Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 4 - Khuếch đại

Chia sẻ: Codon_03 Codon_03 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

163
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng của nguồn cấp 1 chiều được biến đổi thành dạng năng lượng tín hiệu khác ở đầu ra (lớn hơn về mặt biên độ dòng điện hoặc điện áp). Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này mời các bạn tham khảo "Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 4 - Khuếch đại".

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 4 - Khuếch đại

Chương 4 : Khuếch đại
 Khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng của nguồn cấp 1 chiều được biến đổi thành dạng năng lượng tín hiệu khác ở đầu ra (lớn hơn về mặt biên độ dòng điện hoặc điện áp)  Phân loại theo tần số khuếch đại  Khuếch đại tần số cực thấp(tín hiệu 1 chiều) ▪ Tần số trong khoảng 0-20Hz (tín hiệu điện tim)  Khuếch đại tín hiệu tần số thấp ▪ Tần số trong khoảng 20-200kHz(tín hiệu âm thanh, siêu âm)  Khuếch đại tín hiệu tần số cao ▪ Tần số trong khoảng 200kHz- 2GHz(sóng mang kênh thông tin radio, truyển hinh…..)
 Hệ số khuếch đại  Hệ số khuếch đại điện áp  Hệ số khếch đại dòng điện  Trở kháng vào ra  Hệ số méo  Dải động
U ra U ra K  * u Ku  Uv Ev Nói chung, vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên Ku là một số phức.   U ra U ra j ( ra  v )  Ku    .e  K u e j ku Ev Ev
 Do các tâng khuếch đại thường có các phần tử điện kháng và cảm kháng nên |Ku| và |ψku| thay đổi theo tần số.   K u  f1 ( ) là đặc tuyến biên độ – tần số của bộ khuếch đại.   ku  f 2 ( ) là đặc tuyến pha – tần số của bộ khuếch đại.  Ví dụ về đặc tuyến biên độ - tần số của bộ khuếch đại được biểu diễn như hình vẽ sau:
 Thường người ta tính biên độ hệ số khuếch đại |Ku| theo đơn vị decibel   K u (dB)  20. lg( K u )    Trên thực tế,giá trị của K u không ổn định. Độ bất ổn định của K u được định nghĩa như sau: K u dK u BK   Ku Ku
i ra Ki  iv   iraI ra j ( ra  v ) Ki    .e  K i .e j ki iv Iv   K i (dB)  20.lg ( K i )
 Trở kháng vào của mạch khuếch đại được định nghĩa như sau: Uv Zv  iv Ur Ur Uv Zi Ku   .  Ku . * Ev U v Ev Zi  Zv nếu Zi>>Zv thì K u  K u *   nếu Zi
 Trở kháng ra của mạch khuếch đại được định nghĩa là trở kháng trong của nguồn tương đương nếu ta nhìn từ phía tải : Ur Zr  ir Zt U r  Er . Zt  Zr  nếu Zt>>Zr thì U r  Er  nếu Zt
 Bộ khuếch đại điện áp lý tưởng có Ku rất lớn và không phụ thuộc vào nguồn và tải: K u    Z v   Z  0  r  Bộ khuếch đại dòng điện lý tưởng Ki rất lớn không phụ thuộc vào nguồn và tải: K i    Z v  0 Z    r
 Méo không đường thẳng:  Méo không đường thẳng do tính chất phi tuyến của các phần tử như transistor gây ra thể hiện ở việc xuất hiện những thành phần tần số lạ ở đầu ra mà không có ở đầu vào. Khi Uv chỉ có thành phần tần số nhưng đầu ra không chỉ xuất hiện thành phần tần số mà còn xuất hiện các thành phần tần số (n. ), với n=2,3... Các thành phần tần số (n. ), với n=2,3... gọi là các hài, giả thiết các hài có biên độ tương ứng là Unm ta định nghĩa hệ số méo không đường thẳng như sau: U 22m  U 32m  ...U nm 2   U 1m
 Méo tần số:  Do tính phi tuyến đối với các tần số khác nhau của các phần tử nên hệ số khuếch đại ở các tần số khác nhau sẽ khác nhau. Méo tần số tại tần số f0 được định nghĩa như sau: Ku M ( f0 )  max Ku ( f0 )
 Dải động được định nghĩa là tỷ số giữa biên độ tín hiệu vào lớn nhất để méo không đường thẳng chưa vượt quá mức danh định và biên độ tín hiệu vào nhỏ nhất để chưa bị ảnh hưởng bởi tạp âm: Uv Sd  max Uv min
 Để phần tử khuếch đại (transistor) làm việc bình thường, tin cậy ở một chế độ xác định thì cần hai điều kiện:  Phân cực tính cho phần tử khuếch đại.  Ổn định chế độ làm việc tĩnh đã được xác lập.  Khi thỏa mãn hai điều kiện trên thì ta sẽ có:  Khi Uv=0, phương trình đường tải tĩnh có dạng: U CE  I C .RC  EC  Khi Uv≠0, phương trình đường tải xoay chiều như sau: U CE  I C .( RC // Rt )  EC
 Nếu Q nằm trong khoảnh giữa M và N, trong đó M, N là giao điểm đường thẳng tải với các đường đặc tuyến ra tĩnh ứng với các chế độ tới hạn UBEmax và UBE=0 (IB=0), ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế độ A. Chế độ làm việc này có 2 đặc điểm cơ bản là: vùng làm việc gây ra méo nhỏ nhất và hiệu quả biến đổi năng lượng của tầng là thấp nhất.
 Khi Q dịch dần về phía điểm N, tầng khuếch đại sẽ chuyển dần sang chế độ AB và lúc Q trùng với N, ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế độ B. Đặc điểm của chế độ này là méo lớn.  Khi Q nằm ngoài N và lân cận M ta nói tầng khuếch đại đang làm việc ở chế độ khóa.
 Phản hồi là dẫn tin hiệu từ đầu ra quay về điểm đầu vào  Khối mạch khuếch đại K thực hiện khuếch đại tín hiệu vào. Khối mạch B thực hiện đưa tín hiệu ra quay lại đầu vào.
 Khi tín hiệu ra của khối phản hồi B cùng pha với tín hiệu vào thì sẽ làm tăng đầu vào, đầu ra sẽ tăng.  Đầu ra tăng sẽ làm đầu ra của khối phản hồi B tăng, từ đó đầu vào khối phản hồi K tăng, lại làm cho đầu ra tăng.  Quá trình cứ diễn ra như vậy, làm cho mạch không ổn định. Trường hợp này gọi là phản hồi dương.  Ứng dụng chính của phản hồi dương là các mạch tạo dao động.
 Khi tín hiệu ra của khối phản hồi B ngược pha với tín hiệu vào thì sẽ làm giảm đầu vào, từ đó làm giảm đầu ra.  Trường hợp này được gọi là phản hồi âm hay còn gọi là hồi tiếp âm.  Hồi tiếp âm cho phép cải thiện chất lượng một số thông số của mạch khuếch đại vì thế nó được ứng dụng rất rộng rãi