1

CHÖÔNG IIIKHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT

CAO TAÀN VAØ NHAÂN TAÀN SOÁ

2

3.1 PHAÂN TÍCH MAÏCH KHUYEÁCH ÑAÏI CAO TAÀN (KÑCSCT)

3.2 PHÖÔNG PHAÙP TÍNH TOAÙN TAÀNG KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN

3.3 GHEÙP SONG SONG VAØ ÑAÅY KEÙO

3.4 GHEÙP PHÖÙC HÔÏP ÑAÅY KEÙO – SONG SONG

3.5 COÄNG COÂNG SUAÁT CAO TAÀN

3

3.6 VI MAÏCH KÑCSCT

3.8 NHAÂN TAÀN SOÁ

3.9 KHUYEÁCH ÑAÏI CHEÁ ÑOÄ D

3.10 KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN CHEÁ ÑOÄ S

3.11 KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN CHEÁ ÑOÄ E

3.7 TRUNG HOØA

4

Maïch KÑCSCT naèm ôû ngoõ ra maùy phaùt thoûa caùc yeâu caàu sau: hieäu suaát cao, ít saùi daïng, choïn loïc taàn soá, taän duïng tôùi ngöôõng khaû naêng cung caáp coâng suaát cuûa phaàn töû tích cöïc (doøng vaø aùp). Coâng suaát ra coù theå töø mW tôùi MW tuyø theo muïc ñích söû duïng.

ZiQ

RFC

+ VccCB

Pi

Zi

RAReq

RFC

RB

VBo

a)

Hình 3.1a) Maïch KÑCSCT duøng BJT

3.1 PHAÂN TÍCH MAÏCH KHUYEÁCH ÑAÏI CAO TAÀN (KÑCSCT)

5

b)

- VGo

Pi

Zi

RARFC

RG RFC

+ VDD

G D

S

CB

Hình 3.1b) Maïch KÑCSCT duøng FET

RA trôû khaùng Anten thöôøng 50; 75.

CB tuï loïc thoaùt cao taàn.

RFC cuoän chaën cao taàn.

BJT, FET coi nhö khoâng coù quaùn tính, ñaùp öùng vaøo-ra töùc thôøi.

6

Duøng ñaùp tuyeán truyeàn daãn hay phaân tích nguyeân lyù hoaït ñoäng maïch KÑCSCT noùi chung.

Giaû söû , ta coù ñoà thò bieåu dieãn tín hieäu vaøo vi = Vicos0t vaø doøng IC (t) nhö sau:

Vaäy cheá ñoä A coù = 1800 ; cheá ñoä B: = 900 ; cheá ñoä C : < 900 ;

cheá ñoä AB: 900 < < 1800.

Ic

t0

0

IC

.7

vi

t

VBE(V)

ICm

Ñònh nghóa goùc caét : laø moät nöûa khoaûng thôøi gian

doøng collector toàn taïi trong moät chu kyø tín hieäu

7

Phaân tích Ic(t) theo chuoãi Furier:

Thaønh phaàn doøng moät chieàu:

ICm - bieân ñoä xung doøng Collector; 0() heä soá phaân tích haøi:

Bieân ñoä thaønh phaàn doøng haøi cô baûn : ( haøi 1)

8

Bieân ñoä thaønh phaàn doøng haøi n :

n(). heä soá phaân tích haøi coù daïng ñoà thò sau:

Hình 3.2 Ñoà thò n()

3040

60 90 120 150 180 0

.1

.2

.3

.4

.50,54

1

o

2

3

n()

9

Coâng suaát nguoàn cung caáp Po=Ico.Vcc

Coâng suaát ra cuûa doøng haøi cô baûn

bieân ñoä ñieän aùp xoay chieàu haøi 1 ôû Collector .

trôû khaùng ra cuûa BJT theo haøi 1 ôû cheá ñoä ñang xeùt .

