Mạch khuếch đại là gì? Chức năng và Nguyên lý hoạt động

Mạch khuếch đại, một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực điện tử và kỹ thuật, đã từng khiến nhiều người băn khoăn và tò mò về cách hoạt động của nó. Trong bài viết này, chúng ta sẽ bắt đầu hành trình tìm hiểu sâu hơn về mạch khuếch đại, từ cơ bản đến ứng dụng thực tế, để có cái nhìn tổng quan về sự quan trọng của nó trong cuộc sống hiện đại. Hãy cùng khám phá cách mạch khuếch đại đã thay đổi cách chúng ta thấy và trải nghiệm thế giới điện tử xung quanh.

Mạch khuếch đại là gì?

Mạch khuếch đại là một loại mạch điện được thiết kế để tăng độ lớn của tín hiệu điện, giúp tín hiệu điện yếu được khuếch đại lên mức độ lớn cần thiết. Mạch khuếch đại thường được sử dụng trong các ứng dụng như công nghệ thông tin, dược phẩm, điện tử, viễn thông, âm thanh và các lĩnh vực khác. Một số loại mạch khuếch đại phổ biến bao gồm mạch khuếch đại dòng điện (amplifier điện áp), mạch khuếch đại tín hiệu RF (Radio Frequency), mạch khuếch đại âm thanh và nhiều loại mạch khuếch đại khác. Mạch khuếch đại thường sử dụng các linh kiện điện tử như transistor, IC (Integrated Circuit), và các phụ kiện điện tử khác để đạt được mục đích khuếch đại tín hiệu điện theo yêu cầu của ứng dụng cụ thể.

Xem thêm: Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở và Ứng dụng

Đặc tính chung của các bộ khuếch đại

Các bộ khuếch đại, bao gồm cả mạch khuếch đại dòng điện và mạch khuếch đại tín hiệu RF, có những đặc tính chung sau:

1. Độ lớn khuếch đại (Gain): Đây là đặc tính quan trọng của bộ khuếch đại, cho biết mức độ tăng độ lớn của tín hiệu vào so với tín hiệu ra. Gain được đo bằng đơn vị dB (decibel) và có thể được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

2. Dải tần số (Bandwidth): Đây là dải tần số của tín hiệu mà bộ khuếch đại có thể khuếch đại mà không bị suy giảm đáng kể. Dải tần số này quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến truyền thông tín hiệu với nhiều dải tần số khác nhau.

3. Độ tuyến tính (Linearity): Đây là khả năng của bộ khuếch đại duy trì độ tuyến tính của tín hiệu vào và tín hiệu ra. Độ tuyến tính tốt đồng nghĩa với việc bộ khuếch đại không biến dạng tín hiệu vào khi khuếch đại.

4. Độ ổn định nhiệt (Thermal stability): Đây là khả năng của bộ khuếch đại duy trì tính ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao, đảm bảo hoạt động ổn định và độ tin cậy cao trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.

5. Độ ổn định tín hiệu vào (Input stability): Đây là khả năng của bộ khuếch đại duy trì tính ổn định của tín hiệu vào, đảm bảo độ chính xác của tín hiệu vào được giữ nguyên trong quá trình khuếch đại.

6. Độ ồn (Noise): Đây là mức độ tín hiệu nhiễu được sinh ra trong quá trình khuếch đại, ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu ra. Độ ồn thấp là một đặc tính quan trọng của các bộ khuếch đại, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

Các đặc tính trên là những đặc tính chung của các bộ khuếch đại, tuy nhiên, đặc tính cụ thể tùy thuộc vào loại bộ khuếch đại và ứng dụng cụ thể của chúng. Các bộ khuếch đại có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp điện tử, viễn thông, y sinh học, âm thanh, hệ thống điều khiển và nhiều ứng dụng khác. Việc lựa chọn và sử dụng đúng loại bộ khuếch đại phù hợp với yêu cầu của ứng dụng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu và độ tin cậy của hệ thống.

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại dựa trên nguyên tắc tăng cường độ lớn của tín hiệu điện, âm thanh hoặc tín hiệu khác. Các mạch khuếch đại thường sử dụng các thành phần điện tử như transistor, khuếch đại tụ (amplifier capacitor), điện trở và các linh kiện khác để tăng cường độ lớn của tín hiệu.

Trong mạch khuếch đại, tín hiệu đầu vào (nhỏ) sẽ được đưa vào đầu vào của mạch thông qua các linh kiện và được khuếch đại lên thành một tín hiệu đầu ra có độ lớn cao hơn. Các thông số quan trọng của mạch khuếch đại bao gồm độ khuếch đại (gain), dải tần số (bandwidth), điện áp đầu vào (input voltage), điện áp đầu ra (output voltage) và độ nhiễu (noise) của mạch.

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại phụ thuộc vào loại mạch và các thành phần điện tử được sử dụng. Ví dụ, trong mạch khuếch đại sử dụng transistor, nguyên lý hoạt động dựa trên việc điều khiển dòng điện của transistor để tăng cường độ lớn của tín hiệu. Các tham số của transistor, chẳng hạn như hệ số khuếch đại β (beta) hoặc hệ số tăng dòng (transconductance), sẽ ảnh hưởng đến đặc tính chung của mạch khuếch đại.

Mạch khuếch đại được sử dụng để nâng cao độ lớn của tín hiệu, làm cho tín hiệu nhỏ trở nên đủ lớn để có thể được xử lý hoặc đưa vào các giai đoạn sau của hệ thống điện tử. Các mạch khuếch đại cũng có thể được dùng để điều chỉnh đặc tính của tín hiệu, chẳng hạn như tăng dải tần số hoặc điều chỉnh độ lớn của tín hiệu trong ứng dụng cụ thể.

Mạch khuếch đại còn có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ công nghiệp điện tử, viễn thông, âm thanh, y sinh học, đến các thiết bị điện tử cá nhân. Đặc tính chung của các bộ khuếch đại bao gồm khả năng tăng cường độ lớn của tín hiệu, khả năng điều chỉnh dải tần số, độ nhiễu thấp, khả năng hoạt động ổn định trong môi trường khác nhau, và khả năng tuân thủ các đặc tính kỹ thuật và điện tử học của linh kiện được sử dụng trong mạch.

Tuy nhiên, mạch khuếch đại cũng có nhược điểm như khả năng gây méo âm thanh, nhiễu sóng, hao tổn công suất, và khả năng bị vượt tải. Do đó, việc thiết kế và sử dụng mạch khuếch đại đòi hỏi sự hiểu biết về nguyên lý hoạt động, các thông số kỹ thuật của linh kiện, và yêu cầu cụ thể của ứng dụng để đạt được hiệu suất tốt nhất.

Tóm lại, mạch khuếch đại là một thành phần quan trọng trong công nghệ điện tử, có khả năng tăng cường độ lớn của tín hiệu và đáp ứng nhiều ứng dụng khác nhau. Các đặc tính chung của mạch khuếch đại bao gồm khả năng tăng độ lớn, điều chỉnh dải tần số, độ nhiễu thấp và ổn định hoạt động. Tuy nhiên, cần lưu ý các nhược điểm có thể xảy ra và đảm bảo thiết kế và sử dụng mạch khuếch đại đúng cách để đạt được hiệu suất tốt nhất.

Phân loại mạch khuếch đại

Có ba loại mạch khuếch đại chính là :

Mạch khuếch đại công suất

Mạch khuếch đại công suất là một loại mạch điện được thiết kế để khuếch đại tín hiệu điện có công suất cao. Mục đích của mạch này là để cung cấp đủ công suất cho tải điện, chẳng hạn như loa, đèn, máy nén khí, v.v.

Mạch khuếch đại công suất thường được xây dựng bằng cách sử dụng transistor, MOSFET hoặc IC khuếch đại công suất. Ngoài ra, mạch này còn cần có các linh kiện bổ sung như biến áp, tụ điện và điện trở để đảm bảo hoạt động ổn định.

Trong mạch khuếch đại công suất, tín hiệu đầu vào được đưa vào transistor và được khuếch đại để tạo ra tín hiệu đầu ra có công suất cao hơn. Tuy nhiên, trong quá trình này, mạch sẽ tạo ra nhiều nhiệt và tiêu tốn năng lượng. Do đó, mạch khuếch đại công suất cần được thiết kế sao cho hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

Mạch khuếch đại công suất được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng âm thanh, điện tử công nghiệp, điều khiển động cơ và nhiều lĩnh vực khác.

Mạch khuếch đại về điện áp

Mạch khuếch đại về điện áp là một loại mạch điện được thiết kế để khuếch đại tín hiệu điện có điện áp thấp. Mục đích của mạch này là để tăng độ lớn của điện áp đầu vào để tạo ra điện áp đầu ra cao hơn.

