Bộ khuếch đại khớp nối RC
Khớp nối điện dung, trong ngắn hạn được gọi là khớp nối RC. Đây là kỹ thuật ghép nối được sử dụng nhiều nhất trong các bộ khuếch đại.
Cấu tạo của một bộ khuếch đại kết hợp RC hai tầng
Chi tiết cấu tạo của mạch khuếch đại bóng bán dẫn RC hai tầng như sau. Mạch khuếch đại hai giai đoạn có hai bóng bán dẫn, được kết nối theo cấu hình CE và sử dụng nguồn điện chung V CC . Mạng phân chia tiềm năng R 1 và R 2 và điện trở R e tạo thành mạng phân cực và ổn định. Tụ điện đi qua bộ phát C e cung cấp một đường dẫn điện trở thấp cho tín hiệu.
Điện trở R L được sử dụng làm trở kháng tải. Các tụ đầu vào C trong hiện tại giai đoạn đầu của các cặp vợ chồng khuếch đại tín hiệu AC đến cơ sở của transistor. Tụ C C là tụ ghép nối hai khâu và ngăn nhiễu DC giữa các khâu và điều khiển sự dịch chuyển của điểm hoạt động. Hình dưới đây cho thấy sơ đồ mạch của bộ khuếch đại ghép RC.
Hoạt động của Bộ khuếch đại ghép nối RC
Khi một tín hiệu đầu vào AC được áp dụng cho đế của bóng bán dẫn đầu tiên, nó sẽ được khuếch đại và xuất hiện ở tải thu R L , sau đó được đưa qua tụ ghép C C đến tầng tiếp theo. Đây trở thành đầu vào của giai đoạn tiếp theo, mà đầu ra khuếch đại của nó lại xuất hiện trên tải bộ thu của nó. Do đó tín hiệu được khuếch đại trong giai đoạn bởi hành động giai đoạn.
Điểm quan trọng cần được lưu ý ở đây là tổng thu được nhỏ hơn tích của thu được của các giai đoạn riêng lẻ. Điều này là do khi giai đoạn thứ hai được thực hiện theo giai đoạn đầu tiên,effective load resistancecủa giai đoạn đầu tiên bị giảm do hiệu ứng shunting của điện trở đầu vào của giai đoạn thứ hai. Do đó, trong một bộ khuếch đại nhiều tầng, chỉ có độ lợi của tầng cuối cùng là không thay đổi.
Khi chúng ta xem xét một bộ khuếch đại hai giai đoạn ở đây, giai đoạn đầu ra giống như đầu vào. Bởi vì sự đảo pha được thực hiện hai lần bởi mạch khuếch đại có cấu hình CE hai giai đoạn.
Đáp ứng tần số của Bộ khuếch đại ghép nối RC
Đường cong đáp ứng tần số là một đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa độ lợi điện áp và hàm của tần số. Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại ghép RC được thể hiện trong đồ thị sau.
Từ đồ thị trên, có thể hiểu rằng tần số cuộn tắt hoặc giảm đối với các tần số dưới 50Hz và đối với các tần số trên 20 KHz. trong khi độ lợi điện áp cho dải tần từ 50Hz đến 20 KHz là không đổi.
Chúng ta biết rằng,
$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi f_c} $$
Có nghĩa là điện kháng tỷ lệ nghịch với tần số.
Ở tần số thấp (tức là dưới 50 Hz)
Điện kháng tỷ lệ nghịch với tần số. Ở tần số thấp, điện kháng khá cao. Điện kháng của tụ điện đầu vào C trong và tụ điện ghép nối C C cao đến mức chỉ cho phép một phần nhỏ của tín hiệu đầu vào. Điện kháng của bộ phát qua tụ điện C E cũng rất cao ở tần số thấp. Do đó, nó không thể ngắt điện trở bộ phát một cách hiệu quả. Với tất cả các yếu tố này, điện áp tăng giảm ở tần số thấp.
Ở tần số cao (tức là trên 20 KHz)
Một lần nữa xem xét điểm tương tự, chúng ta biết rằng điện trở điện dung thấp ở tần số cao. Vì vậy, một tụ điện hoạt động như một ngắn mạch, ở tần số cao. Kết quả là, hiệu ứng tải của giai đoạn tiếp theo tăng lên, làm giảm độ lợi điện áp. Cùng với đó, khi điện dung của diode phát giảm, nó làm tăng dòng điện cơ bản của bóng bán dẫn do đó độ lợi dòng (β) giảm. Do đó điện áp tăng giảm ở tần số cao.
Ở tần số trung bình (tức là 50 Hz đến 20 KHz)
Mức tăng điện áp của các tụ điện được duy trì không đổi trong dải tần số này, như thể hiện trong hình. Nếu tần số tăng, điện trở của tụ C C giảm và có xu hướng tăng độ lợi. Nhưng điện trở điện dung thấp hơn này làm tăng hiệu ứng tải của giai đoạn tiếp theo, do đó có sự giảm lợi.
Do hai yếu tố này, độ lợi được duy trì không đổi.
Ưu điểm của Bộ khuếch đại ghép nối RC
Sau đây là những ưu điểm của bộ khuếch đại ghép RC.
Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại RC cung cấp độ lợi liên tục trên một dải tần số rộng, do đó phù hợp nhất cho các ứng dụng âm thanh.
Mạch này đơn giản và có giá thành thấp hơn vì nó sử dụng điện trở và tụ điện có giá thành rẻ.
Nó trở nên nhỏ gọn hơn với công nghệ nâng cấp.
Nhược điểm của RC Coupled Amplifier
Sau đây là những nhược điểm của bộ khuếch đại ghép RC.
Điện áp và độ lợi công suất thấp vì điện trở tải hiệu dụng.
Chúng trở nên ồn ào theo tuổi tác.
Do kết hợp trở kháng kém, truyền tải điện năng sẽ thấp.
Các ứng dụng của RC Coupled Amplifier
Sau đây là các ứng dụng của bộ khuếch đại ghép RC.
Chúng có độ trung thực âm thanh tuyệt vời trên một dải tần số rộng.
Được sử dụng rộng rãi làm bộ khuếch đại điện áp
Do kết hợp trở kháng kém, khớp nối RC hiếm khi được sử dụng trong giai đoạn cuối.