Đồ án Kỹ thuật mạch điện tử

Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 1 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 2 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Lý Thuyết A.Transistor lưỡng cực. I./ Cấu tạo và cách mắc: 1./ Cấu tạo: Transistor có cấu tạo gồm các miền bán dẫn p va n xen kẻ nhau,tùy thuộc vào trình tự sắp xếp các miền p va n ma ta có các loại pnp hay npn. Transistor loaûi NPN C N P N B E Mä hçnh lyï thuyãút Kyï hiãûu trãn maûch  Transistor loaûi PNP C P N P B E Mä hçnh lyï thuyãút Kyï hiãûu trãn maûch •miền Emitter có nồng độ tạp chất lớn nhất. •miền Bazo có nồng độ tạp chất nhỏ nhất. •miền Colector có nồng độ tạp chất trung bình. ٭các cách mắc Transistor:có 3 cách mắc Transistor thông dụng. •EC Emiter chung. ic ib C B Uout Uin ie E •BC Bazo chung. ie ic Uin E C B ib Uout •CC Colector chung. ie Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 3 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 E Ib B Uout Uin C ic Trong 3 cách mắc trên thi cách mắc EC là thông dụng nhất. 2/Các chế đọ làm việc: Để Transistor làm việc được ta phải phân cực cho nó ứng với mỗi cách phân cực mà ta có các chế độ làm việc khác nhau: •chế độ bão hòa:các tiếp giáp Je và Jc phân cực thuận. •chế độ khuếch đại:tiếp giáp Je phân cực thuận, tiếp giáp Jc phân cực ngược. •chế độ ngưng dẫn: các tiếp giáp Je và Jc phân cực ngược. III/Các đặc tuyến tĩnh: 1.Cách mắc EC: đặc tuyến ngõ vào: Ib=f(Ube) biểu diễn sự phụ thuộc của dòng chạy qua cực nền theo điện áp cực nền khi cực thu xác định. đặc tuyến ngõ ra: Ic=f(Uce)  biểu diễn mối quan hệ giũa dòng cực thu với áp rơi trên cực thu khi dòng nền không đổi. Đặc tuyến truyền đạt: Ic=f(Ib) biểu diển sự phụ thuộc của dòng ra theo dòng vào. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 4 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 2.cách mắc BC: đặc tuyến ngõ vào: Ie=f(Ube) biểu diễn quan hệ giữa dòng Ie và áp vào Ube khi Ucb không đổi. đặc tuyến ngõ ra:biểu diễn quan hệ giữa dòng Ic và áp giữ cực thu với cực nền khi dòng Ie xác định. 3.cách mắc CC: đặc tuyến ngõ vào:biểu diễn quan hệ giữa Ib và Ucb khi Ucc là hằng số. đặc tuyến ngõ ra:biểu diễn mối quan hệ giữa Ie và điện áp Uce khi có dòng vào Ib không đổi. IV./phân cực và ổn định điểm làm việc: ٭Việc phân cực cho Transistor làm việc ở chế độ khuyếch đại phải bảo đảm các yêu cầu sau: • Tiếp giáp Je phân cực thuận, tiếp giáp Jc phân cực ngược. •Dòng ic phải lớn hơn rất nhiều dòng ngược ice0. • Phải đảm bảo các yêu cầu về công suất nhiệt độ. ٭Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh: • Đường t ải tĩnh được vẽ trên đặc tuyến của Transistor để nghiên cứu dòng điện và điện áp mắc trong mạch cụ thể nào đó. Điểm công tác tĩnh là điểm nằm trên đường tãi tĩnh xác định điều kiện phân cực cho Transistor. • Chế độ tĩnh của Transistor mắc kiểu EC được xác định bởi bốn tham số Ib,Ic,Ube,Uce trong đó thường cho trước một tham số, ba tham số còn lại sẽ được xác định thông qua đặc tuyến vào và ra của Transistor. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 5 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 ٠Họ đặc tuyến vào:Ib=f(Ube) khi Uce=const Họ đặc tuyến ra:Ic=f(Uce) khi Ib=const  Quan hệ ràng buộc đó được bởi đường tãi tĩnh Ic=f(Uce) Xét mạch sau: I C (R C +R E )=2V CC cc-V CE  I C = EC CC RR V  2 - EC CE RR V  Đường tải tĩnh có độ dốc: CE c v i d d = - EC RR  1 như vậy khi thây đổi giá trị các điện trở thì đường tải tĩnh xoay xung quanh điểm P, còn khi điện áp nguồn thay đổi thì đường tải tĩnhdịch trái hoặc dịch phải. Điểm làm việc tĩnh đó là giao điểm của đường tải tĩnh và đặc tuyến ra ứng với dòng bảo hòa Ib phân cực cho Transistor. +Các biện pháp ổn định điểm làm việc tĩnh: ổn định dòng Ic là tốt nhất. +Hiện trôi điểm làm việc: Đặc tính của Transistorlàm việc trong miền tích cực được đặc trưng bởi ba tham số Ube,Icb0,  . Sự thay đổi ba tham số này là ngyên nhân dẫn đến làm trôi điểm làm việc tĩnh. Như vậy hiện trôi điểm làm việc tĩnh là sự thay đổi điểm làm việc ban đầu đã được phân cực do ảnh hưởng của nhiệt độ. +Hệ số ổn định nhiệt: Khi nhiệt độ thay đổi thì Ube,Icb0,  , thay đổi theo nhưng dòng Icb0 là thay đổi nhiều nhất với Transistor Si nên ta có thể bỏ qua sự thay đổi của Ube,  . Để xét tính ổn định nhiệt của một mạch khi nhiệt độ thay đổi ta dùng hệ số ổn định nhiệt S T = CBO C I I   = C B I I       1 1 S càng nhỏ thì Transistor càng ổn định nhiệt. Để điểm làm việc tĩnh được ổn định thì khi phân cực phải giảm ảnh hưởng của nhiệt độ. Có các phân cực sau: V./Các Sơ Đồ Cung Cấp Và Ổn Định Điểm Làm Việc Cho BJT. 1./ Cung Cấp Và Ổn Định Điểm Làm Việc B ằng H ồi Tiếp Âm Dòng Điện Một Chiều: Sau đây là sơ đồ tiêu biểu cho Emiter chung Xét sơ đồ EC: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 6 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Ib1=Ib+Ib2  Ib2 Ube=Ub+Ue= 21 2 RR RVCC   -IERE Tính toán sao cho Ube>>V làm cho tiếp giáp BE phân cực thuận. Nguyên tắc ổn định: Khi Ic tăng do nhiệt độ mặt ghép tăng hoặc do nồng độ tạp chất trong BJT tăng, thì điện áp hạ trên RE: UE0= IERE tăng. Điện áp cực B tăng theo bộ phân áp R1,R2 hầu như không thay đổi nên điện áp giữa Bazo và Emiter giảm do Ube =Ub-Ue làm cho Ib giảm theo mà Ic=   Ib, nên Ic cũng giảm kéo dòng Ic về giá trị ban đầu. Ngược lại, khi Ic giảm thì Ube tăng Ib tăng làm cho Ic tăng theo kéo dòng Ic về giá trị ban đầu. Trong sơ đồ này, RE làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện một chiều để ổn định điểm làm việc tĩnh. Để tránh hồi tiếp âm dòng tín hiệu trên RE làm giảm hệ số khuyếch đại của mạch, ta mắc song song với điện trở RE một tụ thoát xoay chiều CE. Tụ CE có tác dụng ngắn mạch đối với tín hiệu xoay chiều. Thường chọn IERE=(12)V. Hệ số ổn định nhiệt: ST= C B I I       1 1 =1+  2./ Cung Cấp Và Ổn Định Điểm Làm Việc Bằng Hồi Tiếp Điện Áp. Rb vừa là điện trở phân cực vừa là điện trở hồi tiếp Chọn Rb thích hợp để BJT làm việc ở chế độ khuyếch đại Ta c ó Ucc=(Ib+Ic)Rc+Ube+IbRb=Ib (Rb+Rc)+IcRc+Ube  Ib= bc CC RR IR   + bc BECC RR UU   C B I I   = C B dI dI = bc C RR R   Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 7 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Suy ra hệ số ổ định nhiệt: ST= BC C RR R      1 1 Nếu chọn Rc>> Rb thi St1 Nhưng Rc là điện trở tải không được quá lớn. B./ Khuyếch đại tín hiệu bé. Transistor có ba cách mắc EC, BC, CC. Sau đây dùng sơ đồ tương đương để phân tích các mạch tín hiệu bé. 1./ Sơ đồ EC: a./ Trở kháng vào của BJT và mạch khuyếch đại. Trở kháng vào của BJT:rv=rbe+(1+ )Re Trở kháng vào của mạch khuyếch đại:Rv=Rn+Rb//rv; với Rb=R1//R2 b./ Hệ số khuyếch đại dòng của mạch: Ki=it/iv=  tc c RR R  . beb b RR R  c./ Hệ số khuyếch đại áp: Ku= v r U U = Ki vR R1 = vbn tc rRR RR // //  Mạch khuyếch đại này tín hiệu vào và ra ngược pha nhau. 2./ Mạch khuyếch đại BC: a./ Trở kháng vào của mạch khuyếch đại. Rv= Rn+ reb= Rn+ re+rb/(1+ ) : nhỏ b./ Hệ số khuyếch đại dòng của mạch: Ki= It/Iv= tc c RR R  <1 c./ Hệ số khuyếch đại áp: Ku= Ur/Uv= Ki v t r R = v tc r RR // Tín hiệu vào và ra đồng pha. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 8 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 3./Mạch khuyếch đại CC: a./ Trở kháng vào : Rv= R1//R 2 //rv với rv=rb+(1+ ) (re+RE//RT ) b./ Hệ số khuyếch đại dòng của mạch: Ki= It/Iv=(1+  ) )( tev EV RRr RR  c./ Hệ số khuyếch đại áp: Ku= Ur/Uv= Ki nV t RR R  =(1+  ) )( )//( Vnv tEV RRr RRR  <1 Trong ba mạch thì mạch này có trở kháng vào lớn nhất. Tín hiệu vào và ra đồng pha. C./ Hồi tiếp. I./ Định nghĩa và phân loại: Hồi tiếp là đưa một phần tín hiệu ở đầu ra về đầu vào thông qua mạng bốn cực gọi là hồi tiếp. Hồi tiếp đóng vai trò rất quan trọng trong kỷ thuật tương tự, cho phép cải thiện các đặc tính của mạch Khuyếch đại. +Có các loại hồi tiếp sau: Hồi tiếp âm là tín hiệu hồi tiếp đưa về ngược pha với tín hiệu vào. Hồi tiếp dương là tín hiệu hồi tiếp đưa về cùng pha với tín hiệu vào. Hồi tiếp điện áp là tín hiệu đưa về tỷ lệ với điện áp. Hồi tiếp dòng điện là tín hiệu đưa về tỷ lệ với dòng điện. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 9 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Hồi tiếp DC. Hồi tiếp AC. Hồi tiếp nối tiếp là tín hiệu đưa về nối tiếp với tín hiệu vào. Hồi tiếp song song là tín hiệu đưa về song song với tín hiệu vào. II./ Hồi tiếp âm: Sơ đồ mạch: Các phương trình của mạng bốn cực hồi tiếp âm: Hệ số Khuyếch đại của mạch có hồi tiếp âm là: K'= V R X X = htKK K 1 Hệ số Khuyếch đại toàn phần: K tp =K' K n Độ sau hồi tiếp: g=1+K K ht =1+ K v K v =K K ht :hệ số Khuyếch đại vòng. III./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuyếch đại 1./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến độ ổn định của bộ khuyếch đại Sai số tương đối của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm nhỏ hơn (1+KKht) lần so với sai số tương đối của hệ số khuyếch đại khi không có hồi tiếp âm. 2./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đén điện trở vào: Sự thay đổi của trở kháng vào chỉ phụ thuộc vào cách mắc mạch hồi tiếp ở đầu vào mà không phụ thuộc vào cách lấy tín hiệu ở đầu ra đưa về mạch hồi tiếp. +Trở kháng vào của bộ Khuyếch đạicó hồi tiếp âm nối tiếp: Khi không có hồi tiếp: Kht Xr=0 Zv= Uv/Iv=rh+Rrht Khi có hồi tiếp: Z'v= Uv/Iv= V rhth I XKUU  ' = V hth I UKKU ')1(  Z'v=(1+KKht)rh+Rrht=grh+Rrht nếu Rrht<< rh thì : Z'v=gZv Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 10 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Vậy trở kháng vào của mạch có hồi tiếp âm nối tiếp tăng lên g lần +Trở kháng vào của bộ Khuyếch đạicó hồi tiếp âm song song: Khi không có hồi tiếp: : Yv= V V U I =1/rh+1/rrht Khi có hồi tiếp Y'v= V V U I =g/rh+1/rrht v ới rrht>> rh suy ra Z'v=Zv/g Vậy trở kháng vào của mạch có hồi tiếp âm nối tiếp giảm đi g lần. 3./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến trở kháng ra: +Tương tự trở kháng ra của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm dòng điện tăng g lần. +Trở kháng ra của bộ khuyếch đại có hồi tiếp điện áp giảm đi g lần so với bộ khuyếch đại không có hồi tiếp. 4./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến dãi động của bộ khuyếch đại và méo phi tuyến. Hồi tiếp âm mở rộng dãi rộng: Khi không có hồi tiếp âm toàn bộ tín hiệu đưa vào đến đầu vào bộ khuyếch đại Xh=Xv Khi có hồi tiếp âm chỉ có một phần tín hiệu đưa đến bộ khuyếch đại Xh= Xv-Kht Xr Xh= Xv/g. Vì tín hiệu vào của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm nhỏ hơn tín hiệu vào của bộ khuyếch đại không có hồi tiếp g lần nên méo phi tuyến do độ cong của đặc tuyến truyền đạt của bộ khuyếch đại cũng giảm đi bấy nhiêu lần. Hồi tiếp âm nâng cao tính chân thực và độ nhạy bộ khuyếch đại. 5./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tạp âm: Giả sử âm ngoài đưa vào giữa hai tầng khuyếch đại Xr= K2 [ Xta+K1 ( Xth+Kht Xr)] Xr= htKKK KK 21 12 1 Xth + htKKK K 21 2 1 Xta Ta có : rta rth X X =K 1 ta th X X Tỷ số tín hiệu ra trên tạp âm ở đầu ra càng lớn khi K1 càng lớn và chỉ có thể tạp âm xuất hiện sau lần thứ nhất. 6./ Ảnh hưởng của hòi tiếp âm đến đặc tính động của bộ khuyếch đại: Hồi tiếp âm làm giảm tần số giới hạn dưới xuống g lần và làm tăng tần số giới hạn trên lên g lần. D./ Sơ lược về các mạch khuếch đại công suất. Mạch khuyếch đại công suất dùng mạch đèn điện tử hiện tại đã trở nên lỗi thời vì bên cạnh cho công suất lớn, lại có những nhược điểm như:cồng kềnh, tuổi thọ thấp,hiệu suất kém. Vì vậy ta chỉ xét đến các mạch khuyếch đạicông suất dùng Transistor, tùy thuộc cách đưa tín hiệu ra loa, người ta phân thành các loại sau đây: I./ Tầng khuếch đại công suất: 1./ Những vấn đề chung về tầng Khuyếch đạicông suất: Tầng khuyếch đại công suất có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kích thích cho tải công suất ra của nó cở vài phần mười W đến lớn hơn 100 W. Công suất này được đưa đến tầng sau dưới dạng dòng điện hay điện áp có biên độ lớn. Khi khuyếch đại tín hiệu lớn, các BJT không làm việc trong miền tuyến tính nữa do đó không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để phân tích mà phải dùng phương pháp đồ thị. 2./ Các tham số của tầng Khuyếch đạicông suất: Hệ số khuyếch đại công suất : Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào. Hiệu suất : hiệu suất là tỷ số giữa công suất ra và công suất nguồn cung cấp một chiều Po Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 11 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2  = o r P P Hiệu suất càng lớn thì tổn hao trên Colector của BJT càng nhỏ. Trở kháng vào : yêu cầu trở kháng vào lớn tương đương với dòng tín hiệu vào nhỏ, nghĩa là mạch có hệ số khuyếch đại dòng lớn. II./ Chế độ công tác và định điểm làm việc cho tầng công suất: 1./ Chế độ A: Tín hiệu được khuyếch đạihầu như tuyến tính, góc cắt  =T/2=180. Khi tín hiệu vào hình sin thì ở chế độ A dòng tĩnh Colectorluôn lớn hơn biên độ dòng điện ra cho nên hiêuụ suất thấp (<=25%). Vì vậy chỉ dùng chế độ A trong trường hợp công suất ra nhỏ. Điểm làm việc tĩnh của Transistor tương ứng với điểm A trên đồ thị. iC ICO t1 t2 t H.IX.3a. Chãú âäü A 2./ chế độ B: Ứng với góc cắt  =T/2, ở chế độ B điểm làm việc được xác định tại V=0,Ic0=0 tương ứng với điểm B trên đồ thị. Transistor chỉ làm việc ở một bán kỳ dương (hoặc âm) của điện áp vào được Transistor Khuyếch đại. Chế độ B cho công suất cao (>=70%) nhưng tín hiệu ra bị méo xuyên tâm, khi Ube<U  méo này gọi là méo Crossover. iC t1 t2 t H.IX.3.b. Chãú âäü B 3./Chế độ AB: iC ICo t1 t2 t H.IX.3.d. Chãú âäü AB. Thực ra nó là biện pháp tránh méo Crossover của chế độ B. Góc cắt  /2< < hiệu suất cao(60--&0%). Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 12 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Điểm làm việc tương ứng với điểm AB trên đồ thị, ở tầng khuyếch đại công suất người ta thiết kế cho Transistorlàm việc ở chế độ AB. Khi có dòng Ic0 khá nhỏ, tổn hao trên Transistor do dòng tĩnh nhỏ. 4./ Chế độ C: iC ICo t1 t2 t H-IX.3.c. Chãú âäü C Có góc cắt  78%) nhưng méo rất lớn. Thường dùng trong bộ Khuyếch đạicó tần số cao. Điểm làm việc được xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyến Transistor. Ở chế độ đọng khi có tín hiệu vào điểm làm việc có thể vượt ra ngoài đường hyperbol công suất, nhưng không được vượt quá các giới hạn khác. Vấn đề cung cấp và ổn định chế độ làm việccho tầng công suất có thể dùng các biện pháp đã nêu trong phần phân cực và ổn định điểm làm việc của Transistor tuy nhiên ít khi dùng điện trở Emiter để ổn định chế độ công tác vì trong tầng công suất dòng lớn sẽ gây tổn hao. Tâng công suất có thể là tầng Khuyếch đại đơn làm việc ở chế độ A hoặc là tầng Khuyếch đại đẩy kéo làm việc ở chế đọ B hay AB. Chia làm 4 loại: Đẩy kéo song ong với BJT cùng loại hoặc khác loại và đẩy kéo nối tiếp với BJT cùmg loại hoặc khác loại. III./ Tầng Khuyếch đạiđẩy kéo: 1./ Các loại sơ đồ. Để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuýen ta dùng tầng Khuyếch đạiđẩy kéo : nó gồm hai phần tử tích cực mắc chung tải, mỗi phần tử dẫn trong nữa chu kỳ. Biến trở Rt trong sơ đồ song song được liên hệ với nhau nhờ cuảm ứng sao cho toàn bộ công suất được đưa ra hết một tải chung để tiêu thụ. Nên sơ đồ đẩy kéo song song thường dùng mạch ghép biến áp với tải tiêu thụ. Các sơ đồ nối tiếp không cần ghép biến áp. 2./ Một số điểm cơ bản của sơ đồ đẩy kéo: Điểm đất của sơ song song là đầu âm của nguồn một chiều, điểm đất của sơ đồ nối tiếp là điểm giữa của nguồn một chiều. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 13 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Các mạch đẩy kéo dùng 2 BJT khác loại được kích thich bởi các loại tín hiệu đồng pha. Vì vậy có thể dùng chung một tín hiệu để kích thích cho cả 2 BJT. Khi các Transistor của tầng đẩy kéo làm việc ở chế độ B cần lưu ý đến méo sinh ra khi điểm làm việc ở điểm chuyển tiếp từ BJT này sang BJT khác. Vì trong BJT chỉ có dòng Emiter khi điện áp Bazo-Emiter lớn hơn Uy(0.5--0.6V) đối với Silic. Do đó, khi điện áp vào nhỏ thì nó được Khuyếch đại rất ít hoặc hoàn toàn không khuyếch đại sinh ra méo lớn (méo Crossover). Khắc phục bằng cách tăng trị số dòng ra tại điểm tĩnh, tức phân cực Vbe khoảng 0,5V ở mức ngưỡmg dẫn. 3./ Mạch khuyếch đại OCL và OTL. Tính toán các thông số của mạch Khuyếch đạiOTL Tính Pin tại đỉnh dương của tín hiệu Q1 dẫn mạnh do đó dòng qua RL sẽ lớn nhất khi áp rơi trên RL lớn nhất ULm=VCC/2 Ta có : PLm=U 2Lm /2RL=V 2 CC /8RL Công suất nguồn cung cấp : PCC=VCCItb=VCCILm/ =V 2CC /2RL Công suất tiêu tán trên hai BJT là : 2Ptt=PCC-PL Để tìm công suất tiêu tán lơns nhất ta đạo hàm 2Ptt theo ILm và cho bằng khôngILm=VCC/ RL Pttm=V 2CC /4RL So với công suất PLm ta thấy công suất tiêu tán cực đại nhỏ hơn cômg suất tải ra 5 lần. Hiệu suất của mạch : n=PL/PCC=78.5% +Mạch OTL và OCL hoạt động giống nhau OCL không có tụ ngõ ra và thay vào đó bằng nguồn cung cấp đối xứng. Mạch OTL suy giảm biên độ tín hiệu tần số bé. Tuy nhiên nó khắc phục nhược điểm mạch ghép biến áp. Mạch OCL khắc phục nhược điểm mạch OTL nhưng nhược gây ra quá dòng chạy qua tải. Nên trong mạch OCL thường có mạch bảo vệ quá độ. IV./ Ưu nhược điểm một số mạch Khuyếch đạicông suất: tùy thuộc vào cách đưa tín hiệu ra loa, người ta phân thành các loại sau đây: 1./ Mạch Khuyếch đại công suất ghép tải qua biến áp: Mạch này có ưu điểm là cjo hiệu suất cao, nhưng hiện nay cũng ít được sử dụng, chỉ dùng trong trường hợp yêu cầu phải cách điện một chiều hoặc yêu cầu cho hiệu suất cao trong khi nguồn cung cấp nhỏ(vì biến áp làm cho mạch có kích thước lớn, giá thành cao gây méo phi tuyến và méo tần số, dải thông hẹp). 2./ Mạch Khuyếch đại công suất ghép tụ ở loa(OTL): Ưu điểm: Chỉ có một bộ nguồn cung cấp,dải thông rộng hơn kiểu ghép biến áp, hiệu suất cao, ít cồng kềnh, chế độ làm việc ổn định. Nhược điểm: Bị hạn chế ở tần số thấp do ghép tụ ở đàu ra. Vì tín hiệu bé có tần số thấp thì ZC lớn, nên tín hiệu ra bị mất mát trên tụ. 3./ Mạch Khuyếch đại công suất liên lạc thẳng (OCL): Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 14 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Ưu điểm: Không gây méo ở tần số thấp do không có tụ. Nhược điểm: Phải dùng hai nguồn cung cấp đối xứng và các Transistor vi sai ở tần đầu phải có các thông số như nhau để đảm bảo nén tín hiệu đồng pha (CMFF) lớn để kháng nhiễu tốt. 4./ Mạch Khuyếch đạicông suất Cầu (BTL): Ưu điểm: Công suất ra lớn, chỉ dùng một nguồn cung cấp. Nhược điểm: Dùng nhiều linh kiện, các vế của cầu phải đối xứng để đảm bảo không bị méo tín hiệu. Tải không có đầu nào mắc vào mass hay vỏ máy. Trong thực tế mạch khuyếch đạicông suất OTL thường được dùng nhiều vì cho ra âm thanh trung thực và chất lượng cao. V./ Mạch Darlington và giả Darlington: Mạch Darlington và giả Darlington có hệ số khuyếch đại dòng lớn, và có trở kháng vào lớn. 1./ Mạch Darlington: Hệ số khuyếch đại dòng chung: hfe= B C I I = 2 21 B CC I II  = 2 1 B C I I + 2 2 B C I I  hfe= )1( 21 1 feB C hI I  +hfe2=hfe1 (1+hfe2)+hfe2  hfe=hfe1 (1+hfe2)+hfe2  hfe1hfe2 vậy hfe rất lớn. Trở kháng vào: hie= i i I V = 2 21 B BEQBEQ I VV  = 2 1122 B BieBie I IhIh  Mà IB1=(1+hfe2) IB2  hie=hie2+ 2 221 )1( B Bfeie I Ihh   hie=hie2+hie1 (1+hfe2) Vậy mạch Darlington có hệ số khuyếch đại dòng và trở kháng vào lớn. Vì hfe rất lớn nên khi ứng dụng với trị số dong Ie1 hữu hanl thì dòng Ib1 có thể rất bé làm cho Q2 có thể làm việc trên đoạn đặc tuyến vào phi tuyến Ib=f(Vbe). Để khắc phục ta mắc thêm điện trở rẽ dòng tại cực E của Q2 như hình vẽ sau: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 15 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Chọn Rb1:Rb1 phải lớn hơn rất nhiều điện trở vào xoay chiều của Q1 nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với điện trở vào một chiều. Khi đó RB1 rẽ được dòng nhiệt cho Q1 mà tổn thất tín hiệu xoay chiều trên RB1 không đáng kể. RACQ1<<RB1<<RDCQ1. 2./ Mạch giả Darlington: Hệ số khuyếch đại dòng chung: hfe= B C I I = 2 1 B E I I = 2 12 )1( B feC I hI  =hfe2 (1+hfe1)  hfe=hfe2 (1+hfe1) Trở kháng vào: hie= i i I V = 2 2 B BEQ I V =hie2 n ếu mắc tải vào cực E của tổ hợp thì: Zin= 2B RLBE I VV  = 2 2 B BEQ I V + 2 22 )( B LBC I RII  =hie2+RL       1 2 2 B C I I =hie2+RL (1+hfe2) Zin=hie2+ RL (1+hfe2) VI./ Méo Crossover và phương pháp khắc phục: 1./ Méo Crossover(hình vẽ): Từ đặc tuyến vào của Transistor Ib=f(Ube) ta thấy rằng ở đặc tuyến có một đoạn cong khi điện áp vào Ube còn thấp. Do đó khi Transistor làm việc ở chế độ B sẽ gây ra méo lớn. Điều này có nghĩa là nếu như điện áp Ube của Transistor là lớn hơn điện áp biên độ của tín hiệu vào thì lúc này Transistor chưa dẫn và bhư vậy mặc dù đã có tín hiệu nhưng lại không có tín hiệu ra. Cho đến khi điện áp vào lớn hơn điện áp thông U lúc đó Transistor mới dãn, và mới có tín hiệu ra. Chính vì Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 16 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 vậy mà làm cho tín hiệu bị méo dạng không còn hình sin. Điều này chứng tỏ quan hệ giữa tín hiệu vào và ra trong khu vực gần gốc tọa độ là không tuyến tính. Loại méo này được gọi là méo Crossover, trong khu vực có méo thì hệ số khuyếch đại