Mạch khuếch đại bộ thu chung và các ứng dụng của nó

Bộ khuếch đại là một mạch điện tử được sử dụng để khuếch đại tín hiệu điện áp hoặc dòng điện. Đầu vào cho bóng bán dẫn sẽ là điện áp hoặc dòng điện và đầu ra sẽ là dạng khuếch đại của tín hiệu đầu vào đó. Một mạch khuếch đại thường được thiết kế với một hoặc nhiều bóng bán dẫn được gọi là mạch khuếch đại bóng bán dẫn. Bóng bán dẫn (BJT, FET) là một thành phần chính trong hệ thống khuếch đại. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về mạch khuếch đại bộ thu chung.

Bộ khuếch đại bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng hàng ngày của chúng ta như bộ khuếch đại âm thanh, Tần số vô tuyến, bộ điều chỉnh âm thanh, Giao tiếp cáp quang , Vân vân.

Thông tin cơ bản về bộ khuếch đại bóng bán dẫn theo bộ thu / phát Emitter

Như chúng ta đã thảo luận trong bài viết trước, có ba cấu hình bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến để khuếch đại tín hiệu, tức là đế chung (CB), bộ thu chung (CC) và bộ phát chung (CE).

Bộ khuếch đại bóng bán dẫn tốt về cơ bản có các thông số sau: độ lợi cao, trở kháng đầu vào cao, băng thông cao, tốc độ quay cao, tuyến tính cao, hiệu suất cao, độ ổn định cao, v.v.

Trong cấu hình bóng bán dẫn Bộ thu chung, chúng tôi sử dụng cực thu chung cho cả tín hiệu đầu vào và đầu ra. Cấu hình này còn được gọi là cấu hình theo bộ phát vì điện áp của bộ phát tuân theo điện áp cơ bản. Cấu hình theo bộ phát hầu hết được sử dụng làm bộ đệm điện áp. Các cấu hình này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kết hợp trở kháng vì trở kháng đầu vào cao của chúng.

Các bộ khuếch đại cực thu thông thường có cấu hình mạch sau đây.

• Tín hiệu đầu vào đi vào bóng bán dẫn ở cực cơ sở
• Tín hiệu đầu vào thoát ra khỏi bóng bán dẫn ở cực phát
• Bộ thu được kết nối với điện áp không đổi, tức là đất, đôi khi với một điện trở can thiệp

Một mạch khuếch đại cực thu chung đơn giản được hiển thị trong hình bên dưới. Điện trở thu Rc là không cần thiết trong nhiều ứng dụng. Để mà làm việc bóng bán dẫn như một bộ khuếch đại , nó phải nằm trong vùng hoạt động của cấu hình.

Bộ khuếch đại thu chung hoặc mạch theo bộ phát

Đối với điều đó, chúng tôi thiết lập điểm tĩnh cần được thiết lập với mạch bên ngoài bóng bán dẫn, các giá trị của điện trở Rc và Rb, và các nguồn điện áp một chiều, Vcc và Vbb, đã được chọn tương ứng.

Khi các điều kiện tĩnh của mạch đã được tính toán và người ta đã xác định được rằng BJT nằm trong vùng hoạt động thuận, các tham số h được tính toán dưới đây để tạo thành mô hình tín hiệu nhỏ của bóng bán dẫn.

Đặc điểm của bộ khuếch đại bóng bán dẫn thu chung

Điện trở tải trong bộ khuếch đại cực thu chung được đặt nối tiếp với mạch phát nhận cả dòng điện cơ bản và dòng điện thu.

Vì cực phát của bóng bán dẫn là tổng của dòng điện cực và dòng điện cực góp, vì dòng điện cực và dòng điện cực góp luôn cộng lại với nhau để tạo thành dòng phát, nên sẽ hợp lý khi giả định rằng bộ khuếch đại này sẽ có mức khuếch đại dòng điện rất lớn.

Bộ khuếch đại cực thu chung có độ lợi dòng điện khá lớn, lớn hơn bất kỳ cấu hình bộ khuếch đại bóng bán dẫn nào khác. Các đặc điểm của bộ khuếch đại cc như đã đề cập bên dưới.

Bây giờ có thể tính được hiệu suất của mạch tín hiệu nhỏ. Hiệu suất toàn mạch là tổng của hiệu suất tín hiệu tĩnh và tín hiệu nhỏ. Mạch mô hình AC được hiển thị bên dưới.

Mô hình hóa AC của Bộ khuếch đại thu chung

Lợi ích hiện tại

Độ lợi hiện tại được định nghĩa là tỷ số giữa dòng tải với dòng đầu vào.

Ai = il / ib = -ie / ib

Từ mạch tham số h, có thể xác định rằng dòng điện cực phát và dòng điện cơ sở có liên quan với nhau thông qua nguồn dòng phụ thuộc bằng hằng số hfe + 1. Mức tăng hiện tại chỉ phụ thuộc vào đặc tính BJT và không phụ thuộc vào bất kỳ giá trị phần tử mạch nào khác. Giá trị của nó được đưa ra bởi

Ai = hfe + 1

Kháng đầu vào

Điện trở đầu vào được đưa ra bởi

Kết quả này giống với kết quả đối với bộ khuếch đại phát thông thường có điện trở phát. Điện trở đầu vào đối với bộ khuếch đại cực thu chung là lớn đối với các giá trị điển hình của điện trở tải Re.

Tăng điện áp

Độ lợi điện áp là tỷ số giữa điện áp đầu ra và điện áp đầu vào. Nếu điện áp đầu vào lại được lấy làm điện áp ở đầu vào bóng bán dẫn, Vb.

Av = Vo / Vb

Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)

Thay thế từng thuật ngữ bằng biểu thức tương đương của nó

Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)

Phương trình trên có phần nhỏ hơn sự thống nhất. Phương trình xấp xỉ của độ lợi điện áp được đưa ra bởi

Mức tăng điện áp tổng thể có thể được định nghĩa là

Avs = Vo / Vs

Tỷ lệ này có thể được tính trực tiếp từ độ lợi điện áp Av và sự phân chia điện áp giữa điện trở nguồn Rs và điện trở đầu vào bộ khuếch đại Ri

Sau khi thay thế các phương trình thích hợp, độ tăng điện áp tổng thể được cho bởi

Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)

Kháng đầu ra

Điện trở đầu ra được định nghĩa là điện trở Thevenin ở đầu ra của bộ khuếch đại nhìn lại vào bộ khuếch đại. Mạch được hiển thị dưới đây, mạch tương đương AC để tính toán điện trở đầu ra.

Bộ khuếch đại thu chung Điện trở đầu ra Mạch tương đương AC

Nếu một điện áp v được áp dụng cho các cực đầu ra, thì dòng điện cơ bản được tìm thấy là

ib = -v / (Rb + hie)

Tổng dòng điện chạy vào BJT được cho bởi

i = -ib-hfe.ib

điện trở đầu ra được tính là

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

Điện trở đầu ra cho bộ khuếch đại bóng bán dẫn cực thu thông thường thường nhỏ.

Các ứng dụng

• Bộ khuếch đại này được sử dụng như một mạch kết hợp trở kháng.
• Nó được sử dụng như một mạch chuyển mạch.
• Độ lợi dòng điện cao kết hợp với độ lợi điện áp gần như thống nhất làm cho mạch này trở thành bộ đệm điện áp tuyệt vời
• Nó cũng được sử dụng để cách ly mạch.

Bài viết này thảo luận về hoạt động của mạch khuếch đại bộ phát phổ biến và các ứng dụng của nó. Bằng cách đọc thông tin trên, bạn đã có một ý tưởng về khái niệm này.

Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến bài viết này hoặc nếu bạn muốn triển khai Dự án điện và điện tử cho sinh viên kỹ thuật , xin vui lòng bình luận trong phần dưới đây. Đây là câu hỏi dành cho bạn, tăng điện áp của bộ khuếch đại thu chung là gì?