Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Nguyễn Văn Hân (Phần 4)

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Nguyễn Văn Hân (Phần 4)

1. 2.3.5. KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT • Những vấn đề chung: Là tầng cuối cùng mắc với tải. Chú ý chỉ tiêu năng lượng. • K.đại công suất có biến áp hay không dùng biến áp. • Ba chế độ thường gặp ở tầng K.đại công suất: chế độ A; AB; B. a. K.đại CS có biến áp ở chế độ A Dòng ra lớn nên RE không quá lớn. Công suất ra tải chịu ảnh hưởng của hiệu suất biến áp. a-b=0,8 0,9 Tính từ trễ của lõi biến áp ảnh hưởng đến đáp truyến tần số. Chú ý công suất tiêu hao trên mặt ghép của T1 để tính cánh toả nhiệt. Hiệu suất tiến tới giá trị tới hạn là 0.5 1
2. b. K.đại CS đẩy kéo chế độ B có biến áp • Tr1 tạo hai tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng pha ngược nhau. • R1 và R2 xác định cho T1; T2 ở chế độ B. - + - + • Khi T1 thông thì T2 cấm và + + - - ngược lại T2 thông thì T1 - + + - - cấm. + + - • Một chu kỳ hình sin ở lối vào sẽ có một chu kỳ tương ứng trên Rt • Hiệu suất của tầng 0,6 đến 0,7 (1,5 lần so với tầng đơn chế độ A) • Tranzito chỉ làm việc nửa chu kỳ nên đảm bảo CS ra tải tốt hơn. • Hai biến áp ảnh hưởng lên dải tần tần số, trọng lượng và kích 2 thước bộ k.đại.
3. c. K.đại CS đẩy kéo không có biến áp • Sơ đồ mạch điện; nhiệm vụ các linh kiện. • Hai nguồn nuôi có giá trị điện áp bằng nhau. • Mỗi tranzito chỉ làm việc ở một nửa chu kỳ. • Cả hai nửa chu kỳ tải đều tiêu thụ năng lượng điện của nguồn cung cấp. • Hai tranzito phải có tham số tương đương nhau (Cặp tranzito bổ trợ). • Thay bằng mạch dùng một nguồn nuôi. 3
4. c. K.đại CS đẩy kéo không có biến áp • Một nửa chu kỳ dòng điện của nguồn cung cấp qua tải, C, T2. Tụ C nạp điện. • Nửa chu kỳ sau dòng điện từ tụ qua tải và T1. - + • Chỉ có một nửa chu kỳcủa tín hiệu mạch điện tiêu thụ năng lượng của nguồn nuôi nên đạt hiệu suất cao rất cao. • Muốn công suất ra lớn cần mắc theo sơ đồ Darlingtơn. Hệ số k đại dòng điện:  = 1 1’ = 2 2’ 4
5. 2.3.6a KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU BIẾN THIÊN CHẬM GHÉP TRỰC TIẾP K • Tín hiệu biến thiên chậm có tần số 0. • Ghép tầng không thể dùng tụ Ko hay biến áp mà phải ghép trực f tiếp. • Việc nối nhiều tầng sẽ đẩy cao giá trị nguồn nuôi nên phải lắp xen tầng dịch chuyển mức điện áp. • Tính ổn định nhiệt của các tầng đầu rất quan trọng vì những biến đổi của nó được k.đại rồi truyền sang tầng sau. • R1; R2; Re1 phân cực cho T1. Rc1; Re1; T1 và Re2 định điểm làm việc cho T2. 5
6. 2.3.6b. KHUẾCH ĐẠI VI SAI • Làm việc theo nguyên lý cầu cân bằng song song: Rc1=Rc2; T1 giống hệt T2. • Nguồn ổn dòng giữ cho tổng Ie1+Ie2=Ie luôn không đổi. Ura=Uc1-Uc2 = Uc2+ Uc1=2| Ic| Rc • Nếu tín hiệu vào bằng nhau và đồng pha nhau thì Ura=0 -> Kvs=0. • Nếu tín hiệu vào không bằng nhau Kvs 0. • Nếu tín hiệu vào bằng nhau và ngược pha nhau thì Ura 0 -> Kvs đạt giá trị cực đại . • Đặc trưng k.đại của tầng vi sai là hệ số nén tín hiệu đồng pha: N = 20 lg (Kđ/ Kvs) tính bằng dB. Thường khoảng -60 đến -100dB. • Điện trở vào lớn hàng chục M. Nếu dùng tranzito trường thì trở vào còn lớn hơn nữa (đặc biệt khi dùng MOSFET). 6
7. Nguyên lý hoạt động • Khi Uv1=Uv2=0. Do mạch KĐVS là mạch cầu cân bằng nên Ur=Uc1-Uc2=0 • Khi Uv1>0, Uv2=0. Mạch cầu không còn cân bằng nữa. Uv1 tăng làm Ib1 tăng dẫn đến Ie1, Ic1 tăng, Uc1 giảm 1 lượng ΔUc1. Ie1+Ie2=Ie không đổi nên khi Ie1 tăng thì Ie2 giảm, nên Uc2 tăng 1 lượng ΔUc2=ΔUc1. Do vậy điện áp ra vi sai tăng 1 lượng 2ΔUc1. Tương tự cho trường hợp Uv1=0 và Uv2>0. • Khi Uv1>0, Uv2 0, Uv2>0 (đồng pha) thì điện áp ra vi sai tỷ lệ với (Uv1-Uv2). Nếu Uv1=Uv2 thì điện áp ra vi sai bằng 0, hệ số KĐ đồng pha Kđ=0. 7
