Mạch khuyếch đại là gì? Các kiểu mạch khuếch đại cơ bản

Mạch khuyếch đại là một phần quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử, từ mạch khuyếch đại âm tần trong Cassete đến mạch khuyếch đại tín hiệu video trong TV màu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các kiểu mạch khuyếch đại cơ bản.

Mạch khuyếch đại

1.1 – Khái niệm về mạch khuếch đại

Mạch khuyếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong Cassete, Amply, khuyếch đại tín hiệu video trong TV màu, vv. Có ba loại mạch khuyếch đại chính là:

  • Khuyếch 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 khuyếch 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 có cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần.
  • Mạch khuyếch đại công suất: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công suất yếu vào, đầu ra ta thu được tín hiệu có công suất mạnh hơn nhiều lần. Thực ra mạch khuyếch đại công suất là kết hợp cả hai mạch khuyếch đại điện áp và khuyếch đại dòng điện làm một.

1.2 – Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại

Các chế độ hoạt động của mạch khuyếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuyếch đại được phân cực để hoạt động ở chế độ A, chế độ B, chế độ AB hoặc chế độ C.

  • Mạch khuyếch đại ở chế độ A: Là các mạch khuyếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giống với tín hiệu đầu vào. Mạch khuyếch đại chế độ A khuyếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu đầu vào. Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiết sao cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70% Vcc. Mạch khuyếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuyếch đại cao tần, khuyếch đại trung tần, tiền khuyếch đại và nhiều ứng dụng khác.

  • Mạch khuyếch đại ở chế độ B: Mạch khuyếch đại chế độ B là mạch chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu. Nếu khuyếch đại bán kỳ dương, ta dùng Transistor NPN, nếu khuyếch đại bán kỳ âm, ta dùng Transistor PNP. Mạch khuyếch đại ở chế độ B không có định chuyển. Mạch khuyếch đại ở chế độ B chỉ khuyếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Mạch khuyếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuyếch đại công suất, công suất âm tần, công suất mành của TV, vv.

  • Mạch khuyếch đại ở chế độ AB: Mạch khuyếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuyếch đại ở chế độ B, nhưng có định chuyển sao cho điện áp UBE sấp xỉ 0.6V. Mạch này chỉ khuyếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuyếch đại chế độ B. Mạch này cũng được sử dụng trong các mạch khuyếch đại công suất.

  • Mạch khuyếch đại ở chế độ C: Là mạch khuyếch đại có điện áp UBE được phân cực ngược với mục đích chỉ lấy tín hiệu đầu ra là một phần đỉnh của tín hiệu đầu vào. Mạch này thường được sử dụng trong các mạch tách tín hiệu, ví dụ như mạch tách xung đồng bộ trong TV màu.

Mạch khuyếch đại chế độ C

Ứng dụng mạch khuyếch đại chế độ C trong mạch tách xung đồng bộ TV màu.

Các kiểu mắc của Transistor

2.1 – Transistor mắc theo kiểu E chung

Mạch mắc theo kiểu E chung có chân E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều. Tín hiệu đưa vào chân B và lấy ra trên chân C. Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung:

  • Mạch khuyếch đại E chung thường được định chuyển 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 khuyếch 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.

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. Tín hiệu được đưa vào chân B và lấy ra trên chân E. Đặc điểm của mạch khuyếch đại C chung:

  • Tín hiệu đầu vào chân B và lấy ra trên chân E.
  • Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào.
  • Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào.
  • Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần.

Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đêm (Damper) và mạch ổn áp nguồn.

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.

Mạch mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế.

Các kiểu ghép tầng

3.1 – Ghép tầng qua tụ điện

Mạch ghép tầng qua tụ điện là một kiểu ghép tầng phổ biến trong các mạch khuyếch đại. Ưu điểm của mạch này là đơn giản, dễ lắp và được sử dụng rất nhiều trong thiết bị điện tử. Tuy nhiên, mạch này không khai thác hết khả năng khuyếch đại của Transistor, do đó hệ số khuyếch đại không lớn.

3.2 – Ghép tầng qua biến áp

Mạch ghép tầng qua biến áp là một kiểu ghép tầng sử dụng biến áp để kết nối các tầng khuyếch đại với nhau. Ưu điểm của mạch này là phối hợp được trở kháng giữa các tầng, khai thác được tối ưu hệ số khuyếch đại. Tuy nhiên, mạch này có thể gây méo tần số và phức tạp trong việc chế tạo.

3.3 – Ghép tầng trực tiếp

Ghép tầng trực tiếp thường được sử dụng trong các mạch khuyếch đại công suất âm tần. Trong mạch này, tầng đảo pha được ghép trực tiếp với các tầng công suất.

Phương pháp kiểm tra một tầng khuyếch đại

4.1 – Trong các mạch khuyếch đại chế độ A, phân cực như thế nào là đúng

Mạch khuyếch đại chế độ A được phân cực đúng khi:

  • Điện áp UBE ~ 0.6V
  • Điện áp UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc

Khi mạch được phân cực đúng, tín hiệu ra có biên độ lớn nhất và không bị méo tín hiệu.

4.2 – Mạch khuyếch đại chế độ A bị phân cực sai

Mạch khuyếch đại chế độ A bị phân cực sai khi điện áp UCE quá thấp hoặc quá cao. Khi mạch bị phân cực sai, tín hiệu ra bị méo dạng, hệ số khuyếch đại của mạch giảm mạnh.

Phương pháp kiểm tra một tầng khuyếch đại: Kiểm tra điện áp UCE của tầng khuyếch đại. Nếu UCE quá thấp hoặc quá cao so với nguồn, tầng khuyếch đại đó có vấn đề.

Đó là một số kiến thức cơ bản về mạch khuyếch đại và các kiểu mắc của Transistor. Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chức năng và ứng dụng của mạch khuyếch đại trong thiết bị điện tử.