huynhnguyenngochan
New Member
Download Bài giảng Kỹ thuật điện tử
Tầng khuếch đại công suất làtầng cuối cùngmắcvớitải ngoài và để nhận được
công suấttối ưu theo yêu cầu trêntảicần đặc biệtchú ý đến chỉ tiêu năng lượng.
Tầng khuếch đại công suất có thể dùng tranzitolưỡngcực hay IC khuếch đại
công suất. Theo cáchmắctải, người ta chia thànhtầng khuếch đại có biến áp ra và
tầng khuếch đại không biến áp ra.
Ba chế độ làm việc thường dùng trongtầng khuếch đại côngsuất là :chế độA, chế
độ Bvàchế độ AB (xem 2.3.1). Hình 2.82 dùng để minhhọa đặc điểmcủacácchế độ
bằng ví dụ trên đặc tuyến ra của tranzito theosơ đồEC.
Chế độ A được dùng trongtầng khuếch đại công suất đơn, đảmbảo : tín hiệu ra
méo ítnhất nhưng hiệu suất nhỏnhất khoảng 20%,và công suất ởtải khôngvượt quá
vài W
Trong chế độ B điểm làm việctĩnh chọn ở điểm mút phải đường tài một chiều.Chế
độtĩnhtương ứngvới điện ápUBE= 0. Khi có tín hiệu vào, dòng colect ơ chỉ xuất hiện
ứngvớinửa chu kì, cònnửa chu kì sautranzito ở chế độ khóa. Khi đó hiệu suấtnăng
lượngcủatầng ra cao (60 ¸ 70%) vàcó khảnăngcho 1 công suất ratảilớn, tuy nhiên
méo gvới chế độnàylớncần khắc phục bằngcách mắc tranzito thích hợp.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
biên độ tần số và pha tần số ở miền tần cao của một tầng khuếch đại biểu thị bằng
đường nét liền trên hình 2.78, còn của cả bộ khuếch đại thì được biểu thị bằng đường
nét đứt với hệ số méo tần số ở tần cao bằng tách hệ số méo của mỗi tầng :
Mc = Mc1. Mc2…Mcn (2-189)
Hình 2.78: ảnh hưởng tính chất tần số của tranzito đến đặc tuyến
a) Biên độ - tần số; b) Pha – tần số
Còn góc dịch pha cũng bằng tầng góc dịch pha của mỗi tầng
cnc2c1c ... jjjj +++= (2-190)
Tính toán bộ khuếch đại ở miền tần cao phải đảm bảo tần số biên trên của dải thông
bộ khuếch đại (h.2.76a). Với một dải thông cho trước, về nguyên tắc không bắt buộc
phải lấy hai hệ số méo ở tần số biên dưới và biên trên bằng nhau. Tính toán dẫn tới
việc chọn loại tranzito theo tần số fb và xác định bt để đảm bảo hệ số méo cần thiết
của tầng.
Méo biên độ và pha của bộ khuếch đại là loại méo tuyến tính vì nó không làm thay
đổi dạng của tín hiệu hình sin được khuếch đại. Khi tín hiệu cần khuếch đại có dạng
phức tạp đặc trưng bằng phổ các thành phần điều hòa thì méo biên độ và pha của bộ
khuếch đại là do sự phá vỡ tương quan tỉ lệ giữa các thành phần điều hòa về biên độ
và pha của điện áp ra và vào.
Dưới đây ta khảo sát đặc tuyến biên độ của bộ khuếch đại.
Đặc tuyến biên độ phản ánh sự phụ thuộc giữa biên độ điện áp ra Um và sự thay
đổi biên độ điện áp vào Em. Dạng điển hình của đặc tuyến biên độ vẽ trên hình 2.79
(vẽ với tín hiệu vào là hình sin ở tần số trung bình). Đặc tuyến này cho biết giới hạn có
thể thay đổi tín hiệu ra và vào của bộ khuếch đại.
KU
f
f
φc
- p/2
- p/4
a)
b)
108
Từ đồ thị ta thấy ở đoạn 1-3 quan hệ điện áp ra và vào là tỉ lệ thuận. Đặc tuyến
biên độ không đi qua gốc tọa độ vì ở đầu ra có điện áp nhiễu và ồn của bản thân bộ
khuếch đại. Đoạn dưới điểm 1 của đặc tuyến không dùng vì ở đây tín hiệu có ích rất
khó phân biệt với điện áp nhiễu và ồn bản thân của bộ khuếch đại. Dựa vào trị số
Umin/Ko người ta đánh giá mức điện áp tín hiệu vào tối thiểu (độ nhạy) của bộ khuếch
đại.
