Điện trở tại chân Emitter của bộ khuếch đại E chung có ý nghĩa gì ?

Điện trở cực phát được kết nối với cực E của bộ khuếch đại Transistor có thể được sử dụng để tăng độ ổn định phân cực của 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 điện trở kháng tại cực E cung cấp lượng phân cực tự động theo yêu cầu cần thiết cho một bộ khuếch đại E chung. Để giải thích điều này thêm một chút, hãy xem xét mạch khuếch đại cực B sau đây dưới đây.

Mạch Khuếch đại E chung cực B

Mạch khuếch đại E chung ở trên sử dụng bộ chia điện áp để phân cực B của Transistor và cấu hình E chung là một cách rất phổ biến để thiết kế mạch khuếch đại Transistor lưỡng cực. Một tính năng quan trọng của mạch này là một lượng đáng kể dòng điện chạy vào cực B của Transistor.

Điện áp tại điểm nối của hai điện trở phân cực, R1 và R2 , giữ điện áp cực B của Transistor, VB ở một điện áp không đổi và tỷ lệ với điện áp cung cấp, Vcc. Lưu ý rằng VB là điện áp đo được từ cực B xuống đất, là điện áp thực tế rơi trên R2 .

Mạch khuếch đại loại “class A” này luôn được thiết kế sao cho dòng điện cực B ( 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 C là 1mΑ, thì dòng cực B, IB 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, nên có thể dễ dàng tính được điện áp cực B, Vb bằng cách sử dụng công thức phân áp đơn giản như bên dưới.

Phương trình phân chia điện áp

Tuy nhiên, với kiểu sắp xếp phân cực này, mạng phân áp không được tải bởi dòng cực B vì nó quá nhỏ, vì vậy nếu có bất kỳ thay đổi nào trong điện áp cung cấp Vcc , thì mức điện áp trên cực B cũng sẽ thay đổi theo tỷ lệ, một số hình thức ổn định điện áp của phân cực Cực B Transistor là cần thiết.

Trở kháng ổn định cực E

Điện áp phân cực của bộ khuếch đại có thể được ổn định bằng cách đặt một điện trở duy nhất trong cực E Transistor như hình minh họa. Điện trở này được gọi là Trở kháng Emitter , R E . VE  = IE x RE . Trong đó: IE là dòng điện cực E thực tế.

Bây giờ nếu điện áp cung cấp Vcc tăng lên, Ic cũng tăng lên đối với một điện trở tải nhất định. Nếu dòng Ic tăng, dòng Ie tương ứng cũng phải tăng làm sụt áp trên RE tăng. Hành động này dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ thuận của điện áp cực B vì VB  = VE  + VBE

Vì điện áp cực B được giữ không đổi bởi các điện trở R1 và R2 , điện áp một chiều trên cực B so với Vbe của Cực E được hạ xuống một lượng tương ứng, do đó làm giảm dòng điều khiển cực B và giữ cho dòng Ic không tăng thêm. Một hành động tương tự xảy ra nếu điện áp nguồn và Ic cố gắng giảm.

Nói cách khác, việc bổ sung điện trở cực E này giúp kiểm soát phân cực cực B của Transistor bằng cách sử dụng phản hồi âm, loại bỏ bất kỳ sự thay đổi cố gắng nào trong dòng điện cực C với sự thay đổi ngược lại trong điện áp phân cực Cực B và do đó mạch phân cực được ổn định ở mức cố định .

Ngoài ra, vì một phần của nguồn cung cấp bị rơi trên RE , giá trị của nó phải càng nhỏ càng tốt để có thể phát triển điện áp lớn nhất có thể trên điện trở tải, RL 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 cực E được tính là:

Theo nguyên tắc chung, điện áp rơi trên điện trở của Cực E này thường được coi là: VB  – VBE , hoặc một phần mười (1/10) giá trị của điện áp cung cấp, Vcc . Một con số phổ biến cho điện áp của Cực E là từ 1 đến 2 vôn, chọn giá trị nào thấp hơn. Giá trị của Điện trở cực E, R E cũng có thể được tìm thấy từ độ lợi vì bây giờ độ lợi điện áp xoay chiều bằng: RL  / RE

Ví dụ về tính toán điện trở cực E

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

Các bạn có thể xem công thức bên dưới và hiểu hơn về điểm Q ở phần này :

Mạch khuếch đại E chung một giai đoạn

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

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

Sau đó, giá trị của trở kháng trên 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 E 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 phân dòng tại cực E

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

Để khắc phục vấn đề này, một tụ điện, được gọi là “Tụ phân dòng Cực E “, CE được kết nối qua điện trở của Cực E như hình minh họa. Tụ điện 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 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 này. Trên phạm vi tần số hoạt động của bộ khuếch đại, điện kháng của tụ điện, X C sẽ rất cao ở tần số thấp tạo ra hiệu ứng phản hồi âm, làm giảm độ lợi của bộ khuếch đại.

Giá trị của tụ CE này thường được chọn để cung cấp điện kháng tối đa bằng một phần mười (1/10) giá trị của điện trở phát RE 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 CE được tính như sau:

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

Trong khi việc bổ sung tụ điện CE giúp kiểm soát độ lợi của bộ khuếch đại bằng cách chống lại ảnh hưởng của độ bất định 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 mạch điện trở của cực, RE 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 vì RE bị ngắn mạch, điều này cũng có nghĩa là độ lợi điện áp AC của Transistor 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 cực E thành hai phần như hình minh họa.

Tách điện trở Cực E

Điện trở ở chân Cực E đã được tách thành hai phần: RE1 và RE2 tạo thành một mạng phân áp bên trong chân Cực E với tụ nối song song qua điện trở dưới.

Điện trở trên, RE1 có cùng giá trị trước đây 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 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 số đầu vào. Tại DC, tổng giá trị của điện trở Cực E bằng RE1  + RE2 trong khi ở tần số AC cao hơn, điện trở của Cực E chỉ bằng: RE1 , giống như trong mạch ban đầu ở trên.

Vậy điện trở RE2 có giá trị nào. Điều đó sẽ phụ thuộc vào độ lợi 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: RL  / RE mà đối với mạch E chung của chúng ta ở trên được tính bằng 10 (1kΩ / 100Ω). Nhưng bây giờ ở DC, Độ lợi sẽ bằng: RL  / (RE1  + RE2 )

Do đó, nếu chúng ta chọn độ lợi DC là 1 của điện trở cực E,RE2 được cho là:

Điện trở Cực RE2

Đối với độ lợi là 1 , RE1  = 100Ω và RE2  = 900Ω . Lưu ý rằng Độ lợi AC sẽ giống nhau ở mức 10.

Một bộ khuếch đại Cực E 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 tùy thuộc vào tần số hoạt động.

Tóm tắt 

Tóm lại, tham số khuếch đại dòng điện, β của Transistor 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.

Đối với mạch khuếch đại loại A hay E chung, cần sử dụng mạch phân cực sẽ ổn định điểm Q hoạt động tạo ra dòng I C độc lập với beta. Sự ảnh hưởng của β trên giá trị của dòng Ic có thể được giảm bằng cách cho thêm một trở kháng Emitter , R E để cung cấp ổn định.

Điện áp rơi trên điện trở của Cực E này thường được cho là từ 1 đến 2 vôn. Điện trở Cực E có thể được bỏ qua hoàn toàn bằng một tụ điện phân dòng thích hợp, C E được kết nối song song với điện trở Cực E để đạt được độ lợi AC cao hơn hoặc bị bỏ qua một phần, sử dụng mạng phân chia điện áp Cực E 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.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button