Méo giao điểm trong mạch khuếch đại

Méo giao điểm là một tính năng phổ biến của bộ khuếch đại Class B trong đó sự không tuyến tính của hai transistor chuyển đổi không thay đổi tuyến tính với tín hiệu đầu vào.

Chúng tôi đã thấy rằng một trong những nhược điểm chính của mạch khuếch đại Class A là hiệu suất công suất thấp do bị định thiên xung quanh điểm Q trung tâm.

Nhưng chúng ta cũng biết rằng có thể cải thiện bộ khuếch đại và gần như tăng gấp đôi hiệu quả của nó chỉ đơn giản bằng cách thay đổi tầng đầu ra của bộ khuếch đại thành mạch khuếch đại Push-Pull (Đẩy – Kéo) Class B các bạn xem ở phần trước. Nhưng hầu hết các bộ khuếch đại Class B hiện đại là loại không có biến áp hoặc bổ sung với hai transistor trong giai đoạn đầu ra.

Điều này dẫn đến một vấn đề cơ bản chính với bộ khuếch đại đẩy kéo là hai transistor không kết hợp với nhau hoàn toàn ở đầu ra cả hai nửa của dạng sóng do sự sắp xếp phân cực cắt bằng 0 duy nhất. Vì vấn đề này xảy ra khi tín hiệu thay đổi hoặc “giao điểm” từ transistor này sang transistor khác ở điểm điện áp 0V, nó tạo ra một lượng “biến dạng” đối với hình dạng sóng đầu ra. Điều này dẫn đến một tình trạng thường được gọi là Méo giao điểm .

Méo giao điểm tạo ra “điểm phẳng” hoặc “dải chết” bằng không trên hình dạng sóng đầu ra khi nó truyền từ một nửa của dạng sóng này sang nửa kia của dạng sóng. Lý do cho điều này là khoảng thời gian chuyển tiếp khi các transistor chuyển đổi từ này sang transistor khác, không dừng lại hoặc bắt đầu chính xác tại điểm giao nhau điểm 0, do đó gây ra độ trễ nhỏ giữa transistor đầu tiên chuyển sang trạng thái “TẮT” và transistor thứ hai chuyển. “BẬT”. Sự trễ này dẫn đến việc cả hai transistor được chuyển sang trạng thái “TẮT” cùng một lúc trong thời gian tạo ra hình dạng sóng đầu ra như hình dưới đây.

Dạng sóng biến dạng chéo

Để không có sự biến dạng của dạng sóng đầu ra, chúng ta phải giả định rằng mỗi transistor bắt đầu dẫn điện khi điện áp BE của nó tăng lên trên 0, nhưng chúng ta biết rằng điều này không đúng vì đối với transistor lưỡng cực silicon, điện áp cực E phải đạt ít nhất 0,7v trước khi transistor bắt đầu dẫn điện do sự sụt giảm điện áp diode thuận của lớp tiếp giáp pn ở B-E, do đó tạo ra điểm phẳng này. Hiệu ứng méo giao điểm này cũng làm giảm giá trị đỉnh tổng thể xuống giá trị đỉnh của dạng sóng đầu ra khiến công suất tối đa bị giảm như hình dưới đây.

Đặc điểm chuyển giao không tuyến tính

Hiệu ứng này ít rõ ràng hơn đối với tín hiệu đầu vào lớn vì điện áp đầu vào thường khá lớn nhưng đối với tín hiệu đầu vào nhỏ hơn, nó có thể nghiêm trọng hơn gây ra méo âm thanh cho bộ khuếch đại.

Phân cực trước đầu ra

Vấn đề Méo giao điểm có thể được giảm đáng kể bằng cách áp dụng một điện áp phân cực B thuận (bạn có trong hướng dẫn về Transistor ) cho hai transistor thông qua điểm trung tâm của biến áp đầu vào, do đó các transistor không còn phân cực ở điểm cắt bằng không nhưng thay vào đó là “Phân cực thuận” ở mức được xác định bởi điện áp phân cực mới này.

Bộ khuếch đại đẩy kéo với phân cực thuận

Loại phân cực trước điện trở này làm cho một transistor chuyển sang trạng thái “BẬT” chính xác cùng lúc với transistor khác chuyển sang trạng thái “TẮT” vì cả hai transistor hiện được phân cực hơn một chút so với điểm cắt ban đầu của chúng. Tuy nhiên, để đạt được điều này, điện áp phân cực ít nhất phải gấp đôi so với điện áp gốc bình thường để phát ra để “BẬT” các transistor. Phân cực trước này cũng có thể được thực hiện trong các bộ khuếch đại không có biến áp sử dụng transistor bổ sung bằng cách chỉ cần thay thế hai điện trở phân chia điện áp bằng Điốt phân cực như hình dưới đây.

Phân cực trước với Điốt

Điện áp tiền phân cực này đối với mạch khuếch đại biến áp hoặc không biến áp, có tác dụng di chuyển điểm Q của bộ khuếch đại qua điểm cắt ban đầu, do đó cho phép mỗi transistor hoạt động trong vùng hoạt động của nó hơn một nửa hoặc 180 o trong mỗi nửa chu kỳ. Nói cách khác, 180 o  + Độ lệch. 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. Sau đó, điều này tạo ra một mạch khuếch đại thường được gọi là Mạch khuếch đại Class AB và cách sắp xếp phân cực của nó được đưa ra bên dưới.

Đặc điểm đầu ra Class AB

Tóm tắt về méo giao điểm

Tóm lại, Méo giao điểm xảy ra trong các bộ khuếch đại Class B vì bộ khuếch đại bị phân cực tại điểm cắt của nó. Điều này sau đó dẫn đến CẢ HAI transistor được chuyển “TẮT” cùng một lúc khi dạng sóng đi qua trục 0. Bằng cách áp dụng một điện áp phân cực B nhỏ hoặc bằng cách sử dụng mạch phân chia điện áp điện trở hoặc phân cực diode, sự méo giao điểm này có thể được giảm đáng kể hoặc thậm chí loại bỏ hoàn toàn bằng cách đưa các transistor đến điểm chỉ được chuyển “BẬT”.

Việc áp dụng điện áp phân cực tạo ra một loại hoặc lớp mạch khuếch đại khác thường được gọi là Bộ khuếch đại Class AB .Sự khác biệt giữa bộ khuếch đại Class B thuần túy và bộ khuếch đại Class AB cải tiến là ở mức phân áp được áp dụng cho các transistor đầu ra. Một ưu điểm chính của việc sử dụng điốt so với điện trở là lớp tiếp giáp PN của chúng bù đắp cho sự thay đổi nhiệt độ của các transistor.

Do đó, chúng ta có thể nói một cách chính xác rằng bộ khuếch đại Class AB thực sự là một bộ khuếch đại Class B có thêm “phân cực” và chúng ta có thể tóm tắt điều này như sau:

  • Bộ khuếch đại loại A – Không có méo giao điểm vì chúng được phân cực ở trung tâm của đường tải.
  • Bộ khuếch đại loại B – Một lượng lớn Méo giao điểm do phân cực tại điểm cắt.
  • Bộ khuếch đại Class AB – Một số méo giao điểm nếu mức phân cực được đặt quá thấp.

Cũng như ba lớp khuếch đại ở trên, có một số Lớp khuếch đại hiệu quả cao liên quan đến thiết kế bộ khuếch đại chuyển mạch sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch khác nhau để giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu quả. Một số thiết kế bộ khuếch đại này sử dụng bộ cộng hưởng RLC hoặc nhiều điện áp cấp nguồn để giúp giảm tổn thất và biến dạng công suất.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button