Chương 6 Tầng Khếch đại công suất

Chia sẻ: Duy Tuyển | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

155
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tầng KĐCS (KĐ P) có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kích thích cho tải (mW đến 100W); công suất đưa đến tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng có biên độ lớn. Đặc trưng làm việc với tín hiệu lớn là các T không làm việc ở miền tuyến tính do đó không thể dùng sơ đồ tương đương để phân tích mà phải dùng phương pháp đồ thị dựa trên họ đặc tuyến vào và ra. Do làm việc cả ở miền phi tuyến nên méo phi tuyến sẽ lớn, khi thiết kế...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 6 Tầng Khếch đại công suất

Chương 6 Tầng Khếch đại công suất 6.1 Vấn đề chung (Chương 5: Các sơ đồ KĐ chuyên dụng và tạp âm yêu cầu SV tự đọc) Tầng KĐCS (KĐ P) có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kích thích cho tải (mW đến >100W); công suất đưa đến tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng có biên độ lớn. Đặc trưng làm việc với tín hiệu lớn là các T không làm việc ở miền tuyến tính do đó không thể dùng sơ đồ tương đương để phân tích mà phải dùng phương pháp đồ thị dựa trên họ đặc tuyến vào và ra. Do làm việc cả ở miền phi tuyến nên méo phi tuyến sẽ lớn, khi thiết kế hoặc phân tích mạch điện tầng KĐ P chú ý các biện pháp giảm méo. 1. Các tham số của tầng KĐ P - HSKĐ P KP là tỉ số giữa công suất ra và công suất vào KP = Pr/Pv - Hiệu suất là tỉ số giữa công suất ra và công suất tiêu thụ nguồn P0 Bô môn= ỹ rthu0 t điện tử η K P /P ậ 2. Chế độTrườngtác và định điểm làm việc công ĐHGTVT
• 2. Chế độ công tác và định điểm làm việc • Bộ KĐ P có thể được thiết kế làm việc ở các chế độ A, AB, B và C. Mỗi chế độ tương ứng với góc cắt θkhác nhau. ic ic ic PcMax 1 A Hyperbol P ube AB t B ube 2 2θ=T/2 UCE Max UCE t Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Lưu ý: • Trong chế độ A tín hiệu được KĐ gần như tuyến tính với góc cắt θ=T/2=1800, khi tín hiệu vào hình sin thì dòng tĩnh IC luôn lớn hơn biên độ dòng ra, do đó hiệu suất bộ KĐ chế độ A rất thấp (
6.2 Những vấn đề chung về mạch điện tầng KĐ công suất • Mạch điện tầng Tầng KĐ P KĐ P được phân Chế độ Đẩy kéo (thường dùng chế độ B loại theo bảng hoặc AB) A 6.1. • Tải của tầng KĐ Đẩy kéo song Dẩy kéo nối tiếp P thường mắc song trực tiếp vào C T cùng T khác T cùng T khác hoặc E. Có thể loại loại loại loại ghép qua C hoặc BA. Mạch ghép BA hiệu suất cao nhưng dải tần hẹp và kích thước lớn Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
