Xem mẫu

  1. C«ng suÊt PC lµ c«ng suÊt ®èt nãng colect¬ cña tranzisto, lµ hiÖu gi÷a c«ng suÊt tiªu thô nguån P0 vµ c«ng suÊt xoay chiÒu P~. P~ P PC= P0 - P~ ,  = ; PC = P0 - P~ = P0(1 - ~ ) = P0(1 - ) P0 P0 P (  ) P = P~(  )  P~ hayP~  C . P~    Nh- vËy c«ng suÊt lu«n g¾n liÒn víi hiÖu suÊt , cµng n©ng cao hiÖu suÊt  th× c«ng suÊt xoay chiÒu ra cµng lín. 4.12.1. TÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®¬n dïng biÕn ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é A. S¬ ®å nguyªn lý tr×nh bµy trªn h×nh 4.41 Trong s¬ ®å nµy thùc tÕ nguån UCC ®Æt toµn bé lªn colect¬ cña tranzisto v× ®iÖn trë thuÇn r ®èi víi dßng mét chiÒu IC 0 lµ kh¸ nhá. §iÖn trë t¶i Rt ph¶n ¸nh sang Rt W cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p ra thµnh R ,  2 , n lµ hÖ sè biÕn ¸p n = 1 ; W1, W2 t n W2 - sè vßng cña cuén s¬ cÊp vµ cuén thø cÊp. Khi lµm viÖc ë chÕ ®é A biªn ®é dßng ra ImC nhá h¬n dßng mét chiÒu IC0, biªn ®é ®iÖn ¸p ra UmC nhá h¬n UC0 nªn  ,  nhá h¬n 1, tøc lµ hiÖu suÊt  < 50% ( theo lý thuyÕt). Thùc tÕ hiÖu suÊt chØ ®¹t vµi phÇn tr¨m v× nÕu t¨ng hiÖu suÊt th× mÐo sÏ t¨ng. HiÖu suÊt thÊp lµ nh-îc ®iÓm c¬ b¶n cña chÕ ®é A, v× vËy ë c¸c tÇng c«ng suÊt chÕ ®é nµy Ýt ®-îc sö Rt Ur dông. MÐo tÇn sè trong tÇng ngoµi nh÷ng lý do ®· xÐt 1R 1 trong khuÕch ®¹i ®iÖn trë, cßn mét nguyªn nh©n lµ Cn _ biÕn ¸p. §Ó t¨ng tÇn sè giíi h¹n trªn cÇn gi¶m ®iÖn R2 Ucc Uv CL c¶m tiªu t¸n cña biÕn ¸p, cßn ®Ó më réng ë vïng tÇn RE CE + sè thÊp cÇn t¨ng ®iÖn c¶m cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p ra. MÐo phi tuyÕn còng g©y nªn do lâi s¾t tõ cña biÕn H×nh 4.41 khuÕch ®¹i c«ng suÊt ¸p lµm viÖc ë miÒn b·o hoµ tõ. biÕn ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é A Ta xÐt c¸c quan hÖ cô thÓ trong tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®¬n cã biÕn ¸p h×nh 4.41 theo ®å thÞ ®Æc tuyÕn ra t-¬ng tù nh- khuÕch ®¹i ®iÖn trë v× cïng lµm viÖc ë chÕ ®é A. (H×nh 4.42). §å thÞ tr×nh bµy ph-¬ng ph¸p 3 mÆt ph¼ng ph©n tÝch khuÕch ®¹i .Tõ ®å thÞ ®Æc tuyªn ra ta thÊy ®-êng t¶i mét chiÒu qua ®iÓm 0 vµ ®iÓm U0 rÊt dèc, hÇu nh- th¼ng ®øng v× t¶i mét chiÒu lµ ®iÖn trë thuÇn cña cuén s¬ cÊp biÕn ¸p kh¸ nhá. PhÝa tr¸i lµ ®å thÞ dßng colect¬ biÕn thiªn h×nh sin ,phÝa d-íi lµ ®å thÞ ®iÖn ¸p colet¬ biÕn thiªn h×nh sin .T¶i xoay chiÒu quay vÒ cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p lµ: rt~ = r1 + n2( Rt + rr )  n2Rt (4.103) Trong ®ã r1, r2 - ®iÖn trë thuÇn ( d©y cuèn) cuén s¬ vµ cuén thø cña biÕn ¸p, 118
