Giới thiệu về Amply Lớp D

Amply cổ điển ¾ Amply lớp B hoặc AB dùng mạch điều chỉnh độ dẫn điện của phần tử khuếch đại để tạo điện áp ngõ ra... Cách hoạt động của Amply lớp D ¾ Nguyên tắc hoạt động của Amply lớp

Amply Lớp D

1 Giới thiệu về Amply Lớp D

mặt hàng trên thị trường thường là khuếch đại ở lớp B, hoặc AB Tuy nhiên dạng amply

cổ điển này có một vài nhược điểm như hiệu suất cao nhất chỉ đạt 78,5%, kích thước lớn Hiện nay một dạng amply mới ra đời đó là amply lớp D có thể cải thiện những khuyết điểm của những amply cổ điển

vậy nó có những đặc tính: công suất lớn có thể đạt đến hàng ngàn W, nhỏ gọn và với kích thước nhỏ gọn sản phẩm này cũng đáp ứng nhu cầu thị hiếu về mẫu mã

lớp D, các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D, và đặc biệt là đưa ra một sơ đồ mạch hoàn chỉnh của một amply lớp D đã được thử nghiệm thành công

Amply cổ điển

¾ Amply lớp B hoặc AB dùng mạch điều chỉnh độ dẫn điện của phần tử khuếch đại để tạo điện áp ngõ ra

Cách hoạt động của Amply lớp D

¾ Nguyên tắc hoạt động của Amply lớp D dựa trên kỹ thuật điều rộng xung để

điều chế tín hiệu âm tần và tín hiệu đã điều rộng xung được đưa qua bộ lọc chỉ với

các phần tử L và C để tái tạo lại tín hiệu âm tần đưa ra tải

¾ Amply lớp D dùng MOSFET ở chế độ ON và OFF do đó gần như không có tiêu

tán công suất trên phần tử đóng mở này.Với phương pháp hoạt động này, hiệu suất

của Amply lớp D rất lớn.Từ đó không cần bộ tản nhiệt lớn dẩn đến giảm nhỏ được

thể tích của bộ Amply

Nguyên lý cơ bản của điều chế độ rộng xung

Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao khi sóng Sin cao hơn sóng tam giác

¾ Bộ điều chế độ rộng xung hoạt động dựa trên nguyên tắc : một tín hiệu xung tam giác tần số cao sẽ được so sánh với tín hiệu âm tần (tín hiệu cần điều chế) và kết quả so sánh này tạo ở ngõ ra một chuỗi xung vuông với độ rộng thay đổi theo mức của tín hiệu âm tần Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao khi giá trị tức thời của tín hiệu âm tần lớn hơn giá trị tức thời của tín hiệu tam giác và ngược lại thì tín hiệu ngõ ra ở mức thấp

Những vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D

¾ Bộ lọc cũng có thể gây nên méo dạng tín hiệu do độ phi tuyến của cuộn dây (lõi ferit)

¾ Bộ điều rộng xung có thể gây sự méo dạng tín hiệu do lỗi lượng tử của bộ so sánh và do sự không tuyến tính của xung tam giác

¾ Đối với phần lái và phần tử đóng mở cũng gây ra sự méo dạng tín hiệu do sự trì

Lỗi độ rộng xung

không tuyến tính

Dead Time

Diode chống điện

áp ngược

¾ Hệ số méo toàn phần và thời gian tắt

Dead Time 40ns THD=2.1%

Dead time 15ns THD=0.18%

2 Một sơ đồ mạch hoàn chỉnh của một Amply lớp D đã được nghiên

cứu thử nghiệm

R18 10

U1

IR2011

1 3 4 5 6

8 VCC

VB HO VS HIN COM LO

12v dc

C20 1u

C18 2200u

C22 103

R9 2.2k

Q3 2N1470

D7

6.36mh

R15 10k

R13 10

C12

10u

C17 100u

J9 CON2

1

U11

74LS175

9 10 11 12 13 14 15 16

9 10 11 12 13 14 15 vcc

12v dc

5v dc

C3 10u

C19 10u

U6

74LS14

1 2 4 5 6 7

1 2 4 5 6 GN

D8 1N4148

tin hieu am tan

R2

560

R21 10k

Q9 IRF540

C23 103

R17

12v dc

R1 1.5k 1kR11

C15 10u

R6 1k

Q2 C1815

5v dc

C11 100u

R16

C2

472

R5 560

R10 200

D10 1N4148

1 2

R20

C9 103

Q1 2N2215A

-U13A TL082

3 1

32v dc

R19 R

R12 2.5k R4 8.2k

C10 c

Q8 IRF540

U12 74HC04

1 2 4 5 6 7

1 2 4 5 6 GN

C13 10u

C21 103

Q4 2N2215A

R14 1k R8

5.6k

R3 1.5k

Q5 2N2905A

C16 10u

5v dc

12v dc

D9 1N4148

1 2

12v dc

C7 10u

12v dc

C8 10u

C14 10u

C6 R7

1M

J3 CON2

1

3 Kết quả mô phỏng, thử nghiệm

Dạng sóng xung vuông và tam giác

Dạng sóng trước và sau bộ so sánh

Tín hiệu tam giác chưa dịch mức

Tín hiệu tam giác được dịch

Tín hiệu trước bộ so sánh

Phổ tần của tín hiệu điều rộng xung

Hệ số điều chế m =biên độ âm tần chia cho biên độ xung tam giác với mức trung bình 2.5v

Đáp ứng bộ lọc

Frequency

V(out)/ V(in) 0

0.5

1.0

Kết quả thử nghiệm

Tín hiệu trước bộ so sánh