Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 17

Chia sẻ: Minh Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

560
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch khuếch đại ghép trực tiếp Bộ khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (tín hiệu một chiều) làm việc với những tín hiệu có tần số gần bằng không và có đặc tuyến biên độ tần số

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 17

Chương 17: KHẾCH ĐẠI BIẾN THIÊN CHẬM a- Khái niệm chung. Mạch khuếch đại ghép trực tiếp Bộ khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (tín hiệu một chiều) làm việc với những tín hiệu có tần số gần bằng không và có đặc tuyến biên độ tần số như hình 2.93. Việc ghép giữa nguồn tín hiệu với đầu vào bộ khuếch đại và giữa các tầng không thể dùng tụ hay biến áp vì khi đó đặc tuyến biên độ tần số sẽ có dạng như hình 2.76a, tức là f = 0 khi K = 0. Ku f Hình 2.93: Đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại một chiều Để truyền đạt tín hiệu biến đổi chậm cần phải ghép trực tiếp theo dòng một chiều giữa nguồn tín hiệu với mạch vào bộ khuếch đại và giữa các tầng với nhau. Vì ghép trực tiếp nên việc chọn điểm làm việc có đặc điểm riêng so với các bộ khuếch đại đã khảo sát trước đây. Chẳng hạn, trong bộ khuếch đại ghép điện dung thì chế độ một chiều của mỗi tầng (chế độ tĩnh) được xác định chỉ do những phần tử của tầng quyết định và các tham số của nó được tính riêng biệt đối với từng tầng. Tụ điện ghép tầng sẽ cách ly thành phần một chiều theo bất kỳ một nguyên nhân nào của tầng này sẽ không ảnh hưởng đến chế độ một chiều của tầng kia. Trong bộ khuếch đại ghép trực tiếp, không có chấn tử để cách ly thành phần một chiều. Vì vậy, điện áp ra không những chỉ được xác định bằng tín hiệu ra có ích mà còn cả tín hiệu giả do sự thay đổi chế độ một chiều của các tầng theo thời gian, theo nhiệt độ hay 1 nguyên nhân lạ nào khác. Tất nhiên, cần đặc biệt quan tâm đến những tầng đầu vì sự thay đổi chế độ một chiều ở đây sẽ được các tầng sau khuếch đại tiếp tục. Sự thay đổi một cách ngẫu nhiên của điện áp ra trong bộ khuếch đại một chiều khi tín hiệu vào không đổi ∆Uvào = 0 gọi là sự trôi điểm không của bộ khuếch đại. Nguyên nhân trôi là do tính không ổn định của điện áp nguồn cung cấp, của tham số tranzito và điện trở theo nhiệt độ và thời gian. Gia số của điện áp trôi ở đầu ra ∆Utr.r được xác định khi ngắn mạch đầu vào bộ khuếch đại (en = 0). 1
Chất lượng bộ khuếch đại một chiều được đánh giá theo điện áp trôi quy về đầu vào của nó: ∆Utr.v = ∆Utr.r/K, ở đây K là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại. Độ trôi quy về đầu vào đặc trưng cho trị số tín hiệu là ở đầu vào bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại là K. Khi xác định dải biến đổi của điện áp vào en phải chú ý đến ∆Utr.r sao 2
cho ∆Utr.r là một phần không đáng kể so với tín hiệu ra có ích. Tùy thuộc vào yêu cầu của bộ khuếch đại mà trị số nhỏ nhất cũng phải lớn hơn ∆Utr.v hàng chục hoặc hàng trăm lần. Hình 2.94: Khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm Việc ghép trực tiếp các tầng trong bộ khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm quyết định những đặc điểm tính toán chế độ tĩnh của nó (điện áp và dòng điện khi en = 0). Tính toán tham số chế độ tĩnh của tầng phải chú ý đến các phần tử thuộc về mạch ra của tầng trước và mạch vào của tầng sau. Dưới đây ta sẽ khảo sát mạch khuếch đại một chiều hình 2.94 gồm 3 tầng ghép trực tiếp. Trong sơ đồ này colectơ của Tranzito trước được nối trực tiếp với bazơ của tranzito sau. Khi đó điện trở RE nhờ dòng IEO tạo nên điện áp cần thiết UBEO cho chế độ tĩnh của mỗi tầng. Điều đó đạt được bằng cách tăng điện thế âm trên emitơ của mỗi tranzito. Chẳng hạn, đối với tầng thứ hai UBEO2 = Uc01 - UEO2 = Uco1 – IEO2 RE2 (2-213) 3