  2. W1 n= , hÖ sè biÕn ¸p, W1, W2 - sè vßng d©y cuén s¬ vµ cuén thø cña biÕn ¸p. §Ó W2 chän to¹ ®é tÜnh IC0, UC0 ph¶i x¸c ®Þnh ®-îc UCm, ICm. C¸c tham sè x¸c ®Þnh nh- sau: c«ng suÊt xoay chiÒu P~ trªn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p ( trong m¹ch colect¬ cña tranzistor) lµ: Pt P~ = ( 4.104) ba ba = 0,8  0,95 - hiÖu Ic Q suÊt cña biÕn ¸p. Icm o TÝn hiÖu ra coi lµ h×nh sin th×: Icm H 2 U I P  cm cm  U C  ~ 2 R Uc0 Ucmax t~ 2 2 U Cm Ucm U Cm Ucm  2 (4.105) 2R t ~ 2n R t Tõ ®ã: H×nh 4.42 §Æc tuyÕn ra cña K§ ®¬n biÕn ¸p 2 2 U Cm U cm .ba   (4.106) 2 P~ R t 2 Pt .R t Chän UCm theo trÞ sè ®iÖn ¸p d- UCE sao cho UCE0  UCC, tõ ®ã x¸c ®Þnh ICm = UCm / ( n2Rt). Sau khi t×m ®-îc ®iÓm c«ng t¸c tÜnh UCE0  UC, ICm  IC 0 th× dùng U CE ®-êng t¶i ®éng víi gãc nghiªng : R t ~  I C Chän tranzistor ph¶i chó ý ®Õn c¸c ®IÒu kiÖn sau: IC cho phÐp > IC 0 + ICm ( 4.107) UCE cho phÐp > UCE0 + UCm  2UCC ( 4.108) PC cho phÐp > PC = UC 0. IC 0 ( 4.109) U Cm I Cm Theo h×nh (4.42) th× : P~  chÝnh lµ diÖn tÝch tam gi¸c OQH. 2 Theo IC 0 t×m IB0 råi tÝnh R1, R2 nh- môc 4.5. HiÖu suÊt cña tÇng khuÕch ®¹i  = c.ba ;c - hiÖu suÊt cña m¹ch colect¬. ë chÕ ®é A khi kh«ng cã tÝn hiÖu P~ = 0 th× PC = P0 nªn cÇn chän chÕ ®é nhiÖt cña tranzistor theo P0 ®Ó b¶o ®¶m tranzistor kh«ng bÞ h-. 4.12.2. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Èy kÐo cã biÕn ¸p 119
  3. §Ó t¨ng hiÖu suÊt cña tÇng th× kh«ng thÓ ®Ó tranzistor lµm viÖc ë chÕ ®é A mµ lµm viÖc ë chÕ ®é B hoÆc chÕ ®é AB. Khi lµm viÖc ë chÕ ®é B th× nÕu tÝn hiÖu ®Çu vµo b»ng kh«ng th× dßng colect¬ sÏ b»ng kh«ng, nªn lóc nµy c«ng suÊt PO tiªu hao nguån sÏ b»ng kh«ng, hiÖu suÊt t¨ng. Tuy nhiªn lµm viÖc ë chÕ ®é B hoÆc AB tÝn hiÖu ra chØ tån t¹i trong mét phÇn cña chu kú nªn mÐo phi tuyÕn lín. §Ó gi¶m mÐo dïng hai tranzistor m¾c ®Èy kÐo.XÐt s¬ ®å nguyªn lý h×nh 4.43a. ë ®©y biÕn ¸p BA1 lµ biÕn ¸p ®¶o pha ,t¹o ra hia ®iÑn ¸p cã biªn ®é nh- nhau nh-ng ng-îc pha ®Ó kÝch vµo baz¬ cña hai tranzistor. BA2 lµ biÕn ¸p ra. Hai tranzisto T1 vµ T2 m¾c ®Èy kÐo. M¹ch colect¬ cña mçi m¹ch tranzisto m¾c víi mét nöa cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p ra. Tû sè biÕn ¸p ra lµ n2 = w1/w2 = w1'/ w2 ( w1 = w1'). NÕu tÇng lµm viÖc ë chÕ ®é AB th× Rb1, Rb2 ®¶m b¶o thiªn ¸p cho chÕ ®é nµy.NÕu tÇng lµm viÖc ë chÕ ®é B kh«ng cÇn ®Þnh thiªn ; Rb1, Rb2 lóc nµy cã t¸c dông ®Ó b¶o ®¶m c«ng t¸c cho m¹ch vµo cña tranzisto trong chÕ ®é gÇn víi chÕ ®é nguån dßng. XÐt s¬ ®å lµm viÖc ë chÕ ®é B. Khi kh«ng cã tÝn hiÖu vµo th× ®iÖn ¸p trªn baz¬ cña c¶ hai tranzisto so víi emit¬ ®Òu b»ng kh«ng. NÕu ta bá qua dßng ng-îc colect¬ th× cã thÓ coi dßng ®iÖn trong tÇng b»ng kh«ng, ®iÖn ¸p trªn t¶i còng b»ng kh«ng. Trªn colect¬ cña mçi tranzistor cã ®iÖn ¸p xÊp xØ b»ng E0. Khi cã tÝn hiÖu vµo, gi¶ sö nöa chu kú ®Çu lµ d-¬ng th× T1 sÏ th«ng vµ khuÕch ®¹i, T2 tiÕp tôc ®ãng. Trªn cuén w1 sÏ t¹o nªn ®IÖn ¸p Uw1 = iC1. Rt~ = iC1.n22.Rt = .iB1.n22.Rt. Trªn t¶i Rt sÏ cã ®iÖn ¸p ra Ur = Uw1/n2. Khi tÝn hiÖu chuyÓn sang nöa chu kú ©m th× T1 ®ãng l¹i, T2 th«ng vµ khuÕch ®¹i, iC2 = iB2. §iÖn ¸p trªn w1' cïng trÞ sè víi Uw1 nÕu hai tranzisto hÖt nhau, ng-îc pha nªn t¹o nªn t¶i ®iÖn ¸p ë b¸n chu kú ©m. H×nh 4.43b m« t¶ mét nöa chu kú cña mét tranzisto. §-êng t¶i xoay chiÒu víi Rt~ = n22.Rt ®-îc dùng t¹i ®iÓm UCE0 = E0 vµ IC 0 = I0  0. Tõ ®ã ta cã: P~ = 1/2UCm.ICm ba  U mc .I mc Pt  ba  P~  (4.112)  TrÞ sè trung b×nh cña dßng tiªu thô nguån IO x¸c ®Þnh theo thµnh phÇn mét chiÒu cña chuçi Furie trong mét nöa chu kú:  I IC TB  I   I sin  d   Cm  Cm (4.113)   C«ng suÊt nguån tiªu thô P0 lµ: I .E Po  I  .E   mc  (4.114)  P~ U cm .I cm I E  U HiÖu suÊt cña m¹ch colect¬ lµ : c   / 2 cm o  . cm Po 2  4 E0 (4.115) 120
  4. HiÖu suÊt cña c¶ tÇng Ib T1 khuÕch ®¹i lµ: a) ib(t)  U    c . ba 2   ba 2 . . cm UBE 4 Eo T2 (4.116). NÕu chän ®iÖn ¸p d- UCE cµng nhá th× hiÖu suÊt cµng lín. NÕu coi ba2  1 ,  Ib UC  EO th×  =  0,785 . Thùc b) T1 ib(t) 4 tÕ  ®¹t 0,6 – 0,7, lín gÊp 1,5 UBE lÇn so víi tÇng khuÕch ®¹i ®¬n. C«ng suÊt tiªu t¸n trªn T2 colect¬ cña tranzistor H×nh4.44 §Æc tuyÕn cña Pc  Po  P~  khuÕch ®¹i ®Èy kÐo 2 I Cm .E o 1 a) chÕ ®é B  I Cm U Cm  b) chÕ ®é AB  2 1 2E 0 1 [ U cm  U 2 ] cm R t~  2 121