Mạch khuếch đại về điện áp thường được xây dựng bằng cách sử dụng transistor hoặc IC khuếch đại. Ngoài ra, mạch này còn cần có các linh kiện bổ sung như điện trở và tụ điện để đảm bảo hoạt động ổn định.

Trong mạch khuếch đại về điện áp, điện áp đầu vào được đưa vào transistor và được khuếch đại để tạo ra điện áp đầu ra cao hơn. Tuy nhiên, trong quá trình này, mạch sẽ tạo ra nhiều nhiệt và tiêu tốn năng lượng. Do đó, mạch khuếch đại về điện áp cần được thiết kế sao cho hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

Mạch khuếch đại về điện áp được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như nguồn cấp điện, tăng áp, bộ điều khiển servo, các mạch điều khiển bóng đèn LED và nhiều ứng dụng khác liên quan đến điện áp thấp.

Mạch khuyếch đại về dòng điện

Mạch khuếch đại về dòng điện là một loại mạch điện được thiết kế để khuếch đại tín hiệu dòng điện có cường độ thấp. Mục đích của mạch này là để tăng độ lớn của dòng điện đầu vào để tạo ra dòng điện đầu ra cao hơn.

Mạch khuếch đại về dòng điện thường được xây dựng bằng cách sử dụng transistor hoặc IC khuếch đại. Ngoài ra, mạch này còn cần có các linh kiện bổ sung như điện trở và tụ điện để đảm bảo hoạt động ổn định.

Trong mạch khuếch đại về dòng điện, dòng điện đầu vào được đưa vào transistor và được khuếch đại để tạo ra dòng điện đầu ra cao hơn. Tuy nhiên, trong quá trình này, mạch sẽ tạo ra nhiều nhiệt và tiêu tốn năng lượng. Do đó, mạch khuếch đại về dòng điện cần được thiết kế sao cho hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

Mạch khuếch đại về dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như ampli công suất, bộ điều khiển động cơ, các mạch đo lường, cảm biến, và nhiều ứng dụng khác liên quan đến dòng điện thấp.

Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại

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

Mạch khuếch đại ở chế độ A

Mạch khuếch đại chế độ A (hay còn gọi là mạch khuếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu đầu vào) là một loại mạch khuếch đại đặc biệt có khả năng khuếch đại cả tín hiệu tần số cao và tín hiệu tần số thấp đồng thời, bao gồm cả bán chu kỳ ngõ vào. Mạch này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu có tần số đa dạng, chẳng hạn như trong hệ thống truyền thông, xử lý tín hiệu âm thanh, hoặc trong các ứng dụng điện tử công suất.

Mạch khuếch đại chế độ A thường được thiết kế để có đặc tính hoạt động ổn định trong cả hai bán chu kỳ ngõ vào. Điều này đòi hỏi sự lựa chọn kỹ càng của các linh kiện và thông số kỹ thuật phù hợp, bao gồm độ lớn và độ pha của tín hiệu đầu vào, độ rộng băng thông mong muốn, và độ nhiễu của mạch. Mạch khuếch đại chế độ A thường có đặc tính đáp ứng tín hiệu đầu vào và đầu ra tốt, đồng thời đảm bảo độ ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau của mạch.

Mạch khuếch đại chế độ A được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghệ cao, nơi yêu cầu khuếch đại tín hiệu đa dạng về tần số và độ lớn, chẳng hạn trong các thiết bị điện tử âm thanh, truyền thông không dây, và điện tử công suất.

Mạch khuếch đại chế độ B

Mạch khuếch đại chế độ B là một loại mạch khuếch đại chỉ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Đây là một dạng mạch khuếch đại không đảo pha, tức là đầu ra của mạch có cùng pha với đầu vào. Mạch khuếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu ngõ vào chỉ trong một bán chu kỳ, chẳng hạn như trong các ứng dụng điều khiển motor, công tắc điện tử, hoặc các ứng dụng nơi yêu cầu tín hiệu đầu vào và đầu ra giữ nguyên pha.

Mạch khuếch đại chế độ B thường được thiết kế để có độ lớn và độ pha đầu vào và đầu ra phù hợp với yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Điều này đòi hỏi sự lựa chọn kỹ càng của các linh kiện và thông số kỹ thuật phù hợp, bao gồm độ lớn của tín hiệu đầu vào, độ rộng băng thông mong muốn, và độ nhiễu của mạch. Mạch khuếch đại chế độ B thường có đặc tính đáp ứng tín hiệu đầu vào và đầu ra tốt, với độ ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau của mạch.

