Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 10 - TS. Ngô Văn Thanh

Chương 10 bao gồm các kiến thức về khuếch đại công suất. Nội dung chính trong chương này gồm: Khuếch đại loại C, khuếch đại công suất NorCal 40A, khuếch đại công suất loại D, khuếch đại công suất loại E, khuếch đại công suất loại F, khuếch đại công suất loại B, mô hình hoá nhiệt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 10 - TS. Ngô Văn ThanhVÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 20162 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Tài liệu tham khảo [1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999). [2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011). [3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009). [4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT [6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/ Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 CHƯƠNG 10. KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 1. Khuếch đại loại C 2. Khuếch đại công suất NorCal 40A 3. Khuếch đại công suất loại D 4. Khuếch đại công suất loại E 5. Khuếch đại công suất loại F 6. Khuếch đại công suất loại B 7. Mô hình hoá nhiệt4 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Khuếch đại loại C Class-C Amplifiers  Mạch thường dùng transistor cực phát chung.  RF choke : cuộn cảm mạch lọc tần số radio => cung cấp điện áp cho cực góp • RF làm tăng trở kháng nguồn, tác động chủ yếu đến dòng DC của nguồn  DC block : tụ điện có điện dung lớn => đóng vai trò tải • Có trở kháng RF bé, không ảnh hưởng đến dòng AC  Harmonic filter : mạch lọc các thành phần dao động điều hòa5 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Khuếch đại loại C Chuyển mạch (switch) transitor :  Khi chuyển mạch mở : transistor đóng  Khi chuyển mạch đóng : transistor mở  Điện áp trên bộ chuyển mạch : • Chuyển mạch “off” : • Chuyển mạch “on” : • Vm : điện áp đỉnh của sóng dạng hàm sin đã được chỉnh lưu  Do cuộn cảm RF có điện trở bé : • Giá trị trung bình cho mỗi vòng tròn hình sin được chỉnh lưu : suy ra :  Công suất cung cấp của nguồn • Io : dòng của nguồn DC • Chú ý : dòng DC không chạy qua tụ điện, cho nên dòng DC qua chuyển mạch đúng bằng dòng nguồn DC : Io6 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Khuếch đại loại C  Giả thiết : thời gian chuyển mạch hoạt động là rất ngắn : có thể bỏ qua • Công suất lãng phí (dissipate) : • Công suất đầu ra : • Hiệu suất :  Hiệu suất là tỷ số giữa điện áp hiệu dụng và điện áp thực tế của nguồn.  Để tăng hiệu suất : • giảm điện áp Von khi transistor hoạt động • tăng điện áp nguồn cung cấp  Biểu diễn sóng điện áp sang tổng các thành phần điều hòa theo tần số • Khai triển chuỗi Fourier • Số hạng đầu = điện áp DC, • Số hạng 2 = thành phần ở tần số tín hiệu truyền, gọi là thành phần cơ bản • Các thành phần bậc cao hơn = thành phần điều hòa chẵn  Giả thiết : trở kháng đầu vào của mạch lọc là “thực” : R • Ta có :7 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Khuếch đại công suất NorCal 40A NorCal 40A Power Amplifier  NorCal : Northern California QRP Club  Phát triển dựa trên bộ khuếch đại loại C  Điện áp nguồn :  Điện áp “on” :  Tần số : 7 MHz  Trở kháng lọc có điện trở R = 50   Dòng điện cung cấp : 250 mA  Công suất kỳ vọng : 2.9 W ~ 84%  Công suất đo được : 2.5 W ~ 78%  Công suất suy hao trên transistor  Điện áp trên cực gốc trong khoảng thời gian dẫn điện rộng hơn so với cực góp => do hiện tượng trễ lưu trữ điện tích8 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Khuếch đại công suất NorCal 40A Xét mạch điện tương đương  Suy hao tương đương với quá trình phóng điện của tụ điện ở mạch lọc điều hòa • Điện dung : 330 pF • Điện áp hai đầu tụ điện khi đã nạp đầy : 15V  Năng lượng của tụ điện:  Công suất lãng phí  Dòng điện do tụ điện giải phóng ra là  Dòng điện khi transistor đang “on”  Công suất suy hao  Công suất lãng phí toàn phần9 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3. Khuếch đại công suất loại D Class D Bao gồm 2 chuyển mạch transistor  Được gọi là mạch “kéo-đẩy”  Nguồn được nối trực tiếp v ...