  5. (1.117) Theo (4.117) th× c«ng suÊt tiªu t¸n phô thuéc vµo UCm. LÊy ®¹o hµm (4.117) theo UCm t×m cùc ta cã PCmax ®¹t khi UCm= UCm* = 2EO/ = 0,64EO vµ:   Eo Pc max    (4.118)  . R t CÇn chó ý lµ kh«ng thÓ chØ chän tranzisto theo c«ng suÊt mµ ph¶i chän theo c¶ ®iÖn ¸p. Biªn ®é ®iÖn ¸p trªn cuén s¬ cÊp UCm  EO nªn ®iÖn ¸p ng-îc ®Æt lªn tranzisto ®ang kho¸ lµ EO + UCm  2EO. ë chÕ ®é B ,theo lý thuyÕt, kh«ng cÇn ®Æt thiªn ¸p cùc B, tøc lµ UBE 0 = 0. Tuy nhiªn ®o¹n ®Çu cña ®Æc tuyÕn vµo cña tranzistor lµ ®o¹n kh«ng tuyÕn tÝnh ( khi dßng baz¬ nhá) nªn mÐo phi tuyÕn t¨ng, gäi lµ mÐo gèc ( h×nh 4.44a). ë ®©y lµ ®Æc tuyÕn vµo cña hai tranzistor vÏ chung trªn mét ®å thÞ. Tõ h×nh 4.44a ta thÊy nÕu uV lµ h×nh sin th× iB kh«ng ph¶i lµ h×nh sin khi iB gÇn gèc to¹ ®é, v× vËy dßng iC còng sÏ kh¸c d¹ng h×nh sin. ë chÕ ®é A hiÖn t-îng nµy kh«ng cã v× dßng iB tÜnh ®ñ lín ®Ó lo¹i bá ®o¹n gèc to¹ ®é. Muèn gi¶m mÐo gèc ph¶i chuyÓn sang lµm viÖc ë chÕ ®é AB b»ng cÆp ®iÖn trë ®Þnh thiªn R1R2. §Æc tuyÕn vµo cña hai tranzistor cã ®Þnh thiªn UBO vÏ chung ®å thÞ h×nh4.44b. ë ®©y chän UBO, IBO vµ ICO kh¸ nhá nªn mäi c«ng thøc ë chÕ ®é B ®óng cho chÕ chÕ ®é AB. 4.11.3.KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Èy kÐo kh«ng biÕn ¸p. Trong c¸c s¬ ®å khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®· xÐt dïng biÕn ¸p ®Ó phè hîp trë kh¸ng t¶i víi tranzisto ®Ó cã c«ng suÊt ra lín , hiÖu xuÊt cao. NÕu tranzisto cã hç dÉn S lín th× cã thÓ m¾c t¶i trùc tiÕp vµo colecto cña tranzisto(trë kh¸ng t¶i cã thÓ nhá tíi møc chØ vµi «m),nghÜa lµ kh«ng cÇn biÕn ¸p.M¹ch khuÕch ®¹i kh«ng biÕn ¸p ®¬n th-êng m¾c theo s¬ ®å lÆp emit¬ ®Ó dÔ phèi hîp trë kh¸ng.Trë kh¸ng ra cña m¹ch lÆp emit¬ cì 1/S ;khi S ®ñ lín cã thÓ m¾c t¶i kh¸ nhá.Tuy nhiªn nÕu c«ng suÊt ra cì vµi chôc ®Õn vµi tr¨m mW trë lªn th× kh«ng nªn m¾c lÆp emit¬ v× m¹ch nµy cã hiÖu xuÊt nhá.C¸c m¹ch khuÕch ®¹i kh«ng biÕn ¸p th-êng m¾c theo s¬ ®å ®Èy kÐo,lµm viÖc ë chÕ ®é B hoÆc AB.M¹ch cã thÓ dïng tranzisto