điện áp KU=0. Để khắc phục triệt để hơn loại méo Crossover thì ta cần phải di chuyển đặc tuyến vào của Transistor cho:UBE01=UBE02 tương ứng với mức điện áp là UV=0. Điều này có nghĩa là ta cần định mức phân cực cho BJT, sao cho khi có tín hiệu vào thì Transistor dẫn ngay. Như vậy xem mức điện áp thông Ube đã được dời về gốc tọa độ (Đặc tuyến dời vào lúc này coi như là tuyến tính và đoạn cong của đường đặc tuyến đã bị loại bỏ). Để đạt được điều mong muốn trên ta phải đặc vào cực B của 2BJT công suất các điện áp ban đầu thích hợp. Vậy tầng khuyếch đại đẩy kéo không đơn thuần làm việc ở chế độ B mà nó làm việc theo chế độ AB. Tức là nó sẽ có một phần áp nhỏ làm cho điểm làm việc Q sẽ dịch chuyển lên điểm Q do đó làm cho tín hiệu đầu ra ít bị méo. Tóm lại: Nguyên nhân gây méo ở đầu ra tầng công suất làm việc ở chế độ B thì điểm làm việc Q nằm ở gốc tọa độ Q(0,0) trên đặc tuyến vào. Đặc tuyến này có vùng chết "Death Region" tương ứng với đoạn (0,Uy), trong vùng này tín hiệu vào có biên độ 0<Vi< U suy ra Ib0. Cho đến một lúc nào đó Vi> U suy ra BJT dẫn khi đó mới có tín hiệu ở đầu ra, dẫn đến méo khi tín hiệu vào có biên độ nhỏ và biên độ ra cũng nhỏ hơn so với trường hợp V =0 (tức trường hợp ta dời đặc tuyến của BJT về gốc tọa độ). 2./ Các phương pháp tránh méo Crossover: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 17 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Hình bên minh họa biện pháp tránh méo Crossover bằng cách phân cực cho Q1,Q2 làm việc ở chế độ AB trong đó ZB1B2 có thể là: a./ Nhiệt trở với biến trở chỉnh song song: Thường trở nhiệt Rt được mắc bên cùng tấm lót tỏa nhiệt với cặp BJT công suất Q1,Q2. Bên ngoài nhiệm vụ phân cực cho Q1,Q2 hoạt động ở chế độ AB, nó còn tác dụng ổn định dòng điện tĩnh cho Q1, Q2 khỏi bị ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi nhiệt độ Q1,Q2 tăng dòng ICO tăng theo, lúc đó Rt giảm giá trị làm phân áp Vbe cho Q1,Q2 giảm xuống dẫn đến ICO giam xuống, chiết áp V2 để chỉnh và làm tuyến tính hóa đặc tuyến của Rt=f(To)(phi tuyến). b./ Diod với biến trở mắc nối tiếp: Ở dòng phân cực nhất định thì điện áp trên Diod hầu như không thay đổi. Nếu Diod cùng vật với BJT công suất Q1,Q2 thì khi dẫn V của diod xấp xĩ bằng V của Q1,Q2. Vr để chỉnh áp pân cực cho đúng yêu cầu. Tính chất giữ ổn định dòng nhiệt cho Q1,Q2 của Diod tương tự như R1 ở trên. Vr mắc nối tếp với các diod do đó để điều chỉnh điểm tĩnh Q nhưng bị mất mát tín hiệu trên Vr khi dòng tín hiệu tăng xê dịchđiểm tĩnh của Q1,Q2 vì áp Vr cũng tăng theo tín hiệu đưa ra c./ Các Diod với biến trở mắc song song: Do đặc tuyến Diod có đoạn cong tại Vd bé nên nội trở của Diod lớn khi điện áp đặt lên Diod Bazo. Do đó với cách mắc Diod sng song với biến trở Vr thì khi dòng tín hiệu lớn thì nó sẽ rẽ qua Diod , còn lúc tín hiệu bé hầu hết sẽ đổ qua Vr Kết quả à sụt áp trên Zb1b2 hầu như không đổi do đó điểm tĩnh Q không bị xê dịch. Tuy nhiên, cách mắc này khó điều chỉnh hơn. d./ Mạch dùng Transistor: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 18 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Ta có: VCE=VB1B2= B BR R RV  VBE (1). Trong khi làm việc Vbe được hiểu như không đổi nên theo biểu thức (1) ta suy ra Vb1b2 ổn định. Mặc khác BJT còn giữ ổn định điểm tĩnh Q cho Q1,Q2 khi nhiệt độ thay đổi. Khi nhiệt đọ tăng , ICO tăng, VCE giảm , Vb1b2 giảm dần làm cho ICO giảm, nghĩa là ICO ổn định. Vậy điểm tĩnh không bị xê dịch theo nhiệt độ. VII./Dùng nguồn dòng để tăng hệ số khuyếch đại Điện trở tải RC3 của Q3 nối thẳng đến VCC, do đó đối với tín hiệu thì RC3 mắc song song với trở kháng vào của Q1,(Q1 mắc Collector chung). Hệ số khuyếch đại vòng hở của Q3 là: Av3= - 3LQ ie fe Z h h  ZLQ3=RC3//ZinQ1 Để tăng hệ số khuyếch đại vòng hở toàn mạch Av=Av1.Av2…Avn. Muốn tăng Av thì phải tăng AV3 mà ZinQ1= in in I V = )1( 11 1 feE E BQ BEQ hI V I V   =hie1+RL (1+hfe1) ZinQ1 RL (1+hfe1) Vì hfe1 rất lớn do mắc Darlington bên trong Q1 ZLQ3=RC3//ZINQ1 RC3 ở đây nguồn VCC không được quá lớn do đó tải Q3 cũng không thể lớn được, nếu lớn thì Q3 không thể hoạt động trong vùng tuyến tính được. Cho dù mắc Darlington có tăng trở kháng bao nhiêu đi nữa mà hệ số khuyếch đại của tầng lái quyết định hệ số khuyếch đại của toàn machj nhưng ZLQ4 RC3 không lớn. Do vậy để tăng hệ số khuyếch đại cho Q3 ta dùng nguồn dòng để tăng điện trở cho tầng lái. Dùng nguồn dòng lợi dụng điện trở động rất lớn của nguồn dòng. Nói cách khác ta thiết kế để cho tải của tầng lái Q3 là tải tích cực cho nguồn dòng tạo ra. Điện trở xoay chiều của nguồn dòng là: Rce= 0  I VCE   ở đây Rce rất lớn nhưng trở một chiều nhỏ. Ta có thể thay nguồn dòng vào vị trí của RC3 Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 19 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Tính nội trở nguồn dòng. Ở đây R1 là nội trở nguồn dòng. Nguồn dòng có nội trở R1 càng lớn thì càng ổn định và càng gần với nguồn dòng lí tưởng. Ta thấy :IC=It= t feB ZR hRI   1 1 = 1 1 R Z Ih t Bfe   nếu R1>>ZL It=hfe IB=const. Nguồn dòng bằng Transistorcho ta R1 rất lớn dó chính là tín hiệu R1 dối với tín hiệu xoay chiều. RCEAC= C CE dI dV >>RCEQ= CQ CEQ I V R1 = Rce rất lớn có thể đến hàng Mohm. Để tính R1 nguồn dòng ta có : dle = dlc + dlb dVbe = -dIb( R1//Rb ) kết hợp với phương trình cơ bản của tham số h ta có:         2 1 CEoeBfeC EEBieBE dVhdIhdI RdIdIhdV  hoedVCE=dIC-hfedIB  3  REdIC=-dIB[(R1//RB)+hie+RE] thay vào (3)  hoedVCE=dIC          EieB Efe RhRR Rh )//( 1 1 Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 20 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 R1=RCEAC= C CE dI dV = oeh 1          EieB Efe RhRR Rh )//( 1 1 từ công thức tính R1 ta thấy muốn tăng R1 thì ta thay Rb bằng diode để Rb nhỏ đồng thời nó có tác dụng ổn định nhiệt cho Transistor nguồn dòng. VIII. Dùng biện pháp Bootshap để tăng hệ số khuyếch đại. Ta có : ZtQ3=(hfe1//RC3)+(1+hfe1)(RL//RC4) Vì hie1<<RC3 & RL<<RC4 ZtQ3=hie1+(1+hfe1)RL Ta thấy ZtQ3 trong trường hợp này khá lớn.Tăng được AV3 Trong thực tế ta mắc Darlington cặp BJT công suất nên hfe1 rất lớn. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 21 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 phÇn 2 THIÕT KÕ Vµ TÝNH TO¸N CHI TIÕT Yªu cÇu: C«ng suÊt P=55W Trë kh¸ng vµo Z v =500K Trë kh¸ng loa R L =8 TÝn hiÖu vµo V in =775mV HÖ sè mÐo  =0.25% BW 0.04KHz 16KHz M¹ch OCL ngâ vµo ®¬n. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 22 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 T¸c Dông Cña C¸c Linh KiÖn Trong M¹ch 4321 ,,, QQQQ lµ tæ hîp c¸c BJT m¾c theo kiÓu Darlington dïng cho tÇng khuÕch ®¹i ®Èy kÐo. 21 , RR lµ ®iÖn trë æn ®Þnh nhiÖt vµ c©n b»ng dßng. 43 , RR lµ ®iÖn trë rÏ dßng nhiÖt tr¸nh tiÕng ï ë loa khi ch­a cã tÝn hiÖu vµo. 6Q lµ BJT khuÕch ®¹i thóc. 8R lµ ®iÖn trë håi tiÕp ©m æn ®Þnh nhiÖt. 2,,, 321 VRDDD lµ thµnh phÇn ph©n cùc cho tÇng c«ng suÊt lµm viÖc ë chÕ ®é AB. 545 ,,1, DDVRQ lµ nguån dßng ®Ó n©ng cao trë kh¸ng ra cña tÇng khuÕch ®¹i thóc nh»m môc ®Ých n©ng hÖ sè khuÕch ®¹i cña tÇng thóc. 10,9 VRR håi tiÕp ®iÖn ¸p,®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i vßng kÝn cho toµn m¹ch. 5C Tho¸t thµnh phÇn xoay chiÒu kh«ng cho thµnh phÇn xoay chiÒu håi tiÕp. 7Q lµ BJT tiÒn khuÕch ®¹i. 1C lµ tô liªn l¹c ngâ vµo. 315 ,CR m¹ch läc th«ng thÊp lo¹i bá tÇn sè cao trong nguån cung cÊp tr¸nh hiÖn t­îng dao ®éng tù kÝch trong m¹ch. 416 ,CR lµ m¹ch läc th«ng thÊp. 1413 , RR lµ cÇu ph©n ¸p ph©n cùc cho 7Q . 1211 , RR lµ t¶i cña 7Q ®ång thêi lµ cÇu ph©n ¸p cho 6Q . 62 , RC m¹ch läc ZOBEL æn ®Þnh trë kh¸ng ë t¶i. 98 ,QQ lµ BJT b¶o vÖ cho tÇng c«ng suÊt. 1817 , RR lµ cÇu ph©n ¸p cho 8Q . 2019 , RR lµ cÇu ph©n ¸p cho 9Q . Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 23 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 i.TÝnh To¸n PhÇn Nguån Vµ PhÇn C«ng SuÊt. 1.Biªn ®é tÝn hiÖu ra loa: TÝn hiÖu vµo tVV LL sin2 th× tÝn hiÖu ra cã d¹ng tII LL sin2 LLm II 2 ; LLm VV 2 C«ng suÊt tiªu t¸n trªn t¶i: L Lm L R VP 2  VRPV LLLm 3085522  A R VI L Lm Lm 75.38 30  2.§iÖn ¸p nguån cung cÊp: Chän hÖ sè sö dông nguån 8.0 V V V Lmcc 5.378.0 30   Ta chän nguån cung cÊp VVcc 40 . 3.TÝnh 21 , RR : §Ó tr¸nh mÐo xuyªn t©m ta chän 21,QQ lµm viÖc ë chÕ ®é AB.Chän dßng tÜnh: AmAIII EQEQEQ 05.05021  Dßng cùc ®¹i qua 21 , RR : AIIII LmEQmEmE 8.375.305.021  V× dßng tÜnh cña 21,QQ lµ kh¸ nhá so víi biªn ®é dßng xoay chiÒu nªn ta cã thÓ bá qua trong c¸c tÝnh to¸n cÇn thiÕt. Chän 21 , RR kh¸ nhá ®Ó tr¸nh tæn thÊt tÝn hiÖu trªn c¸c trë nµy:  4.0 2020 1 20 1 1 11 L LLm R RR R R V V Chän 21 RR  =0.5 C«ng suÊt tiªu t¸n trªn 21 , RR :    0 ( 2 1 1RP tI L sin ) 2 tdR 1 = 4 2 1 LmIR = 4 75.35.0 2 =1.8W Bá qua c«ng suÊt tiªu t¸n mét chiÒu trªn 21 , RR v× qu¸ bÐ. Chän 21 RR  =0.5 /3W. 4.Chän 21,QQ : Dßng trung b×nh qua mét BJT trong mét chu kú: tbI     Lm Lm I ttdI  0 sin 2 1 C«ng suÊt nguån cung cÊp: ccP tbcc IV .2 = ccV2 .  LmI C«ng suÊt nguån cung cÊp cho t¶i: LP = 2 1 LR . 2 LmI Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 24 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 C«ng suÊt tiªu t¸n trªn c¸c ®iÖn trë: RP =2 1RP =2 4 2 1 LmIR = 2 2 1 LmIR C«ng suÊt tiªu t¸n trªn hai BJT: 2 ttP = ccP - LP -2* RP = ccV2 .  LmI - 2 1 LR . 2 LmI - 2 2 1 LmIR LÊy ®¹o hµm theo LmI vµ cho b»ng 0 ta ®­îc: LmI = )( 2 1RR V L cc  Thay vµo biÓu thøc trªn ta ®­îc c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cña BJT: ttP = )( 1 2 2 RR V L cc  = )5.08( 40 2 2  =19W C«ng suÊt tiªu t¸n mét chiÒu trªn mét BJT: ttdcP = ccV  1EQI =400.05=2W C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i trªn mçi BJT: ttmP = ttP + ttdcP =19+2=21W VËy ta chän 21,QQ thâa c¸c ®iÒu kiÖn sau: EI > EmI >=3.8A CEV >2 ccV =80V P>(23) ttmP Tªn P(W) FT(MHz) T( Co ) VCE(V) IC(A)  2SD718 80 12 150 120 8 55/160 2SB688 80 10 150 120 8 55/160 5.Chän 43 , RR : Dßng tÜnh cùc B cña 1Q : 1BQI = min 1 1  EQI = 56 50 =0.89mA  1BEQ V =0.6V Dßng ®Ønh cùc B cña 1Q : 1BmQI = min 1 1  mEI = 56 8.3 =68.7mA  BEmV =1V Trë kh¸ng xoay chiÒu gi÷a B vµ A: BAacZ = 1BQBm BAQBAm II VV   = 1 1 )( BQBm RQBEQRmBEm II VVVV   = 310)89.08.67( )05.05.06.0(05.08.31   =33 Trë kh¸ng mét chiÒu gi÷a B vµ A: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 25 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 BAdcZ = 1BQ BAQ I V = 1BQ RQBEQ I VV  = 31089.0 05.05.06.0   =702 C¸c ®iÖn trë rÏ dßng nhiÖt 43 , RR ph¶i chän sao cho : Gi¶m tæn thÊt tÝn hiÖu BAacZ <<R 3 RÏ dßng nhiÖt BAdcZ >> R 3 Chän 43 RR  =270 6.Chän 43 ,QQ : Dßng tÜnh qua R 3 : QRI 3 = 3R VBAQ = 270 05.05.06.0  =2.3mA 3BEQ V =0.6V Dßng cùc ®¹i qua R 3 : mRI 