6.3 Tầng KĐ đơn (chế độ A) • Điểm làm việc thay đổi UCC xung quanh điểm tĩnh, so RC I RB với tầng KĐ tín hiệu nhỏ, C nó chỉ khác là biên độ tín IB UCE hiệu lớn hơn, thường dùng ~ mạch EC hoặc CC cho HSKĐ P lớn và ít méo phi tuyến. ˆˆ ˆ2 ˆ2 U CE I C I C RC U CE • 3.1 Sơ đồ EC Pr = = = 2 2 2 RC • Với tín hiệu vào sin: ˆ = ( I CMax − I C min ) ˆ = (U CEMax − U CE min ) I U CE • Theo đặc tuyến ra xác định:C 2 2 (U CEMax −U CE min )( I CMax − I C min ) Pr = 8 • Vậy: Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Công suất ra lớn nhất khi có iC iC điều kiện: ICM • UCEMax-UCEmin~UCC tức biên ˆ IC IC0 U CC ˆ độ xoay chiều U CEMax ≈ ICm 2 • ICMax-ICmin~2IC0 và 2 U CC U CC I C 0 UCEm UCEM UCC UCE RCopt=UCC/2IC0 vậy PrMax ≈ 8RC ≈ 4 t UCE ˆ • Chú ý: đường tải càng nằm U CE gần Hyperbola P thì Pr càng lớn. Khi ghép điện dung với tải cần phân biệt đường tải tĩnh và động, điện trở ra tối t ưu: (RC//Rt)opt=UCC/2IC0 T • Công suất cung cấp P = 1 U ( I + I sin ωt )dωt =U I cho ∫ cc C 0 ˆC 0 CC C 0 mạch: T0 P ηMax = rMax 100% ≈ 25% • Vậy hiệu suất tối đa: P0 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 3.1 Sơ đồ lặp E (CC) • Họ đặc tuyến ra và đường tải tương tự mạch EC. Vẫn chọn điểm làm việc tĩnh ở giữa đường tải U CC −U CER U CC +U CER UCC • Ta có: U CE 0 = U CER + = 2 2 R1 • Biên độ áp ra cực đại: C U U − U CER p CE ˆ ˆ U E = CC IE ≈ IE0 R2 2 UB UE Rt=RE ˆ U C U CC − U CER • Khi trở tải đạt giá trị tối ưu: opt = ≈ R ˆ 2I E 0 IC ˆˆ ˆ2 (U CC −U CER ) 2 UE IE UE • Công suất ra lớn nhất:PrMax = = = 2 2 Ropt 8 Ropt • Công suất tiêu thụ: P0= UCCIE0 • Vậy hiệu suất cực đại: (U CC − U CER ) 2 1 U CC − U CER PrMax η Max = 100% = 100% = 100% ≈ 25% P0 8 RoptU CC I E 0 4 U CC Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 6.4 Tầng KĐ đẩy kéo • (dùng hai phần tử tích cực mắc chung tải) PT KĐ = PT KĐ = Rt • 4.1 Các loại sơ đồ: PT KĐ UCC UCC Rt = PT KĐ Nối // tiếp Nối tiếp Song song = = = = = = Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 4.2 Một số đặc điểm cơ bản • + Điểm đất của mạch // là đầu âm nguồn, điểm đất của nối tiếp là điểm giữa nguồn. • + Mạch đẩy kéo của 2 T cùng loại được kích thích bằng tín hiệu ngược pha. Thường dùng tầng đảo pha hoặc biến áp có điểm giữa nối đất về mặt xoay chiều. Ir • + Các tầng đẩy kéo có thể làm việc • ở chế độ A, AB hoặc B, nhưng • phổ biến là chế độ AB và B. Ur 00 • Ở chế độ B, điểm làm việc chọn Ur • sao cho dòng ra ở chế độ tĩnh Ir0=0, áp ra Ur0=UCC. • Ir Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 4.3 Mạch đẩy kéo // • Đặc trưng của các mạch đẩy kéo // phải dung BA để ghép 2 nửa điện trở tải. Sơ đồ mạch như hình 4.3 minh họa IC1 Ir R1 Nb Na N1 -+ Uv Ur Rt R2 Nb N1 N2 BA1 IC2 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Đặc điểm mạch điện: • - R1; R2 chọn sao cho dòng tĩnh qua chúng nhỏ (Chế độ AB). Nếu R2=0 thì UB=0 tương ứng với chế độ B. Ở chế độ AB IC0 €(10 - 100μA). Do BA2 phối hợp hai nửa hình sin của áp ra cung cấp cho tải do đó, trở kháng tải cho mỗi T được tính: R’t=n2Rt (n là hệ số ˆ U CC ˆ ˆ ˆ IC = U CE = nU r ' biến áp BA2 = N1/N2) do đó R t ˆ ˆ2 U r2 U CE Pr = =2 2 Rt 2n Rt • Công suất cung cấp cho tải: ˆ U CEMax = U CE − U CER • Biên độ áp cực đại của một T: (U CC − U CER ) 2 PrMax = • Vậy công suất ra lớn nhất: 2n 2 Rt ˆ T /2 • Giả thiết BKĐ làm việc trong ic 1 ic = ∫ ic (t )dt = π T0 • chế độ B, chúng ta có IC trung bình: ˆ 2ˆ 2 U CEU CC • Vậy công suất một chiều:0 = I cU CC = P π π n 2 Rt Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Chúng ta thấy công suất tiêu thụ phụ thuộc vào mức điện áp ra UCE. Công suất tiêu hao trên Colector PC là hiệu công suất cung cấp P0 và công suất tới tải Pr. ˆ ˆ2 2 U CEU CC U CE PC = P0 − Pr = −2 π n Rt 2 2n Rt ˆ = 2U U PC cực đại khi: CE π CC • • Ở chế độ B công suất tổn 4 lớn nhất là: hao PCMax = 2 PrMax π • Vậy hiệu suất cực đại: π PrMax η Max = 100% = 100% = 78.5% P0 Max 4 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
4.4 Mạch đẩy kéo dùng T khác loại IE +Ucc ˆ IR Uv Ur Rt UCE -Ucc UCEM=UCC ˆ UR Biên độ tín hiệu ra:U r = m(U CC − U CER ) Iˆr = mI EM ˆ m là hệ số tỷ lệ đặc trưng cân bằng giữa hai T, trong khoảng (0,1) ˆˆ 1 Ur Ir 1 2 Công suất ra: Pr = = m (U CC − U CER ) I EM 22 4 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Công suất một chiều cung cấp cho mỗi T: T 1ˆ 2 ∫ I r sin ωtdt = π U CC I EM P0 = U CC T0 • Công suất tổn hao trên mỗi T: m2 m Pc = P0 − Pr = U CC I EM − (U CC − U CER ) I EM π 4 • Cho đạo hàm dPc/dm=0 xác định giá trị m có công suất tổn hao lớn nhất: 2U CC 2 mP = ≈ π (U CC − U CER ) π cMax • Công suất tổn hao cực đại: 2 U CC I EM U CC I EM PcMax = 2 ≈ π (U CC − U CER ) π2 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
π 2 PcMax (U CC − U CER ) π 2 PcMax • Dòng emitter Max: = ≈ I EM 2 U CC U CC ˆ U r U CC − U CER 2 U CC Rt = = ≈2 • Trở tải tối ưu: ˆ π PcMax I EM Ir • Tổng công suất ra: π2 π2 (U CC − U CER ) 2 m2 Prtong = (U CC − U CER ) I EM = m 2 PcMax ≈ m 2 PcMax 2 2 2 U CC 2 2m • Tổng công suất tiêu P U CC I EM ≈ m2πPcMax 0 tong = π thụ: π Prtong η= ≈m • Hiệu suất: P0tong 4 • Với mạch cân bằng m=1: π η= = 78.5% 4 Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 4.5 Mạch đẩy kéo nối tiếp cùng loại Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• Mạch đẩy kéo cùng loại tự đảo pha Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 4.6 Một số mạch mở rộng và cải thiện đặc tính • 1. Mạch bù trôi • 2. Nguồn đơn cực • 3. Mạch bù Boostrap • 4. Bổ xung mạch hạn dòng • 5. Mắc nối tiếp nhiều T để nâng áp ra Bô môn Kỹ thuật điện tử Trường ĐHGTVT
• 4.6 Bài tập chương 4: Cho mạch như hình, các linh kiện có giá trị: Vcc=16V; R1=56KΩ; R2=20KΩ; +Vcc Re=2KΩ; Rc=3.3KΩ; Rt=6.2KΩ; Rb1 Rc (16V) rd=100Ω; β=150; rce=500KΩ; C2 UBE=0.7V. Rt Rb2 • 1. Nhận xét thuộc tính mạch điện Re • 2. Xác định điểm làm việc IBQ; ICQ; Ce UCEQ và dùng đường tải tĩnh biểu diễn trên họ đặc tuyến ra. • 3. Tính toán các tham số của mạch Ku; Zv; Zr • 4. Tính toán và so sánh tham số động Bô môn Kỹ thuật điện tử khi không có C . Trường ĐHGTVT