Mạch khuếch đại chế độ B được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng điện tử công suất, điều khiển motor, các mạch điện tử điều khiển công nghiệp, và các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu ngõ vào chỉ trong một bán chu kỳ nhất định.

Mạch khuếch đại kết hợp chế độ A và B

Mạch khuếch đại kết hợp chế độ A và B là một loại mạch khuếch đại có khả năng hoạt động ở cả chế độ A và chế độ B, tùy theo yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Đây là một dạng mạch khuếch đại linh hoạt, cho phép chuyển đổi giữa chế độ A và chế độ B dựa trên điều kiện và yêu cầu của mạch.

Trong chế độ A, mạch khuếch đại kết hợp sẽ khuếch đại cả hai bán chu kỳ của tín hiệu đầu vào, tạo ra đầu ra có pha và độ lớn phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Trong chế độ này, mạch khuếch đại có thể cung cấp khả năng khuếch đại tín hiệu ngõ vào trong cả hai bán chu kỳ của nó, giúp đạt được độ chính xác cao trong khuếch đại tín hiệu.

Trong chế độ B, mạch khuếch đại kết hợp chỉ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu đầu vào, tạo ra đầu ra có pha và độ lớn phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Chế độ B thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu chỉ trong một bán chu kỳ nhất định, để đạt được điều khiển và đáp ứng tín hiệu nhanh chóng.

Mạch khuếch đại kết hợp chế độ A và B thường được sử dụng trong các ứng dụng đa dạng, nơi yêu cầu linh hoạt trong việc khuếch đại tín hiệu ngõ vào theo yêu cầu cụ thể của ứng dụng, từ đó đáp ứng được các đặc tính và hiệu suất yêu cầu của mạch.

Mạch khuyếch đại ở chế độ C

Mạch khuếch đại ở chế độ C là một loại mạch khuếch đại sử dụng các transistor hoạt động ở chế độ dẫn. Trong chế độ này, transistor chỉ hoạt động trong một nửa chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Tín hiệu đầu vào sẽ được điều chế để chỉ truyền một nửa chu kỳ tới mạch khuếch đại. Vì vậy, mạch khuếch đại ở chế độ C được gọi là mạch khuếch đại một bên.

Trong mạch khuếch đại chế độ C, transistor hoạt động như một công tắc. Khi tín hiệu đầu vào có giá trị dương, transistor sẽ dẫn và cho phép dòng điện chạy qua mạch khuếch đại. Khi tín hiệu đầu vào có giá trị âm, transistor sẽ ngắt và không cho phép dòng điện chạy qua mạch khuếch đại. Vì vậy, tín hiệu đầu ra của mạch khuếch đại sẽ là một tín hiệu sóng vuông với nửa chu kỳ bằng với nửa chu kỳ của tín hiệu đầu vào.

Mạch khuếch đại ở chế độ C được sử dụng trong các ứng dụng như bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại tín hiệu sóng vuông, bộ khuếch đại xung, v.v. Ở chế độ C, mạch khuếch đại có thể cung cấp công suất lớn và tín hiệu đầu ra với dạng sóng vuông phù hợp cho nhiều ứng dụng điện tử.

Các kiểu mắc của Transistor trong mạch khuếch đại

Transistor mắc theo kiểu E chung

Transistor mắc theo kiểu E chung, hay còn gọi là Mắc Emitter Chung (Common Emitter, CE) là một trong ba kiểu mắc chính của transistor trong mạch khuếch đại. Trong kiểu mắc này, đầu vào của transistor được kết nối với đầu cơ (base), đầu ra được lấy từ đầu thuộc (collector), và đầu chung (emitter) được kết nối với một nguồn điện định hướng. Điện trở đầu vào và điện trở đầu ra được kết nối với đầu cơ và đầu thuộc tương ứng để điều khiển hoạt động của transistor. Kiểu mắc CE là kiểu mắc phổ biến và thường được sử dụng trong các ứng dụng khuếch đại tín hiệu trong các mạch điện tử.

Cách kết nối này rất phổ biến trong các ứng dụng khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu. Tuy nhiên, nó có một số hạn chế, bao gồm độ ổn định thấp và độ méo tiếng ồn cao hơn so với các cách kết nối khác của transistor.

Transistor mắc theo kiểu C chung.

