất quan trọng Mỗi cách mắc BJT có những ưu nhược điểm riêng, phù hợp với nhu cầu sử dụng khác nhau Trong chương này, chúng ta sẽ khám phá các phương pháp phân cực cho BJT, các kiểu mắc BJT thường gặp, cùng với ưu nhược điểm và ứng dụng của chúng trong thực tế.

Phân c c BJT: ự

- Ta bi t BJT có th ế ểhoạt động trong 3 vùng:

+ Vùng khuếch đạ ới v i ti p giáp B-C phân c c ngh ch, ti p giáp B-E phân cế ự ị ế ực thuận

+ Vùng bão hoà v i ti p giáp B-E và B-C phân c c thuớ ế ự ận

+ Vùng ngưng với ti p giáp B-E phân c c nghế ự ịch

- Phương pháp chung để giải các mạch phân c c gự ồm 3 bước:

+ Bước 1: Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào

+ Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra t liên h ừ ệ𝐼𝑐 =  𝐼𝑏

+ Bước 3: Dùng mạch ngõ ra để tìm các thông số còn l ại.

- Là m ch g m mạ ồ ột BJT NPN, 2 điện tr Rb, Rc, và m t ngu n m t chi u Vcc.ở ộ ồ ộ ề

- Giả ử s BJT làm vi c trong vùng tích cệ ực:

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ vào: V - Iụ ạ cc BRB - V IBE– ERE = 0 với V = 0,7V BE

- Lưu ý: Trong vùng tích cực, dòng I không phc ụ thuộc vào điện trở R c

- Áp d ng KVl cho m ch ngõ ra: V + Iụ ạ CE CRC V = 0 – CC

- Như vậy, điểm Q = (IB, IC, VCE)

- Lưu ý: C n ki m tra l i gi thuyầ ể ạ ả ết BJT làm vi c trong vùng tích cệ ực.

- Phương trình đường tải được xác định b i mở ạch ngõ ra nên ch ỉphụthuộc vào các thông s cố ủa m ch ngoài: V = Vạ CE CC - Ic CR (*).

- Phương trình (*) có đồ thị là đường th ng v i các biẳ ớ ến V và ICE C Đồthị đường tải đi qua 2 điểm: V =0 => ICE C= 𝑉 𝑅 𝐶𝐶

Để xác định điểm Q trong mạch BJT, ta cần tìm giao điểm giữa đường tải và đường đặc tuyến trên đồ thị Điểm này được xác định bởi dòng điện IB, đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và thiết kế mạch điện.

- V ị trí điểm Q trong vùng bão hòa th ểhiện điện áp V CE≤ VCE SAT, trong đó,

VCE SAT có giá tr r t nhị ấ ỏ(khoảng vài trăm mV)

- Để thu n tiậ ện trong tính toán, trong vùng bão hòa, điện áp được xem như bằng 0(gần đúng): VCE= 0 Dẫn đến điện tr ởgiữa 2 c c C và E bự ằng: RCE = 𝑉 𝐼 𝐶𝐸

Để tính gần đúng dòng Collector bão hòa, tức là dòng Collector cực đại cho mạch đã cho, ta coi như nối tắt cực E và C, với v i V = 0 ở cực CE.

- Đố ới v i mạch phân c c cự ố định, dòng collector bão hòa được xác định bởi:

- Dòng IC SAT là dòng điện cực đại có được đối với mạch ngõ ra cho trước

- Như vậy, dòng collector bão hòa IC SAT không ph thuụ ộc vào đặc tính của BJT mà ph thu c vài mụ ộ ạch ngoài( V và RCC C)

-Như vậy, để BJT hoạt động trong vùng bão hòa, dòng I Bphả ớn hơn hoặc i l bằng giá tr Iị B SAT: IB ≥ IB SAT = 𝐼 𝐶 𝑆𝐴𝑇 𝛽 hoặc βIB≥ IC SAT

- Lưu ý: Dòng I trong vùng bão hòa lB ớn hơn IB trong vùng tích cực.

>> Kết luận: Đối với mạch phân c c cự ố định, để BJT chuy n t vùng tích cể ừ ực sang làm vi c trong vùng bão hòa ệ

- N u gi mế ữ ạch ngõ ra không đổi, tức V , R và ICC C C SAT không đổi, ta c n phầ ải giảm RB nhằm tăng IB sao cho I B≥ IB SAT

- N u gi mế ữ ạch ngõ vào không đổi, tức R và I B Bkhông đổi, ta cần phải tăng R C nhằm gi m Iả C SATsao cho βIB≥ IC SAT

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

2.2.2 Phân c c hự ồi ti p c c Emitter:ế ự Định nghĩa:

- M ch phân c c h i ti p Emittor là mạ ự ồ ế ạch trong đó ta thêm điện trở R mE ắc vào

Nhóm 18N40A Trang 14 cực E c a BJT trong m ch phân c c củ ạ ự ố nh đị

- Điện tr R làm nhi m v h i tiở E ệ ụ ồ ếp, đưa tín hiệu ngõ ra về ngõ vào để ổn định điểm làm vi c khi nhiệ ệt độ thay đổi

- Giả ử s BJT làm vi c trong vùng tích cệ ực

- Áp d ng KLV cho m ch ngõ vào: V - Iụ ạ CC BRB - V - IBE ERE = 0 v i Vớ BE = 0,7V

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ ra: V - Iụ ạ CC CRC - V - ICE ERE = 0.

- Ta có th x p x Iể ấ ỉ E ≈ ICđể thuận ti n cho tính toán ệ

- Điện áp V : V = V ICE CE CC– C(Rc + R E).

- Phương trình đường tải được xác định b i mở ạch ngõ ra nên ch ỉphụthuộc vào các thông s cố ủa m ch ngoài: V = Vạ CE CC I– C(RC + RE) (*)

- Phương trình (*) có đồ thị là đường th ng v i các biẳ ớ ến V và ICE C Đồthị đường tải đi qua 2 điểm: V = 0 >> CE 𝐼 𝐶 = 𝑅 +𝑅 𝑉 𝐶𝐶

Để xác định điểm Q cần tìm trên đồ thị, cần vẽ đường tải và đặc tuyến của BJT Giao điểm giữa đường tải và đặc tuyến sẽ cho giá trị dòng điện I ở BQ chính.

- Trong vùng bão hòa: V = 0V CE

Mạch phân cực chi tiết Emittor đã giải quyết nhược điểm của mạch phân cực cố định, đó là sự không ổn định khi nhiệt độ thay đổi Khi nhiệt độ biến động, các thông số như β, ICEQ và V sBE cũng sẽ thay đổi, dẫn đến sự biến động của dòng và điện áp tại điểm Q Do đó, điểm Q sẽ không được duy trì ổn định khi nhiệt độ thay đổi.

Cơ chế ồ ếp thông qua điện trở R cho phép sự thay đổi ở ngõ ra được phản hồi trở lại ngõ vào Điều này giúp điều chỉnh dòng I để ổn định dòng IC, từ đó đảm bảo điểm làm việc của Q được duy trì ổn định.

>> ng dỨ ụng: Role, mạch h i tiồ ếp….

2.2.3 Phân c c b ng c u phân áp: ự ằ ầ Định nghĩa: M ch phân c c b ng phân áp là mạ ự ằ ạch s d ng phân áp t c c Base ử ụ ừ ự thông qua hai điện trở R và R 1 2để ổn định điểm làm việc

- Có hai phương pháp để phân tích m ch phân c c b ng phân áp: ạ ự ằ + Phương pháp chính xác: Được áp d ng v i t t c các m ch phân c c b ng ụ ớ ấ ả ạ ự ằ phân áp

Phương pháp gần đúng là một kỹ thuật được áp dụng trong các trường hợp cụ thể, cho phép thực hiện tính toán nhanh chóng và đơn giản Nó rất hữu ích trong thiết kế mạch phân cực bằng phân áp, do đó, phương pháp này có vai trò quan trọng tương đương với phương pháp chính xác.

- Áp d ng Thevenin cho m ch ngõ vào vụ ạ ới 2 điểm tại cực Base và nối mass

- Như vậy, sau biến đổi Thevenin ta thu được mạch tương tự mạch phân c c hự ồi tiếp Emittor

- Giả ử s BJT làm vi c trong vùng tích cệ ực

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ vào: V - Iụ ạ EQ BREQ - V - IBE ERE =0 v i V = 0,7V ớ BE

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ ra: V - Iụ ạ CC CRC - V - ICE ERE = 0

- Điện áp V : V = V - ICE CE CC C(RC+ R ) E

- Điện tr R ở Eđược nhìn th ng t ngõ vào v i h s khuẳ ừ ớ ệ ố ếch đại (β+1)

Khi đó, mạch ngõ vào có thể được biểu di n lễ ại như hình dưới:

- N u Rế i= (β+1)RE≈ βRE >> R , thì dòng I1 Bchạy qua R 1nhỏ hơn rất nhiều lần so v i dòng I, ch y qua Rớ ạ 1 Do đó, ta có thể xem I 1≈ I2, tức là 2 điện tr R và ở 1

- R i≈ βRE≥ 10R1 được xem là R >> Ri E

- T ừ đó, ta có thể xác định gần đúng điện áp tại cực Base so v i mass:ớ

- Điện áp t i c c E so v i mass: V = V V = V -0,7 ạ ự ớ E B– BE B

- Áp d ng KVL cho mụ ạch ngõ ra để xác định V : V = V - ICE CE CC C(R + RC E)

- Trong các phương trình nêu trên không có mặt hệ số β và I không đượB c tính

Do đó điểm Q không ph ụthuộc vào β

Sau khi biến đổi tương đương Thevenin, mạch phân cục sẽ có dạng tương tự như mạch phân cực hạ tiều tiếp Emittor Do đó, phương trình đường tải được xác định bằng mở mạch ngõ sai là: V = V CE CC – IC(RC + R ).

- Phương trình (*) có đồ thị là đường th ng v i các biẳ ớ ến V và ICE C Đồthị đường tải đi qua 2 điểm : V = 0 => ICE C = 𝑅 +𝑅 𝑉 𝐶𝐶

Giao điểm giữa đường tải và đường đặc tuyến của BJT trên cùng một đồ thị được xác định bởi I BQ, đây là điểm quan trọng trong việc phân tích hoạt động của BJT.

*Phân tích m ch trong ch bão hòaạ ế độ :

- Trong vùng bão hòa: V = 0V CE

- Dòng Collector bão hòa IC SAT = 𝑅 +𝑅 𝑉 𝐶𝐶

Kết luận: Mạch phân cực dựa vào phân áp có ưu điểm nổi bật là ít phụ thuộc vào hệ số β, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng.

>>Ứng d ng: mạch khuụ ếch đại công su t, mấ ạch vi sai, các mạch công suất lớn,BJT hoạt động ở nhiệt độ cao…

2.2.4 Phân c c hự ồi ti p Collector: ế Định nghĩa:

- M ch phân c c h i ti p Collector là m ch s dạ ự ồ ế ạ ử ụng h i ti p t c c Collector ồ ế ừ ự thông qua điện trở RF để ổn định điểm làm việc.

Điểm Q phụ thuộc vào hệ số β, nhưng độ ổn định nhiệt của mạch phân cực hồi tiếp Collector lại phụ thuộc vào hai mạch phân cực cố định và phân cực hồi tiếp Emittor.

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ vào: V ụ ạ CC– I’C CR I– BRF V– BE I– ERE = 0

- Ta có: I’C = I + I , do I >> I C B C Bnên I’C≈ IC= βIB, ngoài ra I E≈ IC

=> Suy ra VCC – βIBRC– IBRF - VBE – βIBRE= 0

- Lưu ý: nếu β(RC+RE) >> R , ch F ỉ 𝑉 −𝑉 𝐶𝐶 𝐵𝐸

𝑅 +𝑅 𝐶 𝐸, tức là I Cổn định đối với khoảng thay đổi lớn của β

- Áp d ng KVL cho m ch ngõ ra: V - Iụ ạ CC CRC- V - ICE ERE = 0

=> V CE≈ VCC- IC(RC + RE)

- Phương trình đường tải được xác định b i mở ạch ngõ ra:

- Phương trình (*) có đồ thị là đường th ng v i các biẳ ớ ến V và ICE C Đồthị đường tải đi qua 2 điểm V = 0 =CE > 𝐼𝐶= 𝑅 +𝑅 𝐶 𝑉 𝐶𝐶 𝐸 , IC =0 => V = VCE CC

Để xác định điểm Q trên đồ thị giữa đường tải và đặc tuyến của BJT, ta cần tìm giao điểm giữa đường thẳng tải và đường đặc tuyến Điểm này được xác định bởi giá trị I BQ.

- Trong vùng bão hòa, V = 0(V) CE

>>Kết lu n: ậ Mạch phân cực hồi tiếp Collector là cách phân c c c i thiự ả ện độ ồn định cho hoạt động của BJT

>>Ứng d ng: M ch h i tiụ ạ ồ ếp, role,……

2.2.5 M ch vi sai: ạ Định nghĩa:

Khuếch đại điện tử là thiết bị thực hiện khuếch đại tín hiệu điện bằng cách đo lường sự khác biệt giữa hai điện áp đầu vào và loại bỏ bất kỳ điện áp chung nào có mặt ở cả hai đầu vào Thiết bị này bao gồm hai phần tử: khuếch đại không đảo cho tín hiệu đầu vào V+ và khuếch đại đảo cho tín hiệu đầu vào V- Kết quả đầu ra Vout chỉ phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa hai đầu vào này.

- V = A( V - V ) vout in + in - ới A là độ khuếch đại của bộ khuếch

- Dòng điệ ạn t i các cực bằng nhau

IC1 = IC2 = IC, IE1 = IE2 = IE, IB1 = IB2 = I B

VC1 = V = V IC2 cc– C CR; VCE1 = VCE2

- Tín hiệu ngõ vào được đừa về 0, các cực phát được nối l i v i nhau ạ ớ

- N u các BJT là phù h p: V = V = Vế ợ C1 C2 C

Sơ đồ phân tích mạch xoay chi u: ề

- Sơ đồ ạch xoay chiều chính là sơ đồ mạch khu m ếch đại vi sai trên ở

- Tách 2 nguồn đầu vào: 𝑉1= 𝑉𝑖𝑐+ 𝑉 𝑖𝑑 2 và 𝑉2= 𝑉𝑖𝑐− 𝑉 𝑖𝑑 2

+Add: h s khuệ ố ếch đại vi sai

+Acd: h s chuyệ ố ển đổi từ chế độ chung sang ch vi sai ế độ

+Acc: h s ệ ốkhuếch đại ch chung ế độ

+Adc: h sệ ố chuyển đổ ừi t chế độ vi sai sang ch chung ế độ

- Phân tích mạch s dử ụng phương pháp xếp chồng các ph n c a ch vi sai và ầ ủ ế độ chế chung độ

- Đối v i mớ ạch khuếch đại đố ứng lý tưởng, A = Ai x cd dc = 0

- Tín hi u ngõ vào thu n vi sai thì s cho tín hi u ngõ ra thuệ ầ ẽ ệ ần vi sai và ngược lại

-Hệ s khuố ếch đại vi sai và tr kháng vào, raở :

- C c Emitttor trong m ch khuự ạ ếch đại vi sai được xem như là nối đất cho tín hiệu ngõ vào ch vi sai V ế độ 3= 𝑉 𝑖𝑑

- Hiệu điện th c a tín hi u ngõ ra: V ế ủ ệ C1= -gmRC 𝑉 𝑖𝑑

- H s khuệ ố ếch đại vi sai cho tín hi u ra cân b ng: V = Vệ ằ od C1 – V C2

- N u c V và V ế ả C1 C2được dùng riêng s ẽ như là một ngõ ra, ngõ ra này được gọi là ngõ ra đơn

Trở kháng vào trong chế độ vi sai là trở kháng tín hiệu được xác định cho điện áp ngõ vào giữa hai BJT Cụ thể, khi ib1 = 𝑉𝑖𝑑 / 𝑟𝜋 2 và ib1 = ib2 = 𝑉 / 2𝑟𝜋 𝑖𝑑, ta có thể tính toán trở kháng đầu vào Z id = 𝑉𝑖 / 𝑖𝑑.

- Đố ới v i tín hiệu ngõ ra đơn: Zod ≈ Rc

Hệ s khuố ếch đại đồng pha và tr kháng vào, raở :

- C hai nhanh mả ạch khuếch đại vi sai là đối xứngvới nhau Vì vậy dòng điệ ại n t các cực và điện áp c c thu là gi ng nhau ự ố

- Hiệu điện th ngõ ra: V = Vế C1 C2 = -βib CR = 𝑟𝜋+2(𝛽+1)𝑅 −𝛽𝑅 𝐶

Đối với hệ thống điện, điện áp ngõ ra có thể được xác định dựa trên các thông số như A = 0 và R Khi hệ số khuếch đại chung là 0,5, điều này ảnh hưởng đến giá trị điện áp ngõ ra, và trong trường hợp không có thông tin cụ thể, A CC có thể ước lượng gần bằng 1.

Vod = V VC1– C2 =0, vì v y h s ậ ệ ốkhuếch đại chuyển đổi chế độ chung bằng 0

- C ả hai phân đoạn mắc song song v i nhau: ớ

Hệ s nén tín hiố ệu đồng pha ( CMRR):

Các cách m c BJT: ắ

- Đố ới v i tín hi u ngõ ra cân b ng, V = V V : ệ ằ od C1– C2

- Để đạ t CMRR cao, R l n và gm, tuy nhiên R l n sE ớ E ớ ẽ làm gi m gm ả

- Đượ ử ụng đểc s d so sánh 2 tín hi u vào ệ

Sơ đồ tương đương xoay chiều:

- H s khuệ ố ếch đại điện áp: 𝐴𝑣 = −𝑔 𝑚 𝑅 𝐿 𝑅 +𝑅𝑖𝑛 𝑅𝑖𝑛

- H s khuệ ố ếch đại công suất: Ap = Av Ai

- Điều ki n cệ ủa 𝑣𝑖 m ch hođể ạ ạt động tuyến tính: 𝑣 𝑖 ≤ 0,005 𝑅 𝐼 + 𝑅 𝑅 𝑖𝑛

- Tín hiệu vào và ra ngược pha nhau

- Ưu điểm: Khuếch đại đồng th i c áp và dòng ờ ả

- Nhược điểm: H s khuệ ố ếch đại ở mức trung bình Ứng dụng: S dụng các tử ở ầng đầu vào và tầng thúc c a mủ ạch khuếch đại công suất

- H s khuệ ố ếch đại điện áp: 𝐴𝑣 = (1+ 𝑔 𝑔 𝑚 𝑅 𝑅𝑖𝑛 𝐿

- Điều kiện 𝑣 𝑖 m ch hođể ạ ạt động tuyến tính 𝑣𝑖 ≤ 0,005 𝑅 𝐼 +𝑅𝑖𝑛 𝑅𝑖𝑛 (1 + 𝑔𝑚𝑅𝐿)

- Tín hiệu vào và ra đồng pha

- Ưu điểm: H s khuệ ố ếch đại dòng cao, xử lí tín hi u vào lệ ớn.

- Nhược điểm: H s khuệ ố ếch đại áp xấp xỉ bằng 1

- ng d ng: S dỨ ụ ử ụng trong các t ng yêu cầ ầu dòng ra cao, t ng công su t ầ ấ

- H s khuệ ố ếch đại điện áp: 𝐴𝑣 = 𝑔 (𝑅 𝑚 𝑅 𝑅𝑖𝑛 𝐿

- Điều kiện 𝑣𝑖 m ch hođể ạ ạt động tuyến tính: 𝑣𝑖 ≤ 0,005 𝑅 𝐼 +𝑅𝑖𝑛 𝑅𝑖𝑛

- Tín hiệu vào và ra đồng pha

- Ưu điểm: H s khuệ ố ếch đại áp lớn, trở kháng vào mạch lớn

- Nhược điểm: Không khuếch đại dòng

- ng d ng: S dỨ ụ ử ụng trong các m ch yêu c u áp ra cao ạ ầ

Cách mắc BJT có thể được phân loại thành các dạng như EC và CC Trong khi cách mắc EC cho phép khuếch đại cả điện áp và dòng, hệ số khuếch đại thường chỉ ở mức trung bình Ngược lại, cách mắc CC mang lại khả năng khuếch đại dòng lớn nhưng không có khả năng khuếch đại điện áp.

BC thì ngược lại v i cách mớ ắc CC.

K t lu ế ận chương

Trong chương vừa rồi, chúng ta đã khám phá các phương pháp phân cực và các đặc tính thông dụng của BJT, cùng với những ưu nhược điểm và ứng dụng của chúng trong thực tế Tuy nhiên, để cải thiện độ ổn định của mạch, những kiến thức này vẫn chưa đủ.

Chương tiếp theo sẽ làm rõ vai trò của các thành phần trong việc cải thiện độ ổn định và nâng cao hệ số khuếch đại của mạch, đặc biệt là Hồi Tiếp.

HỒI TI P Ế

Mạch hồi tiếp là thành phần quan trọng trong tất cả các hệ thống khuếch đại Vào năm 1928, kỹ sư điện tử Harold Black đã phát minh ra mạch khuếch đại có hồi tiếp nhằm ổn định độ lợi của mạch khuếch đại sử dụng trong điện thoại Trong hệ thống hồi tiếp, tín hiệu hồi tiếp được lấy từ đầu ra và kết hợp với tín hiệu đầu vào để tạo ra đáp ứng mong muốn của hệ thống Mạch hồi tiếp được thiết kế để đạt được độ ổn định cần thiết, tuy nhiên, hồi tiếp cũng có thể dẫn đến những sự cố không lường trước, gây ra đáp ứng hệ thống không như mong đợi.

 Hồi tiếp có hai l ai: họ ồi tiếp dương và hồi tiếp âm

Hệ thống tiếp âm là mạch có tín hiệu hồi tiếp ngược với tín hiệu vào, giúp giảm tín hiệu ngả vào của mạch Hạ hồi tiếp âm giúp duy trì độ ổn định của hệ khuếch đại trong mạch, chống lại sự thay đổi của các thông số như nhiệt độ, điện áp nguồn cung cấp.

Hệ thống hồi tiếp dương là một mạch có tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín hiệu ngõ vào, giúp tăng cường tín hiệu ngõ ra của mạch Hồi tiếp dương thường được sử dụng trong các mạch dao động và một số ứng dụng khác.

Khái niệm cơ bản v h i ti ề ồ ếp

3.2.1 Lưu đồ chuẩn b ộkhuếch đại có h i ti p: ồ ế

- Khi không có hồi ti p thì ế 𝐾𝑡𝑝 = 𝐾 𝐾𝑛

- H s khuệ ố ếch đại khi có hồi tiếp 𝐾 ′ = 𝑋𝑟 𝑋𝑣 = 1+𝐾 𝐾ℎ𝑡 𝐾

- H s khuệ ố ếch đại toàn phần: 𝐾𝑡𝑝 = 𝐾𝑛 𝐾 = ′ 𝐾𝑛 𝐾 𝑔

3.2.2.Phân lo i hạ ồi tiếp:

Có nhi u l ai m ch h i tiề ọ ạ ồ ếp nhưng về cơ bản có th phân ra làm b n l ai hể ố ọ ồi tiếp dựa vào các đặc điểm sau:

- Tín hi u h i tiệ ồ ếp (điện áp hay dòng điện)

- Cách m c tín hi u v i ng vào (n i ti p hay song song) ắ ệ ớ ỏ ố ế

* V y có 4 d ng m ch h i tiậ ạ ạ ồ ếp cơ bản k t nế ối như hình 3.1

3.2.2.1 H i tiồ ếp điện áp n i ti p (khuố ế ếch đại điện áp), hình 3.1a: Ổn định tín hiệu điện áp ngỏ ra theo điện áp ngỏ vào, ổn định hàm truyền là hệ số khuếch đại điện áp

- H s khuệ ố ếch đại vòng hở:

- H s khuệ ố ếch đại vòng kín: i o vF V

3.2.2.2 H i tiồ ếp dòng điện song song (khuếch đại dòng điện), hình 3.1b: Ổn định tín hiệu dòng điện ngỏ ra theo dòng điện ngỏ vào, ổn định hàm truyền là h s khuệ ố ếch đại dòng điện

- H s khuệ ố ếch đại vòng kín: i o iF I

3.2.2.3 H i tiồ ếp dòng điện nối ti p (khuế ếch đại truy n d n), hình 3.1c: ề ẫ Ổn định tín hiệu dòng điện ngỏ ra theo điện áp ngỏ vào, ổn định hàm truy n là ề hệ s ốkhuếch đại truyền dẫn

- H s khuệ ố ếch đại vòng kín: i o gF V

3.2.2.4 H i tiồ ếp điện áp song song (khuếch đại truy n tr ), hình 3.1d: ề ở Ổn định tín hiệu điện áp ngỏ ra theo dòng điện ngỏ vào, ổn định hàm truyền là hệ s ốkhuếch đại truyền trở

- H s khuệ ố ếch đại vòng kín: i o zF I

Hình 3.1 minh họa sơ đồ khối của các mạch khuếch đại có hồi tiếp Các loại hồi tiếp bao gồm: a Hồi tiếp điện áp nối tiếp; b Hồi tiếp điện áp song song; c Hồi tiếp dòng điện nối tiếp; d Hồi tiếp dòng điện song song.

ng d ng h i ti Ứ ụ ồ ếp trong m ạch khuếch đại

3.3.1 H i tiồ ếp âm dòng điện trong mạch định thiên Transitor:

Điện trở Re trong mạch khuếch đại tín hiệu là thành phần quan trọng, ảnh hưởng đến dòng chảy qua Rc và Rt, được thể hiện qua điện trở Re Mạch này hoạt động theo nguyên lý hồi tiếp dòng, với tín hiệu áp đầu ra được điều chỉnh bởi điện áp trên Re Sự thay đổi điện áp này tác động trực tiếp đến Vbe của BJT, đóng vai trò như một hồi tiếp nội tiếp trong mạch.

3.3.2 H i tiồ ếp âm điện áp trong mạch định thiên Transitor:

- Điện tr Rb l y t cở ấ ừ ực C làm hình thành 1 vòng h i tiồ ếp điện áp

- Điện áp là 1 ph n cầ ủa điện áp tải, đưa vào cực B c a BJT, làm r m ch dòng ủ ẽ ạ cực B, vì vậy đây là hồi tiếp áp song song

3.3.3 H i tiồ ếp âm điện áp trong mạch C chung:

- H i tiồ ếp toàn bộ điện áp ra trên tải đưa về ự c c E làm thay đổi Vbe → Hồi tiếp điện áp n i tiố ếp.

3.3.4 H i ti p âm DC toàn m ch trong các mồ ế ạ ạch liên lạc trực ti p: ế

- Nhằm mục đích ổn định tín hiệu DC của mạch, đảm bảo điểm làm việc tĩnh

3.3.5 H i ti p âm AC toàn mồ ế ạch:

Ưu điểm và nhược điểm của mạch hồi tiếp

Hệ thống ổn định hàm truy n là một giải pháp hiệu quả giúp giảm thiểu sự biến đổi giá trị hàm truy n, chủ yếu do sự thay đổi trong các thông số của transistor số Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng duy trì tính ổn định ngay cả khi có sự can thiệp từ các yếu tố bên ngoài, như hiện tượng hồi tiếp âm.

