Mạch khuếch đại class B

Mạch khuếch đại class B sử dụng hai hoặc nhiều Transistor được phân cực theo cách sao cho mỗi Transistor chỉ dẫn trong một nửa chu kỳ của dạng sóng đầu vào

Để nâng cao hiệu quả năng lượng đầy đủ của bộ khuếch đại Class A ở hướng dẫn trước bằng cách giảm năng lượng lãng phí dưới dạng thức nhiệt, ta có thể thiết kế mạch khuếch đại công suất với hai Transistor trong giai đoạn đầu ra được gọi là Mạch khuếch đại class B  cũng được gọi là mạch khuếch đại đẩy kéo .

Bộ khuếch đại đẩy kéo sử dụng hai Transistor một Transistor là loại NPN và Transistor còn lại là loại PNP với cả hai Transistor công suất nhận cùng một tín hiệu đầu vào có cùng độ lớn, nhưng ngược pha với nhau . Điều này dẫn đến một Transistor chỉ khuếch đại một nửa hoặc 180 o của chu kỳ dạng sóng đầu vào trong khi Transistor kia khuếch đại nửa còn lại hoặc còn lại 180 o của chu kỳ dạng sóng đầu vào với kết quả là “hai nửa” được đặt lại với nhau ở đầu ra.

Khi đó góc dẫn đối với loại mạch khuếch đại này chỉ bằng 180 o hoặc 50% tín hiệu đầu vào. Hiệu ứng push-pull của các nửa chu kỳ xen kẽ bởi các Transistor mang lại cho loại mạch này cái tên thú vị là “đẩy-kéo”, nhưng thường được gọi là mạch khuếch đại loại B như hình dưới đây.

Mạch Khuếch đại Biến áp Đẩy kéo Loại B

Mạch trên cho thấy một mạch Khuếch đại loại B tiêu chuẩn sử dụng biến áp điểm giữa đầu vào, chia tín hiệu dạng sóng đến thành hai nửa bằng nhau và lệch pha với nhau 180 o . Một máy biến áp điểm giữa khác trên đầu ra được sử dụng để kết hợp lại hai tín hiệu cung cấp công suất tăng lên cho tải. Các Transistor được sử dụng cho loại mạch khuếch đại đẩy kéo sử dụng biến áp này đều là Transistor NPN với các đầu cực E của chúng được kết nối với nhau.

Ở đây, dòng tải được chia sẻ giữa hai Transistor công suất khi nó giảm ở trans này và tăng ở trans kia trong suốt chu kỳ tín hiệu làm giảm điện áp đầu ra và dòng điện về không. Kết quả là cả hai nửa của dạng sóng đầu ra bây giờ dao động từ 0 đến hai lần dòng tĩnh, do đó làm giảm sự tiêu tán. Điều này có tác dụng tăng gần gấp đôi hiệu suất của bộ khuếch đại lên khoảng 70%.

Giả sử rằng không có tín hiệu đầu vào nào, thì mỗi Transistor mang dòng điện cực C bình thường, giá trị của dòng điện này được xác định bởi phân cực tại cực B ở điểm cắt. Nếu máy biến áp điểm giữa chính xác, thì hai dòng điện góp sẽ chảy ngược chiều nhau (điều kiện lý tưởng) và sẽ không có hiện tượng từ hóa lõi máy biến áp, do đó giảm thiểu khả năng bị méo.

Khi một tín hiệu đầu vào xuất hiện trên thứ cấp của biến áp điều khiển T1 , các đầu vào cực B của Transistor ở trạng thái “Đối pha” với nhau như được hiển thị, do đó nếu cực B TR1 dương dẫn đến Transistor dẫn điện, dòng Ic của nó sẽ tăng nhưng đồng thời dòng Ib của TR2 sẽ giảm sâu dưới dòng cắt và dòng Ic của Transistor này giảm một lượng bằng nhau và ngược lại. Do đó các nửa âm được khuếch đại bởi một Transistor và các nửa dương bởi Transistor kia tạo ra hiệu ứng kéo đẩy.

Không giống như điều kiện DC, các dòng điện xoay chiều này là BỔ SUNG dẫn đến hai nửa chu kỳ đầu ra được kết hợp để cải cách sóng sin trong cuộn sơ cấp của máy biến áp đầu ra mà sau đó xuất hiện trên tải.

Hoạt động của Bộ khuếch đại loại B không có phân cực DC do các Transistor được phân cực ở điểm cắt, vì vậy mỗi Transistor chỉ dẫn khi tín hiệu đầu vào lớn hơn điện áp VBE . Do đó, ở đầu vào không có đầu ra bằng không và không có điện năng nào được tiêu thụ. Khi đó, điều này có nghĩa là điểm Q thực tế của bộ khuếch đại Class B nằm trên phần Vce của đường tải như hình dưới đây.

Đường cong đặc tuyến đầu ra loại B

Bộ khuếch đại Class B có lợi thế lớn hơn so với bộ khuếch đại Class A của chúng là không có dòng điện chạy qua các Transistor khi chúng ở trạng thái tĩnh (tức là không có tín hiệu đầu vào), do đó, không có điện năng nào bị tiêu tán trong các Transistor đầu ra hoặc máy biến áp khi không có tín hiệu hiện diện không giống như các giai đoạn khuếch đại Class A đòi hỏi sự phân cực B đáng kể do đó tản rất nhiều nhiệt – ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào.

Vì vậy, hiệu suất chuyển đổi tổng thể (  η  ) của bộ khuếch đại lớn hơn so với loại A tương đương với hiệu suất đạt tới 70% có thể, dẫn đến gần như tất cả các loại bộ khuếch đại đẩy kéo hiện đại hoạt động ở chế độ Loại B này.

