Khuếch đại điện tử là gì?

Thông thường một mạch khuếch đại hay bộ khuếch đại, đôi khi gọi gọn là khuếch đại, là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra. Trong các ứng dụng thông dụng, thuật ngữ này hiện nay được dùng […]

Thông thường một mạch khuếch đại hay bộ khuếch đại, đôi khi gọi gọn là khuếch đại, là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra. Trong các ứng dụng thông dụng, thuật ngữ này hiện nay được dùng chủ yếu cho các bộ khuếch đại điện tử và thông thường là các ứng dụng thu và tái tạo tín hiệu điện tử.

Mối liên quan giữa đầu vào và đầu ra của một bộ khuếch đại, thường được diễn giải như là một hàm của tần số, được gọi là hàm truyền và biên độ của hàm truyền được gọi là độ lợi hay độ khuếch. Đánh giá đầy đủ về khuếch đại là ba lượng độ khuếch điện áp (voltage gain), độ khuếch dòng (current gain) và độ khuếch công suất (power gain).

Những đặc tính chung[sửa | sửa mã nguồn]

Hầu hết các mạch khuếch đại được định giá bằng một số các thông số:

Độ lợi[sửa | sửa mã nguồn]

Độ lợi của mạch khuếch đại là tỷ số giữa công suất đầu ra Pout và công suất đưa vào điều khiển Pin, là {\displaystyle K_{P}=P_{out}/P_{in}}.

Trong thực tế độ lợi được tính trên thang đo decibel (dB), trong đó trị số đo tỷ lệ với quan hệ lôgarit của tỷ số nói trên: {\displaystyle G{\text{ }}(dB)=20{\text{ }}lg(P_{out}/P_{in})}.

Dải động ngõ ra[sửa | sửa mã nguồn]

Dải động ngõ ra là một dải biên độ, thường sử dụng đơn vị dB, là khoảng cách giữa tín hiệu lớn nhất và tín hiệu nhỏ nhất mà đầu ra có thể phản ánh được. Vì tín hiệu nhỏ nhất thường bị giới hạn bởi biên độ nhiễu, nên người ta lấy luôn tỷ số giữa biên độ tín hiệu lớn nhất và nhiễu làm dải động ngõ ra.

Băng thông và thời gian đáp ứng[sửa | sửa mã nguồn]

Băng thông của một mạch khuếch đại thường được xác định theo sự khác biệt giữa tần số thấp nhất và tần số cao nhất ở điểm mà hệ số khuếch đại giảm còn 1/2. Thông số này còn gọi là băng thông −3 dB. Trong trường hợp những băng thông ứng với những độ chính xác khác nhau thường phải ghi chú thêm, thí dụ như (−1 dB, −6 dB, v.v.).

Thí dụ như một mạch khuếch đại âm tần tốt phải có đáp ứng bằng phẳng từ 20 Hz đến 20 kHz (dải âm thanh mà người ta nghe được), như vậy đáp ứng tần số của nó phải mở rộng thêm ra bên ngoài dải này từ 1 đến 2 bát độ mỗi bên. Thông thường một mạch khuếch đại âm tần tốt có băng thông từ 10 Hz đến 65 kHz.

Thời gian đáp ứng (còn gọi là thời gian tăng trưởng) của một mạch khuếch đại thời gian cần thiết để nâng mức điện áp ngõ ra từ 10% đến 90% tín hiệu đỉnh khi đặt ở đầu vào một điện áp bước, biểu diễn bằng hàm bước Heaviside 1(t).

Nhiều mạch khuếch đại bị giới hạn bởi tốc độ tăng, thường là do trở kháng của mạch dòng điện điều khiển phải chịu hiệu ứng tụ điện ở vài điểm trong mạch. Điều này là cho băng thông ở công suất lớn nhất sẽ thấp hơn so với đáp ứng tần số ở mức tín hiệu nhỏ.

Đối với một mạch đơn giản chỉ có RC, còn gọi là đáp ứng Gauss, thời gian tăng trưởng được tính gần đúng:

Tr × BW = 0,35

Trong đó Tr là thời gian đáp ứng tính bằng giây, và BW là băng thông tính bằng Hz.