Khi đã đạt được giá trị tín hiệu vào Em nào đó, ứng với điểm 3, thì sự phụ thuộc tỉ lệ
giữa điện áp ra và vào bị phá vỡ. Nguyên nhân là sự hạn chế điện áp cực đại của một
hay cả hai nửa chu kì tín hiệu vào ở một mức không đổi. Sự hạn chế này thường ở
tầng cuối bộ khuếch đại làm việc với tín hiệu vào lớn nhất. Muốn có biên độ điện áp ra
lớn nhất thì phải chọn điểm làm việc tĩnh của tầng ra ở giữa đường tải xoay chiều.
Hình 2.79: Đặc tuyến biên độ của bộ khuếch đại
Tỷ số giữa biên độ điện áp ra cho phép cực đại và cực tiểu gọi là dải động của bộ
khuếch đại, và được kí hiệu là :
D = Umax/Umin
Khi tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ở đầu ra bộ khuếch đại không thể coi là hình
sin thuần túy. Do tính không đường thẳng của đặc tuyến V - A vào và ra của tranzito
sẽ làm méo dạng điện áp ra, gọi là méo không đường thẳng, (xem 2.3.1).
b - Ghép tầng bàng biến áp (1)
Ở phần trên ta đã trình bày bộ khuếch đại ghép tầng bằng điện dung một cách chi
tiết và đó là trường hợp chung nhất được sử dụng lộng rãi nhất. Ở phần này chúng ta
chỉ nêu lên những đặc điểm khác biệt của tầng ghép biến áp so với tầng ghép điện
dung. Hơn nữa vấn đề ghép biến áp còn được đề cặp tới ở phần khuếch đại công
suất. Hình 2.80a là sơ đồ bộ khuếch đại ghép biến áp (linh kiện ghép tầng là biến áp).
Cuộn sơ cấp của nó (W1) được mắc vào bazơ tranzito T2 qua tụ Cp2. Ghép tầng bằng
biến áp không những cách li các tầng về dòng một chiều, mà còn làm tăng hệ số
khuếch đại chung về điện áp (dòng điện) tùy thuộc vào biến áp tăng (hay giảm) áp.
Do điện trở một chiều của cuộn sơ cấp biến áp nhỏ, hạ áp 1 chiều trên nó nhỏ,
nghĩa là hầu như toàn bộ điện áp nguồn cung cấp được đưa tới colectơ của tranzito.
Điều đó cho phép dùng nguồn điện áp thấp, ngoài ra tầng ghép biến áp dễ dàng thực
hiện phối hợp trở kháng và thay đối cực tính của điện áp tín hiệu trên các cuộn dây.
Tuy nhiên nó có nhược điểm là đặc tuyến tần số không bằng phẳng trong dải tần.
Trong chế độ phối hợp trở kháng giữa các tầng thì tải xoay chiều của tầng được
tính theo :
109
R’t = Rr1 (2-191)
có tính thuần trở (đường chấm chấm trên hình 2.80a) trong khi đó cảm kháng của
cuộn sơ cấp ở tần số tín hiệu là wL1 >>R’t (ở đây L1 là điện cảm cuộn sơ cấp).
Méo tần số trong bộ khuếch đại ghép biến áp và do cuộn dây biến áp các tụ Cp1
Cp2, CE, CCE gây ra.
Sơ đồ tương đương của bộ khuếch đại vẽ trên hình 2.80b ảnh hưởng tầng đầu bộ
khuếch đại được thể hiện trong sơ đồ tương đương bằng điện dung CCE. Còn tầng hai
được thể hiện bằng Rt’ đó là tải phản ánh từ thứ cấp về sơ cấp.
Hình 2.80c vẽ đặc tuyến tần số của bộ khuếch đại ghép biến áp. Ở miền tần số
trung bình hệ số khuếch đại thực tế không phụ thuộc vào tần số vì trở kháng của điện
cảm dò nhỏ nên không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu ra tải. Ngoài ra dung kháng
CCE, C2 cũng như cảm kháng L1 đủ lớn, tác dụng mắc rẽ của chúng đối với mạch ra
của tầng đầu và tải không đáng kể, vì vậy có thể không tính đến chúng.