- Giảm nhi u H i tiễ ồ ếp âm làm tăng tỉ số nén tín hiệu trên nhiễu

Giảm méo tín hiệu là một yếu tố quan trọng khi làm việc với transistor Khi transistor hoạt động không tuyến tính, méo tín hiệu có thể xuất hiện, đặc biệt là khi biên độ tín hiệu ra lớn Việc điều chỉnh âm s có thể giúp transistor hoạt động tuyến tính hơn, từ đó cải thiện chất lượng tín hiệu đầu ra.

- C i thi n t ng tr vào và ra.ả ệ ổ ở

- Làm tăng hệsuất khuếch đại

- Có th mể ạch không ổn định tại tần s ố cao do sinh ra dao động

- M t tính ấ ổn định của mạch

Hồi tiếp là phương pháp sử dụng tín hiệu đầu ra của một hệ thống để đưa trở lại đầu vào của chính nó, nhằm thay đổi, kiểm soát hoặc điều chỉnh hoạt động của hệ thống đó.

KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra mức công suất đủ lớn để kích thích tải Công suất đầu ra có thể từ vài trăm mW đến vài trăm W Do đó, mạch công suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào, nên không thể sử dụng mạch tương đương tín hiệu nhỏ để khảo sát như trong các chương trước, mà thường áp dụng phương pháp đồ thị Tùy theo cách thức hoạt động của transistor, người ta thường phân loại mạch khuếch đại công suất thành các loại chính khác nhau.

Khuếch đại công suất loại A là một phương pháp khuếch đại tín hiệu với đặc điểm là tín hiệu ngõ ra thay đổi một cách tuyến tính trong toàn bộ chu kỳ 360 độ của tín hiệu ngõ vào Transistor trong mạch khuếch đại loại A hoạt động với hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào, đảm bảo tính chính xác và độ tuyến tính cao trong quá trình khuếch đại.

Khuếch đại công suất loại AB là một phương pháp trong đó transistor được phân cực gần vùng ngưng, cho phép tín hiệu ngõ ra thay đổi hơn một nửa chu kỳ của tín hiệu vào Điều này có nghĩa là transistor hoạt động trong hơn một nửa chu kỳ, có thể là dương hoặc âm, của tín hiệu ngõ vào.

- Khuếch đại công su t lo i B: ấ ạ Transistor được phân cực t i VBE=0 (vùng ạ ngưng) Chỉ một n a chu kữ ỳ âm hoặc dương - của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại.

Ch ế độ A

- Dòng điện và điện áp đầu vào tồn t i 360* trong 1 chu k c a tín hi u vào ạ ỳ ủ ệ

Phân tích đặc tuyến ngõ vào của transistor trong mạch khuếch đại chế độ A cho thấy điểm làm việc tĩnh Q nằm trong khoảng giữa của đặc tuyến Điện áp VBE dao động từ 0,65V đến 0,7V, trong khi đó VBE có giá trị từ 0,2V đến 0,25V (đối với loại Gr) Khi transistor tiếp nhận tín hiệu xoay chiều tại chân B, dòng IB sẽ thay đổi theo tín hiệu xoay chiều đó.

Phân tích đặc tính ngõ ra Iế C/VCE của transistor trong mạch khuếch đại chế độ A cho thấy điểm hoạt động tĩnh Q nằm giữa đường tải và VCE = VCC Khi dòng điện I bB thay đổi theo tín hiệu xoay chiều, dòng điện IC cũng sẽ biến đổi, dẫn đến sự thay đổi của điện áp VCE.

- Các đặc điểm c a ch ủ ế độA:

+ Khuếch đại trung th c tín hi u xoay chi u (khuự ệ ề ếch đạ ải c hai bán kì tín hiệu xoay chi u hình sin) ề

+ Dùng cho mạch khuếch đại tín hi u nh ệ ỏ

P av = 1 𝑇 ∫ [I 0 T 𝑠𝑠 V ss + Iss VDD+ V sin ωt DD R 2 V DD ]𝑑𝑡

- Tín hi u ra không b ệ ịbiến dạng

- Tiêu hao nhi t lệ ớn

- S dử ụng ở các t ng không yêu c u hi u suầ ầ ệ ất cao nhưng phải đảm bảo tín hiệu như tầng đầu vào và t ng thúc c a mầ ủ ạch khuếch đại.

- Điểm làm vi c nệ ằm ở ranh gi i giớ ữa vùng ngưng dẫn và vùng dẫn

- Dòng điện và điện áp ra t n t i trong 1 n a chu kồ ạ ử ỳ c a tín hi u vào ủ ệ

Phân tích đặc tính ngõ vào của transistor BJT cho thấy trong chế độ khuếch đại B, điểm hoạt động tĩnh Q nằm ở V = 0 và I = 0 Khi transistor nhận tín hiệu xoay chiều tại chân B, một nửa chu kỳ sẽ làm tăng phân cực ngược và dòng I BE tăng lên, trong khi nửa chu kỳ còn lại làm giảm phân cực xuống vùng ngưng dẫn, dẫn đến không có khuếch đại.

Phân tích đặc tính của ngõ ra Iế C/VCE cho thấy chế độ B có điểm hoạt động tĩnh Q nằm trên đường biên giữa vùng khuếch đại và vùng ngưng dẫn Điều này cho thấy sự tương tác giữa các vùng này là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của mạch.

Khi dòng điện IB tăng theo tín hiệu xoay chiều, dòng IC cũng tăng lên, dẫn đến việc điện áp VCE giảm xuống Tại ngõ ra, chỉ có một bán kỳ được khuếch đại.

- Các đặc điểm c a khuủ ếch đại chế B: độ

+ Khi không có tín hi u thì transistor không d n ệ ẫ

Ch ế độ B

+ M i transistor ch d n 1 bán k nên muỗ ỉ ẫ ỳ ốn có đủ chu k thì ph i dùng 2 ỳ ả transistor để khuếch đại luân phiên

+ Dùng cho các mạch khuếch đại có biên độ ớn l

+ Hiệu su t cao do công suấ ất tiêu hao điện nhỏ

+ Tín hi u ra b méo xuyên tâm ệ ị

4.3.1 Hi u su t cệ ấ ủa ch B: ế độ n = P P ac av

- Chỉ khuếch đại nửa chủ kỳ, mắc push-pull bị méo xuyên tâm

- Ta có th s a lể ử ại vấn đề méo trong m ch loạ ại B nhưng vẫn cải thiện hi u suệ ất bằng cách k t h p 2 lo i A và B.ế ợ ạ m

Trên đặc tuyến ngõ vào của transistor tại điểm làm việc tĩnh Q giữa hai điểm A và B, khi tín hiệu xoay chiều được đưa vào chân B, transistor sẽ chuyển sang trạng thái bán dẫn âm, dẫn đến việc không có tín hiệu ra và nằm dưới ngưỡng V của transistor.

Tại điểm làm việc tĩnh Q gần ngưng dẫn, điện áp VCE gần bằng VCC, dẫn đến việc chỉ có bán kỳ dương của tín hiệu được khuếch đại, làm tăng dòng IC Do tín hiệu ra bị đảo pha so với tín hiệu ngõ vào, chỉ có bán kỳ âm của tín hiệu xuất hiện ở ngõ ra.

- Đặc điểm c a mủ ạch khuếch đại chế AB độ

+ Khi không có tín hi u thì các dòng Iệ B,IC có giá tr rị ất nhỏ so với ch A ế độ + M i transistor ch khuỗ ỉ ếch đại m t bán k ộ ỳ

+ Hiệu su t cao do công su t tiêu th ấ ấ ụ điện nh ỏ

+ Tín hi u ra không b méo xuyên tâm ệ ị

*Khác v i chớ ế độ B, 2 c c B c a BJT không n i tr c ti p vự ủ ố ự ế ới nhau mà được đặt điện áp 1 chi u Vcc ề

- Hiệu su t cao, b o toàn tín ấ ả hiệu

- Các t ng khuầ ếch đại công suất được thi t k làm viế ế ệc ở chế độ AB, điểm làm việc c a chế AB nủ độ ằm gi a ch A và ch ữ ế độ ế độB

4.5 M ch khuạ ếch đại công su t ocl: ấ

- M ch kh c phạ ắ ục nhược điểm c a OTL, không gây méo t n s ủ ở ầ ốthấp do không có t ụ C Nhược điểm là gây quá t i dòng nên mả ạch OCL thường có mạch bảo vệ

- nỞ ửa chu kì dương của Vi, Vb3 tăng -> Q3 dẫn -> Vc3 gi m ả

-> Q1 t t, Q2 dắ ẫn Do đó IC2 chạy theo hướng Mass -> RE2 -> Q2- -VCC >

- n a chu kì âm c a Vi, Vb3 giỞ ử ủ ảm -> Q3 tắt -> Vc3 tăng -> Q1 dẫn, Q2 tắt

Do đó IC1 chạy theo hướng VCC -> Q1 -> RE1-> Mass

4.6 M ch khuạ ếch đại Darlington:

-Ở chế độ tĩnh: IE1 = (1+ β1).IB1

Vậy h s khuệ ố ếch đại dòng c a mủ ạch: β = β1.β2

4.7 M ch bù tr kháng Zobell: ạ ở

Mạch Zobel là mạch bù trở kháng loa, giúp ổn định tín hiệu ra khi loa có tính cản L Khi tần số tăng, trở kháng loa cũng tăng theo, dẫn đến tín hiệu ra không ổn định Mạch Zobel giúp cải thiện hiệu suất âm thanh bằng cách điều chỉnh trở kháng, đảm bảo chất lượng âm thanh tốt hơn.

ZL tăng, khi đó Zc = 𝑗𝜔𝐶 1 s ẽgiảm, do đó Ztđ = ZL // ZC sẽ không đổi

- Trở kháng loa được xác định :

𝑅 + 𝑗𝜔𝐶 1 +𝑅𝐿+𝑗𝜔𝐿 Để Ztd không phụ thuộc vào tần số thì Ztd = RL

- Qua chương này, ta đã hiểu được cơ sở lí thuyết của các mạch khuếch đại, các chế độ liên quan đến mạch OCLvi sai.

M ch khu ạ ếch đạ i công su t ocl: ấ

- M ch kh c phạ ắ ục nhược điểm c a OTL, không gây méo t n s ủ ở ầ ốthấp do không có t ụ C Nhược điểm là gây quá t i dòng nên mả ạch OCL thường có mạch bảo vệ

- nỞ ửa chu kì dương của Vi, Vb3 tăng -> Q3 dẫn -> Vc3 gi m ả

-> Q1 t t, Q2 dắ ẫn Do đó IC2 chạy theo hướng Mass -> RE2 -> Q2- -VCC >

- n a chu kì âm c a Vi, Vb3 giỞ ử ủ ảm -> Q3 tắt -> Vc3 tăng -> Q1 dẫn, Q2 tắt

Do đó IC1 chạy theo hướng VCC -> Q1 -> RE1-> Mass

M ch khu ạ ếch đạ i Darlington

-Ở chế độ tĩnh: IE1 = (1+ β1).IB1

Vậy h s khuệ ố ếch đại dòng c a mủ ạch: β = β1.β2.

M ch bù tr kháng Zobell: ạ ở

Mạch Zobel là mạch bù trừ kháng loa, giúp ổn định tín hiệu ra cho loa có tính chất cảm kháng cao Khi loa có trở kháng tăng theo tần số, mạch Zobel sẽ điều chỉnh để đảm bảo tín hiệu ra không bị biến động, đặc biệt là khi tần số tăng lên.

ZL tăng, khi đó Zc = 𝑗𝜔𝐶 1 s ẽgiảm, do đó Ztđ = ZL // ZC sẽ không đổi

- Trở kháng loa được xác định :

𝑅 + 𝑗𝜔𝐶 1 +𝑅𝐿+𝑗𝜔𝐿 Để Ztd không phụ thuộc vào tần số thì Ztd = RL

- Qua chương này, ta đã hiểu được cơ sở lí thuyết của các mạch khuếch đại, các chế độ liên quan đến mạch OCLvi sai

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN

Tính toán ph n ngu n: ầ ồ

- Điện áp ngu n cung cồ ấp:

Ta có QB1, QB2 làm việc ởchế độ AB nên ch n hệ s s d ng ngu n là 0,8 ọ ố ử ụ ồ

Ta ch n ngu n cung c p là: ọ ồ ấ ±25 V

Chọn dòng tĩnh cho Q1 Q2 Để tránh méo xuyên tâm, ta phân c c cho Q1 Q2 hoự ạt động ởchế độ AB

Vì m ch làm viạ ệc ở chế độ AB nên dòng tĩnh collector nằm trong khoảng

R1 và R2 là hai điện trở ổn định giúp cân bằng dòng cho transistor Q1 Để đảm bảo công suất đầu ra loa đạt yêu cầu, sụt áp trên hai điện trở này cần được kiểm soát ở mức thấp, nhằm giảm thiểu tổn thất tín hiệu Việc lựa chọn điện trở phù hợp là cần thiết để tránh hao phí năng lượng.

Ta ch n tr ọ ởR1, R2 là0,22 Ω / 5W

Vậy công suất tiêu tán c a hai BJT Q1, Q2 là : ủ

Công su t tiêu tán c a m t BJT là: ấ ủ ộ

4 (𝑅 𝐿 + 𝑅1) 𝐼 𝐿 2 Công su t tiêu tán cấ ực đạ ủi c a 1 BJT là lấy đạo hàm 𝑃𝑡𝑡/𝑄1 theo 𝐼𝐿 cho b ng 0 : ằ

4 (4 + 0,22) 3,77 2 = 15 02, (𝑊) Công suất tiêu tán tĩnh trên Q1 :

Vậy công suất tiêu tán cực đại trên QB1 là:

Vì QB1, QB2 là cặp BJT b ổphụ nên ta chọn QB1, QB2 thỏa mãn điều kiện:

Tra c u Datasheet ta ch n ứ ọ Q1, Q2 lần lượt là: 2SD718 và 2SB688

1 + 55 = 0.89 (𝑚𝐴) Dòng Base cực đạ ủa Q1 : i c

1 + 55 = 90,2 (𝑚𝐴) Để R3, R4 không ảnh hưởng đến dòng ra ở chế độ xoay chi u thì ề R 3,R 4 phải thỏa mãn điều kiện: 𝑍𝐵1𝑀(𝑎𝑐)≪ 𝑅3, 𝑅4 ≪ 𝑍𝐵1𝑀(𝑑𝑐)

𝑅3, 𝑅4 ≫ 𝑍 𝐵1𝑀(𝑎𝑐) đểgiảm t n th t tín hiổ ấ ệu

Với 𝑍 𝐵1𝑀(𝑎𝑐) , 𝑍 𝐵1𝑀(𝑑𝑐) : là điện trở xoay chi u và mề ột chi u t c c Base Q1 ề ừ ự đến M

Từ đặc tuyến 𝐼 𝐶 , 𝑉 𝐵𝐸 của 2SD718 ta có:

Khi đó trở kháng xoay chi u t c c B Q1: ề ừ ự

So sánh với Z B 1 ac tính ở trước là ta th y khi thêm R3, R4 vào thì sai khác không ấ đáng kể

Như vậy, t i xoay chi u cả ề ủa Q1 là:

Nhóm 18N40A Trang 48 Để tìm được Q3, Q4 ta tìm công su t tiêu tán l n nh t của chúng G i ấ ớ ấ ọ 𝐼 𝐸3 là biên độ dòng AC chạy qua Q3, ta có:

Dòng cung c p xoay chi u trung bình cho Q3 : ấ ề

𝜋 Công su t ngu n cung c p cho Q ấ ồ ấ 3:

𝜋 Công su t cung c p cho t i cấ ấ ả ủa Q3:

Công su t tiêu tán xoay chi u trên Q3: ấ ề

4 𝐼 𝐸3 2 𝑍 𝑡/𝑄3 Lấy đạo hàm theo 𝐼 𝐸3 và cho 𝑃𝑡𝑡/𝑄3= 0 ta được:

3, 14 240 = 0,07 (𝐴),1 Vậy công suất tiêu tán l n nh t do dòng xoay chiớ ấ ều trên rơi trên Q3 :

Công suất tiêu tán tĩnh trên Q3 :

𝑃 𝑑𝑐/𝑄3 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄3 𝐼𝐶𝑄/𝑄3= 𝑉 𝐶𝐶 𝐼 𝐸𝑄/𝑄3 = 25 67.3, 10 −3 = 0, (𝑊)09 Vậy công suất tiêu tán cực đại trên Q3 :

Vậy chọn Q3, Q4 là cặp bổ phụ thỏa mãn điều kiện sau:

Tra c u Datasheet ta chứ ọn Q3, Q4 lần lượt là: TIP41C và TIP42C

5.6 Tính tầng lái: Để tính toán t ng lái ta chầ ọn 𝛽𝑄3= 75

5.7 Tính chọn D3, D4, D5, VR2: Để tránh méo tín hiệu xuyên tâm đồng thời ổn định điểm làm vi c cho các cệ ặp BJT khuyếch đại công su t thì các tổ h p này ph i làm vi c ở ch độ AB Vì ấ ợ ả ệ ế vậy, ta dùng D3, D4, D5, VR2 để ạo ra áp ban đầu cho các BJT để t khi có tín hiệu vào thì các BJT khuyếch đại công su t d n ngay ấ ẫ

Chọn D3, D4, D5 : là lo i D1N4007 ạ Để QB1, QB2 làm việc ở chế dòng tĩnh 50(mA) thì điện áp trên ti p giáp BE độ ế của các t h p BJT ổ ợ ởchế độ tĩnh là 0,6(V)

= 0,6 + 0,6 + 0,6 + 0,6 + 0, 0, + 0, 0,05 22 05 22 = 2,422 𝑉 Để dòng tĩnh Q5 ít thay đổi và tránh méo tín hiệu ta chọn:

Dùng Diode để ổn định áp phân cực cho t ng lái ầ

Như vậy, ba diode D3, D4, D5 và VR2 đảm b o cho QB1, QB2 và Q1, Q2 làm ả việc ở chế độ AB, t c là ứ 𝑉𝐵1𝐵2𝑄= 2,422 𝑉 ngay khi có tín hi u vào ệ

Diode có tính chất ghim áp, cho phép dòng điện qua diode tăng lên trong khi điện áp đặt lên diode gần như không đổi Để đạt được điều này, cần chọn điểm làm việc nằm trong đoạn tuyền tính nhế ất (đoạn thẳng) của đặc tính điện áp-dòng điện.

