Kỹ thuật mạch tương tự - Chương 2

Mạch khuếch đại2.1 Khái niệm và phân loại khuếch đại2.1.1. Khái niệm Trong qúa trình biến đổi xử lý tín hiệu thường phải xử lý với tín hiệu biên độ rất nhỏ, công suất thấp không đủ kích thích cho tầng tiếp theo làm việc. Như vậy, cần phải gia tăng công suất cho tín hiệu. Mạch điện cho phép ta nhận ở đầu ra ở tín hiệu có dạng như tín hiệu đầu vào nhưng có công suất lớn hơn gọi là mạch khuếch đại. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật mạch tương tự - Chương 2Chương 2. Mạch khuếch đại Bài giảng số 2 Thời lượng: 10 tiết. Tóm tắt nội dung : Khái niệm và phân loại khuếch đại Các thông số kỹ thuật cơ bản của mạch khuếch đại Bố khuếch đại tần thấp dùng transistor Khuếch đại dung vi mạch thuật toán Khuếch đại công suất2.1 Khái niệm và phân loại khuếch đại2.1.1. Khái niệmTrong qúa trình biến đổi xử lý tín hiệu thường phải xử lý với tín hiệu biên độ rất nhỏ, công suấtthấp không đủ kích thích cho tầng tiếp theo làm việc. Như vậy, cần phải gia tăng công suất chotín hiệu. Mạch điện cho phép ta nhận ở đầu ra ở tín hiệu có dạng như tín hiệu đầu vào nhưngcó công suất lớn hơn gọi là mạch khuếch đại.Quá trình khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng củanguồn một chiều ( không chứa đựng thông tin ) được biến đổi thành năng lượng xoaychiều của tín hiệu có mang tin, đây là một quá trình gia công xử lý tín hiệu analog.Mạch khuếch đại có mặt hầu hết các thiết bị điện tử. Trong mạch khuếch đại điện tử có phần tửkhuếch đại (transistor,IC ), nguồn một chiều và các phần tử thụ động RLC. Chương này nghiêncứu các mạch khuếch đại điện tử thông dụng.2.1.2. Phân loại khuếch đạiMạch khuếch đại ( hay bộ khuếch đại ) có thể phân loại theo các dấu hiệu sau: • Theo phần tử khuếch đại: có khuếch đại dùng đèn điện tử 3,4 hoặc 5 cực, khuếch đại dùng transistor lưỡng cực , khuếch đại dùng transistor trường, khuếch đại dùng diode tunen, khuếch đại tham số, khuếch đại IC( vi mạch) ... • Theo dải tần số làm việc : Có khuếch đại âm tần, khuếch đại cao tần, khuếch đại siêu cao tần... • Theo bề rộng của dải tần số khi cần khuếch đại : khuếch đại dải rộng, khuếch đại dải hẹp. • Theo dạng tải : Khuếch đại cộng hưởng (hay chọn lọc) có tải là mạch cộng hưởng , khuếch đại điện trở(không cộng hưởng ). • Theo đại lượng cần khuếch đại: khuếch đại điện áp, khuếch đại dòng điện, khuếch đại công suất.http://www.ebook.edu.vn 222.2 Các thông số cơ bản của mạch khuếch đạiĐể đánh giá chất lượng của một mạch khuếch đại ta thường sử dụng các tham số và đặc tínhsau :2.2.1 Hệ số khuếch đạiLà tỷ số giữa đại lượng điện ở đầu ra và đầu vào của mạch khuếch đại.Các đại lượng đó là điện áp, dòng điện hoặc công suất , tương ứng có hệ số khuếch đại điện áp ..K u , hệ số khuếch đại dòng điện K I và hệ số khuếch đại công suất KP. Hệ số khuếch đại điệnáp (hay dòng điện) là tỷ số giữa biên độ phức của điện áp (dòng điện ) ở đầu ra và đầu vào củamạch khuếch đại: . . . . U Rm KU = K = U . U Vm . . I Rm KI = . I VmVì trong mạch tồn tại phần tử quán tính (cảm kháng, dung kháng ) nên tổng quát mà nói KU vàKI là các hàm số phức của biến tần số ω ( ω = 2πf ), tức là phụ thuộc vào tần số của tín hiệucần khuếch đại.Hệ số khuếch đại công suất KP cho ta thấy công suất trung bình ( tác dụng) ra tải của mạchkhuếch đại lớn hơn bao nhiêu lần công suất trung bình ( tác dụng) ở đầu vào của nó. PR = K P PVHệ số khuếch đại công suất còn được biểu thị bằng đơn vị dexiben (dB) KPđb = 10 lg Kp (dB)Trong mạch khuếch đại dùng transistorr trường FET việc xét hệ số khuếch đại dòng điện là .không thực tế vì dòng vào cực nhỏ, do vậy người ta chỉ xét hệ số khuếch đại điện áp Ku . Ở . .khuếch đại dùng transistorr lưỡng cực có thể dùng cả ba hệ số K u , K I, KP , tuy nhiên thường . .dùng hệ số khuếch đại điện áp K U,để đơn giản thường ký hiệu là K .2.2.2 Đặc tính biên độ tần số và pha tần sốQuá trình khuếch đại tín hiệu thường đi kèm với quá trình gây méo dạng của tín hiệu. Méo tínhiệu có hai dạng là méo tuyến tính và méo phi tuyến.http://www.ebook.edu.vn 23Méo tuyến tính phát sinh do trở kháng của phần tử cảm kháng và dung kháng phụ thuộc vàotần số (ZC = 1/jωc, ZL=jωL). Do vậy các thành phần tần số khác nhau(các sóng hài) sẽ đượckhuếch đại khác nhau, đồng thời quan hệ pha giữa chúng ở đầu ra so với đầu vào cũng thayđổi. Méo tuyến tính được đánh giá qua đặc tính biên độ tần số (ĐTBT), đặc tính pha tần số(ĐTPT) và đặc tính quá độ (ĐTQĐ).Vì hệ số khuếch đại điện áp là đại lượng phức nên ta có . . K( jω) = K( jω) e jφ(ω) = K(ω)e jφ(ω) (4.5) . & K( jω) =K( =) - modun của K ( jω) φ (ω) & - argument của K ( jω ) . .ĐTBT chỉ sự phụ thuộc của modun hệ số khuếch đại K( jω) vào tần số của tín hiệu. Dạng củaĐTBT điển hình trình bày trên hình 2.2.2.1a. Tất nhiên ĐTBT có thể biểu diễn bằng đồ thịURm (f) hoặc U Rm (ω) khi Uvào =cons ...