bộ phát điện trở

bộ phát điện trở
bộ phát điện trở được kết nối với cực phát của bộ khuếch đại bóng bán dẫn có thể được sử dụng để tăng độ ổn định thiên vị bộ khuếch đại

Mục đích của mạch khuếch đại tín hiệu AC là ổn định điện áp đầu vào phân cực DC cho bộ khuếch đại và do đó chỉ khuếch đại tín hiệu AC cần thiết.

Ổn định này được thực hiện bằng việc sử dụng một kháng Emitter cung cấp số lượng theo yêu cầu của xu hướng tự động cần thiết cho một bộ khuếch đại phát chung. Để giải thích điều này thêm một chút, hãy xem xét mạch khuếch đại cơ bản sau đây dưới đây.

Mạch khuếch đại phát điện chung cơ bản

Mạch khuếch đại cực phát chung được hiển thị sử dụng mạng phân áp để phân cực cơ sở bóng bán dẫn và cấu hình bộ phát chung là một cách rất phổ biến để thiết kế mạch khuếch đại bóng bán dẫn lưỡng cực. Một tính năng quan trọng của mạch này là một lượng đáng kể dòng điện chạy vào đế của bóng bán dẫn.

Điện áp tại điểm nối của hai điện trở phân cực, R1 và R2 , giữ điện áp cơ bản của bóng bán dẫn, V B ở một điện áp không đổi và tỷ lệ với điện áp cung cấp, Vcc. Lưu ý rằng V B là điện áp đo được từ chân đế xuống đất, là điện áp thực tế giảm trên R2 .

Mạch khuếch đại kiểu “lớp A” này luôn được thiết kế sao cho dòng điện cơ bản ( Ib ) nhỏ hơn 10% dòng điện chạy qua điện trở phân cực R2 . Vì vậy, ví dụ, nếu chúng ta yêu cầu dòng điện cực góp là 1mΑ, thì dòng điện cơ bản, I B sẽ là khoảng một phần trăm của dòng điện này, hoặc 10μΑ. Do đó dòng điện chạy qua điện trở R2 của mạng phân chia điện thế ít nhất phải gấp 10 lần dòng điện này, hay 100μΑ .

Ưu điểm của việc sử dụng bộ chia điện áp nằm ở sự ổn định của nó. Vì bộ phân áp tạo bởi R1 và R2 được tải nhẹ nên điện áp cơ bản, Vb có thể dễ dàng được tính bằng cách sử dụng công thức phân áp đơn giản như hình vẽ.

Phương trình phân chia điện áp

 

Tuy nhiên, với kiểu sắp xếp theo xu hướng này, mạng phân áp không được tải bởi dòng cơ bản vì nó quá nhỏ, vì vậy nếu có bất kỳ thay đổi nào trong điện áp cung cấp Vcc , thì mức điện áp trên đế cũng sẽ thay đổi theo tỷ lệ số tiền. Sau đó, một số hình thức ổn định điện áp của thiên vị cơ sở bóng bán dẫn hoặc điểm Q là cần thiết.

Ổn định kháng máy phát

Điện áp phân cực của bộ khuếch đại có thể được ổn định bằng cách đặt một điện trở duy nhất trong mạch phát bóng bán dẫn như hình vẽ. Kháng này được gọi là kháng Emitter , R E . Việc bổ sung này phát điện trở phương tiện mà các bóng bán dẫn phát thiết bị đầu cuối không còn căn cứ hoặc ít tiềm năng volt zero nhưng ngồi tại một tiềm năng nhỏ trên nó cho bởi phương trình Luật Ohms của: V E  = I E x R E . Trong đó: I E là dòng điện phát thực tế.

Bây giờ nếu điện áp cung cấp Vcc tăng lên, Ic dòng thu của bóng bán dẫn cũng tăng lên đối với một điện trở tải nhất định. Nếu dòng thu tăng, dòng phát tương ứng cũng phải tăng làm cho điện áp trên R E tăng. Hành động này dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ điện áp cơ bản vì V B  = V E  + V BE

Vì điện áp cơ bản được giữ không đổi bởi các điện trở bộ chia R1 và R2 , điện áp một chiều trên đế so với Vbe của bộ phát được hạ xuống một lượng tương ứng, do đó làm giảm ổ dòng cơ sở và giữ cho dòng thu không tăng thêm. Một hành động tương tự xảy ra nếu điện áp nguồn và dòng thu cố gắng giảm giá trị.

Nói cách khác, việc bổ sung điện trở cực phát này giúp kiểm soát xu hướng cơ sở của bóng bán dẫn bằng cách sử dụng phản hồi tiêu cực, loại bỏ bất kỳ sự thay đổi cố gắng nào trong dòng điện cực góp với sự thay đổi ngược lại trong điện áp phân cực cơ sở và do đó mạch có xu hướng được ổn định ở mức cố định .

Ngoài ra, vì một phần của nguồn cung cấp bị rơi qua R E , giá trị của nó phải càng nhỏ càng tốt để có thể phát triển điện áp lớn nhất có thể trên điện trở tải, R L và do đó là đầu ra. Tuy nhiên, giá trị của nó không thể quá nhỏ hoặc một lần nữa sự mất ổn định của mạch sẽ bị ảnh hưởng.

Khi đó dòng điện chạy qua điện trở của máy phát được tính là:

Dòng điện trở phát

 

Theo nguyên tắc chung, điện áp rơi trên điện trở của bộ phát này thường được coi là: V B  - V BE , hoặc một phần mười (1/10) giá trị của điện áp nguồn, Vcc . Một con số phổ biến cho điện áp điện trở bộ phát là từ 1 đến 2 vôn, chọn giá trị nào thấp hơn. Giá trị của điện trở máy phát, R E cũng có thể được tìm thấy từ độ lợi vì bây giờ độ lợi điện áp xoay chiều bằng: R L  / R E

Ví dụ về kháng máy phát No1

Một bộ khuếch đại phát thông thường có các đặc điểm sau, β = 100 , Vcc = 30V và R L  = 1kΩ . Nếu mạch khuếch đại sử dụng điện trở cực phát để cải thiện độ ổn định của nó, hãy tính điện trở của nó.

Dòng điện tĩnh của bộ khuếch đại, I CQ được cho là:

 

Điện áp giảm trên điện trở của máy phát nói chung là từ 1 đến 2 vôn, vì vậy hãy giả sử giảm điện áp, V E là 1,5 vôn.

 

Sau đó, giá trị của kháng Emitter cần thiết cho mạch khuếch đại được đưa ra như: 100Ω , và phổ biến chính thức phát mạch được đưa ra như sau:

Bộ khuếch đại phát điện chung cuối cùng

 

Độ lợi của tầng khuếch đại cũng có thể được tìm thấy nếu được yêu cầu và được đưa ra như sau:

Tụ điện qua đường phát

Trong mạch phản hồi nối tiếp cơ bản ở trên, điện trở phát, R E thực hiện hai chức năng: phản hồi âm DC để phân cực ổn định và phản hồi âm AC cho tín hiệu truyền dẫn và đặc điểm kỹ thuật tăng điện áp. Nhưng vì điện trở của máy phát là điện trở hồi tiếp, nên nó cũng sẽ làm giảm độ lợi của bộ khuếch đại do sự dao động của dòng phát I E do tín hiệu đầu vào AC.

Để khắc phục vấn đề này, một tụ điện, được gọi là "Tụ phụ bỏ qua bộ phát ", C E được kết nối qua điện trở của bộ phát như hình minh họa. Tụ điện bỏ qua này làm cho đáp ứng tần số của bộ khuếch đại bị ngắt ở một tần số cắt được chỉ định, ƒc , các dòng tín hiệu đi qua (do đó có tên là nó) xuống đất.

Là một tụ điện, nó xuất hiện như một mạch hở đối với phân cực DC và do đó, dòng điện và điện áp phân cực không bị ảnh hưởng bởi việc bổ sung tụ điện rẽ nhánh. Trên phạm vi tần số hoạt động của bộ khuếch đại, điện kháng của tụ điện, X C sẽ cực cao ở tần số thấp tạo ra hiệu ứng phản hồi âm, làm giảm độ lợi của bộ khuếch đại.

Giá trị của tụ điện rẽ nhánh C E này thường được chọn để cung cấp điện kháng tối đa bằng một phần mười (1/10) giá trị của điện trở phát R E tại điểm tần số cắt thấp nhất. Khi đó, giả sử rằng tần số tín hiệu thấp nhất cần khuếch đại là 100 Hz. Giá trị của tụ điện rẽ nhánh C E được tính như sau:

Tụ điện bỏ qua máy phát

Sau đó, đối với bộ khuếch đại bộ phát chung đơn giản của chúng tôi trên giá trị của tụ điện bỏ qua bộ phát được kết nối song song với điện trở của bộ phát là: 160μF

Bộ khuếch đại bộ phát tách

Trong khi việc bổ sung tụ điện rẽ nhánh, C E giúp kiểm soát độ lợi của bộ khuếch đại bằng cách chống lại ảnh hưởng của độ không đảm bảo của beta, ( β ), một trong những nhược điểm chính của nó là ở tần số cao, điện trở của tụ điện trở nên thấp đến mức nó ngắn hiệu quả. ra điện trở của máy phát, R E khi tần số tăng.

Kết quả là ở tần số cao, điện kháng của tụ điện cho phép điều khiển phản hồi AC rất ít bởi vì R E bị ngắn mạch, điều này cũng có nghĩa là độ lợi điện áp AC của bóng bán dẫn tăng lên rất nhiều, đẩy bộ khuếch đại vào trạng thái bão hòa.

Một cách dễ dàng để kiểm soát độ lợi của bộ khuếch đại trên toàn bộ dải tần hoạt động là chia điện trở của bộ phát thành hai phần như hình minh họa.

Điện trở bộ phát tách

Điện trở ở chân bộ phát đã được tách thành hai phần: R E1 và R E2 tạo thành một mạng phân áp bên trong chân bộ phát với tụ phụ nối song song trên điện trở dưới.

Điện trở trên, R E1 có cùng giá trị như trước nhưng không được vượt qua bởi tụ điện nên phải được xem xét khi tính toán các thông số tín hiệu. Điện trở dưới R E2 được kết nối song song với tụ điện và được coi là không ohms khi tính toán các thông số tín hiệu vì nó bị ngắn mạch ở tần số cao.

Ưu điểm ở đây là chúng ta có thể kiểm soát độ lợi AC của bộ khuếch đại trên toàn bộ dải tần đầu vào. Tại DC, tổng giá trị của điện trở bộ phát bằng R E1  + R E2 trong khi ở tần số AC cao hơn, điện trở của bộ phát chỉ bằng: R E1 , giống như trong mạch không thông qua ban đầu ở trên.

Vậy điện trở có giá trị nào, R E2 . Điều đó sẽ phụ thuộc vào mức tăng điện áp DC yêu cầu tại điểm cắt tần số thấp hơn. Chúng ta đã nói trước đó rằng độ lợi của mạch trên bằng: R L  / R E mà đối với mạch phát chung của chúng ta ở trên được tính bằng 10 (1kΩ / 100Ω). Nhưng bây giờ ở DC, mức tăng sẽ bằng: R L  / (R E1  + R E2 )

Do đó, nếu chúng ta chọn một độ lợi DC nói 1 (một) giá trị của điện trở phát, R E2 được cho là:

Điện trở bộ phát tách, R E2

 

Sau đó, đối với mức tăng DC là 1 (một), R E1  = 100Ω và R E2  = 900Ω . Lưu ý rằng mức tăng AC sẽ giống nhau ở mức 10.

Sau đó, một bộ khuếch đại bộ phát tách có các giá trị của độ lợi điện áp và trở kháng đầu vào ở đâu đó giữa các giá trị của bộ khuếch đại phát được bỏ qua hoàn toàn và bộ khuếch đại phát không được bỏ qua tùy thuộc vào tần số hoạt động.

Tóm tắt điện trở máy phát

Tóm lại, tham số khuếch đại dòng điện, β của bóng bán dẫn có thể thay đổi đáng kể từ thiết bị này sang thiết bị khác cùng loại và số bộ phận do dung sai chế tạo, và cũng do sự thay đổi của điện áp nguồn và nhiệt độ hoạt động.

Sau đó, đối với mạch khuếch đại lớp A phát ra chung, cần sử dụng mạch phân cực sẽ ổn định điểm Q đang hoạt động tạo ra dòng thu DC, I C độc lập với beta. Sự ảnh hưởng của β trên giá trị của phát hiện tại có thể được giảm bằng cách cho thêm một kháng Emitter , R E trong trận lượt đi phát để cung cấp ổn định.

Điện áp rơi trên điện trở của bộ phát này thường được cho là từ 1 đến 2 vôn. Điện trở bộ phát có thể được bỏ qua hoàn toàn bằng một tụ điện rẽ nhánh thích hợp, C E được kết nối song song với điện trở bộ phát để đạt được độ lợi AC cao hơn hoặc được bỏ qua một phần, sử dụng mạng phân chia điện áp bộ phát giúp giảm độ lợi và độ méo DC. Giá trị của tụ điện này được xác định từ giá trị điện dung ( X C ) của nó ở tần số tín hiệu thấp nhất.