Khuếch đại là một quá trình tăng cường độ tín hiệu bằng cách tăng biên độ của một tín hiệu nhất định mà không làm thay đổi các đặc tính của nó. Bộ khuếch đại được ghép RC là một phần của bộ khuếch đại nhiều tầng, trong đó các tầng khác nhau của bộ khuếch đại được kết nối bằng cách sử dụng kết hợp điện trở và tụ điện. Mạch khuếch đại là một trong những mạch cơ bản trong điện tử.
Một bộ khuếch đại hoàn toàn dựa trên bóng bán dẫn về cơ bản được gọi là bộ khuếch đại bóng bán dẫn. Tín hiệu đầu vào có thể là tín hiệu dòng điện, tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu nguồn. Một bộ khuếch đại sẽ khuếch đại tín hiệu mà không thay đổi đặc tính của nó và đầu ra sẽ là một phiên bản sửa đổi của tín hiệu đầu vào. Ứng dụng của bộ khuếch đại có phạm vi rộng. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các công cụ âm thanh và video, truyền thông, bộ điều khiển, v.v.
Bộ khuếch đại phát điện chung một giai đoạn:
Sơ đồ mạch của bộ khuếch đại bóng bán dẫn cực phát chung một tầng được hiển thị dưới đây:
Bộ khuếch đại kết hợp RC một tầng phát chung
Giải thích mạch
Bộ khuếch đại kết hợp RC phát ra chung một tầng là một mạch khuếch đại đơn giản và sơ cấp. Mục đích chính của mạch này là tiền khuếch đại là làm cho tín hiệu yếu trở nên đủ mạnh để khuếch đại thêm. Nếu được thiết kế phù hợp, bộ khuếch đại kết hợp RC này có thể cung cấp các đặc tính tín hiệu tuyệt vời.
Tụ điện Cin ở đầu vào hoạt động như một bộ lọc được sử dụng để chặn điện áp một chiều và chỉ cho phép điện áp xoay chiều đến bóng bán dẫn. Nếu bất kỳ điện áp DC bên ngoài nào chạm đến đế của bóng bán dẫn, nó sẽ làm thay đổi các điều kiện phân cực và ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ khuếch đại.
Các điện trở R1 và R2 được sử dụng để cung cấp xu hướng thích hợp cho bóng bán dẫn lưỡng cực. R1 và R2 tạo thành một mạng phân cực cung cấp điện áp cơ bản cần thiết để điều khiển vùng không hoạt động của bóng bán dẫn.
Vùng giữa vùng cắt và vùng bão hòa được gọi là vùng hoạt động. Vùng mà hoạt động của bóng bán dẫn lưỡng cực bị ngắt hoàn toàn được gọi là vùng cắt và vùng mà bóng bán dẫn được bật hoàn toàn được gọi là vùng bão hòa.
Điện trở Rc và Re được sử dụng để giảm điện áp của Vcc. Điện trở Rc là điện trở cực thu và Re là điện trở cực phát. Cả hai đều được chọn theo cách sao cho cả hai đều giảm điện áp Vcc xuống 50% trong đoạn mạch trên. Tụ điện phát Ce và điện trở phát Tạo ra phản hồi tiêu cực để làm cho mạch hoạt động ổn định hơn.
Bộ khuếch đại phát điện chung hai giai đoạn:
Mạch bên dưới đại diện cho bộ khuếch đại bóng bán dẫn chế độ phát chung hai giai đoạn trong đó điện trở R được sử dụng làm tải và tụ điện C được sử dụng làm phần tử ghép nối giữa hai giai đoạn của mạch khuếch đại.
Bộ khuếch đại kết hợp RC hai tầng phát chung
Giải thích mạch:
Khi đầu vào AC. tín hiệu được áp dụng cho cơ sở của bóng bán dẫn của 1stgiai đoạn của bộ khuếch đại kết hợp RC, từ bộ tạo chức năng, sau đó nó được khuếch đại qua đầu ra của giai đoạn 1. Điện áp khuếch đại này được áp dụng cho đế của tầng tiếp theo của bộ khuếch đại, thông qua tụ điện ghép nối Cout, nơi nó được khuếch đại thêm và xuất hiện lại trên đầu ra của tầng thứ hai.