Chọn VR2 = 200 (Ω) sau đó hiệu chỉnh lại

5.8 Tính toán transistor Q5 làm ngu n dòng: ồ

Q5 cung cấp dòng điện ổn định cho Q6, giúp duy trì sự ổn định điểm làm việc của mạch khuếch đại công suất hai cấp Darlington Do đặc điểm dòng điện lớn trong chế độ xoay chiều, hệ số khuếch đại của tầng lái được nâng cao, đồng thời cần phải điều chỉnh trở kháng đầu vào phù hợp với trở kháng của hai cấp Darlington, từ đó cải thiện hiệu suất của mạch.

Dòng qua hai diode là dòng phân áp cho Q5 Chọ n dòng phân cực 𝐼𝐵𝑄5≪ 𝐼 𝐷 ,mà để diode ghim áp ổn định thì dòng 𝐼𝐷> 8 (mA)

Chọn dòng phân áp 𝐼𝑅9= 9 (𝑚𝐴) Lúc này V D 0,7V

Công suấ ủa R6 là : t c 𝑃𝑅6= 𝐼 𝑅6 2 𝑅6 = (9 10 −3 ) 2 2700 = 0,2187 (𝑊) Chọn R6 = 2,7 (𝑲Ω) /𝟐(𝑾)

7.10 −3 = 115 (Ω) Chọn VR1 = 500 Ω sau đó tinh chỉnh l ại.

Do Q5 hoạt động ở chế độ A, công suất tiêu tán lớn nhất của nó là công suất tiêu tán tĩnh Điện áp DC trên cực giáp CE của Q5 là một yếu tố quan trọng cần được xem xét.

Vậy ta ch n Q5 thọ ỏa các điều ki n sau: ệ

Tra c u Datasheet ta ch n ứ ọ Q5: 2SA1013

Transistor Q6 đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích hoạt tầng công suất và đảo pha Được vận hành ở chế độ A, Q6 có tải lớn, do đó cần chọn điểm làm việc phù hợp để khi không có tín hiệu vào, điện áp tại các cực E của Q1 và Q2 gần bằng 0, dẫn đến điện áp trên tải xấp xỉ 0.

Vì Q6 có điện trở tải lớn, dễ rơi vào vùng bão hoà và gây méo tín hiệu, nên cần thiết phải sử dụng hồi tiếp âm một chiều và xoay chiều để ổn định điểm làm việc Điện trở R8 và R88 đóng vai trò trong việc hồi tiếp âm DC, trong khi R8 còn đảm nhiệm chức năng hồi tiếp âm AC cho Q6.

Do Q6 làm vi c chệ ế độ A, tránh suy gi m tín hiđể ả ệu ta có thể chọn trước điện áp tĩnh trên điện trở hồi tiếp một chi u R8, R88 là 2(V) ề

Ta có: 𝑉 𝑅8 + 𝑉𝑅88= 2 (𝑉) Để tránh h i tiếp âm quá nhi u làm ồ ề giảm h s khuyệ ố ếch đạ ủi c a Q6, ta ch n R8 ọ

Công suất tiêu tán tĩnh của Q6:

Vì Q6 làm việc ởchế độ A nên:

Từ những tính toán trên ta ch n Q6 phọ ải thỏa những điều ki n sau: ệ

Tra c u Datasheet ta chứ ọn Q6: 2SC2383

- R9, R10 cùng n i v i 2 t C6 và C7 nhố ớ ụ ằm ngăn thành phần xoay chiều tác động đến nguồn

- Vì Q7, Q8 làm việc ởchế độ nên: A

- Để tránh sai s m t cân b ng t ng vi sai, ta ch n bi n trố ấ ằ ầ ọ ế ở 𝑉 𝑅𝐸 = 100 (Ω) để điều ch nh ỉ

- Chọn D6, D7 là diode DN4007 phân c c cho Q9 để ự

2 10 −3 = 400 (Ω) Chọn VR3 là bi n tr ế ở 500 Ω sau đó hiệu chỉnh lại

=> Công su t tiêu tán cấ ực đại trên Q9 :

* T ng tr kháng toàn mổ ở ạch là 200 kΩ

=> Chọn VR4 = 20(kΩ) sau đó hiệu chỉnh l i ạ

5.14 Tính toán t liên l c và t l c ngu n: ụ ạ ụ ọ ồ

Cho băng thông từ 30(Hz) đến 15(kHz)

- Giả ử ạ s m ch hoạt động vs t n s bé nh t : ầ ố ấ 𝑓𝑚𝑖𝑛= 30 (𝐻𝑧)

Tụ CX1 là tụchống dao động tự kích và quyết định cắt tần số cắt cao cho mạch

Vì t có chụ ức năng cắt dãy tần cao nên điện dung của t s ụ ẽnhỏ :

5.15 Tính toán h s khuệ ố ếch đại và t ng h i tiầ ồ ếp:

5.15.1 H sệ ố khuếch đại vòng hở của t ng vi sai: ầ

Ta có: M ch khuạ ếch đại vi sai ởchế độ xoay chiều ngõ vào đơn:

- Vì 𝑅 𝐸𝐸 r t l n nên gi s không có dòng ch y qua ấ ớ ả ử ạ 𝑅 𝐸𝐸 Áp d ng KVL ta có: ụ

5.15.2 H sệ ố khuếch đại tầng thúc:

5.15.3 H s khuệ ố ếch đạ ầi t ng công su t: ấ

Do Q1, Q , Q , Q2 3 4mắc theo ki u C chung: ể => 𝐴 = 1𝑣𝑡3

5.15.4 H s khuệ ố ếch đại toàn mạch:

- H s khuệ ố ếch đại toàn mạch khi chưa có hồ ếp: i ti

- H s khuệ ố ếch đại toàn mạch khi có hồi ti p: ế

5.16 Kiểm tra độ méo phi tuy n: ế

Trong m ch các BTT làm viạ ệc ở chế độ A, ch có QB1, QB2 làm viỉ ệc ở chế độ

AB nên méo phi tuy n trong mế ạch chủ yếu do QB1, QB2 quyết định

Giả s tín hi u vào là hình sin và Vin = 0.775 (V) Lúc này ử ệ điện áp đặt lên tiếp giáp BE c a ủ Q1:

Có 𝑉 𝐵𝐸1𝑄 = 0,6 (𝑉) 𝑉 𝐵𝐸𝑚 = 𝑉𝐵𝐸1𝑝− 𝑉𝐵𝐸1𝑄= 1, − 0,6 = 0,05 45 (𝑉) Gọi 𝐼 𝐶0 là dòng r c a QB1, QB2 : ỉ ủ 𝐼𝐶= 𝐼 𝐶0 𝑒 𝑉𝐵𝐸1𝑄 𝑉𝑇 𝑒 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 𝑉𝑇

Khai triễn 𝑦 = 𝑒 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 𝑉𝑇 theo chu i Taylor: ỗ

Méo phi tuy n ch yế ủ ếu do hài bậc cao gây ra Lo i hài b c cao và biến đổi ạ ậ 𝑠𝑖𝑛 2 𝜔𝑡 = 1−𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑡 2 ta được:

Theo định nghĩa méo phi tuyến: 𝛾 = √∑ 𝑛 𝑖=2 𝐼 𝐼 𝑖𝑚 2

Trong đó : {𝐼 1𝑚 : thành ần dòng bản.ph cơ

Loại b các hài bỏ ậc cao ta được:

Khi chưa có hồi tiếp: 𝛾 = 𝑉 4𝑉𝑇 𝐵𝐸𝑚 = 4.0,025 0,45 = 4,5

Cấu tạo của loa gồm một cuộn cảm và một điện trở với trở kháng 𝑍𝐿= 𝑅𝐿+ 𝑗𝜔𝐿, cho thấy rằng trở kháng loa phụ thuộc vào tần số Khi tần số tăng cao, trở kháng loa cũng lớn hơn, dẫn đến hiện tượng méo tín hiệu Mạch lặp Zobel được sử dụng để ổn định trở kháng loa, giữ cho nó không thay đổi ở tần số cao Mạch này được mắc nối tiếp với điện trở R và tất cả đều mắc song song với tải RL Ở tần số cao, khi tần số tăng, trở kháng của cuộn cảm tăng và trở kháng của tụ điện giảm, do đó, trở kháng RL vẫn không thay đổi.

𝐶8 𝑅20 + 1𝑗𝜔𝐶8 + 𝑅𝐿 + 𝑗𝜔𝐿 Để không ph thu c vào t n s thì ụ ộ ầ ố 𝑍𝐿= 𝑅𝐿

Vì L của loa thường r t nh ấ ỏ≈ 0,1 𝜇𝐻=> 𝐶8 = 𝑅𝐿 𝐿 2= 0,1.10 16 −6 = 6,25 (𝑛𝐹)

Giá tr linh ki n sau khi tính toán : ị ệ

2SD718 2SB688 TIP41C TIP42C 2SA1013 2SC2383 2SA1013 2SA1013 2SA1013 0.22(Ω)/5(W)

*Các ph n mầ ềm s d ng: ử ụ

- Phần mềm mô ph ng: Proteus ỏ

- Phần mềm vẽ mạch in: Altium

5.18.1 Sơ đồ nguyên lý sau khi tính toán hoàn chỉnh v b ng altium: ẽ ằ

5.18.2 Hình ảnh mạch dướ ạng 2D: i d

5.18.3 Hình nh mả ạch dưới dạng 3D:

5.18.4 Sơ đồ nguyên lý sau khi tính toán hoàn chỉnh v b ng proteus: ẽ ằ

5.18.5 K t quế ả mô phỏng điện áp:

5.18.6 K t quế ả mô phỏng dòng điện:

5.18.7 K t quế ả mô ph ng tín hi u SINE 1KHz - ỏ ệ 0.775V pp:

5.18.8 K t quế ả mô ph ng ỏ băng thông:

Qua một thời gian miệt mài làm việc, với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Võ Tuấn Minh và các thầy cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông, nhóm chúng em đã đạt được những kết quả ấn tượng.

- Thi t k và ch tế ế ế ạo được mạch khuếch đại công su t âm t n OCL-50W có kh ấ ầ ả năng sử dụng rộng rãi

Đạt được các mục tiêu và yêu cầu ban đầu là rất quan trọng Việc vận dụng nhiều kiến thức về khuếch đại công suất trong quá trình thi công sẽ giúp nâng cao hiệu quả công việc Tìm hiểu nhiều mẫu có thể sử dụng sau này cũng là một yếu tố cần thiết Khả năng tìm tài liệu trên mạng sẽ hỗ trợ trong việc nghiên cứu và phát triển dự án Cuối cùng, khả năng làm việc theo nhóm là yếu tố quyết định để đạt được thành công chung.

2 Những thu n lậ ợi và khó khăn khi thực hiện đề tài:

Nhờ vào các trang thiết kế của nhà trường, nhóm đã có điều kiện thuận lợi trong việc tìm kiếm tài liệu trên mạng, cũng như trong quá trình thiết kế và thi công.

- Đượ ự hước s ng d n t n tình c a Th y Võ Tu n Minh và nh ng th y cô khoa ẫ ậ ủ ầ ấ ữ ầ Điện Tử-Viễn Thông trong su t th i gian qu ố ờ a.

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, và nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc tìm tài liệu, đặc biệt là do khả năng sử dụng tiếng Anh của nhóm còn hạn chế so với các tài liệu từ nước ngoài.

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn phương án phù hợp là rất quan trọng để đáp ứng yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh chưa đạt được như mong đợi.

Chọ n c p Q1 Q2: ặ

Vậy công suất tiêu tán c a hai BJT Q1, Q2 là : ủ

Công su t tiêu tán c a m t BJT là: ấ ủ ộ

4 (𝑅 𝐿 + 𝑅1) 𝐼 𝐿 2 Công su t tiêu tán cấ ực đạ ủi c a 1 BJT là lấy đạo hàm 𝑃𝑡𝑡/𝑄1 theo 𝐼𝐿 cho b ng 0 : ằ

4 (4 + 0,22) 3,77 2 = 15 02, (𝑊) Công suất tiêu tán tĩnh trên Q1 :

Vậy công suất tiêu tán cực đại trên QB1 là:

Vì QB1, QB2 là cặp BJT b ổphụ nên ta chọn QB1, QB2 thỏa mãn điều kiện:

Tra c u Datasheet ta ch n ứ ọ Q1, Q2 lần lượt là: 2SD718 và 2SB688

1 + 55 = 0.89 (𝑚𝐴) Dòng Base cực đạ ủa Q1 : i c

1 + 55 = 90,2 (𝑚𝐴) Để R3, R4 không ảnh hưởng đến dòng ra ở chế độ xoay chi u thì ề R 3,R 4 phải thỏa mãn điều kiện: 𝑍𝐵1𝑀(𝑎𝑐)≪ 𝑅3, 𝑅4 ≪ 𝑍𝐵1𝑀(𝑑𝑐)

𝑅3, 𝑅4 ≫ 𝑍 𝐵1𝑀(𝑎𝑐) đểgiảm t n th t tín hiổ ấ ệu

Với 𝑍 𝐵1𝑀(𝑎𝑐) , 𝑍 𝐵1𝑀(𝑑𝑐) : là điện trở xoay chi u và mề ột chi u t c c Base Q1 ề ừ ự đến M

Từ đặc tuyến 𝐼 𝐶 , 𝑉 𝐵𝐸 của 2SD718 ta có:

Khi đó trở kháng xoay chi u t c c B Q1: ề ừ ự

So sánh với Z B 1 ac tính ở trước là ta th y khi thêm R3, R4 vào thì sai khác không ấ đáng kể

Như vậy, t i xoay chi u cả ề ủa Q1 là:

Nhóm 18N40A Trang 48 Để tìm được Q3, Q4 ta tìm công su t tiêu tán l n nh t của chúng G i ấ ớ ấ ọ 𝐼 𝐸3 là biên độ dòng AC chạy qua Q3, ta có:

Dòng cung c p xoay chi u trung bình cho Q3 : ấ ề

𝜋 Công su t ngu n cung c p cho Q ấ ồ ấ 3:

𝜋 Công su t cung c p cho t i cấ ấ ả ủa Q3:

Công su t tiêu tán xoay chi u trên Q3: ấ ề

4 𝐼 𝐸3 2 𝑍 𝑡/𝑄3 Lấy đạo hàm theo 𝐼 𝐸3 và cho 𝑃𝑡𝑡/𝑄3= 0 ta được:

3, 14 240 = 0,07 (𝐴),1 Vậy công suất tiêu tán l n nh t do dòng xoay chiớ ấ ều trên rơi trên Q3 :

Công suất tiêu tán tĩnh trên Q3 :

𝑃 𝑑𝑐/𝑄3 = 𝑉𝐶𝐸/𝑄3 𝐼𝐶𝑄/𝑄3= 𝑉 𝐶𝐶 𝐼 𝐸𝑄/𝑄3 = 25 67.3, 10 −3 = 0, (𝑊)09 Vậy công suất tiêu tán cực đại trên Q3 :

Vậy chọn Q3, Q4 là cặp bổ phụ thỏa mãn điều kiện sau:

Tra c u Datasheet ta chứ ọn Q3, Q4 lần lượt là: TIP41C và TIP42C

5.6 Tính tầng lái: Để tính toán t ng lái ta chầ ọn 𝛽𝑄3= 75

5.7 Tính chọn D3, D4, D5, VR2: Để tránh méo tín hiệu xuyên tâm đồng thời ổn định điểm làm vi c cho các cệ ặp BJT khuyếch đại công su t thì các tổ h p này ph i làm vi c ở ch độ AB Vì ấ ợ ả ệ ế vậy, ta dùng D3, D4, D5, VR2 để ạo ra áp ban đầu cho các BJT để t khi có tín hiệu vào thì các BJT khuyếch đại công su t d n ngay ấ ẫ

Chọn D3, D4, D5 : là lo i D1N4007 ạ Để QB1, QB2 làm việc ở chế dòng tĩnh 50(mA) thì điện áp trên ti p giáp BE độ ế của các t h p BJT ổ ợ ởchế độ tĩnh là 0,6(V)

= 0,6 + 0,6 + 0,6 + 0,6 + 0, 0, + 0, 0,05 22 05 22 = 2,422 𝑉 Để dòng tĩnh Q5 ít thay đổi và tránh méo tín hiệu ta chọn:

Dùng Diode để ổn định áp phân cực cho t ng lái ầ

Như vậy, ba diode D3, D4, D5 và VR2 đảm b o cho QB1, QB2 và Q1, Q2 làm ả việc ở chế độ AB, t c là ứ 𝑉𝐵1𝐵2𝑄= 2,422 𝑉 ngay khi có tín hi u vào ệ

Diode hoạt động dựa trên tính chất ghim áp, trong đó dòng điện qua diode tăng lên nhưng điện áp đặt lên diode hầu như không thay đổi Để đạt được điều này, cần chọn điểm làm việc nằm trong đoạn tuyến tính thấp nhất, tức là trong vùng hoạt động ổn định của diode.

Chọn VR2 = 200 (Ω) sau đó hiệu chỉnh lại

5.8 Tính toán transistor Q5 làm ngu n dòng: ồ

Q5 tạo ra dòng điện ổn định cho Q6, giúp ổn định điểm làm việc của mạch khuếch đại công suất sử dụng hai cấp Darlington Do dòng điện trong chế độ xoay chiều lớn, hệ số khuyếch đại của tầng lái tăng lên, cần có trở kháng phù hợp với trở kháng vào của hai cấp Darlington, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của mạch.

Transistor Q5 hoạt động ở chế độ A, do đó công suất tiêu tán lớn nhất của nó là công suất tiêu tán tĩnh Điện áp DC tại cực giáp CE của Q5 được xác định là ế ủ.

Transistor Q6 đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích hoạt tầng công suất và đảo pha Được vận hành ở chế độ A, Q6 có tải lớn nên hệ số khuyếch đại cao Do đó, cần lựa chọn điểm làm việc của Q6 sao cho khi không có tín hiệu vào, điện áp tại cực E của Q1, Q2 gần bằng 0, dẫn đến điện áp trên tải cũng xấp xỉ 0.