ở mạch vào bộ khuếch đại (h.2.94a) người ta lắc một nguồn điện áp bù đầu vào ebv nối tiếp với nguồn tín hiệu vào sao cho khi en = 0, dòng qua nguồn bằng không. Muốn thế phải chọn điện áp bù ebv bằng UBO1. 4
Có thể tạo ra điện áp bù UBV nhờ RB1 và RB2 theo sơ đồ (h: 2.94b) ở đây EC .RB2 BV =Bo1 = R + R U U B2 B1 Tương tự trên mạch ra, tải Rt (h: 2.94a) mắc vào đường chéo một mạch cầu gồm các phần tử mạch ra tầng cuối và các điện trở R3 R4. Khi đó sẽ đảm bảo điều kiện Ut = 0 khi en = 0 điện trở R3 R4 đóng vai trò một bộ phân áp để tạo nên điện áp bù bằng Uco3 cho mạch ra của tầng khi en = 0. E .R U = C 4 = UCO3 (2-214) br R + 3 R4 Dưới đây sẽ khảo sát các chỉ tiêu đặc trưng cho bộ khuếch đại về dòng xoay chiều (đối với gia số điện áp tín hiệu vào). Nếu chọn R1 và R2 đủ lớn, thì điện trở vào của tầng có thể tính được từ: Rv = rb + (1 + β) (rE + RE) ≈ β1RE (2-215) Để xác định hệ số khuếch đại của mỗi tầng ta giả thiết Rc // Rv = Rc ; Rv1 > Rn khi đó các hệ số khuếch đại tương ứng của mỗi tầng sẽ là: R // R V R R K = C1 =C 1 (2-216) β 2 = C1 1 1 R β 1 E1 1β RE1 V1 .R R // R K 2 = C2 = β R =C (2-217) RV 3 2 β2 R R C2 2β V2 R2 E2 E2 R //(R t + R 3 // R 4 ) R C3 K = C3 = (2-218) β //(Rt + R3 // R 4 ) 3 RE3 3 V3 R 5
Rõ ràng hệ số khuếch đại của từng tầng tỉ lệ nghịch với điện trở emitơ của nó. Điện trở RE1 tính theo chế độ ổn định nhiệt của tầng đầu có trị số từ vài trăm đến vài kΩ. Điện trở RE của những tầng sau vừa để ổn định nhiệt độ, vừa để đảm bảo trị số UBEO yêu cầu tương ứng trong chế độ tĩnh. Khi ghép trực tiếp (h.2.94a) thì điện áp trên emitơ cũng như trên colectơ của mỗi tầng sau phải tăng dần lên (về trị số tuyệt đối trong trường hợp dùng tranzito pnp). Điều đó dẫn tới phải tăng RE ở mỗi tầng sau để có được UEO yêu cầu và do đó theo các hệ thức (2-216) + (2-218) làm giảm hệ số khuếch đại của chúng (K3 < K2 < K1) và hệ số khuếch đại chung. Thiếu sót của sơ đồ hình 2.94a có thể khắc phục bằng cách dùng các sơ đồ (94c,d). Trong sơ đồ (h.94c) điện trở RE có thể chọn nhỏ đi vì điện trở Rp, tạo thêm một dòng điện phụ chạy qua RE. Theo công thức (2-213) ta có (h.2.94a). 6
U - UB c RE2 = 01 (2-219) I E02 E02 đối với sơ đồ (h.2.94c) U - UB c RE2 = 01 (2-220) IE E02 02 + IP Cũng có thể thực hiện theo sơ đồ (h.2.94d) bằng cách mắc vào mạch emitơ một điôt ổn áp ở mức Uz khi đó : U - UBE02 c RE2 = 01 (2-221) - UD IE02 7
Các mạch khuếch đại một chiều ghép trực tiếp có đặc điểm là đơn giản, nhưng hệ số khuếch đại không cao (khoảng vài chục lần) chỉ dùng khi tín hiệu vào tương đối lớn 0,05 + 0,1V và độ trôi đòi hỏi không chặt chẽ. Muốn có hệ số khuếch đại lớn hơn (hàng trăm và hàng nghìn lần) thì cách ghép tầng như trên không thể được vì sẽ xuất hiện độ trôi không cho phép và việc bù nhiệt độ cũng khó khăn. Các mạch khuếch đại vi sai xét dưới đây sẽ khắc phục được các nhược điểm vừa nêu. 8