Thời gian trả về và sai số[sửa | sửa mã nguồn]

Đó là thời gian để ngõ ra trả về đến một mức nào đó (thí dụ 0,1%) của tín hiệu hoàn chỉnh. Điều này thường được đặt ra với các mạch khuếch đại trục tung của máy hiện sóng và các mạch khuếch đại trong các hệ thống đo lường chính xác.

Tốc độ đáp ứng[sửa | sửa mã nguồn]

Tốc độ đáp ứng là tốc độ thay đổi tín hiệu cao nhất ở ngõ ra, thường được tính bằng volt/giây (hoặc mili giây, micro giây).

Tạp âm[sửa | sửa mã nguồn]

Tạp âm (còn gọi là tiếng ồn, nhiễu), hiển thị số đo có bao nhiêu tạp âm được tạo ra trong quá trình khuếch đại. Tạp âm là những thành phần không mong muốn, nhưng cũng không tránh khỏi của các linh kiện và các thành phần trong mạch. Nó được đo bằng thang decibel hoặc bằng điện áp đỉnh của nhiễu đầu ra, khi không có tín hiệu đầu vào.

Hiệu suất[sửa | sửa mã nguồn]

Hiệu suất là một số đo biểu thị mức độ bao nhiêu công suất tiêu thụ ở hệ thống đã được chuyển hóa thành năng lượng hữu ích ở đầu ra của mạch khuếch đại.

  • Các mạch khuếch đại lớp A có hiệu suất rất thấp, trong khoảng từ 10 đế 20%, và hiệu suất tối đa là 25%.
  • Các mạch khuếch đại lớp B hiện đại có hiệu suất trong khoảng 35 đến 55%, với hiệu suất cao nhất theo lý thuyết là 78,5%.
  • Các mạch khuếch đại lớp D tiên tiến sử dụng kỹ thuật điều biến độ rộng xung cho hiệu suất lên đến 97%.

Hiệu suất của một mạch khuếch đại giới hạn độ lớn của công suất hữu dụng ở ngõ ra. Lưu ý rằng các mạch khuếch đại có hiệu suất cao sẽ chạy mát hơn, và có thể không cần đến quạt làm mát ngay cả khi thiết kế lên đến nhiều kilowatt.

Độ tuyến tính[sửa | sửa mã nguồn]

Một mạch khuếch đại lý tưởng phải là một thiết bị tuyến tính hoàn toàn, nhưng những mạch khuếch đại thực tế thường chỉ tuyến tính trong một phạm vi giới hạn nào đó. Khi tín hiệu được đưa đến đầu vào tăng, thì đầu ra cũng tăng theo cho đến khi đạt đến một điểm mà một linh kiện nào đó trong mạch bị bão hòa, và không thể cho thêm tín hiệu ra. Ta nói tín hiệu bị cắt xén, và đây là một trong những nguyên nhân gây ra méo dạng.

Một số mạch khuếch đại được thiết kế để hoạt động theo kiểu chấp nhận giảm bớt độ lợi thay vì phải chịu méo dạng. Kết quả là tín hiệu chịu một hiệu ứng nén, Và nếu là tín hiệu âm thanh, thì hiệu ứng này không làm thỏa mãn người nghe lắm. Đối với các mạch khuếch đại này, điểm nén 1 dB được đặt ra, xác định là độ lợi ở tín hiệu 1 dB sẽ nhỏ hơn độ lợi ở các tín hiệu nhỏ.

Tuyến tính hóa là một lĩnh vực nổi bật. Có rất nhiều kỹ thuật được sử dụng để giảm bớt méo dạng do không tuyến tính.

Tỉ số tín hiệu trên tạp âm

Tỉ số: Tín hiệu / Tạp âm = S / N

trong đó:

  • S: Tín hiệu hữu ích
  • N: Tạp âm (nhiễu)
Nguồn: http://guitartaylor.com/khuech-dai-dien-tu-la-gi.html
Từ khoá:

Gửi bình luận

Become a first comment for this post!

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *