Bài giảng Mạch điện tử nâng cao - Chương 2: Mạch khuếch đại công suất âm tần

Chương 2:
KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 
ÂM TẦN
Khuếch đại công suất tuyến tính âm tần
(Kđại csuất lớp A CE, Kđại csuất ghép
biến áp)
Nội dung
zGiới thiệu
zKhuếch đại công suất lớp A kiểu chung
cực E (common-emitter)
zMạch khuếch đại ghép biến áp
(transformer-coupled)
zKhuếch đại công suất đẩy kéo (push-pull) 
lớp B
Mục tiêu và các yêu cầu trong khuếch đại
công suất
z Cung cấp đủ công suất cho tải một cách kinh tế
nhưng vẫn bảo đảm những đặc tính theo yêu
cầu như sau:
{Kích thước.
{Trọng lượng.
{Điện áp nguồn cung cấp.
{Méo dạng
{
z Người thiết kế phải kết hợp nhiều cách để đạt
được một thiết kế tối ưu.
{Transistor được sử dụng ở giới hạn của vùng hoạt động
có ích nhưng không gây phá hủy do quá nhiệt.
Phân loại khuếch đại công suất
Lớp A Lớp AB Lớp B Lớp C
+Tuyến tính
+Hiệu suất
thấp
+Tuyến tính với kiểu
mạch push-pull
+Hiệu suất trung bình
+Phi tuyến
+Hiệu suất cao, dùng
trong mạch cao tần
Nội dung
zGiới thiệu
zKhuếch đại công suất lớp A kiểu chung
cực E (common-emitter)
zMạch khuếch đại ghép biến áp
(transformer-coupled)
zKhuếch đại công suất đẩy kéo (push-pull) 
lớp B
Mạch khuếch đại ghép điện cảm, lớp A 
kiểu chung cực E
Mạch khuếch đại lớp A ghép
điện cảm chung cực E
Sơ đồ tương đương
( )CEQCE
L
CQC
L
ce
cLLLcce VvR
Ii
R
viRiRiv −⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛−=−⇒−=⇒=−= 1 
Ac load line
Các đường tải
Tầm dao động
điện áp vCE
Tính toán công suất
L
CC
CQCCCC R
VIVP
2
≈=
L
CCLCQ
L
LCmLLm
L
R
VRIP
RIRIP
22
22
22
max,
22
==
==
CQCEQ
L
CC
C
L
CC
C
Lcm
L
CC
LCCC
IV
R
VP
R
VP
RI
R
VPPP
==
=
−=−=
2
max,
2
min,
22
2
2
%50
2
1 
2
1)2/(
max
2
2
==
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛===
η
η
CQ
cm
CQCC
LCm
CC
L
I
I
IV
RI
P
P
Công suất nguồn cung cấp
Công suất truyền đến tải
Công suất tiêu tán trên cực C
Hiệu suất
Đường hyperbol tiêu tán cực đại trên cực
C
Transistor có các thông số
quan trọng sau (được cho
bởi nhà sản xuất):
+ Công suất tiêu tán cực
đại trên cực C
+ Dòng chịu đựng cực đại
+ Điện áp chịu đựng cực
đại
Trong thiết kế các giá trị này ko được quá giới hạn cho phép (thường
được nhân với 1 hệ số suy giảm).
CCQ
CEOCC
iI
BVV
max2
2
≤
≤
Đường hyperbol tiêu tán cực đại trên cực
C: ví dụ 1
Đường hyperbol tiêu tán cực đại trên cực
C: ví dụ 2
Nội dung
zGiới thiệu
zKhuếch đại công suất lớp A kiểu chung
cực E (common-emitter)
zMạch khuếch đại ghép biến áp
(transformer-coupled)
zKhuếch đại công suất đẩy kéo (push-pull) 
lớp B
Mạch kđại công suất ghép biến áp
z Điện trở tải RL được phản ánh qua biến áp trở
thành RL’
z Hoạt động của mạch kđ ghép biến áp giống như
mạch kđ ghép cuộn cảm-tụ điện
LL RNR
2' =
Các đường tải của mạch kđại csuất ghép
biến áp
z Đường tải của mạch kđ ghép biến áp giống như đường
tải mạch kđ ghép cuộn cảm-tụ điện, thay RL bằng RL’
z Tính toán công suất giống như tính toán cs mạch kđ
ghép cuộn cảm-tụ điện
Nội dung
zGiới thiệu
zKhuếch đại công suất lớp A kiểu chung
cực E (common-emitter)
zMạch khuếch đại ghép biến áp
(transformer-coupled)
zKhuếch đại công suất đẩy kéo (push-
pull) lớp B
Khuếch đại đẩy-kéo (Push-pull amp.)
( )21 CCL iiNi −=
Méo xuyên tâm (crossover distortion)
Crossover distortion
Xác định đường tải
'
1
LCE
C
Rv
i −= LCCCE NvVv +=2
Tính toán công suất (1)
( ) ( )[ ] cmCCTT CCCCCC IVdttitiTVP ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=+⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= ∫− π21
2/
2/ 21
Công suất nguồn cung cấp
'
2
'max,
22
L
CC
L
CC
CCCC R
V
R
VVP ππ =⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
Tính toán công suất (2)
'
2
max,
'222
2
22
L
CC
L
LcmLLm
L
R
VP
RNIRIP
=
==
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛≈⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
−⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=−=
''
2
'
2
2max,
2'
2 khi 1.01 
2
22
L
CC
cm
L
CC
L
CC
C
cmL
cmCCLCCC
R
VI
R
V
R
VP
IRIVPPP
ππ
π
( )
%5.78
4
/4/2
2
1
max
2
'
2'
≈=
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛===
πη
π
πη LCC
cm
cmCC
cmL
CC
L
RV
I
IV
IR
P
P
Công suất truyền đến tải
Công suất tiêu tán trên cực C
Hiệu suất
Sự thay đổi công suất và hiệu suất trong
khuếch đại đẩy kéo lớp B
Khuếch đại đẩy kéo với nguồn phân cực
=> Mục tiêu: tránh méo xuyên tâm
Phân cực bằng nguồn VBB Phân cực bằng bộ chia áp
điện trở
Mạch kđ công suất đối xứng bổ phụ
(complementary symmetry): OTL (1)
OTL = Output Transformer Less 
Mạch kđ công suất OTL (2)
OTL = Output Transformer Less 
Mạch kđ công suất OCL
OCL = Output 
Capacitor Less 
Mạch kđ công suất
BTL
TDA8567Q
4 × 25 W BTL quad car radio 
power amplifier
BTL = Balanced Transformer Less