kh¸c lo¹i hoÆc cïng lo¹i. §Ó tr¸nh phiÒn phøc khi lùa chän hoÆc thay thÕ c¸c Tranzitor kh¸c lo¹i nh-ng l¹i ®ång nhÊt vÒ tham sè, cã thÓ sö dông hai Tranzitor cïng lo¹i nh- h×nh 4.45a. ë ®©y cã tÇng khuÕch ®¹i ®¶o pha trªn T3 t¹o ra 2 ®iÖn ¸p cïng biªn ®é ng-îc pha ®Ó kÝch thÝch cho T1 vµ T2 m¾c ®Èy kÐo. ë khuÕch ®¹i ®Èy kÐo, Tranzitor T1 m¾c colect¬ chung, tranzitor T2 m¾c Emit¬ chung. Tõ ®©y ta thÊy dßng Emit¬ cña T1 coi xÊp xØ b»n dßng Colect¬ cña T2th× dßng 1 chiÒu qua ®iÖn trë t¶i Rt coi nh- b»ng kh«ng,tøc qua t¶i chØ cã dßng xoay chiÒu tÇn sè tÝn hiÖu .V× vËy cã thÓ m¾c nèi tiÕp víi t¶i mé tô Ct ,vµ luc ®ã cã thÓ dïng mét ngï«n vµ m¾c nh s¬ ®å h×nh 4.45b.Trong c¶ hai s¬ ®å nµy ph¶i cã tÇn khuÕch ®¹i ®¶o pha T3. 122
  6. M¹ch ®iÖn h×nh 4.45c còng t-¬ng tù nh- m¹ch h×nh 4.45b nh-ng tÇng khuÕch ®¹i ®¶o pha ë ®©y kh«ng dïng biÕn ¸p mµ dïng khuÕch ®¹i ®iÖn trë lÊy ra hai ®iÖn ¸p ë cùc C vµ cùc E ta gäi t-¬ng øng lµ UC vµ UE(so víi ®iÓm m¸t).Víi c¸ch lÊy ra nh- vËy th× tÇng T3 ®-îc gäi lµ tÇng ®¶o pha ph©n t¶i.ThËt vËy nÕu ta chän RCRE th× ®iÖn ¸p tÝn hiÖu trªn RC sÏ cã biªn ®é lµ UCm =ICm.RC,®iÖn ¸p trªn RE sÏ cã biªn ®é lµ UEm=IEmRE.V× IEmIcm nªn UCm UEm ;mÆt kh¸c 2 ®iÖn ¸p nay ng-îc pha (v× ®iÖn ¸p trªn cùc C ng-îc pha víi ®iÖn ¸p vµo,®iÖn ¸p trªn cùc E ®ång pha víi a) b) + BA T1 Ec BA1 T1 _ Rb1 Rb1 + Rt E0 + _ Ec Ct T3 T2 _ T3 T2 Rb2 Rb2 Rt c) d) Rb1 R’ b1 + Rb1 RC T1 RC T1 Ec + _ C n1 E0 T3 _ T3 + Rt Ec Ct _ RE Cn2 T2 RE T2 Rb2 R’ b2 Rt Rb2 e) H×nh4 .45 C¸c s¬ ®å khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Èy kÐo Rb1 RC T1 a,b) S¬ ®å nguyªn lý khuÕch ®¹i ®Èy + kÐo biÕn ¸p m¾c nguån riªng vµ m¾c E0 nguån chung T3 _ c) S¬ ®å nguyªn lý khuÕch ®¹i ®Èy kÐo Ct kh«ng biÕn ¸p dïng khuÕch ®¹i ®¶o RE T2 pha ph©n t¶i .d,e) S¬ ®å nguyªn lý Rb2 Rt khuÕch ®¹i ®Èy kÐo kh«ng biÕn ¸p dïng 2 bãng ng­îc tÝnh ®iÖn ¸p vµ ).Nh- vËy tÇng dÈo pha ph©n t¶i còng t¹o ra 2 ®iÖn ¸p cïng biªn ®é ng-îc pha nh- tÇng ®¶o pha cã biÕn ¸p. Tuy nhiªn tÇng nµy kh«ng khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p v× UEm UVm= UBm.Hai ®iÖn ¸p tõ 2 cùc C vµ E ®-a tíi cùc B cña 2 tranzisto t-¬ng øng 123
