Mạch tương tự 1 – Tài liệu đọc
61
CHƯƠNG 5
MẠCH CÔNG SUẤT VÀ CÁC CHẾ ĐỘ CÔNG SUẤT
Nội dung:
• Chế độ khuếch đại
• Chế độ A
• Chế độ B
• Chế độ AB
• Chế độ C
• Các chế độ khác
5.1 Chế độ khuếch đại
- Chế độ khuếch đại là thuật ngữ dùng để phân biệt giữa các loại mạch khuếch đại khác
nhau
- Chế độ khuếch đại được đặc trưng bởi lượng tín hiệu đầu ra biến đổi trong một chu kì
hoạt động của tín hiệu đầu vào
- Các chế độ khuếch đại đa dạng từ hoàn toàn tuyến tính (chất lượng tín hiệu cao với
hiệu suất thấp) đến hoàn toàn phi tuyến (khi không cần quan tâm đến chất lượng tín
hiệu nhưng hiệu suất cao)
5.2 Chế độ A
5.2.1 Tổng quan
Trong chế độ A, mạch khuếch đại cho đầu ra trong toàn bộ chu kì của tín hiệu đầu vào (360°).
Hình 5. 1 Mạch khuếch đại chế độ A
Chúng ta cùng xem xét ví dụ dưới đây. Trên hình là 1 mạch khuếch đại sử dung BJT mắc E
chung. Tín hiệu đầu vào hình Sin được đưa vào mạch thông qua tụ C1. Tín hiệu đầu ra được
Mạch tương tự 1 – Tài liệu đọc
62
lấy tại ngõ ra Vout. Để đạt được độ tuyến tính và độ khuếch đại cao, bộ khuếch đại chế độ A
được phân cực dẫn điện trong toàn bộ chu kì của tín hiệu đầu vào.
Vì bộ khuếch đại chế độ A hoạt động trong vùng tuyến tính, điểm làm việc phải được chọn
phù hợp để đảm bảo hoạt động chính xác và độ méo thấp. Tuy nhiên, vì bộ khuếch đại luôn
ở trạng thái hoạt động nên nó liên tục mang theo dòng điện, điều này gây ra sự mất mát năng
lượng liên tục của bộ khuếch đại.
Do sự mất mát điện năng liên tục, bộ khuếch đại Class A tạo ra một lượng nhiệt lơn, làm hiệu
suất của chúng ở mức khoảng 30%, khiến chúng không thực tế cho các khuếch đại công suất
cao.
Ngoài ra, do dòng điện không tải cao của bộ khuếch đại, nên nguồn điện phải được tính toán
phù hợp và được lọc tốt để tránh nhiễu cho bộ khuếch đại.
Do hiệu suất thấp và vấn đề quá nóng của bộ khuếch đại Class A, các loại bộ khuếch đại hiệu
quả hơn đã được phát triển.
5.2.2 Hoạt động
Trong chế độ A, mạch khuếch đại cho đầu ra trong toàn bộ chu kì của tín hiệu đầu vào (360°).
Hình 5. 2 Hoạt động của chế độ A [1]
Mạch tương tự 1 – Tài liệu đọc
63
Hình 5. 3 Chọn điểm làm việc chế độ A [1]
Hình 5. 4 Hoạt động với tín hiệu AC [1]
5.2.3 Hiệu suất
▪ Công suất vào
Trong đó:
𝑉𝐶𝐶 : Điện áp nguồn cung cấp cho mạch khuếch đại
𝐼𝐶𝑄: Dòng điện thiên áp cực collector
▪ Công suất ra
Mạch tương tự 1 – Tài liệu đọc
64
Trong đó:
𝑉𝐶𝐸: Điện áp CE
IC: Dòng điện Collector
RC: Điện trở Collector
▪ Hiệu suất
Trong đó:
η: Hiệu suất
Po(ac): Công suất tín hiệu AC đầu ra
Pi(dc): Công suất DC đầu vào
▪ Hiệu suất tối đa
Mạch tương tự 1 – Tài liệu đọc
65
5.2.4 Ví dụ
Hình 5. 5 Tính toán công suất vào, công suất ra, hiệu suất
biết 𝐼𝐵 peak = 10mA [1]
▪ Điểm làm việc
▪ Công suất vào
▪ Công suất ra
▪ Hiệu suất: