Bài giảng Tóm tắt môn Điện tử 2 - Chương 3: Khuếch đại công suất âm tần - Phạm Hồng Liên

kiện tín hiệu cực đại (sóng ra max-swing) ta có : 
L
CC
L
CC
CQcm
RN
V
R
V
II
2'max
=== (9) 
 VCEQ = VCC – ICQRE ≈VCC (10) (do RE rất nhỏ) 
 Khi đó : 
 + P
maxCC
= VCC '
L
CC
R
V
= 
L
CC
RN
V
2
2
 (5’) 
 + P
maxL
= 
L
CC
L
CC
L
L
CC
RN
V
R
V
R
R
V
2
2
'
2
'
2
' 2
1
2
1
.
2
1
==







 (6’) 
 + ηmax = 
max
max
CC
L
P
P
= 0,5 = 50 % (7’) 
 + P
maxC
= PCC = 
L
CC
RN
V
2
2
 khi PL = 0 
VCE
iCi
cmax
=2I
CQ
0
Q
DCLL (-1/RDC)
VCCVCEQ
ICQ
ADCLL (-1/RAC)
 0 ICmICmax
PL
PC
PCC
PLmax
 15 
 + 
L
CC
LCCC
RN
V
PPP
2
2
2
1
maxmaxmin
=−= (8’) 
 (Để chọn transistor người ta dùng chỉ số phẩm chất : 2
max
max =
L
C
P
P
 Ví dụ : WPWP LC 24 maxmax =→= ) 
III) BÔ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ÂM TẦN ĐẨY KÉO LỚP B: 
 
 Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp B dùng biến áp : 
• Nguyên lý hoạt động : 
 + 
2
1
T > 0 →Q1 dẫn : iC1 ≠ 0; Q2 tắt : iC2 = 0. 
 + 
2
1
T < 0 →Q1 tắt : iC1 = 0; Q2 dẫn : iC2 ≠ 0. 
 + Trong cả hai nửa chu kỳ dòng chảy trong biến áp ra ngược chiều 
với nhau nên ta có : iL = N(iC2 – iC1) → kết quả ta thu được dạng sóng 
sine như hình vẽ. 
 + Dạng sóng sine sẽ bị méo xuyên tâm nếu mạch như hình vẽ 
(nghĩa là VBB = 0). 
 16 
Icm 
 + Dạng sóng sine sẽ không bị méo xuyên tâm nếu ta mắc thêm R1, 
R2 vào mạch với : VBB = VV
RR
R
CC 7,0.
21
1 =
+
. 
 + Nếu VBB > 0,7 V mạch làm việc ở chế độ AB thì méo phi tuyến 
giảm nhưng đồng thời hiệu suất cũng sẽ giảm. 
• Dòng điện trên tải có 
giá trị đỉnh là: 
 IpL = ILm = p
s
p
I
N
N
= 
NICm (1) 
và điện áp trên tải có giá trị 
đỉnh là : 
 VpL = VLm = 
N
V
V
N
N
Cm
p
s
p = (2) 
• Trong cả hai nửa chu kỳ dòng điện chảy qua VCC cùng chiều với 
nhau, nên ta có công suất cung cấp một chiều trên tải : PCC = ITB.VCC= 
= CC
Cm
CC
p
V
I
V
I
.2.
2
pipi
= (3) 
• Công suất hữu ích trên tải : PL = LCmLLm RNIRI
222 .
2
1
.
2
1
= (4) 
• Ở điều kiện tín hiệu cực đại 
(max-swing) ta có : 
L
CC
L
CC
Cm
RN
V
R
V
I
2'max
== (5) 
 Khi đó : 
+PCC =
L
CC
CC
L
CC
RN
V
V
RN
V
2
2
2
.
2
..
2
pipi
= (3’) 
ACLL 




 −
'
1
LR
ICmax 
ic 
vCE 
2VCC VCC 
DCL
0 t
ITB 
icc 
ic1 ic2 ic1 ic2 
 17 
 + 
L
CC
L
L
CC
L
RN
V
R
R
V
P
2
2
'
2
'
.
2
1
..
2
1
max
=





= (4’) 
• Hiệu suất của mạch khuếch đại đẩy kéo : η = 
CC
L
P
P
 (5) 
và ηmax = %5,78785,0
4
max ===
pi
CC
L
P
P
 (5’) 
⇒ Đây là ưu điểm lớn nhất của bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy 
kéo lớp B. 
• PCC và PL ta tính ở trên là trong cả chu kỳ, nghĩa là cho cả Q1 và 
Q2 nên ta có công suất tiêu tán trên collector là : 
 2PC = PCC – PL = 
2'
2
12
CmLCmCC IRIV −pi
 (6) 
 Giá trị cực đại của PC được tìm bằng cách vi phân PC theo ICm và 
cho bằng 0 như sau : 
 2 0
2 ' =−=





CmLCC
cm
IRV
dI
dP
pi
 (7) 
 Suy ra : ICm = 
L
CC
RN
V
2
.
2
pi
. 
 Thay vào (6) ta được : 
 2
maxC
P = 
'
2
2
2
'
'
'
.
2
.
2
2
.
2
.
2
L
CC
L
CCL
L
CC
CC
R
V
R
VR
R
V
V
pipipipi
=







−







 (9) 
 Như vậy công suất tiêu tán cực đại trên mỗi transistor sẽ là : 
L
CC
L
CC
L
CC
C
RN
V
RN
V
R
V
P
2
2
2
2
'
2
2
.1,0.
10
1
.
1
max
≈≈=
pi
 (10) 
• Khi thiết kế để chọn Transistor người ta dùng chỉ số phẩm chất : 
5
12
2
max
max ≈=
piL
C
P
P
 (11) 
 18 
 Nghĩa là nếu transistor có 
maxC
P =4W thì có thể tạo ra 
maxL
P = 20W. 
Đây là ưu điểm nổi bật thứ hai của bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy 
kéo lớp B so với bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp A. 
  Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp B dùng Transistor 
bổ phụ : 
• Nhược điểm của mạch khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo 
dùng biến áp ra là giá thành xao và cồng kềnh. Vì vậy, đối với 
các bộ khuếch đại công suất âm tần có công suất không lớn lắm, 
người ta thường dùng bộ khuếch đại công suất âm tần không biến 
áp ra dùng Transistor bổ phụ. 
• Cặp Transistor bổ phụ là hai Transistor khác cực tính dẫn điện 
NPN và PNP nhưng có các tham số gần giống nhau. 
a) Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OTL (OUTPUT 
TRANSFORMERLESS) 
 * Nguyên lý hoạt động : 
 + 
2
1
T > 0 →Q1 dẫn : iC1 ≠ 0; Q2 tắt : iC2 = 0; iC1 nạp cho tụ Cc đến 
giá trị 
2
CCV (Co được chọn khá lớn). 
t
V i
0
t
iC 1
0
t
iC 2
0
t
i L
0
 19 
 + 
2
1
T < 0 →Q1 tắt : iC1 = 0; Q2 dẫn : iC2 ≠ 0 do tụ Cc phóng điện 
qua Q2. 
 + Trong cả hai nửa chu kỳ dòng iC1 và iC2 chảy ngược chiều nhau 
trên tải RL nên ta có iL = iC1 – iC2 và iL có dạng sóng sine. Do Q1 có các 
tham số như Q2 nên ICm1 = ICm2 . 
 * Hai diode D1 và D2 tạo phân cực và ổn định nhiệt độ cho Q1 và 
Q2 . 
21
, EE RR cũng để tăng độ ổn định nhiệt độ cho Q1, Q2. Q1, Q2 mắc 
theo kiểu collector chung (mạch phát theo) để phối hợp trở kháng với 
tải RL (thường có giá trị 4Ω hoặc 8Ω). 
 * Tần số cắt thấp phụ thuộc vào Cc được tính như sau : 
 f1(Cc) = 
cEL CRR )(2
1
+pi
 (Hz) (1) 
 * Do có RE nên dòng tải đỉnh là : 
 IpL = ILm = 
LE
Lm
LE
p
RR
V
RR
V
+
=
+
 (2) 
 * Ở điều kiện tín hiệu cực đại (max-swing) ta có : 
)(2max LE
CC
Lm
RR
V
I
+
= (2’) (
2max
CC
Lm
V
V = ) 
 * Giá trị trung bình của dòng cung cấp là : 
 ITB = ISTB = 
)( LE
p
RR
V
+pi
 (3) 
 Khi max-swing ta có : 
)(2max LE
CC
TB
RR
V
I
+
=
pi
 (3’) 
 * Công suất cung cấp một chiều trên tải : 
 PCC = PS = VCC . ISTB = 
)(
.
)(
.
LE
LmCC
LE
pCC
RR
VV
RR
VV
+
=
+ pipi
 (4) 
 Khi max-swing ta có : 
)(2
2
max
LE
CC
CC
RR
V
P
+
=
pi
 (4’) 
 * Công suất AC trung bình được phân phối trên tải là : 
 20 
 PL = 2
2
22
)(2
.
.
2
1
.
2
1
LE
Lp
LLmLpL
RR
RV
RIRI
+
== (5) 
 Khi max-swing ta có : 
2
2
)(
.
.
8
1
max
LE
LCC
L
RR
RV
P
+
= (5’) 
 * Hiệu suất của mạch : η = 
CC
p
LE
L
CC
L
V
V
RR
R
P
P
..
2 +
=
pi
 (6) 
 Khi max-swing ta có : Vp = 
2
CCV nên ηmax = 
LE
L
RR
R
+
.
4
pi
 (6’) 
 Nếu RE = 0 ta có : ηmax = 
4
pi
 = 0,785 = 78,5 % (6*) 
 Vậy đối với bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp B thì 
ηB %5,78≤ . Khi mạch làm việc ở chế độ AB để giảm méo phi tuyến 
thì η = 60 ÷ 70 %. 
 * Công suất tiêu tán trên collector : PC = PCC - PL (7) 
maxC
P = PCC (7’) khi PL = 0 
 * Ưu điểm của mạch OTL : tiết kiệm do chỉ dùng một nguồn cung 
cấp. 
 * Khuyết điểm : 
 _ Méo tần số thấp do tụ CC 
gây ra (do Cc không thể tiến tới 
∞ ) 
 _ Méo phi tuyến lớn do 2 
tầng Q1, Q2 không thật đối xứng 
(do VC không phải lúc nào cũng 
đúng bằng 
2
CCV ). 
 _ Băng thông bị co hẹp do tụ Cc (D < D’). 
 Để khắc phục những khuyết điểm trên ta dùng bộ khuếch đại công 
suất âm tần đẩy kéo kiểu OCL (không có tụ CC). 
b) Bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo OCL : 
D ' 
D t0 
Av 
Av0 
 21 
 Mạch OCL chỉ khác mạch OTL ở chỗ không có tụ ra CC nên 
không có các khuyết điểm như mạch OTL, nhưng lại phải cần đến 
hai nguồn cung cấp +VCC và –VCC. Nguyên lý hoạt động , dạng sóng 
và tác dụng của các linh kiện như D1, D2, RE1, RE2 đều giống mạch 
OTL. Các công thức (2), (3), (4), (5), (6) đều đúng , chỉ khác là ở chế 
độ max-swing thì 
maxLm
V = VCC, nên các công thức (2’), (3’), (4’),(5’), 
(6’) sẽ có dạng như sau : 
LE
CC
LmpL
RR
V
II
+
==
maxmax
 (2’) 
)(maxmax LE
CC
TBSTB
RR
V
II
+
==
pi
 (3’) 
)(
2
max
LE
CC
RR
V
P CC
+
=
pi
 (4’) 
2
2
)(
.
.
2
1
max
LE
L
L
RR
RV
P CC
+
= (5’) 
 ηmax = 
LE
L
RR
R
+
.
4
pi
 (6’) 
Khi PL = 0 thì 
 22 
maxmax CCC
PP = và 
maxmaxmin LCCC
PPP −= 
c) Các bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo bù cơ bản : 
* Do Transistor công suất thường có hệ số khuếch đại dòng điện 
nhỏ, β nhỏ (đặc biệt tại các mức dòng điện cao) nên người ta thường 
thay thế các transistor đơn bằng cặp Darlington mắc CC (phát theo). 
Khi đó β > β1.β2 và dòng điện có thể đạt tới 20 A. 
 * Khi công suất ra yêu cầu lớn, các transistor có thể được mắc song 
song để tăng khả năng kéo dòng cho bộ khuếch đại. Khi đó ta có hai 
bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp B mắc song song với : 
 ICm = ICm1 = ICm3 = ICm2 = ICm4 và ILm = ICm1 + ICm3 = ICm2 + ICm4 
 Công suất ra trên tải RL sẽ là : 
 PL = LCmLCmLLm RIRIRI
222 2.)2.(
2
1
2
1
== 
 Khi max-swing : ICm = 
LE
CC
RR
V
+
 nên L
lE
CC
L R
RR
V
P .
)(
2
2
2
max +
= 
* Đối với các bộ khuếch đại công suất âm tần công suất lớn, ta có 
thể mắc cầu các bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo lớp B OTL 
hoặc OCL (gọi là BTL) 
 23 
 PL = 
2
1
ILm.VLm = 
2
1
(2ILm1).(2VLm1) = 2ILm1.VLm1 = 4PL1 
 Khi mắc cầu công suất trên tải sẽ tăng gấp 4 so với một bộ khuếch 
đại công suất âm tần đấy kéo OTL 1 hoặc OCL 1, nhưng mạch này rất 
nhạy, chỉ cần một nhánh của sơ đồ bị điều chỉnh lệch sẽ gây cháy tải, 
nên chúng chỉ được dùng trong các bộ khuếch đại công suất âm tần 
chuyên dụng có công suất lớn. 
* Các bộ khuếch đại công suất âm tần đẩy kéo gần bù dùng một cặp 
Darlington mắc đẩy kéo với một cặp giả Darlington như sau :