CÁC HẠNG KHUYẾCH ĐẠI

1. KHUYẾCH ĐẠI HẠNG A

Hình 6-4a là mạch khuyếch đại VDB hạng A với tín hiệu ra không bị cắt. Chúng ta hãy dẫn ra một số phương trình cho mạch khuyếch đại này.

HỆ SỐ KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

Chúng ta định nghĩa hệ số khuyếch đại công suất là:
G= Pout / Pin (6-6)
Hệ số khuyếch đại công suất bằng tỷ số công suất lối ra chia cho công suất lối vào.
Ví dụ mạch khuyếch đại hình 6-4a có công suất ra là 10mW và công suất vào 10µW thì hệ số khuyếch đại công suất bằng:
G = 10mW / 10µW = 1000

CÔNG SUẤT RA

Nếu đo thế ra trên hình 6-4a bằng giá trị hiệu dụng thì công suất ra của mạch khuyếch đại trên là:
Pout = V2/ RL                         (6-7)
Nếu ký hiệu Vout là thế ra đỉnh – đỉnh thì (6-7) trở thành:
Pout = V2/ 8RL                       (6-8)
Công suất ra cực đại khi Vout = MPP hay
Pout(max) = MPP2 / 8RL       (6-9)

Công suất tiêu tán của transistor

Khi không có tín hiệu đưa vào mạch khuyếch đại trên hình 6-4a, công suất tiêu tán tĩnh bằng:
PDQ= VCEQ.ICQ                (6-10)
Khi có tín hiệu ac, công suất tiêu tán của transistor giảm vì transistor biến một phần công suất tĩnh thành công suất tín hiệu. Do đó giới hạn công suất của transistor trong mạch khuyếch đại hạng A phải lớn hơn PDQ nếu không transistor sẽ bị phá huỷ.

Hiệu suất

Nếu gọi Idc là dòng mà nguồn nuôi cung cấp cho bộ khuyếch đại thì công suất mà nguồn dc cung cấp cho bộ khuyếch đại bằng:
Pdc = Idc VCC (6-11)
Để so sánh khả năng biến đổi năng lượng của nguồn thành tín hiệu của các mạch khuyếch đại người ta định nghĩa hiệu suất:
ç = (Pout / Pdc) x100% (6-12)
Thông thường hiệu suất của một khuyếch đại hạng A là 25%.

2. KHUYẾCH ĐẠI HẠNG B

Mạch khuyếch đại hạng A là cách thường dùng để sử dụng transistor trong các mạch tuyến tính vì nó làm cho mạch phân cực ổn định nhất và đơn giản nhất. Nhưng khuyếch đại hạng A không phải là cách hiệu qủa nhất để vận hành transistor. Trong một số hệ thống dùng pin vấn đề hiệu suất rất quan trọng. Phần này sẽ giới thiệu những ý tưởng chính của khuyếch đại hạng B.

Hình 6-5 là mạch khuyếch đại đẩy kéo hạng B. Khi một transistor hoạt động ở chế độ B, nó cắt một nửa chu kỳ tín hiệu. Để tránh sái dạng chúng ta có thể dùng 2 transistor kiểu đẩy kéo như hình 6-5. Push pull nghĩa là trong một nửa chu kỳ của tín hiệu chỉ có một transistor dẫn còn transistor kia ngưng dẫn.
Hoạt động của mạch như sau: vào nửa chu kỳ dương của tín hiệu vào cuộn thứ cấp của T1 có thế v1 và v2 như hình vẽ 6-5. Do đó transistor Q1 dẫn còn transistor Q2 ngưng dẫn. Dòng collector chảy qua Q1 và qua cuộn sơ cấp của biến thế ra T2. Điều này tạo ra thế đảo pha và được khuyếch đại. Biến thế T2 ghép tín hiệu đã được khuyếch đại với loa. Vào nửa chu kỳ âm của tín hiệu vào, cực tính bị đảo ngược. Bây giờ transistor Q2 dẫn, transistor Q1 ngưng dẫn. Tín hiệu của nửa chu kỳ âm lại xuất hiện trên loa thông qua T2. Trong khuyếch đại đẩy kéo mỗi transistor khuyếch đại một nửa chu kỳ, loa nhận được cả chu kỳ của tín hiệu nhưng đã được khuyếch đại.

Ưu điểm và nhược điểm

Do không phân cực nên khi không có tín hiệu vào, nguồn nuôi không cung cấp một dòng dc nào. Ưu điểm thứ hai là hiệu suất được cải thiện đến 78.5%. Do đó khuyếch đại đẩy kéo hạng B thường dùng trong các tầng ra (tầng khuyếch đại cuối cùng của thiết bị).
Nhược điểm của sơ đồ là dùng biến thế nặng nề và đắc tiền. Ngày nay các thiết kế mới đã thay thế cho khuyếch đại đẩy kéo kiểu này.

3. KHUYẾCH ĐẠI HẠNG C

Khuyếch đại hạng C cần dùng một mạch cộng hưởng cho tải. Do đó khuyếch đại hạng C còn gọi là khuyếch đại cộng hưởng.

Tần số cộng hưởng

Trong khuyếch đại hạng C, dòng collector chảy qua transistor chỉ trong một phần thời gian của một nửa chu kỳ. Một mạch cộng hưởng song song có thể lọc các xung của dòng collector và tạo ra một thế hình sin. Ưng dụng chủ yếu của khuyếch đại hạng C là mạch khuyếch đại RF cộng hưởng. Hiệu suất tối đa của mạch khuyếch đại hạng C là 100%.
Hình 6-6 là sơ đồ một mạch khuyếch đại RF cộng hưởng. Tín hiệu xoay chiều đưa vào cực base. Thế lối ra đã được khuyếch đại xuất hiện tại collector. Do có mạch cộng hưởng thế ra có biên độ lớn nhất tại tần số cộng hưởng của mạch.
fr = 1/2ð(LC)1/2 (6-13)
Hai bên tần số cộng hưởng hệ số khuyếch đại thế giảm nhanh như hình 6-7.

Mạch khuyếch đại hạng C thường dùng cho các ứng dụng khuyếch đại RF cộng hưởng hay khuyếch đại band hẹp. Chúng được dùng nhiều trong các mạch khuyếch đại RF cho tín hiệu radio và TV.
Các công thức sau đây là áp dụng cho khuyếch đại hạng C:
G = Pout / Pin   (hệ số khuyếch đại công suất)
pout = v^2 / 8RL (công suất ra ac)

pout(max)= MPP2 / 8RL (công suất ra ac tối đa)

Pdc =VCCIdc  (công suất vào dc)
ç =(pout / pin). 100%  (hiệu suất).