Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 12

Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại Một ứng dụng quan trọng nhất của tranzito là sử dụng nó trong các mạng để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu (mà thường gọi là mạch khuếch đại).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 12Chương 12: KHUẾCH ĐẠI2.3.1. Những vấn đề chunga – Nguyên lý xây dựng một tầngkhuếch đại Một ứng dụng quan trọng nhất của tranzito là sử dụng nótrong các mạng để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điệncủa tín hiệu (mà thường gọi là mạch khuếch đại). Thực chấtkhuyếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng của nguồncung cấp1 chiều (không chứa đựng thông tin) được biến đổi thànhdạng năng lượng xoay chiều (có quy luật biến đổi mạng thôngtin cần thiết).Nói cách khác, đây là một quá trình gia công xử líthông tin dạng analog. Hình 2.57 đưa ra cấu trúc nguyên lí để xây dựng một tầngkhuếch đại.Phần tử cơ bản là phần tử điều khiển (tranzito) cóđiện trở thay đổi theo sự điều khiển của điện áp hay dòng điện đặttới cực điều khiển bazơ của nó, qua đó điều khiển quy luật biếnđổi dòng điện của mạch ra bao gồm tranzito và điện trở RC vàtại lối ra ví dụ lấy giữa 2 cực colectơ và emitơ, người ta nhậnđược một điện áp biến thiên cùng quy luật với tín hiệu vào nhưngđộ lớn được tăng lên nhiều lần. Để đơn giản, giả thiết điện ápvào cực điều khiển có dạng hình sin. Từ sơ đò hình 2.57, ta thấyrằng dòng điện và điện áp ở mạch ra (tỉ lệ với dòng điện và điệnáp tín hiệu vào) cần phải coi như là tổng các thành phần xoaychiều (dòng điện và điện áp) trên nền của thành phần một chiềuIO và UO (h.2.57). Phải đảm bảo sao cho biên độ thành phầnxoay chiều không vượt quá thành phần một chiều, nghĩa là I0 ≥Im và U0 ≥ Um. Nếu điều kiện đó không được thoả mãn thìdòng điện ở mạch ra trong từng khoảng thời gian nhất định sẽbằng không và sẽ làm méo tín hiệu dạng ra. 1 Hình 2.57: Nguyên lý xây dựng tầng khuếch đại Để đảm bảo công tác cho tầng khuếch đại mạch ra của nóphải có thành phần dòng một chiều I0 và điện áp một chiều U0.Tương tự, ở mạch vào, ngoài nguồn tín hiệu cần khuếch đại,người ta đặt thêm điện áp một chiều UV0 (hay là dòng điện mộtchiều Ivo). Thành phần dòng điện và điện áp một chiều xác địnhchế độ tĩnh của tầng khuếch đại. Tham số của chế độ tĩnh theomạch vào (Ivo, Uvo) và theo mạch ra (Io, Uo) đặc trưng cho trạngthái ban đầu của sơ đồ khi không có tín hiệu vào.b – Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại Để đánh giá chất lượng của 1 tầng khuyếch đại, người tađịnh nghĩa các chỉ tiêu và tham số cơ bản sau:Hệ số khuếch đại K= Đại lượng đầu ra / Đại lượng đầu vào Nói chung vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một sốphức: K= K exp(j ϕ k ) Phần môđun K thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầura và đầu vào, phần góc thể hiện độ dịch pha giữa chúng và nhìnpha ϕ k chung độ 2lớn của K phụ thuộc vào tần số ω của tín hiệu vào. Nếu biểuvà ϕ k diễn K = f1( ω )ta nhận được đường cong gọi là đặc tính biên độ - tần số củatầng khuếch đại. Đường biểu diễn ϕ k =f2( ω ) được gọi là đặc tínhpha - tần số của nó. Thường người ta tính K theo đơn vị logarit gọi là đơn vị đexiben (dB) 3 K (dB) = 20lg K (2-103) Khi ghép liên tiếp n tầng khuếch đại với các hệ số khuếchđại tương ứng là k1…kn thì hệ số khuếch đại tổng cộng của bộkhuếch đại xác định bởi: K= k1,k2,…,knHay K (dB) = (dB) + … + (dB) (2-104)k1 kn Hình 2.58: Đặc tuyến biên độ - tần số và pha của tầng khuếch đại• Đặc tính biên độ của tầng khuếch đại là đường biểu diễn quanhệ Ura =f3(Uvào)lấy ở một tần số cố định của dải tần số tín hiệu Uvào. Dạng điển hình của K = f1( ω ) và Ura = f3(Uvào) đối với mộtbộ khuếch đại điện áp tần số thấp cho trên hình 2.58:• Trở kháng lối vào và lối ra của tầng khuếch đại được định nghĩa: U Zvào= vao =; U Zra (2-105) ra Ivao I raNói chung chúng là các đại lượng 4phức : Z= R + jX• Méo không đường thẳng do tính chất phi tuyến các phần tửnhư tranzito gây ra thể hiện trong thành phần tần số đầu ra làtần số lạ (không có mặt ở đầu vào). Khi Uvào chỉ có thành phầntần số ω , Ura nói chung có các thành phần n ω (n = 0,1,2…) 5với các biên độ tương ứng là Unm lúc đó hệ số méo khôngđường thẳng do tầng khuếch đại gây ra được đánh giá là: 1 (U2 + 2 + ... + U2 ) 2 U γ = 2m 3m nm U ...