3 = 3R VBAm = 270 8.05.001  =10.7mA Dßng tÜnh cña 3Q : 3EQI = QRI 3 + 1BQI =2.3+0.89=3.19mA Dßng cùc ®¹i cña 3Q : mEI 3 = 1BmQI + mRI 3 =67.8+10.7=78.5mA Trë kh¸ng xoay chiÒu gi÷a B vµ A sau khi m¾c thªm ®iÖn trë R 3 : , BAacZ = 3 3 RZ RZ BAac BAac   = 27033 27033   =29.5 T¶i xoay chiÒu 3Q : 3tQZ = , BAacZ +( 1feh +1) R L =29.5+(55+1)8=477.5 C«ng suÊt tiªu t¸n xoay chiÒu cùc ®¹i cña 3Q : 3ttacQ P = 3 2 2 tQ cc Z V  = 5.47714.3 40 2 2  =340mW C«ng suÊt tiªu t¸n mét chiÒu cña 3Q : 3ttdcQ P = 33 EQCEQ IV  = 3EQCC IV  = 19.340 =127.6mW C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cña 3Q : 3ttQ P = 3ttacQ P + 3ttdcQ P =340+127.6=467.6mW VËy chän 43 ,QQ thâa c¸c ®iÒu kiÖn sau: EI > mEI 3 =78.5mA CEV >2 ccV =80V P>(23) 3ttQ P Tªn P(W) FT(MHz) T( Co ) VCE IC(A)  2SD608 20 45 150 160 1.5 80 2SB628 20 45 150 160 1.5 80 Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 26 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 II.TÝNH NGUåN DßNG Q5. Dßng tÜnh cùc B cña 3Q : 3BQI = 3 3 1  EQI = 801 39.3  =0.039mA Dßng cùc ®¹i cùc B cña 3Q : 3BmQI = min 1 1  EQI = 801 5.78  =0.969mA §Ó æn ®Þnh ph©n cùc tr¸nh ¶nh h­ëng cña dßng biÕn 3BQI ®æi ta chän dßng tÜnh cña 5Q , 6Q ph¶i rÊt lín so víi dßng cùc ®¹i 3BmQI ®Ó khi 3BQI thay ®æi th× dßng ph©n cùc qua diode xem nh­ thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ. Chän 5CQI =15. 3BmQI =14,5mA +TÝnh 54 , DD : Chän 54 , DD lµ lo¹i 1N914. Dßng qua 54 , DD : DI = 4DI = 5DI = 5CQI =14.5mA +TÝnh VR1: VR1= 5 554 C BEDD I VVV  = 5.14 6.07.07.0  =55 Chän VR1=55 . +TÝnh R7: R7= 4 54 )( D DDcc I VVV  = 5.14 )7.07.0(40  =2.66k Chän =2.7 (k ) +TÝnh Q5: 5CEQ V = Vcc- 1R V - 3BEQ V - 1BEQ V - 1R V =40 - 0.8 - 0.6 - 0.6 - 0.5 x 0.05 = 38V C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cña Q5: 5ttQ P = 5CEQ V . 5CQI = 38 x 14.5 = 551mW VËy chän Q5 thâa m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau: CI > mCI 5 =14.5mA CEV >2 ccV =80V P>(23) 5ttQ P Lo¹i BJT P(W) FT(MHz) T(0C) VCE(V) IC(A)  2SA878 1 80 150 250 70mA 100 +TÝnh néi trë cña nguån dßng. Ri=rce(1+ 1//2 1 7 VRrRr VR bed   ) Ta cã: rd= d T I U = 1510 26  =2.5 Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 27 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 rbes= 5C T I U  =100. 5.14 26 =179 VËy néi trë cña nguån dßng Q5 lµ: Ri=rce(1+  1 1 VRr VR bes  )=105(1+100. 56179 56  )=24.82 x 105= 2.482M III.THIÕT KÕ TÇNG THóC. Chän 321 ,, DDD lµ lo¹i 1N914 v× cã Idm=10mA vµ Vf<1V. Ta cã: 43BB V =4VBE+2 1R V =4 x 0.6 + 2 x 0.5 x 0.05 = 2.45V 1.TÝnh VR2: Ta cã:  65 CQCQ II 14.5mA VR2= 6 43 3 CQ DBB I VV  = 5.14 37.045.2  =24 Chän VR2=27 +TÝnh BJT thóc Q6. Q6 lµm nhiÖm vô n©ng cao biªn ®é tÝn hiÖu ®ñ lín ®Ó kÝch cho tÇng thóc lµm viÖc. Chän Q6 lµm viÖc ë chÕ ®é A.Q6 cã t¶i lín nªn hÖ sè khuÕch ®¹i ph¶i lín.Ta ph¶i chän ®iÓm lµm viÖc cña Q6 sao cho khi kh«ng cã tÝn hiÖu vµo, ®iÖn thÕ vµo cùc E cña Q1,Q2 b»ng 0 lóc nµy sôt ¸p trªn t¶i b»ng 0. Trë kh¸ng t¶i Q6: LbebetQ RrRrRZ 31331 )//(//( 136   ) Ta cã : 1 1 1 EQ T be I Ur   = 55 x 50 26 = 28.6 3 3 2 EQ T be I Ur   = 80 x 19.3 26 = 652 Do néi trë nguån dßng Ri qu¸ lín nªn trë kh¸ng Q6 lµ: LbebetQ RrRrZ 3133 )//( 136   = 652 + 80 x 86270 86270   + 55 x 80 x 8 = 37.9k BJT Q6 cã t¶i lín nªn dÔ r¬i vµo vïng b·o hßa g©y mÐo tÝn hiÖu, v× vËy, ph¶i cã ®iÖn trë håi tiÕp ®Ó æn ®Þnh ®iÓm lµm viÖc. Chän ¸p r¬i trªn R8 b»ng 2V. +TÝnh R8: R8= 5.14 2 6 8  CQ R I V =138 Chän R8=150 +Q6 lµm viÖc ë chÕ ®é A do ®ã c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cña Q6 lµ: 6CEQ V =Vcc 248 RBEQR VVV  = 40 - 2 - 0.6 - 0.5 x 0.05 = 36.7V Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 28 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 6ttQ P = 6CEQ V 6CQ I =36.7 x 14.5 =532.15mW Ta chän Q6 thâa c¸c yªu cÇu sau: CI >2 mCI 6 =29mA CEV >2 ccV =80V P>(23) 6ttQ P Lo¹i BJT P(W) FT(MHz) T(0C) VCE(V) IC(A)  2SC1663 950mW 50 120 140 500mA 60_350 Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ta chän  6=150. IV.TÝnh tÇng vµo. 1.TÝnh R9,R11,R12. Ta cã : 6 6 6 CQ T be I Ur   =150 x 5.14 26 =2.75k +Trë kh¸ng vµo cña tÇng thóc: 8)1(66 Rrr bevQ  =268+(1+150)150=22.9k +§Ó æn ®Þnh ph©n cùc cho Q6 ho¹t ®éng ë chÕ ®é A ta chän: Ic7Q= +§Ó tr¸nh tæn thÊt tÝn hiÖu trªn ®iÖn trë håi tiÕp R9 ta chän VR9=4V. +TÝnh R9: Ta cã: R9= Chän R9=2.7K +TÝnh R12: Ta cã: R12= Chän R12=1.8K +TÝnh R11: §Ó Q7 lµm viÖc ë chÕ­ ®é A,ta chän ®iÓm lµm viÖc cña Q7 khi ch­a cã tÝn hiÖu vµo n»m gi÷a ®­êng t¶i ®éng. Ta chän VCE7=Vcc/2=40/2=20V Ta cã: VR11=Vcc-VR9-VR12-VCE7=40-2.7-4-20=13.3V R11= =13,3/1.45=9.2K Chän R11=10K. 2.TÝnh Transistor khuÕch ®¹i ®Çu vµo: V× Q7 lµm viÖc ë chÕ ®é A nªn c«ng suÊt tiªu t¸n cña nã phÇn lín lµ c«ng suÊt tiªu t¸n mét chiÒu. Ptt7= Ta chän Q7 thâa c¸c yªu cÇu sau: Ic>2Ic7=1.45mA Vce>2Vcc=80V P>(2_3)Ptt7 Lo¹i BJT P(W) FT(MHz) TC VCE(V) Ic(A) B 2SA879 750mW 70 120 200 100mA 150 3.TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i ¸p vµ trë kh¸ng vµo: a.S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng tõ tÇng thóc ®Õn tÇng ra: Ta cã: rbe6= Do nguån dßng cã néi trë qu¸ lín nªn trë kh¸ng t¶i cña Q6 lµ ZtQ6=37.9K Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 29 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Trë kh¸ng vµo cña Q6: Rv6= =268+(1+150)150=22.9K HHÖ sè