Do đó các giai đoạn kế tiếp sẽ khuếch đại tín hiệu và độ lợi tổng thể được nâng lên mức mong muốn. Có thể đạt được mức khuếch đại cao hơn nhiều bằng cách kết nối một số tầng khuếch đại liên tiếp.
Ghép nối điện trở-điện dung (RC) trong bộ khuếch đại được sử dụng rộng rãi nhất để kết nối đầu ra của giai đoạn đầu tiên với đầu vào (cơ sở) của giai đoạn thứ hai, v.v. Loại khớp nối này phổ biến nhất vì nó rẻ và cung cấp độ khuếch đại liên tục trên một dải tần số rộng.
Bóng bán dẫn làm bộ khuếch đại
Mặc dù biết về các mạch khác nhau cho bộ khuếch đại kết hợp RC, nhưng điều quan trọng là phải biết về những điều cơ bản về bóng bán dẫn như bộ khuếch đại. Ba cấu hình của bóng bán dẫn lưỡng cực thường được sử dụng là bóng bán dẫn cơ sở chung (CB), bóng bán dẫn cực phát chung (CE) và bóng bán dẫn cực thu chung (CE). Ngoài bóng bán dẫn, Mổ nội soi cũng có thể được sử dụng cho mục đích khuếch đại.
- Bộ phát chung cấu hình thường được sử dụng trong ứng dụng khuếch đại âm thanh vì bộ phát chung có độ lợi là dương và cũng lớn hơn sự thống nhất. Trong cấu hình này, bộ phát được kết nối với đất và có trở kháng đầu vào cao. Trở kháng đầu ra sẽ ở mức trung bình. Hầu hết các loại ứng dụng khuếch đại bóng bán dẫn này thường được sử dụng trong Giao tiếp RF và truyền thông cáp quang (OFC).
- Cấu hình cơ sở chung có độ lợi ít hơn cấu hình thống nhất. Trong cấu hình này, bộ thu được kết nối với mặt đất. Chúng tôi có trở kháng đầu ra thấp và trở kháng đầu vào cao trong cấu hình cơ sở chung.
- Người sưu tầm chung cấu hình còn được gọi là người theo dõi emitter bởi vì đầu vào được áp dụng cho bộ phát chung xuất hiện trên đầu ra của bộ thu chung. Trong cấu hình này, bộ thu được kết nối với mặt đất. Nó có trở kháng đầu ra thấp và trở kháng đầu vào cao. Nó có một lợi ích gần như tương đương với sự thống nhất.
Các thông số cơ bản của bộ khuếch đại bóng bán dẫn
Chúng ta cần xem xét các thông số kỹ thuật sau trước khi lựa chọn amply. Một bộ khuếch đại tốt phải có tất cả các thông số kỹ thuật sau:
- Nó phải có trở kháng đầu vào cao
- Nó phải có độ ổn định cao
- Nó phải có độ tuyến tính cao
- Nó phải có độ lợi cao và băng thông
- Nó phải có hiệu quả cao
Băng thông:
Dải tần số mà mạch khuếch đại có thể khuếch đại thích hợp được gọi là băng thông của bộ khuếch đại cụ thể đó. Đường cong bên dưới thể hiện phản hồi thường xuyên của bộ khuếch đại kết hợp RC một tầng.
R C Đáp ứng tần số kết hợp
Đường cong biểu diễn sự biến thiên của độ lợi của bộ khuếch đại với tần số được gọi là đường cong đáp ứng tần số. Băng thông được đo giữa điểm nguồn nửa dưới và điểm nguồn nửa trên. Điểm P1 là công suất nửa dưới và P2 tương ứng là công suất nửa trên. Một bộ khuếch đại âm thanh tốt phải có băng thông từ 20 Hz đến 20 kHz vì đó là dải tần có thể nghe được.
Thu được:
Hệ số khuếch đại được định nghĩa là tỷ số giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào. Độ lợi có thể được biểu thị bằng decibel (dB) hoặc bằng số. Độ lợi đại diện cho mức độ khuếch đại có thể khuếch đại tín hiệu được cấp cho nó.