  7. qua hai tô nèi tÇng Cn1vµ Cn2.Hai tranzisto T1 vµ T2 ®-îc ®Þnh thiªn riªng t-¬ng øng b»ng Rb1-Rb2 vµ R’b1-R’b2. M¹ch ra cña T1 vµ T2 còng m¾c nh- m¹ch h×nh 4.45b. M¹ch ®iÖn h×nh 4.45d lµ m¹ch ®Èy kÐo dïng hai lo¹i bãng kh¸c tÝnh víi T1 lµ tranzisto ng-îc,T2-thuËn,dïng nguån ®èi xøng(hai nguån riªng biÖt).Do hai tranzisto kh¸c lo¹i nªn chóng cïng®-îc kÝch thÝch bëi mét ®iÖn ¸p lÊy tõ cùc C cña tÇng T3(baz¬ T1 vµ T2 víi nhau vµ nèi víi ®Çu ra cña tÇng T3).M¹ch ra cña s¬ ®å nµy dïng hai nguån nh- h×nh 4.45a,tuy nhiªn còng cã thÓ dïng mét nguån-M¹ch h×nh 4,45e.CÇn l-u ý lµ khi m¾c nh- vËy th× hai tranzisto ph¶i cã tham sè vµ ®Æc tuyÕn c¬ b¶n gièng nhau. Khi lµm viÖc ë chÕ ®é B th× khi kh«ng cã tÝn hiÖu vµo, c¶ hai tranzisto ®Òu ®ãng,®iÖn ¸p cña c¸c colect¬ lµ E0/2 (so víi m¸t),dßng qua t¶i b»ng kh«ng,sôt ¸p trªn t¶i còng b»ng kh«ng . Khi ®-a vµo tÝn hiÖu h×nh sin th× hai tranzisto sÏ xen kÏ nhau ®ãng më , c¸c dßng colect¬ sÏ lµ c¸c dßng h×nh sin víi ®é réng b»ng nöa chu kú(gãc c¾t =900) ;dßng ®iÖn trong c¸c tranzisto cã chiÒu ng-îc nhau,dßng qua t¶i lµ tæng nªn còng cã d¹ng h×nh sin. Trong c¸c m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt kh«ng biÕn ¸p cã thÓ æn ®Þnh nhiÖt b»ng m¹ch bï hoÆc m¹ch håi tiÕp ©m nh- trong c¸c m¹ch khuÕch ®¹i ®· xÐt. Ng-êi ta dïng ®iot, tranzitor hoÆc ®iÖn trë nhiÖt ®Ó bï nhiÖt. VÝ dô h×nh 4.46 lµ khuÕch ®¹i ®Èy kÐo víi ®Çu vµo cña T1 vµ T2 ®Êu víi hai ®iot D1 vµ D2 võa ®Þnh thiªn t¹o chÕ ®é AB, võa bï nhiÖt. Hai diot nµy ®-îc ph©n cùc thuËn ,sôt ¸p trªn chóng sÏ ®Æt ®iÓm c«ng t¸c cho hai tranzisto.§iÖn ¸p ph©n cùc cho T1 vµ T2 ®Ó t¹o UB0 lµ ®iÖn ¸p thuËn sôt trªn D1 vµ D2, UB1,B2 = (1,11,2)V vµ cã hÖ sè nhiÖt ©m(-1mA/ 0C) ®Ó bï l¹i sù t¨ng dßng IC 0 theo nhiÖt ®é. Ngoµi ra cßn t¹o håi tiÕp ©m æn ®Þnh nhiÖt cho T1 vµ T2.Sù lµm viÖc cña s¬ ®å nµy còng t-¬ng tù nh- h×nh 4.45d. Cuèi cïng cÇn nhÊn m¹nh r»ng,trong c¸c m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt lín,®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chÞu dßng cña c¸c tranzisto,c¸c tranzisto c«ng suÊt cã thÓ ®-îc m¾c song song .Ngoµi ra cßn T1 E 01 l¾p c¸nh to¶ nhiªt ®Ó tang ®é bÒn cña tranzisto. Rt D1 D2 T2 E 02 H×nh 4.46 124