Hình 2.80: Tầng khuếch đại ghép biến áp
Sơ đồ nguyên lí, sơ đồ tương đương và đặc tuyến tần số
Với những giả thuyết như trên, ta có thể chia sơ đồ tương đương của mạch ghép
tầng thành ba sơ đồ ứng với ba khoảng tần số trung bình, tần số thấp và tần số cao
(h.2.81).
Theo sơ đồ hình 2.81a thì ở tần số trung bình tổng trở tải
RT = R’t + r1 + r2 (2-192)
Ở miền tần số thấp cảm kháng của L1 bị giảm sẽ gây tác dụng mắc rẽ đáng kể
với R’t và làm cho hệ số khuếch đại giảm. Ngoài ra dung kháng của CCE và C’2 lớn hơn
và cảm kháng của Ls1 và L’s2 nhỏ hơn so với trị số tương ứng của chúng ở miền tần
|K|
f
K0
Df
110
số trung bình. Cho nên sơ đồ tương đương của mạch ghép có dạng như hình 2.81b.
Với một Mt và wt cho trước, ta có thể tìm được điện cảm L1 tối thiều theo
÷
ø
öç
è
æ -³ 1Mω/RL 2tt01 (2-193)
ở đây :
R0 = [(Rr1 + r1)(r'2 + R't)/(Rr1 + r1 + r'2 + R't)]
Hình 2.81 : Sơ đồ tương đương của tầng khuếch đại ghép biến áp
a) tần số trung bình; b) tần thấp ; c) tần cao.
Ở miền tần cao điện cảm dò tăng, nên điện áp tín hiệu đưa ra tải R't bị giảm. Ngoài
ra tần cao sẽ làm giảm đáng kể dung kháng của CCE và C'2 do đó làm giảm điện áp
xoay chiều trên eolectơ T1 và R't và hệ số khuếch đại giảm. Ở miền tần cao sơ đồ
tương đương của bộ khuếch đại vẽ trên hình 2.81. Với một Mc và wc đã cho, thì điện
cảm dò tổng xác định theo.
1M.
ω
RrrRL 2c
c
'
t
'
21r1
s -
+++
£ (2-194)
Cần chú ý rằng trong tầng khuếch đại ghép biến áp có R’t lớn thì ở một tần số nào
đó ở miền tần cao có thể xuất hiện cộng hưởng (đường 2 hình...
Download miễn phí Bài giảng Kỹ thuật điện tử
Tầng khuếch đại công suất làtầng cuối cùngmắcvớitải ngoài và để nhận được
công suấttối ưu theo yêu cầu trêntảicần đặc biệtchú ý đến chỉ tiêu năng lượng.
Tầng khuếch đại công suất có thể dùng tranzitolưỡngcực hay IC khuếch đại
công suất. Theo cáchmắctải, người ta chia thànhtầng khuếch đại có biến áp ra và
tầng khuếch đại không biến áp ra.
Ba chế độ làm việc thường dùng trongtầng khuếch đại côngsuất là :chế độA, chế
độ Bvàchế độ AB (xem 2.3.1). Hình 2.82 dùng để minhhọa đặc điểmcủacácchế độ
bằng ví dụ trên đặc tuyến ra của tranzito theosơ đồEC.
Chế độ A được dùng trongtầng khuếch đại công suất đơn, đảmbảo : tín hiệu ra
méo ítnhất nhưng hiệu suất nhỏnhất khoảng 20%,và công suất ởtải khôngvượt quá
vài W
Trong chế độ B điểm làm việctĩnh chọn ở điểm mút phải đường tài một chiều.Chế
độtĩnhtương ứngvới điện ápUBE= 0. Khi có tín hiệu vào, dòng colect ơ chỉ xuất hiện
ứngvớinửa chu kì, cònnửa chu kì sautranzito ở chế độ khóa. Khi đó hiệu suấtnăng
lượngcủatầng ra cao (60 ¸ 70%) vàcó khảnăngcho 1 công suất ratảilớn, tuy nhiên
méo gvới chế độnàylớncần khắc phục bằngcách mắc tranzito thích hợp.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ếnbiên độ tần số và pha tần số ở miền tần cao của một tầng khuếch đại biểu thị bằng
đường nét liền trên hình 2.78, còn của cả bộ khuếch đại thì được biểu thị bằng đường
nét đứt với hệ số méo tần số ở tần cao bằng tách hệ số méo của mỗi tầng :
Mc = Mc1. Mc2…Mcn (2-189)
Hình 2.78: ảnh hưởng tính chất tần số của tranzito đến đặc tuyến
a) Biên độ - tần số; b) Pha – tần số
Còn góc dịch pha cũng bằng tầng góc dịch pha của mỗi tầng
cnc2c1c ... jjjj +++= (2-190)
Tính toán bộ khuếch đại ở miền tần cao phải đảm bảo tần số biên trên của dải thông
bộ khuếch đại (h.2.76a). Với một dải thông cho trước, về nguyên tắc không bắt buộc
phải lấy hai hệ số méo ở tần số biên dưới và biên trên bằng nhau. Tính toán dẫn tới
việc chọn loại tranzito theo tần số fb và xác định bt để đảm bảo hệ số méo cần thiết
của tầng.