khuÕch ®¹i ¸p cña tÇng thóc: A6= b.S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng tõ tÇng vµo ®Õn tÇng thóc : TÝnh R10: HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khi ch­a cã håi tiÕp: K= HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khi cã håi tiÕp: HÖ sè khuÕch ®¹i håi tiÕp lµ: Ta chän R10=100 Ta cã: Trë kh¸ng t¶i cña Q7: Trë kh¸ng vµo cña tÇng thóc khi ch­a cã håi tiÕp: HÖ sè khuÕch ®¹i ¸p cña tÇng thóc: HÖ sè khuÕch ®¹i ¸p cña toµn m¹ch khi ch­a cã håi tiÕp: Trë kh¸ng vµo cña m¹ch khi cã håi tiÕp: V.TÝnh R13,R14,R15,R16: +§Ó æn ®Þnh ph©n cùc cho Q7 ta chän dßnh qua R13,R14: IPA= Ta cã: Ta cã: Chän VR15=1/20Vcc= R15= Chän R15= VI.TÝnh m¹ch b¶o vÖ: a.Tr­êng hîp qu¸ t¶i: Vin>0.775V XÐt tr­êng hîp qu¸ t¶i lín nhÊt lóc Q1,Q2 dÉn b·o hßa: VLP=Vcc=40V C«ng suÊt loa: C«ng suÊt nguån cung cÊp: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn R1: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn 2 BJT Q1,Q2: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn mçi BJT: Ta cã: NghÜa lµ trong tr­êng hîp nµy 2 BJT c«ng suÊt vÉn lµm viÖc an toµn. Ta cã c«ng suÊt tiªu t¸n trªn R1: Hai ®iÖn trë R1,R2 vÉn kh«ng bÞ háng. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 30 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 b.Tr­êng hîp ng¾n m¹ch t¶i: Xem nh­ loa bÞ lÊy ra khái m¹ch lóc nµy R1,R2 lµ t¶i cña Q1,Q2.Tr­êng hîp tåi nhÊt ®iÖn ¸p trªn loa ®Æt hÕt lªn R1,R2. Dßng qua R1: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn R1,R2: C«ng suÊt nguån cung cÊp: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn hai BJT c«ng suÊt: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn mçi BJT c«ng suÊt: Trong tr­êng hîp nµy hai BJT c«ng suÊt bÞ ®¸nh thñng. Ta cã: Hai ®iÖn trë c«ng suÊt R1,R2 bÞ háng. §èi víi tr­êng hîp nµy cÇn ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ. c.TÝnh m¹ch b¶o vÖ: Ho¹t ®éng cña m¹ch b¶o vÖ: B×nh th­êng khi m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt lµm viÖc th× Q8,Q9 t¾t kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn ho¹t ®éng cña m¹ch.Khi x¶y ra ng¾n m¹ch dßng qua Q1,Q2 lín sÏ ®¸nh thñng BJT c«ng suÊt vµ ®iÖn trë R1,R2.V× vËy khi dßng qua lín th× sÏ kÝch cho m¹ch b¶o vÖ lµm viÖc ,m¹ch nµy sÏ hót dßng lµm cho dßng qua c¸c BJT c«ng suÊt nhá,do ®ã c¸c BJT c«ng suÊt kh«ng bÞ ®¸nh thñng. Dßng ®Ønh qua Q1,Q2: Chän dßng ®Ó m¹ch b¶o vÖ ho¹t ®éng lµ: Lóc ®ã sôt ¸p trªn R1 lµ: Chän dßng tÜnh qua Q8,Q9: Ta cã: C«ng suÊt tiªu t¸n trªn Q8,Q9: VËy chän Q8,Q9 thâa c¸c ®iÒu kiÖn sau: Ic>Icm=1mA VCE>2Vceq8=3.6V P>(2_3)Ptt8=3.6mW Lo¹i BJT P(W) FT(MHz) TC VCE(V) Ic(A) B 2SC458 200mW 230 150 30 100mA 100_500 2SA1029 200mW 230 150 30 100mA 100_500 TÝnh R17,R18,R19,R20: Ta cã dßng tÜnh qua cùc nÒn cña Q8: Chän dßng qua R17: Chän R18=R18=4K. TÝnh R17,R20: Chän R17=R20=10K. VII.TÝnh c¸c tô: a.Tô C1 lµ tô liªn l¹c ngâ vµo.§Ó tÝn hiÖu kh«ng bÞ gi÷ l¹i trªn tô ta chän: Chän C1=0.16. b.TÝnh tô C3: Tô C3 kÕt hîp víi R5 t¹o thµnh m¹ch läc th«ng thÊp. Chän tÇn sè c¾t: fc=2fmin= Chän C3=0.1 c.TÝnh tô C4: Tô C4 kÕt hîp víi R16 t¹o thµnh m¹ch läc th«ng thÊp. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 31 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Chän tÇn sè c¾t: fc=2fmin= Chän tô C4=0.1 d.TÝnh tô C5: Tô C5 cã nhiÖm vô tho¸t thµnh phÇn xoay chiÒu kh«ng cho thµnh phÇn xoay chiÒu håi tiÕp. Chän XC5= Chän C5=400 VIII.TÝnh m¹ch ZOBEL: Cêu t¹o cña loa gåm mét cuén c¶m vµ mét ®iÖn trë cã ZL= nh­ vËy trë kh¸ng cña loa phô thuéc vµo tÇn sè.Khi tÇn sè cµng cao trë kh¸ng cña loa cµng lín dÉn ®Õn g©y mÐo tÝn hiÖu.ChÝnh v× vËy ta ph¶i m¾c thªm tô ®iÖn C2 vµ ®iÖn trë R6 sao cho trë kh¸ng loa kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè. Khi tÇn sè t¨ng th× XL t¨ng,XC gi¶m ,ZL vÉn kh«ng ®æi. Ta cã: §Î Zt® kh«ng ®æi vµ kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè ta chän R5=RL=8 Do L rÊt nhá nªn ta chän C2=0.2 IX.KiÓm tra ®é mÐo phi tuyÕn: V× Q1,Q2 lµm viÖc ë chÕ ®é AB nªn mÐo phi tuyÕn chñ yÕu toµn m¹ch do Q1,Q2 quyÕt ®Þnh. Khi tÝn hiÖu vµo Vin=0.775V ®iÖn ¸p ®Æt lªn tiÕp gi¸p BE cña Q1 lµ: Víi Lóc ®ã Khai triÓn Ic d­íi d¹ng chuçi ta ®­îc: Ta cã: Suy ra: MÐo phi tuyÕn chñ yÕu do hµi bËc hai g©y ra. Ta cã hÖ sè mÐo khi ch­a cã håi tiÕp: HÖ sè mÐo khi cã håi tiÕp: Víi Theo yªu cÇu thiÕt kÕ ®é mÐo ph¶i nhá h¬n 0.25% do ®ã ®é mÐo trªn thâa m·n. X.TÝnh to¸n bé gi¶i nhiÖt cho c¸c BJT c«ng suÊt: Khi chuyÓn ®æi nguån nu«i ra c«ng suÊt h÷u Ých trªn t¶i 1 phÇn c«ng suÊt sÏ lµm nong c¸c BJT c«ng suÊt. Do ®ã vÊn ®Ò lµm nguéi BJT lµ cÇn thiÕt v× khi nhiÖt ®é t¨ng v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× c¸c BJT sÏ bÞ ph¸ háng. CÇn tÝnh gi¶i nhiÖt ë nhiÖt ®é m«i tr­êng lµ 40C. NhiÖt trë toµn phÇn: K= NhiÖt trë K tæng céng khi cã c¸nh táa nhiÖt:K= Trong ®ã: :NhiÖt trë tõ vá ®Õn c¸nh. :NhiÖt trë tõ tiÕp gi¸p ®Õn vá. :NhiÖt trë tõ c¸nh ®Õn m«i tr­êng. Ktv= Chän Ktv=2 Kcv Chän c¸nh táa nhiÖt cã d¹ng h×nh vu«ng cã diÖn tÝch lµ: Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 32 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 S= ChiÒu dµi: L= BÒ dµy: Sè c¸nh tèi thiÓu cÇn dïng: n= víi Chän n=12. Vëy ta lÊy sè c¸nh lµ: 12 c¸nh. Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 33 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2