Transistor mắc theo kiểu C chung, hay còn gọi là Mắc Cực Chung (Common Collector, CC) là một trong ba kiểu mắc chính của transistor trong mạch khuếch đại. Trong kiểu mắc này, đầu vào của transistor được kết nối với đầu thuộc (collector), đầu ra được lấy từ đầu chung (emitter), và đầu cơ (base) được kết nối với một điện trở đầu vào.

Kiểu mắc C chung có những đặc điểm sau:

1. Điện áp đầu vào cao: Điện áp đầu vào của mạch khuếch đại kiểu C chung là cao hơn so với kiểu mắc CE hoặc CB, do đó cần điều kiện đầu vào có điện áp đủ cao để kích hoạt transistor.

2. Dòng đầu vào thấp: Kiểu mắc C chung có dòng đầu vào thấp, giúp giảm tổn thất điện năng và tăng độ ổn định của mạch khuếch đại.

3. Dòng đầu ra cao: Điều này cho phép mạch khuếch đại kiểu C chung có khả năng đầu ra có dòng lớn, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ khuếch đại cao.

4. Độ khuếch đại thấp: Kiểu mắc C chung có độ khuếch đại thấp hơn so với kiểu mắc CE hoặc CB, do đó thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ khuếch đại không cao nhưng đòi hỏi độ ổn định tương đối.

5. Độ ổn định cao: Mạch khuếch đại kiểu C chung có độ ổn định cao hơn so với kiểu mắc CE hoặc CB, do đó thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ ổn định tốt.

Mạch khuếch đại kiểu C chung được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như mạch khuếch đại âm thanh, mạch khuếch đại tín hiệu điện, hay trong các ứng dụng đòi hỏi độ ổn định cao và dòng đầu vào thấp. Tuy nhiên, cần phải lựa chọn đúng kiểu mắc phù hợp với yêu cầu cụ thể của mạch khuếch đại để đạt được hiệu suất tối ưu.

Transistor mắc theo kiểu B chung.

Transistor mắc theo kiểu B chung (hay còn gọi là transistor mắc theo kiểu đóng cửa chung) là một trong các cấu hình kết nối transistor đơn giản nhất và thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại tín hiệu âm thanh hoặc tín hiệu radio tần số cao. Trong cấu hình này, transistor sẽ được mắc nối chung giữa đầu vào và đầu ra của mạch, và được kết nối với một điện trở đầu vào và một điện trở tải đầu ra.

Ở cấu hình mắc theo kiểu B chung, điện áp đầu vào được chia đều giữa đầu vào và điện trở đầu vào, giúp tín hiệu được khuếch đại. Điện áp đầu ra sẽ tương tự được chia đều giữa transistor và điện trở tải đầu ra. Tuy nhiên, kiểu ghép này có một số hạn chế như độ nhiễu cao, không ổn định ở tần số cao và dễ bị vỡ khi điện áp đầu vào quá lớn.

• 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 của mạch khuếch đại

Ghép tầng qua tụ điện.

Chúng ta cần lưu ý rằng cách ghép tầng qua tụ điện của mạch khuếch đại có thể khác nhau tùy vào ứng dụng cụ thể và yêu cầu kỹ thuật của mạch. Ngoài các kiểu ghép tầng đã nêu ở trên, còn có nhiều kiểu ghép tầng khác như kiểu Darlington, kiểu Sziklai, hay kiểu Complementary Push-Pull, và mỗi kiểu đều có đặc điểm riêng và được sử dụng trong các mạch khuếch đại khác nhau.

1. Kiểu ghép tầng đầu vào theo kiểu C-B (Collector-Base-Coupled, CB): Trong kiểu ghép tầng này, transistor đầu vào (thường là kiểu NPN) được ghép với transistor đầu ra (thường là kiểu PNP) qua tụ điện. Điện trở đầu vào của transistor đầu vào được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu ra, và điện trở đầu ra của transistor đầu vào được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu ra. Điều này tạo ra một sự kết nối điện trở thấp giữa đầu vào và đầu ra, giúp giảm thiểu sự suy giảm của tín hiệu và tăng khả năng khuếch đại của mạch.

2. Kiểu ghép tầng đầu vào theo kiểu E-B (Emitter-Base-Coupled, EB): Trong kiểu ghép tầng này, transistor đầu vào (thường là kiểu PNP) được ghép với transistor đầu ra (thường là kiểu NPN) qua tụ điện. Điện trở đầu vào của transistor đầu ra được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu vào, và điện trở đầu ra của transistor đầu ra được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu vào. Điều này tạo ra một sự kết nối điện trở thấp giữa đầu vào và đầu ra, tương tự như kiểu ghép tầng theo kiểu C-B, giúp cải thiện khả năng khuếch đại của mạch.