Phương trình dưới đây thể hiện mức tăng về số lượng:
G = Bĩu môi / Ghim
Trong đó Pout là công suất đầu ra của bộ khuếch đại
Chân là công suất đầu vào của bộ khuếch đại
Phương trình dưới đây biểu thị mức tăng theo decibel (DB):
Tăng trong DB = 10log (Pout / Pin)
Độ lợi cũng có thể được biểu thị bằng điện áp và dòng điện. Độ lợi điện áp là tỷ số giữa điện áp đầu ra với điện áp đầu vào và độ lợi dòng điện là tỷ số giữa dòng điện đầu ra và dòng điện đầu vào. Phương trình đạt được điện áp và dòng điện được hiển thị bên dưới
Tăng điện áp = điện áp đầu ra / điện áp đầu vào
Tăng dòng điện = dòng điện đầu ra / dòng điện đầu vào
Trở kháng đầu vào cao:
Trở kháng đầu vào là trở kháng được cung cấp bởi mạch khuếch đại khi nó được kết nối với nguồn điện áp. Bộ khuếch đại bóng bán dẫn phải có trở kháng đầu vào cao để ngăn nó tải nguồn điện áp đầu vào. Vì vậy, đó là lý do để có trở kháng cao trong bộ khuếch đại.
Tiếng ồn:
Tiếng ồn đề cập đến sự dao động hoặc tần số không mong muốn có trong tín hiệu. Nó có thể là do sự tương tác giữa hai hoặc nhiều tín hiệu có trong hệ thống, lỗi thành phần, lỗi thiết kế, nhiễu bên ngoài, hoặc có thể do một số thành phần được sử dụng trong mạch khuếch đại.
Tuyến tính:
Một bộ khuếch đại được cho là tuyến tính nếu có bất kỳ mối quan hệ tuyến tính nào giữa công suất đầu vào và công suất đầu ra. Độ tuyến tính thể hiện độ phẳng của độ lợi. Trên thực tế, không thể có được độ tuyến tính 100% vì các bộ khuếch đại sử dụng các thiết bị tích cực như BJT, JFET hoặc MOSFET, có xu hướng mất độ lợi ở tần số cao do điện dung ký sinh bên trong. Ngoài ra, các tụ điện tách dòng DC đầu vào đặt tần số cắt thấp hơn.
Hiệu quả:
Hiệu suất của bộ khuếch đại thể hiện cách bộ khuếch đại có thể sử dụng nguồn điện một cách hiệu quả. Và cũng đo lượng điện năng từ nguồn điện được chuyển đổi có ích ở đầu ra.
Hiệu suất thường được biểu thị bằng phần trăm và phương trình cho hiệu suất được cho là (Pout / Ps) x 100. Trong đó Pout là công suất phát và Ps là công suất lấy từ nguồn điện.
Một bộ khuếch đại bóng bán dẫn Class A có hiệu suất 25% và cung cấp khả năng tái tạo tín hiệu tuyệt vời nhưng hiệu suất rất thấp. Bộ khuếch đại Class C có hiệu suất lên đến 90%, nhưng tái tạo tín hiệu rất tệ. Lớp AB đứng giữa bộ khuếch đại lớp A và lớp C nên nó thường được sử dụng trong Bộ khuếch đại âm thanh các ứng dụng. Bộ khuếch đại này có hiệu suất lên đến 55%.
Tốc độ quay:
Tốc độ quay của bộ khuếch đại là tốc độ thay đổi đầu ra tối đa trên một đơn vị thời gian. Nó đại diện cho tốc độ đầu ra của bộ khuếch đại có thể được thay đổi để đáp ứng với sự thay đổi của đầu vào.
Tính ổn định:
Tính ổn định là khả năng chống lại dao động của một bộ khuếch đại. Thông thường, các vấn đề về độ ổn định xảy ra trong các hoạt động tần số cao, gần 20 kHz trong trường hợp bộ khuếch đại âm thanh. Các dao động có thể có biên độ cao hoặc thấp.
Tôi hy vọng chủ đề cơ bản nhưng quan trọng này về dự án điện tử đã được bao phủ với nhiều thông tin. Đây là một câu hỏi đơn giản dành cho bạn- Cấu hình bộ thu chung được sử dụng cho mục đích gì và tại sao?
Đưa ra câu trả lời của bạn trong phần bình luận bên dưới.