Méo biên độ và pha của bộ khuếch đại là loại méo tuyến tính vì nó không làm thay
đổi dạng của tín hiệu hình sin được khuếch đại. Khi tín hiệu cần khuếch đại có dạng
phức tạp đặc trưng bằng phổ các thành phần điều hòa thì méo biên độ và pha của bộ
khuếch đại là do sự phá vỡ tương quan tỉ lệ giữa các thành phần điều hòa về biên độ
và pha của điện áp ra và vào.
Dưới đây ta khảo sát đặc tuyến biên độ của bộ khuếch đại.
Đặc tuyến biên độ phản ánh sự phụ thuộc giữa biên độ điện áp ra Um và sự thay
đổi biên độ điện áp vào Em. Dạng điển hình của đặc tuyến biên độ vẽ trên hình 2.79
(vẽ với tín hiệu vào là hình sin ở tần số trung bình). Đặc tuyến này cho biết giới hạn có
thể thay đổi tín hiệu ra và vào của bộ khuếch đại.
KU
f
f
φc
- p/2
- p/4
a)
b)
108
Từ đồ thị ta thấy ở đoạn 1-3 quan hệ điện áp ra và vào là tỉ lệ thuận. Đặc tuyến
biên độ không đi qua gốc tọa độ vì ở đầu ra có điện áp nhiễu và ồn của bản thân bộ
khuếch đại. Đoạn dưới điểm 1 của đặc tuyến không dùng vì ở đây tín hiệu có ích rất
khó phân biệt với điện áp nhiễu và ồn bản thân của bộ khuếch đại. Dựa vào trị số
Umin/Ko người ta đánh giá mức điện áp tín hiệu vào tối thiểu (độ nhạy) của bộ khuếch
đại.
Khi đã đạt được giá trị tín hiệu vào Em nào đó, ứng với điểm 3, thì sự phụ thuộc tỉ lệ
giữa điện áp ra và vào bị phá vỡ. Nguyên nhân là sự hạn chế điện áp cực đại của một
hay cả hai nửa chu kì tín hiệu vào ở một mức không đổi. Sự hạn chế này thường ở
tầng cuối bộ khuếch đại làm việc với tín hiệu vào lớn nhất. Muốn có biên độ điện áp ra
lớn nhất thì phải chọn điểm làm việc tĩnh của tầng ra ở giữa đường tải xoay chiều.
Hình 2.79: Đặc tuyến biên độ của bộ khuếch đại
Tỷ số giữa biên độ điện áp ra cho phép cực đại và cực tiểu gọi là dải động của bộ
khuếch đại, và được kí hiệu là :
D = Umax/Umin
Khi tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ở đầu ra bộ khuếch đại không thể coi là hình
sin thuần túy. Do tính không đường thẳng của đặc tuyến V - A vào và ra của tranzito
sẽ làm méo dạng điện áp ra, gọi là méo không đường thẳng, (xem 2.3.1).
b - Ghép tầng bàng biến áp (1)
Ở phần trên ta đã trình bày bộ khuếch đại ghép tầng bằng điện dung một cách chi
tiết và đó là trường hợp chung nhất được sử dụng lộng rãi nhất. Ở phần này chúng ta
chỉ nêu lên những đặc điểm khác biệt của tầng ghép biến áp so với tầng ghép điện
dung. Hơn nữa vấn đề ghép biến áp còn được đề cặp tới ở phần khuếch đại công
suất. Hình 2.80a là sơ đồ bộ khuếch đại ghép biến áp (linh kiện ghép tầng là biến áp).
Cuộn sơ cấp của nó (W1) được mắc vào bazơ tranzito T2 qua tụ Cp2. Ghép tầng bằng
biến áp không những cách li các tầng về dòng một chiều, mà còn làm tăng hệ số
khuếch đại chung về điện áp (dòng điện) tùy thuộc vào biến áp tăng (hay giảm) áp.
Do điện trở một chiều của cuộn sơ cấp biến áp nhỏ, hạ áp 1 chiều trên nó nhỏ,
nghĩa là hầu như toàn bộ điện áp nguồn cung cấp được đưa tới colectơ của tranzito.
Điều đó cho phép dùng nguồn điện áp thấp, ngoài ra tầng ghép biến áp dễ dàng thực
hiện phối hợp trở kháng và thay đối cực tính của điện áp tín hiệu trên các cuộn dây.
Tuy nhiên nó có nhược điểm là đặc tuyến tần số không bằng phẳng trong dải tần.
Trong chế độ phối hợp trở kháng giữa các tầng thì tải xoay chiều của tầng được
tính theo :
109
R’t = Rr1 (2-191)
có tính thuần trở (đường chấm chấm trên hình 2.80a) trong khi đó cảm kháng của
cuộn sơ cấp ở tần số tín hiệu là wL1 >>R’t (ở đây L1 là điện cảm cuộn sơ cấp).
Méo tần số trong bộ khuếch đại ghép biến áp và do cuộn dây biến áp các tụ Cp1
Cp2, CE, CCE gây ra.
Sơ đồ tương đương của bộ khuếch đại vẽ trên hình 2.80b ảnh hưởng tầng đầu bộ
khuếch đại được thể hiện trong sơ đồ tương đương bằng điện dung CCE. Còn tầng hai
được thể hiện bằng Rt’ đó là tải phản ánh từ thứ cấp về sơ cấp.
Hình 2.80c vẽ đặc tuyến tần số của bộ khuếch đại ghép biến áp. Ở miền tần số
trung bình hệ số khuếch đại thực tế không phụ thuộc vào tần số vì trở kháng của điện
cảm dò nhỏ nên không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu ra tải. Ngoài ra dung kháng
CCE, C2 cũng như cảm kháng L1 đủ lớn, tác dụng mắc rẽ của chúng đối với mạch ra
của tầng đầu và tải không đáng kể, vì vậy có thể không tính đến chúng.
Hình 2.80: Tầng khuếch đại ghép biến áp
Sơ đồ nguyên lí, sơ đồ tương đương và đặc tuyến tần số
Với những giả thuyết như trên, ta có thể chia sơ đồ tương đương của mạch ghép
tầng thành ba sơ đồ ứng với ba khoảng tần số trung bình, tần số thấp và tần số cao
(h.2.81).
Theo sơ đồ hình 2.81a thì ở tần số trung bình tổng trở tải
RT = R’t + r1 + r2 (2-192)
Ở miền tần số thấp cảm kháng của L1 bị giảm sẽ gây tác dụng mắc rẽ đáng kể
với R’t và làm cho hệ số khuếch đại giảm. Ngoài ra dung kháng của CCE và C’2 lớn hơn
và cảm kháng của Ls1 và L’s2 nhỏ hơn so với trị số tương ứng của chúng ở miền tần
|K|
f
K0
Df
110
số trung bình. Cho nên sơ đồ tương đương của mạch ghép có dạng như hình 2.81b.
Với một Mt và wt cho trước, ta có thể tìm được điện cảm L1 tối thiều theo
÷
ø
öç
è
æ -³ 1Mω/RL 2tt01 (2-193)
ở đây :
R0 = [(Rr1 + r1)(r'2 + R't)/(Rr1 + r1 + r'2 + R't)]
Hình 2.81 : Sơ đồ tương đương của tầng khuếch đại ghép biến áp
a) tần số trung bình; b) tần thấp ; c) tần cao.
Ở miền tần cao điện cảm dò tăng, nên điện áp tín hiệu đưa ra tải R't bị giảm. Ngoài
ra tần cao sẽ làm giảm đáng kể dung kháng của CCE và C'2 do đó làm giảm điện áp
xoay chiều trên eolectơ T1 và R't và hệ số khuếch đại giảm. Ở miền tần cao sơ đồ
tương đương của bộ khuếch đại vẽ trên hình 2.81. Với một Mc và wc đã cho, thì điện
cảm dò tổng xác định theo.
1M.
ω
RrrRL 2c
c
'
t
'
21r1
s -
+++
£ (2-194)
Cần chú ý rằng trong tầng khuếch đại ghép biến áp có R’t lớn thì ở một tần số nào
đó ở miền tần cao có thể xuất hiện cộng hưởng (đường 2 hình...