Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo : là một mạch điện tử sử dụng các linh kiện tích cực được kết nối theo một cách cụ thể để cung cấp dòng điện và hấp thụ từ tải được kết nối bất cứ khi nào cần thiết. Nó được sử dụng để cung cấp công suất cao cho tải.
Bạn đang xem: Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng transistor
Bộ khuếch đại servo được sử dụng rộng rãi vì một đặc điểm đặc biệt cho phép chúng truyền năng lượng đến tải hoặc thậm chí có thể hấp thụ điện năng từ tải. Trong khi việc sử dụng các thành phần này là rộng rãi, sự lựa chọn đầu tiên khi nói đến việc cung cấp năng lượng cho các thành phần này, là Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo.
Nó bao gồm hai transistor trong đó một trans là NPN còn lại là PNP . Một trans đẩy đầu ra ở nửa chu kỳ dương và trans khác kéo về nửa chu kỳ âm, do đó có tên là bộ khuếch đại đẩy kéo. Ưu điểm chính của mạch là không có sự tiêu tán công suất ở trans đầu ra, khi không có tín hiệu. Có ba loại bộ khuếch đại đẩy kéo nhưng nhìn chung, bộ khuếch đại Class-B được coi là bộ khuếch đại đẩy kéo.
Có nhiều loại mạch khuếch đại đẩy kéo nhưng chúng ta sẽ xem xét những loại sau liên quan đến mạch khuếch đại đẩy kéo:
Bộ khuếch đại Class ABộ khuếch đại Class BBộ khuếch đại Class ABBộ khuếch đại Class A
Trong số ba cấu hình của bộ khuếch đại đẩy kéo, cấu hình phổ biến nhất là cấu hình Class A. Nó chỉ bao gồm một trans chuyển mạch luôn được BẬT. Nó được thiết kế sao cho đầu ra có độ méo tối thiểu và biên độ tín hiệu tối đa.
Hiệu suất của bộ khuếch đại Class A rất thấp, gần 30%. Bộ khuếch đại lớp A cho phép dòng tải chạy qua nó ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào. Điều này làm cho bộ khuếch đại nóng lên đáng kể yêu cầu tản nhiệt lớn ở các trans đầu ra. Sơ đồ mạch cho bộ khuếch đại Class A được đưa ra dưới đây.
Bộ khuếch đại Class AB này là một mạch được thực hiện bằng cách sử dụng các đặc tính của cả mạch khuếch đại Class A và Class B. Từ 0V đến 0,7V, các điốt được phân cực trong trạng thái dẫn trong đó các trans không có tín hiệu ở cực B. Điều này giải quyết vấn đề méo chéo.
Biến dạng chéo mạch khuếch đại công suất đẩy kéo
Sự biến dạng chéo thường thấy trong các cấu hình bộ khuếch đại lớp B. Các trans được phân cực ở điểm cắt trong bộ khuếch đại Class B. Được biết, một trans silicon và một diode germani yêu cầu 0,7V và 0,2V tương ứng trên đường giao nhau BE trước khi chuyển sang chế độ dẫn và điện áp cực E này được gọi là điện áp cắt.
Điốt gecmani nằm ngoài phạm vi của bộ khuếch đại. Transistor chỉ có thể lấy điện áp cắt từ chính nguồn. Do đó, các phần của dạng sóng đầu vào thấp hơn 0,7 V sẽ bị loại bỏ và do đó các phần tương ứng sẽ không có trong dạng sóng đầu ra. Đây được gọi là hiệu ứng Crossover Distortion.
Bây giờ chúng ta đã có kiến thức về các loại bộ khuếch đại Push-Pull và khái niệm cơ bản đằng sau cách hoạt động, bây giờ chúng ta sẽ thử tự chế tạo mạch bán dẫn Push-Pull.
Linh kiện
Máy biến áp: [6-0-6]Bóng bán dẫn PNP: BC557Transistor NPN: 2N2222Điện trở: 1kΩĐèn LEDMáy biến áp [6-0-6]Máy biến áp được sử dụng trong mạch là cuộn sơ cấp 240V và cuộn thứ hai điều chỉnh tâm. Máy biến áp đóng vai trò là biến áp giảm AC 240V xuống AC 6V.
Máy biến áp là một thiết bị điện sử dụng một hiện tượng vật lý được gọi là ghép cảm ứng xảy ra giữa hai cuộn dây của thiết bị để truyền năng lượng giữa chúng. Các cuộn dây này trong máy biến áp được gọi là cuộn dây. Do sự ghép từ của hai cuộn dây của máy biến áp, một dòng điện thay đổi trong một trong các cuộn dây sẽ tạo ra sự thay đổi dẫn đến sự thay đổi trong cuộn dây kia.
Điều này xảy ra do từ trường gây ra bởi dòng điện thay đổi trong lõi của máy biến áp. Từ thông thay đổi này gây ra lực điện từ hoặc điện áp thay đổi trong cuộn thứ cấp. Máy biến áp được sử dụng trong mạch này có lõi của nó được làm bằng thép silicon có độ từ thẩm cao, vì thép có độ từ thẩm cao hơn nhiều so với không khí giúp chứa từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây. Sử dụng các lõi có độ từ thẩm cao này có những ưu điểm riêng như dòng điện từ hóa giảm đáng kể.
Trans PNP BC557BC557 là một trans PNP rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Nó là một trans PNP có nghĩa là nó có cực C và cực E đóng khi cực B được giữ ở điện thế nối đất, và sẽ được mở mạch khi có tín hiệu ở cực B. Vì BC557 là một trans đa năng, nó có thể được sử dụng để đáp ứng nhu cầu như một công tắc.
Do cấu tạo của trans, nó không thể mang tải có dòng điện quá 100mA. Và để chuyển trans từ trạng thái TẮT và BẬT, cực B phải được cung cấp dòng điện không được vượt quá 5mA.
Dưới đây là sơ đồ của bóng bán dẫn PNP.
Sơ đồ chân cho BC-557 được đưa ra dưới dạng bảng dưới đây.
| Đầu cuối bóng bán dẫn BC-557 PNP | ||
| 1 | C | Dòng điện chạy qua cực C |
| 2 | B | Điều khiển phân cực của trans |
| 3 | E | Dòng điện thoát ra ngoài qua cực E |
Trans NPN 2N2222
Trans 2N2222 là trans NPN. Nó là một BJT được sử dụng rộng rãi cho các mục đích chung như chuyển mạch hoặc khuếch đại công suất thấp. Cấu tạo của trans cho phép nó được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu hoạt động công suất thấp với tốc độ cao vừa phải. Cùng với yêu cầu năng lượng thấp để hoạt động, nó có thể xử lý mức đầu vào dòng điện từ thấp đến trung bình và điện áp không quá cao.
Sơ đồ chân của trans 2N2222 được đưa ra dưới đây.
Sơ đồ chân của trans NPN 2N2222 được đưa ra dưới đây. Các tính năng chính của trans 2N2222 là xử lý dòng điện có xếp hạng cao hơn.
Hoạt động của mạch khuếch đại công suất đẩy kéo
Trong phân tích của chúng tôi về mạch, chúng tôi sẽ xem xét bộ khuếch đại Class B. Sơ đồ mạch cho một bộ khuếch đại Push-Pull bao gồm hai trans Q1 và Q2 tương ứng là NPN và PNP. Khi tín hiệu đầu vào là dương Q1 bắt đầu dẫn và tạo ra một bản sao của đầu vào dương ở đầu ra. Tại thời điểm này, Q2 vẫn ở trạng thái TẮT. Tương tự, khi tín hiệu đầu vào âm Q1 TẮT và Q2 bắt đầu dẫn và tạo ra một bản sao của đầu vào âm ở đầu ra.
Bây giờ, tại sao sự biến dạng chéo lại xảy ra khi Vin đạt đến không. Transistor Q1 và Q2 không thể BẬT đồng thời. Đối với Q1 là trên, chúng tôi yêu cầu Vin phải lớn hơn Vout và đối với Q2 Vin phải nhỏ hơn Vout. Nếu Vin bằng 0 thì Vout cũng phải bằng 0.
Xem thêm: Hình Ảnh Gói Mì Tôm Chua Cay Hảo Hảo, Mì Tôm Hảo Hảo Thùng Chất Lượng, Giá Tốt 2021
Bây giờ khi Vin đang tăng từ 0, điện áp đầu ra Vout sẽ vẫn bằng không cho đến khi Vin lớn hơn Vbe1 [xấp xỉ 0,7V], trong đó Vbe là điện áp cần thiết để BẬT trans NPN Q1. Do đó, điện áp đầu ra hiển thị vùng chết trong khoảng thời gian Vin nhỏ hơn Vbe [= 0,7V]. điều tương tự sẽ xảy ra khi Vin giảm từ 0, trans PNP Q2 sẽ không dẫn cho đến khi Vin lớn hơn Vbe2 [= 0,7V], trong đó Vbe2 là điện áp cần thiết để BẬT trans Q2.
1 – Mạch khuếch đại
1.1 – Khái niệm về mạch khuếch đại .
Mạch khuếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuếch đại âm tần trong Cassete, Âmply, Khuếch đại tín hiệu video trong Ti vi mầu v.v …
Có ba loại mạch khuếch đại chính là :
– Khuếch đại về điện áp : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần. – Mạch khuếch đại về dòng điện : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần.– Mạch khuếch đại công xuất : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công xuất yếu vào , đầu ra ta thu được tín hiệu có công xuất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuếch đại công xuất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện làm một.
1.2 – Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại.
Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuếch đại được phân cực để KĐ ở chế độ A, chế độ B , chế độ AB hoặc chế độ C
a] Mạch khuếch đại ở chế độ A. Là các mạch khuếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giốn với tín hiệu ngõ vào.
* Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiên sao cho điện áp UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc.
* Mạch khuếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần, tiền khuếch đại v v..
b] Mach khuếch đại ở chế độ B.
Mạch khuếch đại chế độ B là mạch chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuếch đại bán kỳ âm ta dùng transistor PNP, mạch khuếch đại ở chế độ B không có định thiên
* Mạch khuếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công xuất đẩy kéo như công xuất âm tần, công xuất mành của Ti vi, trong các mạch công xuất đẩy kéo , người ta dùng hai đèn NPN và PNP mắc nối tiếp , mỗi đèn sẽ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu, hai đèn trong mạch khuếch đại đẩy kéo phải có các thông số kỹ thuật như nhau :
* Mạch khuếch đại công xuất kết hợp cả hai chế độ A và B .
c] Mạch khuếch đại ở chế độ AB.
Mạch khuếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuếch đại ở chế độ B , nhưng có định thiện sao cho điện áp UBE sấp sỉ 0,6 V, mạch cũng chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuếch đại chế độ B, mạch này cũng được sử dụng trong các mạch công xuất đẩy kéo .
d] Mạch khuếch đại ở chế độ C Là mạch khuếch đại có điện áp UBE được phân cự ngược với mục đích chỉ lấy tín hiệu đầu ra là một phần đỉnh của tín hiệu đầu vào, mạch này thường sử dụng trong các mạch tách tín hiệu : Thí dụ mạch tách xung đồng bộ trong ti vi mầu.
2 – Các kiểu mắc của Transistor
2.1 – Transistor mắc theo kiểu E chung. Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực C, mạch có sơ đồ như sau :
Đặc điểm của mạch khuếch đại E chung. – Mạch khuếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc. – Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, như vậy mạch khuếch đại về điện áp. – Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng kể. – Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào : vì khi điện áp tín hiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng => sụt áp trên Rg tăng => kết quả là điện áp chân C giảm , và ngược lại khi điện áp đầu vào giảm thì điện áp chân C lại tăng => vì vậy điện áp đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào.
– Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết bị điện tử.
2.2 – Transistor mắc theo kiểu C chung. Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass hoặc dương nguồn [ Lưu ý : về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương đương với mass ] , Tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực E , mạch có sơ đồ như sau:
Đặc điểm của mạch khuếch đại C chung . – Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E – Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn luôn có giá trị khoảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhiêu thì áp chân C cũng tăng bấy nhiêu => vì vậy biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào . – Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào : Vì khi điện áp vào tăng => thì điện áp ra cũng tăng, điện áp vào giảm thì điện áp ra cũng giảm. – Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần : Vì khi tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng IBE sẽ tăng => dòng ICE cũng tăng gấp β lần dòng IBE vì ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ số khuếch đại β = 50 lần thì khi dòng IBE tăng 1mA => dòng ICE sẽ tăng 50mA, dòng ICE chính là dòng của tín hiệu đầu ra, như vậy tín hiệu đầu ra có cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu vào.
– Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuếch đại đêm [Damper], trước khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh , người ta thường dùng mạch Damper để khuếch đại cho tín hiệu khoẻ hơn . Ngoài ra mạch còn được ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn [ ta sẽ tìm hiểu trong phần sau ]
2.3 – Transistor mắc theo kiểu B chung. – Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C , chân B được thoát mass thông qua tụ. – Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế.
3 – Các kiểu ghép tầng
3.1 – Ghép tầng qua tụ điện. * Sơ đồ mạch ghép tầng qua tụ điện
– Trong các mạch khuếch đại cao tần thì tụ nối tầng có trị số nhỏ khoảng vài nanô Fara.
3.2 – Ghép tầng qua biến áp . * Sơ đồ mạch trung tần tiếng trong Radio sử dụng biến áp ghép tầng
– Nhược điểm : nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp và chiếm nhiều diện tích.
3.3 – Ghép tầng trực tiếp . * Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuếch đại công xuất âm tần.
4 – Phương pháp kiểm tra một tầng khuếch đại
4.1 – Trong các mạch khuếch đại [ chế độ A ] thì phân cực như thế nào là đúng.
– Mạch khuếch đại [ chế độ A] được phân cực đúng là mạch có
UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc
– Khi mạch được phân cực đúng ta thấy , tín hiệu ra có biên độ lớn nhất và không bị méo tín hiệu .
4.2 – Mạch khuếch đại [ chế độ A ] bị phân cực sai.
– Hiện tượng méo dạng trên sẽ gây hiện tượng âm thanh bị rè hay bị nghẹt ở các mạch khuếch đại âm tần.
Phương pháp kiểm tra một tầng khuếch đại. – Một tầng khuếch đại nếu ta kiểm tra thấy UCE quá thấp so với nguồn hoặc quá cao sấp sỉ bằng nguồn => thì tầng khuếch đại đó có vấn đề. – Nếu UCE quá thấp thì có thể do chập CE[ hỏng Transistor] , hoặc đứt Rg. – Nếu UCE quá cao ~ Vcc thì có thể đứt Rđt hoặc hỏng Transistor. – Một tầng khuếch đại còn tốt thông thường có :
UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc