Đề bài: Thiết kế mạch khuếch đại công suất với các chỉ tiêu như sau:
-

Công suất ra cực đại trên tải 16Ω : Ptmax = 50W
Giải thông nguồn tín hiệu cần khuếch đại: 20Hz – 20Khz
Nguồn tín hiệu vào U v = 0,1V , rn = 1K Ω
Hệ số méo phi tuyến γ < 1%
Hệ số méo tuyến tính tại f=20Hz và f=20Khz < 2 =1,4
Chọn hệ số khuếch đại tĩnh của Transistor β = 50
Các chỉ tiêu khác tùy chọn
Các thông số khác của linh kiện sinh viên tự lựa chọn sao cho phù hợp
với yêu cầu

Sinh viên thực hiện:
1, Ninh Thị An
2, Lê Tuấn Anh
3, Đoàn thị Phương Châm
4, Hoàng Linh Chi
5, Bùi Hữu Chiến
6, Nguyễn Mạnh Cường


NỘI DUNG THIẾT KẾ

I/ Lý thuyết chung về khuếch đại công suất
1) Khái niệm
Tầng khuếch đại công suất có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn và phù
hợp để kích thích cho tải. Công suất ra của nó cỡ vài phần mười W đến hơn
100W. Công suất này được đưa đến tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng
điện có biên độ lớn. Khi khuếch đại tín hiệu lớn tức Transistor không làm
việc trong miền tuyến tính nữa khi tính toán không sử dụng sơ đồ tương

để phân loại:
• Dựa vào linh kiện tích cực thực hiện khuếch đại công suất:
 Mạch khuếch đại công suất sử dụng đèn điện tử

2


 Mạch khuếch đại công suất sử dụng BJT
 Mạch khuếch đại công suất sử dụng FET
 Mạch khuếch đại công suất sử dụng IC
• Dựa vào số lượng phần tử tích cực:
 Mạch khuếch đại công suất đơn (1 phần tử tích cực)
o Mạch khuếch đại công suất đơn ghép R-C
o Mạch khuếch đại công suất ghép biến áp
 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo (2 phần tử khuếch đại trở lên)
o Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp
o Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không có biến áp
• Dựa vào chế độ hoạt động của phần tử tích cực:
 Mạch khuếch đại công suất chế độ A
 Mạch khuếch đại công suất chế độ B
 Mạch khuếch đại công suất chế độ AB
 Mạch khuếch đại công suất chế độ C
 Mạch khuếch đại công suất chế độ D



3


4) Chế độ làm việc



+Chế độ D là mạch khuếch đại mà các phần tử tích cực chỉ ở 1 trong 2
trạng thái : *khóa hoàn toàn
*thông hoàn toàn
5) Phân tích ưu, nhược điểm của các mạch khuếch đại công suất
a) Mạch khuếch đại công suất đơn (chế độ A)
 Mạch khuếch đại công suất ghép biến áp
Sơ đồ mạch điện:

6


Hoạt động của máy biến áp
Máy biến áp có thể tăng hay giảm giá trị điện áp hay dòng điện theo tỷ
lệ đã định trước. Máy biến áp trong bài là máy tăng áp và bỏ qua sự tổn
hao công suất.
Sự thay đổi điện áp: Máy biến áp có thể làm tăng hay giảm điện áp
phụ thuộc vào số vòng dây mỗi bên. Sự biến đổi điện áp thể hiện qua
công thức

N =U
N U
1

1

2

2

sơ cấp của máy biến áp . Đặt a = ( N ) . Điện trở tải ở cuộn thứ cấp
1

R'

R

N

2
L
1
2 2
phản ánh qua điện trở thứ cấp được tính: R = R = a = ( N )
L
2
1

Đặc điểm của mạch: Khi tín hiệu ra U ra và điện áp nguồn U cc có mối quan
hệ U ra = U cc thì hiệu suất của mạch có thể đạt lớn nhất (η = 50% ).
Độ méo sóng hài của mạch khuếch đại chế độ A tương đối nhỏ. Trong
trường hợp ghép biến áp, do có dòng 1 chiều chạy trong cuộn dây, khá lớn
làm tăng dòng từ hóa của lõi cắt biến áp dẫn đến trạng thái bão hòa. Điều
này sẽ gây méo dạng tín hiệu ra. Để giảm méo do bão hòa từ, người ta
tăng từ trở của lõi sắt bằng vật liệu cách từ ở khe hở giữa lá sắt.
b) Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo (chế độ B)
 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp
Sơ đồ mạch điện:
Nguyên lý làm việc:
Khi ta đưa tín hiệu hình sin vào đầu vào của biến áp đảo pha có 2 điện

song (2 nguồn)
Sơ đồ mạch điện:
Nguyên lý hoạt động:
Khi ta đưa tín hiệu hình sin vào đầu vào. Giả sử ở 1/2 chu kỳ đầu của
tín hiệu vào U v >0, lúc này T2 khóa, T1 thông có dòng I C1 chạy qua từ
+ U CC qua T1 qua RT và về - U CC .
Ở 1/2 chu kỳ tiếp theo U v đổi cực tính, U v

Tính toán các thông số của mạch:
1) mạch khuếch đại công suất:
sơ đồ mạch :

Ta có công suất ra max trên tải là:
Pmax =

U

2
t ( p)

2.Rt

=50 (w)

10


1 U t2
→ U t = 2 Pt max .Rt = 40V
Có Pt max =
2 Rt
Vậy điện áp ra U t =40V

Theo sơ đồ thì tầng được cung cấp bằng nguồn cung cấp nối tiếp, còn tải được
mắc qua tụ điện có điện dung đủ lớn. Khi không có tín hiệu thì tụ C được nạp tới
1
2

2
PVDC =

=

Công suất tiêu tán trên mỗi Transistor:

PVDC − PrAC 127, 4 − 100
=
= 13, 7(W )
2
2
PraAC
100
Hiệu suất của mạch: η = P = 127, 4 = 78, 4%
VDC
PT 1 = PT 2 =

Để công suất ra ổng định, hiệu suất cao, không gây ra méo ta chọn chế độ làm
việc của mạch là chế độ AB. Khi đó chọn U B =0.8 (v)
Khi có tín hiệu vào, Transistor sẽ thông ngay. Ta có:
R2 .U cc
=0.8 (v)
R2 + R1
Chọn R1 = 100(kΩ) R2 = 1(kΩ)
UB =

Chọn
Ta có I C ( p ) = 2,5( A) → IV ( p ) =


Sơ đồ tương đương của mạch là:

12


Đối với mạch tiền khuếch đại công suất ta chọn Rb1 và ro sao cho mạch
làm việc ở chế độ A
Mạh tiền khuếch đại có I r = I v của mạch khuếch đại nên I r = 0.05( A)
Theo đề bài ta có U v = 0.1V , Rn = 1k Ω ,ta chọn β = 25 vậy
Iv =

Uv
0,1
=
= 10−4 ( A) = 100( µ A)
Rn 1000

Khi chọn chế độ làm việc của mạch ở chế độ A :
1
1
U CEQ = U cc = 40V , I CQ = I c max
2
2
0.2
= 0.1( A)
Ta chọn dòng I c max của (T) là I c max = 0.2 , vậy I CQ =
2

Phương trình đầu ra của mạch : U cc − ICQ RC − U CEQ − I E RE = 0
Ta chọn β = 25

cc
Ta có Rb1 + Rb 2 = I = 4.10− 2 = 2(kΩ)
p

Để mạch làm việc ở chế độ A thì U BQ = 1,1(V )
Ta có:

13


U cc .Rb 2
≈ 1,1
Rb1 + Rb 2
U cc .Rb 2 ≈ 1,1.2.103 = 2200
2200
= 27,5(Ω)
80
→ Rb1 = 2000 − 27,5 = 1972,5(Ω)
Rb 2 =

1
2

Để cấp cho mạch khuếch đại công suất đẩy kéo thì U ra = U CC
Có U v =0.1(V). Ta chọn mạch phối hợp mắc theo kiểu OC có

Ku =

− Z ra
.

Ta có : I r sẽ bằng I v của mạch tiền khuếch đại
⇒ I r = 2.10−3
⇒ Ki =

Ir
= 20
Iv

Dể méo phi tuyến nhỏ nhất ta chọn mạch làm việc ở chế độ A
15


Chọ transistor có I c max = 0,5( A)
Ở chế độ A ơ

I CQ = 0,25( A)
U CEQ = 40(V )

U CC − U CE − I E .RE1 = 0
I C ≈ IE =

40
= 0,25
RE1

⇒ RE1 = 160(Ω)
IB =

IC
β

2.Π. f min .C2
2.Π. f min .Rv (T2 ) 2.Π. f .( Rb1.Rb 2 )
min
Rb1 + Rb 2

Ta chọn C2=1000(uF)
Rv (T3 , T4 ) >>

1
1
1
⇒ C3 >>
=
2.Π. f min .C3
2.Π. f min .Rv (T3 , T4 ) 2.Π. f .( R1.R2 )
min
R1 + R2

Chọn C3 = 50( µF )
RE 2 >>

1
1
⇒ CE >>
= 26µF
2.Π. f min .CE
2.Π. f min .RE 2

Nếu chọn CE = 100( µF )
III. Sơ đồ mạch thiết kế cụ thể