Bộ khuếch đại đẩy-kéo loại B không biến áp

Một trong những nhược điểm chính của mạch khuếch đại Class B ở trên là nó sử dụng máy biến áp điểm giữa để cân bằng trong thiết kế của nó, làm cho nó tốn chi phí. Tuy nhiên, có một loại bộ khuếch đại Class B khác được gọi là Bộ khuếch đại Class B không sử dụng biến áp trong thiết kế của nó, do đó, nó không sử dụng biến áp mà thay vào đó là các cặp Transistor bù.

Vì không cần máy biến áp, điều này làm cho mạch khuếch đại nhỏ hơn nhiều cho cùng một lượng đầu ra, cũng không có hiệu ứng từ thông lạc hoặc biến dạng biến áp ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu đầu ra. Dưới đây là một ví dụ về mạch khuếch đại Class B “không có biến áp”.

Giai đoạn đầu ra không biến áp loại B

Mạch khuếch đại loại B ở trên sử dụng Transistor cho mỗi nửa của dạng sóng và trong khi bộ khuếch đại loại B có độ lợi cao hơn nhiều so với loại A, một trong những nhược điểm chính của bộ khuếch đại đẩy kéo loại B là chúng mắc phải hiệu ứng thường được gọi là Méo giao điểm .

Hy vọng rằng chúng ta nhớ từ các hướng dẫn của chúng tôi về Transistor rằng phải mất khoảng 0,7 vôn (được đo từ B đến E) để có được Transistor lưỡng cực bắt đầu dẫn điện. Trong bộ khuếch đại loại B thuần túy, các Transistor đầu ra không được “phân cực trước” sang trạng thái hoạt động “BẬT”.

Điều này có nghĩa là phần của dạng sóng đầu ra nằm dưới ngưỡng 0,7 volt này sẽ không được tái tạo chính xác khi quá trình chuyển đổi giữa hai Transistor (khi chúng chuyển đổi từ Transistor này sang Transistor khác), các Transistor không dừng lại hoặc bắt đầu dẫn chính xác tại điểm giao nhau 0 ngay cả khi chúng là các cặp khớp đặc biệt.

Các Transistor đầu ra cho mỗi nửa của dạng sóng (Dương và âm) sẽ có một vùng 0,7 vôn mà chúng không dẫn điện. Kết quả là cả hai Transistor đều bị “TẮT” chính xác cùng một lúc.

Một cách đơn giản để loại bỏ sự biến dạng chéo trong bộ khuếch đại Class B là thêm hai nguồn điện áp nhỏ vào mạch để phân cực cả hai Transistor tại một điểm cao hơn một chút so với điểm cắt của chúng. Và nó sẽ chuyển thành mạch Khuếch đại Class AB . Tuy nhiên, việc thêm các nguồn điện áp bổ sung vào mạch khuếch đại là không thực tế nên các lớp tiếp giáp PN được sử dụng để cung cấp phân cực bổ sung ở dạng điốt silicon.

Bộ khuếch đại Class AB

Chúng ta biết rằng chúng ta cần điện áp BE lớn hơn 0,7v để Transistor lưỡng cực silicon bắt đầu dẫn điện, vì vậy nếu chúng ta thay thế hai điện trở phân cực phân áp được kết nối với các cực B của Transistor bằng hai Điốt silicon. Điện áp phân cực được áp dụng cho các Transistor bây giờ sẽ bằng với điện áp chuyển tiếp của các điốt này. Hai điốt này thường được gọi là Điốt phân cực hoặc Điốt bù và được chọn để phù hợp với các đặc tính của Transistor phù hợp. Mạch bên dưới cho thấy phân cực diode.

Bộ khuếch đại Class AB

mạch khuếch đại AB là sự kết hợp giữa loại Class A và Class B. Điện áp phân cực diode rất nhỏ này làm cho cả hai Transistor dẫn điện nhẹ ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào. Một dạng sóng tín hiệu đầu vào sẽ làm cho các Transistor hoạt động như bình thường trong vùng hoạt động của chúng, do đó loại bỏ bất kỳ biến dạng chéo nào có trong các thiết kế bộ khuếch đại Class B thuần túy.

Một dòng điện Ic sẽ chạy khi không có tín hiệu đầu vào nhưng nó ít hơn nhiều so với bộ khuếch đại Class A. Điều này có nghĩa là Transistor sẽ “BẬT” trong hơn nửa chu kỳ của dạng sóng nhưng ít hơn nhiều chu kỳ đầy đủ cho góc dẫn từ 180 o đến 360 o hoặc 50% đến 100% tín hiệu đầu vào tùy thuộc vào lượng phân cực bổ sung được sử dụng. Lượng điện áp phân cực diode hiện diện tại cực B của Transistor có thể được tăng lên bội số bằng cách thêm các điốt bổ sung mắc nối tiếp.

Bộ khuếch đại Class B được ưa chuộng hơn rất nhiều so với thiết kế Class A cho các ứng dụng công suất cao như bộ khuếch đại công suất âm thanh và hệ thống PA. Giống như mạch khuếch đại lớp A, một cách để tăng đáng kể mức khuếch đại dòng điện ( A i ) của bộ khuếch đại đẩy kéo Lớp B là sử dụng cặp Transistor Darlington thay vì Transistor đơn trong mạch đầu ra của nó.

Trong hướng dẫn tiếp theo về bộ khuếch đại, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn ảnh hưởng của Méo giao điểm trong mạch khuếch đại Class B và các cách để giảm ảnh hưởng của nó.

Phần mạch khuếch đại AB này sẽ được xem xét ở phần sau nhá.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button