Chương 7: KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP ÂM VÀ DAO ĐỘNG SIN

Có hai dạng mạch hồi tiếp. Thứ nhất là hồi tiếp âm: một phần hay toàn bộ tín hiệu ngõ ra (điện áp hoặc dòng điện) được đưa về trở lại ngõ vào để có thể được trừ bởi tín hiệu ngõ vào. Theo cách này, tín hiệu ngõ vào đến bộ khuếch đại đầu tiên được giảm xuống, như vậy tín hiệu ngõ ra được giảm xuống cho phù hợp. Khuếch đại hồi tiếp âm được đặc điểm là có hệ số khuếch đại thấp hơn bộ khuếch đại tương tự không có hồi tiếp....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 7: KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP ÂM VÀ DAO ĐỘNG SIN Chương 7: KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP ÂM VÀ DAO ĐỘNG SINCó hai dạng mạch hồi tiếp. Thứ nhất là hồi tiếp âm: một phần hay toàn b ộ tín hi ệu ngõ ra(điện áp hoặc dòng điện) được đưa về trở lại ngõ vào để có thể được trừ bởi tín hi ệu ngõvào. Theo cách này, tín hiệu ngõ vào đến bộ khuếch đại đầu tiên được giảm xu ống, như v ậytín hiệu ngõ ra được giảm xuống cho phù hợp. Khuếch đại hồi tiếp âm được đ ặc đi ểm là cóhệ số khuếch đại thấp hơn bộ khuếch đại tương tự không có hồi tiếp.Dạng thứ hai là hồi tiếp dương: một phần hay toàn bộ tín hiệu ngõ ra đ ược đ ưa đ ến ngõ vàođể cộng thêm vào nó. Hồi tiếp dương thì không có ai muốn trong khu ếch đại c ả b ởi vì nóthường gây ra khuyếch đại không an toàn và dao động. Tuy nhiên tính ch ất này đ ược sử dùngnhiều trong mạch dao động. Trong chương này chúng ta ch ỉ đ ề c ập đ ến khuếch đại hồi tiếpâm.7.1 Những khái niệm tổng quát về hồi tiếpHồi tiếp là công cụ vô cùng hữu ích trong rất nhiều ứng d ụng, đặc bi ệt trong h ệ th ống đi ềukhiển. Hệ thống điều khiển bao gồm tất cả các mạch đi ện ở đó ngõ ra đ ược s ử d ụng đ ểđiều khiển hoặc hiệu chỉnh ngõ vào, từ đó lại cung cấp 1 ngõ ra nh ư mong mu ốn. S ử d ụngkhác của hồi tiếp là “cảm nhận” ngõ ra, sau đó so sánh nó v ới những tín hi ệu khác, và cu ốicùng là điều khiển ngõ vào (và như ngõ ra) cho phù h ợp v ới sự khác nhau gi ữa tín hi ệu ngõvào và tín hiệu tham chiếu. Đặc biệt hồi tiếp âm trong sự khuyếch đại có thể được sử d ụngđể: 1. Ổn định hệ số khuếch đại (điện áp hay dòng điện). Hình 7.1 : Sơ đồ khối mạch khuếch đại hồi tiếp 2. Đạt được phép tuyến tính. Làm rộng băng thông. 3. Giảm hoặc tăng trở kháng ngõ vào. 4. Giảm hoặc tăng trở kháng ngõ ra. 5. Giảm nhiễu trong bộ khuếch đại. 6. Làm giảm các hiệu ứng nhiệt. 7.Để ổn định hệ số khuếch đại, nghĩa là chúng ta muốn làm h ệ s ố khu ếch đ ại ít ph ụ thu ộc vàonhững thông số đặc biệt của thiết bị. Sự tuyến tính thì rất quan tr ọng cho b ộ khu ếch đ ại,nhưng sự cải tiến tính tuyến tính (làm méo ít) này lại càng quan tr ọng h ơn trong khu ếch đ ạicông suất. Nhiễu ( tín hiệu điện giả được tạo ra không có khuếch đ ại ) đ ặc bi ệt phi ền toáitrong khuếch đại khi mức tín hiệu hết sức nhỏ. Trong những trường hợp này, h ồi ti ếp âm cóthể được sử dụng làm giảm nhiễu trong bộ khuyếch đại.Chúng ta sẽ phân loại kiểu của hồi tiếp theo hoạt động của hồi tiếp độ lợi. Hai ki ểu đó làmạch hồi tiếp dòng và mạch hồi tiếp áp, chúng được phân bi ệt b ởi s ự suy gi ảm đ ộ l ợi. Haikiểu hồi tiếp khác, giới hạn mạch Shunt và mạch hồi tiếp liên tục, cũng sẽ được xét.Sơ đồ khối mạch khuếch đại hồi tiếp cơ bản như ở hình 7.1, với đường tín hiệu trên hình vẽ.Tín hiệu ở bất kì điểm nào trong hình 7.1 cũng có thể là một điện áp ho ặc dòng điện, ph ụthuộc vào dạng mong muốn.7.2 KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP ÁPXem hình 7.1, chúng ta thấy rằng khi toàn bộ tín hiệu là điện áp, mạch điện là m ột bộ khuếchđại hồi tiếp áp. Dạng chung của khuếch đại hồi tiếp áp đ ược th ể hi ện ở hình 7.2. H ồi ti ếpâm được thiết lập bằng cách lấy một phần của điện áp ngõ ra đưa về tr ừ cho đi ện áp ngõvào.7.2.1 Độ lợi ápTrong hình 7.2, điện áp ngõ ra xuất hiện qua cả tải bên ngoài và hệ th ống h ồi ti ếp. H ệ th ốnghồi tiếp điện áp ngược được định nghĩa: (7.1 )Khuếch đại độ lợi áp mạch hở Av được định nghĩa. (7.2)Điện áp tổng ở ngõ vào đều bằng 0 được chỉ rõ hình 7.2. Chúng ta tìm được: (7.3)Độ lợi dòng hở của khuếch đại hồi tiếp Avf được cho bởi (7.4) Hình 7.2 : Sơ đồ khối mạch khuếch đại hồi tiếp ápTừ biểu thức (7.1) chúng ta thấy rằng V f = . Cũng chú ý rằng Av = Vo/V1, chúng ta tìmđược (7.5)Chúng ta định nghĩa hồi tiếp âm cho ( 1 + ) là lớn hơn 1 và hồi tiếp dương cho ( 1 +) là nhỏ hơn 1.Thông thường thì | Av | thì lớn hơn nhiều so với 1, đến mức chúng ta có thể xem gần đúng (7.6)7.2.2 Điện trở ngõ vàoĐiện trở ngõ vào cho khuếch đại hồi tiếp được định nghĩa là tỉ số giữa Vs với I1.Lấy Vf từ biểu thức (7.1) thế vào biểu thức (7.3), ta được (7.7)Chúng ta có thể thay V1 = RiI1. Như thế (7.8)Khi điện áp hồi tiếp âm được sử dụng, điện trở ngõ vào được tăng lên.7.2.3 Điện trở ngõ ra.Giả sử rằng dòng được lấy ra từ mạng hồi tiếp như trong hình 7.2 thì rất nhỏ không đáng k ể,chúng ta có thế viết Vo = AvV1 – IoRo (7.9)Thế V1 từ biểu thức (7.3) chúng ta có (7.10)Sau đó sắp xếp lại ta được biểu thức: (7.11)Chia hai vế cho , chúng ta được (7.12)Chúng ta tìm được điện trở ra của mạch hồi tiếp bằng cách cho Vs = 0 (7.13)Khi hồi tiếp âm, điện trở ra có hồi tiếp thì thấp hơn điện trở vào khi không có hồi tiếp.7.2.4 Mạch tương đươngBiểu thức (7.12) đưa ra được một mạch tương đương cho ngõ ra c ủa b ộ khu ếch đ ại h ồi ti ếp.Mạch tương đương hoàn chỉnh của mạch khuếch đại hồi tiếp được cho ở hình 7.3. Các cáchxác định các thông số của mạch khuếch ...