Coâng suaát tieâu taùn treân collector Ptt=Po-P1

Hieäu suaát taàng khuyeách ñaïi

Vaäy 1 tyû leä vôùi

heä soá söû duïng ñieän aùp nguoàn cung caáp

10

Hieäu suaát 1 daån ñeán 1 khi goùc caét 0 vaø trò tuyeät

ñoái ñieän aùp phaân cöïc, bieân ñoä tín hieäu vaøo Vi raát lôùn phi

thöïc teá. Do ñoù ñeå coù 1 ñuû lôùn thöôøng choïn 6000900 ,

hieäu suaát 1=0,70,75, thöïc teá chæ khoaûng 0,6 0,65. Taàn

soá taêng, hieäu suaát giaûm. Tuøy ñieàu kieän cuï theå choïn caùc cheá ñoä khuyeách ñaïi khaùc nhau. Ví duï trong truyeàn hình, vi ba soá caàn coù ñoä tuyeán tính cao, duøng cheá ñoä A. Trong maùy phaùt thanh FM, thoâng tin FM, traïm goác thu phaùt BTS cuûa heä thoáng thoâng tin di ñoäng teá baøo duøng cheá ñoä B. Trong caùc maùy ñieän thoaïi di ñoäng, ñieän thoaïi cordless telephon duøng cheá ñoä C. Moät cheá ñoä ñaëc bieät laø cheá ñoä D seõ ñöôïc ñeà caäp sau.

o

1

2

0 30 60 90 120 150 180

Hình 3.3 Ñoà thò

11

Ñieän aùp töùc thôøi treân cöïc C trong hình 3.1 laø :

Vaäy nguoàn cung caáp choïn

Neáu coi ; 0 ;

12

3.2 PHÖÔNG PHAÙP TÍNH TOAÙN TAÀNG KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN

Cho tröôùc: 1/ Cho taàn soá laøm vieäc, coâng suaát treân taûi anten 2/ Coâng suaát kích Pi vaø trôû khaùng vaøo Zi laø thoâng soá

tính ngöôïc laïi taàng tröôùc cuoái Tính :3/ Choïn linh kieän tích cöïc ( BJT, FET, ñeøn ñieän töû v.v…), coù

caùc thoâng soá töø soå tay.4/ Choïn phaân cöïc vaø maïch thích hôïp .5/ Tính toaùn caùc thoâng soá naêng löôïng Po,P1,1,Ptieâu taùn, Pi v.v…

6/ Tính maïch phoái hôïp trôû khaùng vaøo vaø ra.

Möùc coâng suaát nhieãu haøi baëc cao phaûi nhoû hôn - 40 dB (CCIR)

13

Hình 3.4 Sô ñoà maïch khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn thöïc teá ñieän thoaïi voâ tuyeán di ñoäng CRT 904.

PA 24Wfo=70MHz

Pi=3W

Zi=50

50

RELE

Maïch phoái vaøo

Maïch phoái ra

Q1RA 50

Q3Q2

RELEG

13,8 v F 5A+

SW

Maïch baûo veä

R

RC

2SC 1946A

14

.

Hình 3.6 Sô ñoà taàng ra ñieän thoaïi Cordless Telephone Sanyo.

+Vce

..

fo=48MHz10

8256 120

10RA

50

.01

47K 68

L1

L2

.01

.01

68K

Q1 Q2

Fi=16MHz

C 2812 C 2814

.Hình 3.5 Modul KÑCSCT 20W / 94MHz cho maùy phaùt thanh FM.

4/25p

Pi 2w

Zi 50 68p

.01

Vcc

RFC

Q1 15p

f0= 94MHzPA 20w

RA 50

2SC 1946A

15

2/8

2N3375

RA

50

+15v.01

7/35 18

68

5/35 682T922B

100

.01

Hình 3.7 Modul 2 taàng KÑCSCT 12W – 175MHz

Hình 3.8 Modul 2 taàng KÑCSCT 20W – 138MHz cho ñieän thoaïi voâ tuyeán coá ñònh

2/8

2N3375

RA

50

+24v103

10/3033

10/30

BLY93C

100

103

100

16

KÑCSCT maéc CE ( BJT) cho heä soá khuyeách ñaïi coâng suaát lôùn nhöng bò giôùi haïn taàn soá hoaït ñoäng. Taàn soá taêng, coâng suaát giaûm. Maéc CB cho heä soá khuyeách ñaïi coâng suaát nhoû hôn nhöng hoaït ñoäng oån ñònh hôn ôû taàn soá cao. Phöông phaùp phaân tích - tính toaùn töông töï caùch maéc CE.

Hieän nay caùc loaïi FET, MOSFET, GaAs FET coâng suaát cao taàn ñöôïc duøng raát nhieàu trong thoâng tin veä tinh VSAT, thoâng tin di ñoäng, phaùt thanh, phaùt hình coù heä soá khuyeách ñaïi coâng suaát lôùn, oån ñònh ôû taàng soá cao côû GHZ. Phöông phaùp phaân tích - tính toaùn töông töï BJT.

RAZi

Pi

CB

+Vcc

Hình 3.9 KÑCSCT B chung.

17

Baûng thoâng soá MOSFET model môùi.

18

3.3 GHEÙP SONG SONG VAØ ÑAÅY KEÙO

Caùc linh kieän BJT, FET, MOSFET bò giôùi haïn coâng suaát ra. Moät trong nhöõng caùch taêng coâng suaát duøng gheùp song song hoaëc ñaåy keùo.1. Gheùp song song: yeâu caàu hai veá caân nhau. Gheùp song song cho coâng suaát ra taêng gaáp hai laàn so vôùi maéc ñôn, doøng ra taêng gaáp ñoâi, tuy nhieân trôû khaùng ra cuûa moãi veá giaûm moät nöûa ñeå baûo ñaûm cheá ñoä hoaït ñoäng toái öu. Coâng ngheä kyõ thuaät cao cho pheùp cheá taïo moät hay nhieàu caëp baùn daãn cuøng thoâng soá treân moät phieán tinh theå tieän duïng cho thieát keá maïch. Ñaáu song song laøm taêng ñieän dung vaøo-ra cuûa taàng khuyeách ñaïi, giaûm taàn soá hoaït ñoäng. Vieäc khoù phoái hôïp trôû khaùng vaø söï khoâng tuyeät ñoái gioáng nhau cuûa moät caëp baùn daãn laøm haïn cheá kieåu maéc naøy.

Hình 3.10a Gheùp song song KÑCSCT B chung

RA+Vcc

Input

a)

19

2. Gheùp ñaåy keùo: duøng phoå bieán, coù phaân cöïc goùc caét =900, khuyeách ñaïi tuyeán tính. Ñoù laø hai boä KÑCSCT gioáng nhau gheùp chung taûi, ñöôïc kích bôûi hai tín hieäu vaøo cuøng bieân ñoä, ngöôïc pha qua bieán aùp T1. +V2

MRF 454Pi 5w 230MHz

Q2

Q1,2

I2

I1

T2

Q1 PA 80w

RA 50w

Hình 3.11 Maéc ñaåy keùo duøng BJT : 80 W ; Ap=16.

Hình 3.10b Gheùp song song KÑCSCT E chung

RA

+Vcc

b)

I

20

Ñeå ñaït cheá ñoä toái öu, trôû khaùng ra moãi veá gaáp hai laàn maéc ñôn doøng haøi cô baûn khoâng ñoåi neân coâng suaát ra gaáp hai laàn so vôùi maéc ñôn. Gheùp ñaåy keùo push - pull so vôùi maéc ñôn. Ta coù:

10H

Pi 63W10 30 MHz

Bias Q1

Vcc

50V.47.003

II1

RF out

T2 9 : 1I2 Q1,2

MRF 154

Bias

2,7H

20H 20

.003

.1

16 : 1T1

20H 20

2,7H.003

300 400

Hình 3.12 Gheùp ñaåy keùo duøng MOSFET 1KW; Ap=12dB;

21

Öu ñieåm gheùp ñaåy keùo : 1/Taêng coâng suaát gaáp hai laàn maéc ñôn . 2/ Cho cheá ñoä ñôn haøi khoâng caàn maïch loïc phoái hôïp phöùc taïp khi = 900 . 3/Tuï loïc nguoàn nhoû deã coù. 4/Khuyeách ñaïi tuyeán tính. Nhöôïc ñieåm: khoù thöïc hieän ñoàng nhaát hai veá, tuy nhieân vaãn laøm ñöôïc, do ñoù ñöôïc öùng duïng raát phoå bieán. Doøng ra cuûa Q1,2 chaûy qua cuoän sô caáp T2 ngöôïc chieàu nhau vaø leäch nhau 1800, do ñoù doøng chaûy qua cuoän thöù caáp T2 tyû leä vôùi hieäu quaû cuûa chuùng. ÔÛ cheá ñoä B( = 900) haøi leû 3,5,7,…baèng khoâng neân doøng ra chæ coøn thaønh phaàn cô baûn

Vaäy maïch loïc phoái hôïp ra ñôn giaûn.

Doøng toång

Caùc thaønh phaàn haøi cao deã loïc döôùi tuï loïc nguoàn nhoû.

22

Input 50Ω g/4

20p 3p

5p10p

5p

10p

50Ωλg/4

output

1n

4,7k

20p

3p 4,7k

VGGVdd

1n10µ

10µ1n

Vdd

1n

2SK2216

VGG

Hình 3.13 Khuyeách ñaïi ra coâng suaát cao taàn traïm goác BTS ñieän thoaïi di ñoäng f0 =860MHZ ; PA =280W, 1 = 0,55

23

3.4 GHEÙP PHÖÙC HÔÏP ÑAÅY KEÙO – SONG SONGCho coâng suaát ra lôùn.

Hình 3.14 Gheùp phöùc hôïp 600W - UHF

.

.

.

...

..

.

T1

Bias

50v

T3

T2

•••

4 x MRF 150

.

24

3.5 COÄNG COÂNG SUAÁT CAO TAÀN Coäng coâng suaát cao taàn töø caùc modul coâng suaát lôùn ñöôïc duøng nhieàu trong caùc heä thoáng phaùt thanh, truyeàn hình,v.v…

C1C2 C3

Zi=R L1 L2 Zi=R

RL=R

RB=2R

.

Hình 3.15 Coäng coâng suaát duøng LC hình

Ñoái vôùi hình 3.15 caàn thoaû:

25

Hình 3.16 Coäng coâng suaát duøng bieán aùp cho hai loaïi taûi

RB=2R

Zi=R RL=R Zi=R

a/ Taûi ñoái xöùng

Zi=RRL=2R

Zi=R

RB=2R

T2 1:1

T2 1:1

b/ Taûi baát ñoái xöùng

+

+:

Hình 3.17 Nguyeân lyù coäng modul coâng suaát lôùn

26

Ngaøy nay coâng ngheä vi maïch hieän ñaïi ñaõ cheá taïo nhieàu modul KÑCSCT coù chaát löôïng, goïn nhoû ñaëc bieät höõu duïng trong caùc maùy di ñoäng, caàm tay. Ví duï maïch IC 16 lead psop 1, 9GHZ HBT PA - LNA T/R MMIC.GaAS.

Vi maïch naøy cheá taïo theo coâng ngheä MMIC(Monolithic Microwave Integrated circuits) goàm 2 taàng KÑCSCT coù möùc ra 23 dBm, ñieàu chænh coâng suaát baèng caùch thay ñoåi nguoàn cung caáp vaø 1 taàng khuyeách ñaïi nhieãu caáp LNA (Low Noise Amp) ngoõ vaøo maùy thu ñieän thoaïi di ñoäng ôû taàn soá 1,9GHZ.

3.6 VI MAÏCH KÑCSCT

Lpackage

15p

1,8p

Vcc PAPd

Power down

Power down

1,8p

8,2p

L package RBB

Rf

Vcc driverPd

Vce driver

Vcc PA

23dBm110ma

36ma

Hình 3.18 Sô ñoà vi maïch KÑCSCT ñieän thoaïi di ñoäng caàm tay.

27

R2 R3

R1

C1

C3

C2 RA

50

+ Vcc

13,6v+

+ +

3

4

MHW 252

21

Hình 3.19 Vi maïch MOTOROLA MHW – 252 / 25W / 144 148MHz /

C2C1 C3

C4 C5 C6C7 C8 C9

4 5321

MHW 820

Z1Z2

RFinVce 1 Vce 2 Vce 3 RA

50C1,4,7 :1F C2,5,8 :0015 F

Hình 3.20 Vi maïch MOTOROLA MHW – 820 / 20W / 806 950MHz / Ap =20dB / duøng cho traïm goác BTS ñieän thoaïi di ñoäng teá baøo.

28

3.7 TRUNG HOØA Heä soá khuyeách ñaïi vaø ñoä oån ñònh cuûa KÑCSCT coù theå ñöôïc caûi thieän baèng caùch giaûm hoài tieáp kyù sinh qua ñieän dung giöõa caùc ñieän cöïc beân trong phaàn töû tích cöïc nhö Cb’c cuûa BJT maéc E chung, CGD cuûa FET maéc S chung hay CGA cuûa ñeøn ñieän töû maéc catot chung. Ñeøn vaø FET coù trôû khaùng vaøo vaø ra lôùn, ñöôøng hoài tieáp giöõa caùc ñieän cöïc phaûi coù trôû khaùng cao ñeå traùnh söï giaûm ñoä lôïi do hoài tieáp aâm. Neáu hoài tieáp döông, maïch seõ töï kích. Taàn soá caøng taêng, aûnh höôûng hoài tieáp kyù sinh caøng lôùn. Baèng caùch theâm moät nhaùnh hoài tieáp song song töø ngoõ ra trôû laïi ngoõ vaøo, coù theå trieät tieâu hoài tieáp kyù sinh beân trong linh kieän tích cöïc. Kyõ thuaät naøy goïi laø trung hoaø.

La

Cb’c

Vcc

Cn

Lb

b)

Hình 3.21 Maïch trung hoøa.

CB

Rn Ln

+ Vcc

Cb’c

RA

a)

29

Zo=

50

Hình 3.22 Modul KÑCSCT cheá ñoä A – maùy phaùt TV VHF zi= zo=50; Ap=13dB; Po=30w; Vcc=28v; taàn soá 175230MHz

.

Zo=

50

50

VB

50

VB

VB

BL

V 3

3F

TP

V 3

85

VB

30

RA

Vcc

+ 20v

2N3866 2N337

5Hình 3.23 KÑCSCT cheá ñoä A – 1W truyeàn hình baêng VL.

Hình 3.24 KÑCSCT cheá ñoä A – 1W baêng VH

truyeàn hình.

Vcc

+ 20v

RA

2T911A

2T930A

31

Moät daïng ñaëc bieät cuûa khuyeách ñaïi cheá ñoä C laø nhaân taàn soá. Töø phaân tích haøi ta thaáy neáu taûi coäng höôûng ôû n laàn taàn soá vaøo thì thaønh phaàn doøng haøi Icn taïo neân suït aùp

VCn = Icn cos0 t.Req(n0) coù taàn soá thaáp n laàn taàn soá vaøo töùc laø coù nhaân taàn soá.

Nhaân taàn soá nhaân caû ñoä di taàn duøng trong maùy phaùt FM. Ngoaøi ra noù coù theå khaâu trung gian taïo taàn soá cao oån ñònh töø dao ñoäng chuaån thaïch anh. Ñeå ñaït ñöôïc cheá ñoä toái öu ,goùc caét caàn coù

vaø . Coâng suaát ra

Hieäu suaát

Vôùi n taêng, ICn vaø Pn giaûm nhanh neân thöôøng chæ nhaân 2,3,4,5. Ñeå nhaân nhieàu, khuyeán nghò khuyeách ñaïi giöõa caùc taàng nhaân. Maïch thöïc teá nhaân taàn khoâng ñoøi hoûi ôû cheá ñoä toái öu, ñeå ñôn giaûn thöïc hieän maø chæ caàn laáy ra taàn soá mong muoán.

3.8 NHAÂN TAÀN SOÁ

32

2,2

k

3,3

k

1000

21MHz

170/780 170/780

C1 L1

C2

6/80

6/80 Vcc

12v

1000 50

42MHz

2N743

Hình 3.25 Maïch nhaân hai taàng soá.

3310n12MH

z100100k 47

0

33 33

560

1n

10n

100k

10n

1n

10n

68 10n

220k 1

44

Mh

z

10n

150

4,7k 47k

3,3k

1210n

2222

10n

.01Vcc

12v

out

Khuyeách ñaïi

x3 x2 x23 x BF224

BSx 20Hình 3.26 Khuyeách ñaïi cao taàn vaø nhaân taàn soá n = 12.

33

30

Hình 3.27 Dao ñoäng thaïch anh vaø nhaân taàn soá n = 9.

15k 33k TA1k

50047

60

12

200

15k

9v 47

500

500 500

47

8,2k

500405MHz

+ 12v

Vccosc x3 x3

3 x BF199

500

TA 45MHz

Nhaân taàn soá thöôøng duøng trong maùy phaùt FM, PM, ñeå taêng ñoä di taàn, ñoä di pha cuõng

nhö chæ soá ñieàu cheá, thöïc hieän FM daûi roäng, PM daûi roäng.

34

Cheá ñoä A cho khuyeách ñaïi tuyeán tính cao, duøng trong truyeàn hình, vi ba soá maëc duø hieäu suaát nhoû hôn 0.5. Cheá ñoä B vaø C coù hieâu suaát cao hôn, coâng suaát tieâu taùn vaãn lôùn khoaûng moät phaàn ba coâng suaát nguoàn cung caáp (1 =0.650.75), daûi thoâng heïp, tuy nhieân ñöôïc öùng duïng roäng raõi do tính höõu hieäu. Cheá ñoä D hay coøn goïi cheá ñoä khoaù döôùi ñaây cho hieäu suaát raát cao, coâng suaát tieâu taùn raát thaáp, ñoä tin caäy cao, duøng trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät.

ÔÛ cheá ñoä D baùn daãn coù hai traïng thaùi hoaëc taét, doøng ic = 0 hoaëc daãn ñeán baõo hoaø

Ic =Icm; ñieän aùp cöïc C: Vc = VsaT 0. Vieäc chuyeån traïng thaùi raát nhanh do nguoàn kích lôùn neân coâng suaát tieâu taùn (toån hao ) raát nhoû, hieäu suaát chuyeån ñoåi coù theå ñaït gaàn

baèng 1(100%). Ñaây chính laø cô sôû cuûa cheá ñoä khuyeách ñaïi D,E, S.

3.9 KHUYEÁCH ÑAÏI CHEÁ ÑOÄ D

35

Q2

- Vcc

RL

Q1

va

Vcc

vi .

.L C

a)

Vcc

RL

CL

- Vcc b)

Hình 3.28 a/ Khuyeách ñaïi cheá ñoä D, b/ Maïch töông ñöông, c/ Daïng tín hieäu

ra

t0

Va

Vcc

- Vcc c)

Neáu Q1 taét, Q2 daãn ñeán baõo hoøa vaø ngöôïc laïi. Daïng tín hieäu vaøo kích vi chöõ nhaät,

daïng tín hieäu ra Va cuõng chöõ nhaät. Töø phaân tích chuoãi Fourier coù bieân ñoä ñieän aùp

haøi cô baûn:

va

36

Moãi baùn daãn Q1,2 daãn nöûa chu kyø neân doøng maùng moät chieàu cuûa moãi transitor laø:

T-chu kyø tín hieäu.

Coâng suaát nguoàn cung caáp

Ñaây laø tröôøng hôïp lyù töôûng,hieäu suaát

Ví duï: Thieát keá khuyeách ñaïi coâng suaát cheá ñoä D coù coâng suaát ra 20W,taûi 50.Tính Vcc vaø ID0

Giaûi:

Thöïc teá, khi daãn hoaøn toaøn ñieän aùp baõo hoaø cuûa BJT vaø ñieän trôû daãn Ron cuûa FET khaùc 0. ÔÛ BJT VC baõo hoaø < 0,1 Vcc phaân tích cho thaáy hieäu suaát chuyeån ñoåi Coøn 1 veà lyù thuyeát ñaït 0,81.

/

37

Moät löu yù: caàn coù taûi tieâu taùn cho haøi baäc cao ôû trong maïch.

RL

CL

- Vcc

Vcc

VL

Ron

Ron

Hình 3.29 Moâ hình FETkhoâng lyù töôûng ôû cheá ñoä D

Giaû söû maïch ñieàu höôûng noái tieáp LC coù ñoä choïn loïc cao, ñieän aùp ra treân taûi laø:

38

Doøng moät chieàu cuûa nguoàn cung caáp:

Coâng suaát nguoàn cung caáp:

Hieäu suaát haøi 1:

Neáu Ron << RL thì 1 1.

Giaûõøi

Ví duï : Cho VMOS 2N6659S coù Ron=2 vôùi ñieän aùp kích cöïc coång 8V. Coâng suaát ra P1 lyù töôûng = 20W; RL=50 .

Tính coâng suaát ra thöïc vaø hieäu suaát.

Coâng suaát ra taûi

39

3.10 KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN CHEÁ ÑOÄ S

Ñieàu roäng xung

Khuyeách ñaïi ñieàu

roäng xung

Loïc thoâng thaáp

S(t) = Acosst

h(t) Vcc

S(t)

Hình 3.30 Sô ñoà khoái khuyeách ñaïi cheá ñoä S. Hieäu suaát chuyeån ñoåi cao cuûa khuyeách ñaïi cheá ñoä D ñöôïc

öùng duïng vaøo caùc kieåu khuyeách ñaïi khoaù khaùc nhö khuyeách ñaïi tín hieäu ñaõ ñieàu roäng xung. Sau ñoù khoâi phuïc laïi tín hieäu ban ñaàu. Ñoù laø nguyeân lyù KÑCS cheá ñoä S.

Cheá ñoä naøy khoâng phoå bieán, ñoâi khi coøn goïi laø cheá ñoä D daûi roäng, ñöôïc öùng duïng trong maùy phaùt thanh AM coâng suaát raát lôùn, hieäu suaát cao, ñoä tin caäy cao.

Tín hieäu vaøo S(t) ñöôïc ñieàu cheá ñieàu roäng xung (ÑRX). Tín hieäu ÑRX coù bieân ñoä khoâng ñoåi nhöng ñoä roäng xung thay ñoåi theo tín hieäu vaøo ñöôïc khuyeách ñaïi ÑRX. Ñaây laø moät daïng KÑ khoùa, cheá ñoä D. Tín hieäu ÑRX coù daïng:

| m| + | n| 0

40

Trong ñoù coù thaønh phaàn tín hieäu vaøo S, thaønh phaàn taàn soá laáy maãu 0 vaø toå hôïp. Sau boä khuyeách ñaïi cheá ñoä D coù boä loïc thoâng thaáp loïc laáy thaønh phaàn taàn soá thaáp S chính laø tín hieäu S(t) ñöôïc khuyeách ñaïi. 0 choïn lôùn hôn nhieàu laàn S. Ví duï trong maùy phaùt thanh AM ñieàu cheá Anod qua ÑRX coù f0 khoaûng töø (80 150) KHz.

Söï khaùc bieät giöõa cheá ñoä D vaø S ôû choã ngoõ ra boä khuyeách ñaïi cheá ñoä D coù maïch ñieàu höôûng ôû taàn soá tín hieäu vaøo, coøn ôû cheá ñoä S laø maïch LPF.

Vce

-Vce

Vc

LPF

RL

Hình 3.31 Maïch khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä S

41

Ñaùp öùng cuûa baùn daãn, ôû cheá ñoä khoùa (Swiching) bò giôùi haïn ôû taàn soá ñoùng môû (on-off) cao.

Khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä D ñöôïc duøng khuyeách ñaïi tín hieäu ñieàu cheá taàn soá kieåu FSK (frequency shift keyed) vaø trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät nhö taïo nguoàn AC töø DC (converter)v.v…Maïch ÑRX coù theå laø moät boä so saùnh tín hieäu vaøo vôùi tín hieäu xung tam giaùc, taïo neân ngoõ ra cuûa noù tín hieäu ÑRX coù ñoä roäng thay ñoåi theo tín hieäu vaøo.

42

Söï khaùc bieät cheá ñoä E so vôùi D coøn ôû choã maïch ñieàu höôûng ngoõ ra ñöôïc thieát keá sao cho coâng suaát tieâu taùn laø cöïc tieåu khi baùn daãn ôû taïng thaùi chuyeån maïch (on-off,off-on).

ÔÛ taàn soá cao, ngoaøi toån hao do ñieän trôû baõo hoaø coøn coù toån hao do quaùn tính chuyeån maïch, toån hao chuyeån maïch. Caùc toån hao ñoù taêng khi taàn soá taêng do ñoù hieäu quaû cuûa cheá ñoä naøy so vôùi cheá ñoä B,C chæ khi taàn soá laøm vieäc thaáp hôn moät caáp. Giaû söû xung coù ñoä roäng 2 =1800 ; khi ñoù coù:

3.11 KHUYEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT CAO TAÀN CHEÁ ÑOÄ E Khuyeách ñaïi (KÑ) cheá ñoä D söû duïng baùn daãn nhö moät

khoaù(switch) chuyeån ñoåi coâng suaát. ÔÛ cheá ñoä E, chæ coù moät baùn daãn hoaït ñoäng ôû cheá ñoä khoùa (on-off).Vcc

C1 C2

L CRL

Hình 3.32 KÑCSCT cheá ñoä E.

43

Hieäu suaát chuyeån ñoåi cheá ñoä khoaù.

Ñaây laø hieäu suaát chuyeån ñoåi nguoàn cung caáp sang caùc thaønh phaàn coâng suaát haøi

Coâng suaát nguoàn cung caáp : Coâng suaát tieâu taùn cheá ñoä khoaù trong moät chu kyø.

44

ÔÛ maùy phaùt coâng suaát ra coù ích cuûa haøi 1, loaïi haøi baäc cao.

Ñeå giaûm coâng suaát tieâu taùn haøi baëc cao treân collector, caàn theâm boä loïc thoâng cao

thoaùt thaønh phaàn haøi cao.