Chương 6 - Mạch khuếch đại công suất trình bày định nghĩa và phân loại mạch Mạch khuếch đại công suất , Mạch khuếch đại lớp A, Mạch khuếch đại đẩy - kéo lớp, Khuếch đại đẩy - kéo lớp AB. Mời các bạn cùng tham khảo!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Mạch điện tử: Chương 6 - Nguyễn Phước Bảo Duy
- Chương 6 - Mạch khuếch đại công suất
1. Định nghĩa và phân loại mạch KĐCS
2. Mạch khuếch đại lớp A
3. Mạch khuếch đại đẩy - kéo lớp B
4. Khuếch đại đẩy - kéo lớp AB
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Mạch khuếch đại công suất (Power amplifiers) có tác dụng cấp một
công suất lớn cho tải.
• Một số đặc tính cơ bản của mạch khuếch đại công suất
§ Trở kháng ra nhỏ.
§ Công suất tiêu tán trong mạch nhỏ.
§ Có khả năng cấp dòng hoặc áp lớn cho tải.
§ THD (total harmonic distortion) nhỏ.
• Trong chương này tập trung khảo sát mạch khuếch đại công suất
dùng BJT.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Đặc điểm của một BJT công suất
§ Hệ số khuếch đại dòng nhỏ.
§ Áp - dòng và công suất ngõ ra lớn.
§ Băng thông nhỏ.
• Bảng bên là thông số
của BJT thường và 2
BJT công suất thông
dụng.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Công suất tức thời tiêu thụ bởi BJT
pQ = vCEiC + vBEiB vCEiC
• Công suất trung bình
1
P v CE iC dt
TT
• Khi BJT hoạt động ở chế độ DC
P = VCEIC
• Khi thiết kế mạch công suất, cần đảm bảo P < PT, với PT là công suất
cực đại của BJT (maximum rated power).
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Ví dụ: cho mạch BJT như hình với V CC =
24V, RL = 8.
• DCLL: VCE = VCC - ICRL
• Công suất:
P = VCEIC = (VCC - ICRL)IC = VCCIC -IC2RL
• ICmax = 3A, VCEmax = 24V.
• Công suất cực đại: PT = 18W khi IC = 1.5A,
VCE = 12V.
• Khi thiết kế: chọn BJT có công suất lớn
hơn 18W, dòng lớn hơn 3A, áp lớn hơn
24V. Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Phân loại mạch khuếch đại công suất
• a. Lớp A
• b. Lớp B
• c. Lớp AB
• d. Lớp C
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1. Định nghĩa, ứng dụng và phân loại MKĐCS
• Phân loại mạch khuếch đại công suất
• Mạch khuếch đại lớp A tương tự như các mạch khuếch đại đã phân
tích ở chương 1, tuy nhiên ở đây tập trung vào tính toán công suất.
Nhược điểm của mạch khuếch đại lớp A là hiệu suất truyền công
suất thấp.
• Mạch khuếch đại lớp B và lớp AB thường thiết kế theo cặp, sao cho
mỗi transistor dẫn trong nữa chu kỳ và tắt trong nữa chu kỳ còn lại,
và gọi là khuếch đại đẩy kéo (push-pull).
• Mạch khuếch đại lớp C ít được sử dụng và không phân tích ở
chương này.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chương 6 - Mạch khuếch đại công suất
1. Định nghĩa và phân loại mạch KĐCS
2. Mạch khuếch đại lớp A
3. Mạch khuếch đại đẩy - kéo lớp B
4. Khuếch đại đẩy - kéo lớp AB
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
- Giả sử VCEQ = VCC/2, bỏ qua
VCEsat, dòng ic có biên độ cực
đại IP = ICQ VP = VCC/2:
iC ICQ Ip sin t
VCC
v CE Vp sin t
2
VCC ICQ
pQ v CE .iC (1 sin2 t)
2
(bỏ qua công suất cực B).
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
- Hiệu suất
signal load power (PL )
supply power (PS )
• PL: công suất trung bình trên tải.
• PS: công suất trung bình của nguồn cung cấp.
VP IP VCC ICQ
PL max
2 4 max 25%
PS VCC ICQ
- Mạch khuếch đại lớp A có hiệu suất thấp (thực tế < 20%), chỉ sử
dụng khi cần công suất nhỏ.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
Ví dụ: Cho mạch khuếch đại, BJT có
= 100, VCEsat = 0.2V, các tụ có giá trị
rất lớn. Tính công suất trung bình
cực đại trên tải RL và hiệu suất của
mạch.
Gợi ý:
ICQ = 1.92mA, xác định biên độ cực
đại của i c , từ đó xác định biên độ
cực đại của io, vo ...
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A với cuộn dây
(Inductively Coupled Amplifier)
- Giả sử L >> RL, RE rất bé, bỏ qua VCEsat.
- Khi max-swing:
VCC
ICQ ; VCEQ VCC
RL
- Biên độ dòng tải cực đại = ICQ.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A với cuộn dây
(Inductively Coupled Amplifier)
- Tính toán các công suất trung bình
1 2 1 VCC2
PL max ICQRL
2 2 RL max 50%
PS VCC ICQ
- Công dụng của cuộn dây ở đây là tạo
điện áp ngõ ra dao động với giá trị đỉnh
lớn hơn V CC (xem lại dao động áp ngõ
ra nếu không dùng cuộn dây?).
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A với biến áp
(Transformer Coupled Amplifier)
- Thực tế khó thiết kế mạch với cuộn
dây, nên sử dụng biến áp.
- Giả sử biến áp lý tưởng với hệ số biến
áp a = v1/v2, RE rất bé, bỏ qua VCEsat.
v1 2 v2 2 RDC RE
a a RL RL '
ic iL RAC RL '
tính toán tương tự mạch với cuộn
dây, thay RL bằng RL'.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A với biến áp
(Transformer Coupled Amplifier)
- Tính toán các công suất trung bình
1
PL max VCC ICQ
2 max 50%
PS VCC ICQ
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
Ví dụ: V CC = 12V, R E = 20, R L = 8, R 1 =
2.3k, R2 = 1.75k, = 40 và VBEon = 0.7V.
a. Xác định ICQ.
b. Xác định tỉ số biến áp thể tải nhận công
suất cực đại.
c. Xác định công suất tải cực đại.
d. Sử dụng kết quả câu c. và bỏ qua công
suất trên cực B, tính hiệu suất.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A ghép CC với
biến áp
- Giả sử biến áp lý tưởng với hệ số biến
áp a, RE rất bé, bỏ qua VCEsat.
ve 2 vo 2 RDC 0
a a RL RL '
ie io RAC RL '
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
• Mạch khuếch đại lớp A ghép CC với
biến áp
- Công suất trung bình trên tải:
2
V
1 p
PL
2 RL
với Vp là biên độ áp trên tải.
VCC VCC2
Vp max PL 2
a 2a RL
max 50%
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2. Mạch khuếch đại lớp A
Ví dụ: Mạch CC với biến áp lý tưởng, =
100, VBEon = 0.7V.
a. Thiết kế mạch để có độ lợi dòng Ai = io/ii
= 80.
b. Nếu biên độ dòng xoay chiều cực E
bằng 0.9ICQ, xác định công suất trên tải và
hiệu suất của mạch.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chương 6 - Mạch khuếch đại công suất
1. Định nghĩa và phân loại mạch KĐCS
2. Mạch khuếch đại lớp A
3. Mạch khuếch đại đẩy - kéo lớp B
4. Khuếch đại đẩy - kéo lớp AB
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
