Giáo trình mạch điện tử Phần 9

MẠCH KHUẾCH ÐẠI CÔNG SUẤT(Power Amplifier)Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra một công suất đủ lớn để kích thích tải. Công suất ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch công suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta không thể dùng mạch tương đương tín hiệu nhỏ để khảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phương pháp đồ thị. Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại công suất ra thành các...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình mạch điện tử Phần 9Chương 9: Mạch khuếch đại công suấtChương 9MẠCH KHUẾCH ÐẠI CÔNG SUẤT (Power Amplifier) Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra một công suất đủ lớn để kích thích tải.Công suất ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch công suất làm việc vớibiên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta không thể dùng mạch tương đương tín hiệu nhỏ đểkhảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phương pháp đồ thị. Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại côngsuất ra thành các loại chính như sau: - Khuếch đại công suất loại A: Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa làtín hiệu ngõ ra thay đổi tuyến tính trong toàn bộ chu kỳ 360o của tín hiệu ngõ vào(Transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào). - Khuếch đại công suất loại AB: Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tínhiệu ngõ ra thay đổi hơn một nữa chu kỳ của tín hiệu vào (Transistor hoạt động hơn một nữachu kỳ - dương hoặc âm - của tín hiệu ngõ vào). - Khuếch đại công suất loại B: Transistor được phân cực tại VBE=0 (vùng ngưng).Chỉ một nữa chu kỳ âm hoặc dương - của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại. - Khuếch đại công suất loại C: Transistor được phân cực trong vùng ngưng để chỉmột phần nhỏ hơn nữa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại. Mạch này thường đượcdùng khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng hưởng và trong các ứng dụng đặc biệt. Hình 9.1 mô tả việc phân loại các mạch khuếch đại công suất.Trương Văn Tám IX-1 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất9.1 MẠCH KHUẾCH ÐẠI CÔNG SUẤT LOẠI A: Mạch phân cực cố định như hình 9.2 là mô hình của một mạch khuếch đạicông suất loại A đơn giản.Error!Trương Văn Tám IX-2 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất . Khảo sát phân cực: . Khảo sát xoay chiều: Khi đưa tín hiệu vi vào ngõ vào (hình 9.2), dòng IC và điện thế VCE (tín hiệura) sẽ thay đổi quanh điểm điều hành Q. Với tín hiệu ngõ vào nhỏ (hình 9.4), vì dòng điệncực nền thay đổi rất ít nên dòng điện IC và điện thế VCE ở ngõ ra cũng thay đổi ít quanhđiểm điều hành. Khi tín hiệu ngõ vào lớn, ngõ ra sẽ thay đổi rất lớn quanh điểm tĩnh điều hành.Dòng IC sẽ thay đổi quanh giới hạn 0mA và VCC/RC. Ðiện thế VCE thay đổi giữa hai giớihạn 0v và nguồn VCC (hình 9.5).Trương Văn Tám IX-3 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất . Khảo sát công suất: - Công suất cung cấp được định nghĩa: Pi(dc) = VCC . ICQ (9.1) - Công suất ngõ ra lấy trên tải, trong trường hợp này là RC, được định nghĩa: * Nếu tính theo điện thế đỉnh và dòng điện đỉnh:Trương Văn Tám IX-4 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất * Nếu tính theo điện thế và dòng điện đỉnh đối đỉnh: . Hiệu suất tối đa: Ta thấy trong mạch công suất loại A, VCE có thể thay đổi tối đa: VCE(p-p) max = VCC Dòng IC thay đổi tối đa: IC(p-p) max = VCC/RC Công suất ra tối đa:Trương Văn Tám IX-5 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất9.2 MẠCH KHUẾCH ÐẠI CÔNG SUẤT LOẠI A DÙNGBIẾN THẾ: Mạch cơ bản có dạng như hình 9.6 Biến thế sẽ làm tăng hoặc giảm điện thế hay dòng điện (tín hiệu xoay chiều) tùyvào số vòng quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Ở đây ta xem biến thế như lý tưởng nghĩa làtruyền 100% công suất. Nếu gọi N1, N2, v1, v2, I1, I2 lần lượt là số vòng quấn, điện thế tínhiệu xoay chiều, dòng điện tín hiệu xoay chiều của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Ta có:Trương Văn Tám IX-6 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất Như vậy có thể xem như điện trở tải phản chiếu qua cuộn sơ cấp là: . Ðường thẳng lấy điện: Nếu ta xem biến thế lý tưởng, nghĩa là nội trở bằng 0Ω. Như vậy không có điện thếmột chiều giảm qua cuộn sơ cấp nên VCEQ = VCC. . Do đó đường thẳng lấy điện tĩnh làđường thẳng song song với trục tung IC và cắt trục hoành VCE tại điểm có trị số bằng VCC.Giao điểm của đường thẳng lấy điện tĩnh và đặc tuyến ra ở IB tương ứng là điểm điều hànhQ.Trương Văn Tám IX-7 Mạch Điện TửChương 9: Mạch khuếch đại công suất Ở chế độ xoay chiều, điện trở tải nhìn từ cuộn sơ cấp là R’L nên đường thẳng lấy điệnđộng bây giờ ...