Transistor Q6 có điện trở tải lớn, dễ rơi vào vùng bão hòa, gây méo tín hiệu Để ổn định điểm làm việc, cần sử dụng hồi tiếp âm một chiều và xoay chiều Điện trở R8 và R88 đảm nhiệm vai trò hồi tiếp âm DC, trong khi R8 còn hỗ trợ hồi tiếp âm AC cho Q6.

Cấu tạo của loa gồm một cuộn cảm và một điện trở với trở kháng 𝑍𝐿 = 𝑅𝐿 + 𝑗𝜔𝐿, cho thấy rằng trở kháng loa phụ thuộc vào tần số Khi tần số tăng, trở kháng loa cũng tăng, gây ra méo tín hiệu Mạch lưới Zobel được sử dụng để ổn định trở kháng loa ở tần số cao Cấu trúc mạch bao gồm điện trở R mắc nối tiếp và tất cả mắc song song với tải RL Ở tần số cao, điện cảm tăng trong khi điện dung giảm, dẫn đến việc trở kháng RL không thay đổi.

Qua một thời gian dài nỗ lực làm việc, dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Võ Tuấn Minh và các thầy cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông, nhóm chúng em đã đạt được những kết quả đáng khích lệ.

Đạt được các mục tiêu và yêu cầu ban đầu là rất quan trọng Việc ứng dụng nhiều kiến thức về khuếch đại công suất trong quá trình thi công giúp nâng cao hiệu quả Tìm hiểu và khám phá nhiều mẫu có thể sử dụng trong tương lai sẽ mang lại lợi ích lớn Khả năng tìm kiếm tài liệu trên mạng cũng đóng vai trò quan trọng Cuối cùng, khả năng làm việc theo nhóm là yếu tố quyết định cho sự thành công.

Nhờ vào các trang web của nhà trường, nhóm đã có điều kiện thuận lợi trong việc tìm kiếm tài liệu trực tuyến, cũng như trong quá trình thiết kế và thi công.

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, và nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc tìm tài liệu do khả năng sử dụng tiếng Anh còn hạn chế so với các tài liệu nước ngoài.

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn phương án phù hợp là rất quan trọng để đáp ứng yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh chưa đạt được như mong đợi.

Tính toán transistor Q5 làm ngu ồn dòng

Q5 tạo dòng điện ổn định cho Q6, giúp ổn định điểm làm việc của mạch khuếch đại công suất sử dụng cặp Darlington Do dòng điện hoạt động ở chế độ xoay chiều lớn, hệ số khuếch đại của tầng lái được tăng cường, cần phải có trở kháng đầu vào phù hợp với trở kháng của cặp Darlington, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của mạch.

Do Q5 hoạt động ở chế độ A, công suất tiêu tán lớn nhất của nó là công suất tiêu tán tĩnh Điện áp DC trên tiếp giáp CE của Q5 là rất quan trọng trong việc xác định hiệu suất hoạt động của linh kiện này.

Transistor Q6 đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tín hiệu đủ lớn để kích hoạt tầng công suất và đảo pha Được chọn làm việc ở chế độ A, Q6 có tải lớn nên hệ số khuyếch đại cao Điểm làm việc của Q6 cần được xác định sao cho khi không có tín hiệu vào, điện áp tại cực E của Q1 và Q2 gần bằng 0, từ đó đảm bảo điện áp trên tải khoảng 0.

Vì transistor Q6 có điện trở tải lớn, nó dễ dàng rơi vào vùng bão hòa, dẫn đến méo tín hiệu Do đó, cần thiết phải sử dụng hồi tiếp âm một chiều và xoay chiều để ổn định điểm làm việc Điện trở R8 và R88 đóng vai trò trong việc tạo hồi tiếp âm DC, trong khi R8 còn hỗ trợ hồi tiếp âm AC cho Q6.

Cấu tạo của loa gồm một cuộn cảm và một điện trở với trở kháng 𝑍𝐿= 𝑅𝐿+ 𝑗𝜔𝐿, cho thấy rằng trở kháng loa phụ thuộc vào tần số Khi tần số tăng, trở kháng loa cũng tăng, dẫn đến méo tín hiệu Mạch lưới Zobel được sử dụng để ổn định trở kháng loa không thay đổi ở tần số cao Mạch này được mắc nối tiếp với R và tất cả mắc song song với tải RL Ở tần số cao, mạch sẽ giảm thiểu ảnh hưởng của 𝑋𝐿↑ và 𝑋𝐶↓, giữ cho 𝑅𝐿 không đổi.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Võ Tuấn Minh và các thầy cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông, nhóm chúng em đã nỗ lực làm việc miệt mài và đạt được những kết quả đáng khích lệ.

Để đạt được các mục tiêu và yêu cầu ban đầu, cần ứng dụng hiệu quả các kiến thức về khuếch đại công suất trong quá trình thi công Việc tìm hiểu nhiều mẫu thiết kế có thể sử dụng sau này cũng rất quan trọng Hơn nữa, khả năng tìm tài liệu trên mạng và làm việc theo nhóm sẽ hỗ trợ tối đa cho quá trình thực hiện dự án.

Nhờ vào các trang thông tin của nhà trường, nhóm đã có điều kiện thuận lợi trong việc tìm kiếm tài liệu trên mạng, cũng như trong quá trình thiết kế và thi công.

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, và nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc tìm tài liệu do khả năng sử dụng tiếng Anh còn hạn chế so với các tài liệu nước ngoài.

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn phương án phù hợp để đáp ứng yêu cầu ban đầu là rất quan trọng, nhưng vẫn còn nhiều khía cạnh chưa đạt được như mong đợi.

Tính ch n R15, R16, R9 và R10: ọ

Tính ch n Q7, Q8: ọ

Tính ch n ngu n dòng Q9, D6, D7: ọ ồ

Tính ch n VR4: ọ

Tính toán t liên l c và t l c ngu ụ ạ ụ ọ ồn

Tính toán h s khu ệ ố ếch đạ i và t ng h i ti ầ ồ ếp

Kiểm tra độ méo phi tuyến

Cấu tạo của loa gồm một cuộn cảm và một điện trở với trở kháng 𝑍𝐿= 𝑅𝐿+ 𝑗𝜔𝐿, cho thấy rằng trở kháng loa phụ thuộc vào tần số Khi tần số tăng cao, trở kháng loa cũng tăng, dẫn đến hiện tượng méo tín hiệu Mạch lưới Zobel được sử dụng để ổn định trở kháng loa ở tần số cao, với cách mắc nối tiếp R và tất cả mắc song song với tải RL Ở tần số cao, mạch có thể giảm thiểu tác động của trở kháng với 𝑋𝐿 tăng và 𝑋𝐶 giảm, đảm bảo rằng 𝑅𝐿 không thay đổi.

Qua quá trình làm việc chăm chỉ, dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Võ Tuấn Minh và các thầy cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông, nhóm chúng em đã đạt được những kết quả đáng kể.

Đạt được các mục tiêu và yêu cầu ban đầu là rất quan trọng Việc vận dụng nhiều kiến thức về khuếch đại công suất trong quá trình thi công giúp nâng cao hiệu quả công việc Tìm hiểu nhiều mẫu có thể sử dụng sau này cũng là một yếu tố cần thiết Khả năng tìm tài liệu trên mạng và làm việc theo nhóm sẽ hỗ trợ tối đa cho quá trình học tập và phát triển.

Nhờ vào các trang thiết kế của nhà trường, nhóm đã có điều kiện thuận lợi để tìm kiếm tài liệu trên mạng và trong quá trình thiết kế, thi công.

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, và nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc tìm tài liệu Khả năng sử dụng tiếng Anh của nhóm còn hạn chế so với các tài liệu nước ngoài.

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn phương án phù hợp là rất quan trọng để đáp ứng yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề chưa đạt được như mong đợi.

K t qu ế ả

Qua quá trình làm việc chăm chỉ và sự hướng dẫn tận tình của Thầy Võ Tuấn Minh cùng các thầy cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông, nhóm chúng em đã đạt được những kết quả ấn tượng.

Để đạt được các mục tiêu và yêu cầu ban đầu, cần vận dụng nhiều kiến thức về khuếch đại công suất trong quá trình thi công Việc tìm hiểu nhiều mẫu có thể sử dụng sau này là rất quan trọng, cùng với khả năng tìm tài liệu trên mạng để hỗ trợ công việc Cuối cùng, khả năng làm việc theo nhóm cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ hiệu quả.

Nhờ vào các trang thiết kế của nhà trường, nhóm đã có điều kiện thuận lợi trong việc tìm kiếm tài liệu trên mạng, cũng như trong quá trình thiết kế và thi công.

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, và nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc tìm tài liệu do khả năng sử dụng tiếng Anh của nhóm còn hạn chế so với các tài liệu nước ngoài.

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn phương án phù hợp là rất quan trọng để đáp ứng các yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh chưa đạt được như mong đợi.

Tiêu đề	Mạch khuếch đại OCL Visai
Tác giả	Lê Anh Nhật, Phan Văn Hiếu, Lê Chí Đức
Người hướng dẫn	GVHH: Võ Tuấn Minh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	16,48 MB