3. Kiểu ghép tầng đầu vào theo kiểu B-E (Base-Emitter-Coupled, BE): Trong kiểu ghép tầng này, transistor đầu vào (thường là kiểu NPN) được ghép với transistor đầu ra (thường là kiểu PNP) qua tụ điện. Điện trở đầu vào của transistor đầu ra được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu vào, và điện trở đầu ra của transistor đầu ra được kết nối với điện trở cơ bản của transistor đầu vào. Kiểu ghép tầng theo kiểu B-E cho phép điện trở đầu vào của mạch khuếch đại được giữ ở mức cao, tăng độ nhạy của mạch và giảm thiểu hiện tượng độ pha.

Ghép tầng qua biến áp .

Kiểu ghép tầng qua biến áp trong mạch khuếch đại được sử dụng để khuếch đại tín hiệu có tần số thấp hoặc trung bình. Cấu tạo của kiểu ghép này bao gồm một biến áp đặt giữa tầng trực tiếp và tầng khuếch đại. Tín hiệu đầu vào sẽ được cấp vào cuối cùng của cuộn dây thứ nhất của biến áp, tín hiệu đầu ra được lấy từ cuối cùng của cuộn dây thứ hai của biến áp. Các bước thực hiện kiểu ghép tầng qua biến áp trong mạch khuếch đại như sau:

1. Chuẩn bị các linh kiện điện tử cần thiết bao gồm biến áp, transistor, tụ điện, trở,...
2. Thiết kế mạch sơ đồ gồm các linh kiện trên.
3. Lắp ráp mạch theo sơ đồ đã thiết kế.
4. Sử dụng các công cụ đo điện như Oscilloscope để kiểm tra mạch và chỉnh lại các thông số cần thiết như tần số cắt, điện áp đầu vào,...
5. Kiểm tra lại mạch trước khi sử dụng để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.

Ưu điểm của kiểu ghép tầng qua biến áp là cho phép tăng độ lớn của tín hiệu mà không làm tăng độ nhiễu của tín hiệu, tuy nhiên độ trễ của tín hiệu cũng sẽ tăng theo. Ngoài ra, kiểu ghép này còn giúp cách ly tín hiệu đầu vào và đầu ra giúp cho mạch hoạt động ổn định hơn.

Ghép tầng trực tiếp.

* Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuếch đại công suất âm tần.

Có nhiều kiểu ghép tầng trực tiếp trong mạch khuếch đại. Tuy nhiên, trong các thiết kế mạch thường sử dụng hai kiểu ghép chính đó là:

1. Ghép tầng trực tiếp theo kiểu Common-Emitter (CE):

• Sử dụng transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) hoặc MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) trong mạch.
• Tín hiệu đầu vào sẽ được cấp vào đầu cực cộng (Base hoặc Gate) của transistor, tín hiệu đầu ra được lấy từ đầu cực khối (Collector hoặc Drain).
• Kiểu ghép này cho phép tăng độ lớn của tín hiệu đầu vào, tuy nhiên độ nhiễu cũng sẽ được khuếch đại lên.

2. Ghép tầng trực tiếp theo kiểu Common-Source (CS):

• Sử dụng transistor MOSFET trong mạch.
• Tín hiệu đầu vào sẽ được cấp vào đầu cực cộng (Gate) của transistor, tín hiệu đầu ra được lấy từ đầu cực khối (Drain).
• Kiểu ghép này cho phép tín hiệu đầu ra có pha đảo so với tín hiệu đầu vào, giúp tăng độ pha hợp của tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào.

Tùy thuộc vào yêu cầu của mạch, người thiết kế có thể chọn kiểu ghép phù hợp để đạt được hiệu suất tốt nhất.

Kết luận

Hiểu về đặc điểm, bản chất và vai trò của mạch khuếch đại giúp bạn lựa chọn thiết bị, phụ kiện điện tử phù hợp và lắp đặt chính xác. Bộ khuếch đại đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống công nghiệp, điện tử… Mong rằng những thông tin về mạch khuếch đại mà Điện Tử Số chia sẻ mang lại thêm những kiến thức hữu ích cho các bạn đọc.