8. Hệ số khếch đại Hệ số khuếch đại điện áp từng tầng. U1,2 RC RC K1,2 en Rn 2rV Rn 2 rB 1  rE Hệ số khuếch đại điện áp vi sai 2 U 2R 2R Kvs 1,2 C C en Rn 2rV Rn 2 rB 1  rE Khi : Rt , Rn 0 RC RC Kvs 8 rV rB 1  rE
9. 2.4. KHUẾCH ĐẠI DÙNG VI MẠCH THUẬT TOÁN 2.4.1. Khái niệm chung • Ba đặc tuyến quan trọng • K đai thuật toán (Operational 1. Đặc tuyến truyền đạt Ur Amplifier) có các đặc điểm:  +Ec - Hệ số khuếch đại lớn (105 lần) Urmax đảo Urmax không đảo - Hai lối vào vi sai, một lối ra Uv - Điện trở vào vô cùng lớn (-> ) -Ec - Điện trở ra nhỏ ( Rra < 100) 2. Đặc tuyến biên độ - Có thể thực hiện các phép tính: Ku cộng, trừ, vi phân  • Kí hiệu khuếch đại thuật toán f trong Work Bench 3. Đặc tuyến pha 0  1800 f 3600 9
10. 2.4.2. Khuếch đại đảo • Do trở vào của IC thuật toán Iht vô cùng lớn nên Iv = Iht • và (Uv-Uo)/R1=(Uo-Ur)/Rht • Khi K-> nên Uo vô cùng bé U0 Iv Uv /R1=-Ur /Rht Kđ = U r / Uv = -Rht / R1 • Hệ số khuếch đại đảo pha tín • Nếu R1 = 0 thì I = - U / R hiệu chỉ phụ thuộc vào giá trị v r ht hai điện trở người sử dụng hay Ur = - Iv.Rht. Điện áp ra tỉ lệ chọn lắp bên ngoài mà không với dòng điện vào -> đổi tín còn phụ thuộc vào IC nữa. hiệu dòng điện thành điện áp. • Nếu muốn cộng nhiều tín hiệu • Nếu chọn Rht = R1 thì mạch chỉ làm chức năng đảo pha vào thì mắc song song với Uv thuần tuý. 10
11. 2.4.3. Khuếch đại không đảo • Vì trở vào của IC thuật toán vô cùng lớn nên dòng vào tiến tới không. Khi đó Uo = 0. Như vậy: Uo R1 Uv = Ur . /(R1+Rht) Kkđ=Ur/Uv=(Rht+R1)/R1=1+Rht/R1 • Khi Rht = 0 thì Kkđ = 1 ta có bộ lặp lại điện áp Nếu muốn cộng nhiều tín hiệu vào thì mắc song song với Uv nhưng phải có • Thí nghiệm mạch này các điện trở xen giữa để tránh ảnh ở file kđai kh đao trong Work Bench hưởng lẫn nhau. 12
12. 2.4.4a. Khuếch đại cộng đảo • Các nhánh song song ở đầu vào là tín hiệu cần cộng. • Nêu các điện trở đều bằng nhau thì Ur = -  Ui • Nếu R1 = R2 = Rn và Rht thì mạch thực hiện phép cộng trước rồi khuếch đại lên với hệ số K= Rht / R1 lần. (chứng minh qua file: k dai cong dao ở Work Bench) 14
13. 2.4.4b. Khuếch đại cộng không đảo • Khi Uo=0 thì điện áp hai lối vào thuật toán như nhau. Uo R1 Uv+=Uv-=Ur. /(R1+Rht) Do Rv-> nên dòng vào -> 0 . Khi đó: • (Uv1 - Uv- )/R + (Uv2 - Uv- )/R = 0 • Hay Uv1 + Uv2 + + Un = n . Ur . R1/ (R1+Rht) (R1+Rht) • Ur =  Ui . /n R1. Nếu chọn các tham số sơ đồ thích hợp thì Ur =  Ui 16
14. 2.4.6. Bộ tích phân dùng vi mạch thuật toán • Do trở vàorất lớn nên tại mọi thời điểm IR = IC và • -C. dUr/ dt = Uv/R 1 t U U dt U r v ro CR 0 • Uro là điện áp trên tụ C tại t=0. Nếu chọn tại t=0 có Uv=0; Ur=0 và =RC là hằng số tích phân. 1 t • Nếu U là tín hiệu hình sin thì U U U dt v r r v 0 τ 0 bị xoay pha 90 và hệ số k đại tỉ lệ nghịch với tần số (bộ tích phân • Nếu Uv thay đổi từng nấc như một bộ lọc tần số thấp). (nhảy bậc) thì Ur tuyến tính theo thời gian. 18
15. 2.4.7. Bộ vi phân dùng vi mạch thuật toán KL KL   KL KL   • Tính toán cho kết quả U r = -RC. dUv/dt = . dUv/dt 0 • Nếu Uv là tín hiệu hình sin thì Ur bị xoay pha 90 và hệ số k đại tỉ lệ thuận với tần số (bộ tích phân như một bộ lọc tần số cao). • IC thuật toán dùng làm các mạch lọc có độ chính xác cao. 19
16. BÀI 2: IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN Mặt trước bảng mạch thí nghiệm 20
17. BÀI 2: IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN Mặt sau bảng mạch thí nghiệm 21