Mạch khuếch đại là gì? Chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch

84

Bạn đã tìm hiểu về khái niệm mạch khuếch đại hay chưa? Trong các hệ thống điện tử, công suất thấp không đáp ứng được yêu cầu. Tuy nhiên, ứng dụng mạch khuếch đại trong các thiết bị giúp đáp ứng công suất của dòng điện và tín hiệu điện.

Trong các hệ thống điện tử, mạch điện có dòng điện nhỏ và công suất thấp sẽ không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Ứng dụng mạch khuếch đại trong các thiết bị giúp tăng công suất của dòng điện và tín hiệu điện. Bạn đã hiểu ý nghĩa của mạch khuếch đại chưa?

Bạn đọc sẽ được giúp đỡ bởi bài viết dưới đây của Batiea khi tìm hiểu về khái niệm mạch khuếch đại. Bài viết sẽ trình bày chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch này cũng như cách mà nó diễn ra.

Mạch khuếch đại là gì? Đặc tính chung của mạch

Đầu tiên, ta cần khám phá khái niệm về mạch khuếch đại, những đặc tính đặc biệt của loại mạch này là gì chúng ta cần tìm hiểu.

Mạch khuếch đại là gì?

Mạch khuếch đại là một mạch điện tử dùng để tăng cường tín hiệu. Nhiệm vụ của bộ khuếch đại là nhận tín hiệu đầu vào có công suất thấp và tạo ra tín hiệu đầu ra có công suất cao.

Loại mạch này được áp dụng trong hầu hết các thiết bị như amply, thiết bị âm tần, đài, tivi,… Các bộ khuếch đại không nhất thiết sẽ có cấu trúc giống nhau mà sẽ có sự khác biệt theo cấu tạo mạch.

Đặc tính chung của bộ khuếch đại

Cấu trúc và kích thước của các bộ khuếch đại có thể không giống nhau, tuy nhiên, chúng có những đặc điểm chung sau đây:

Mạch sẽ được xác định độ lợi dựa trên tỷ lệ giữa công suất đầu ra và công suất tín hiệu đưa vào.

Dải động ngõ ra là khoảng cách giữa tín hiệu lớn nhất và tín hiệu nhỏ nhất mà đầu ra phản ánh được. Đây là dải biên độ rộng thể hiện sự khác biệt của các tín hiệu.

Băng thông và thời gian đáp ứng: Băng thông của mạch được xác định bằng tần số tối đa và cao nhất, tại điểm mà hệ số khuếch đại giảm đi một nửa. Thông số này còn được gọi là băng thông -3dB.

Khoảng thời gian trả về và sai số: Thời gian cần để đầu ra nhận tín hiệu hoàn chỉnh.

Tốc độ phản hồi: Tốc độ biến đổi tín hiệu ở đầu ra, đơn vị đo là V/s.

Đầu vào: Tạp âm – Tiếng ổn hoặc tín hiệu nhiễu được đo và ghi lại trong quá trình khuếch đại. Tạp âm sẽ được đo bằng thang đo dB.

Hiệu suất mô tả mức độ mà công suất tiêu thụ được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích ở đầu ra của mạch. Mạch khuếch đại lớp A có thể đạt tối đa 25% hiệu suất, trong khi mạch lớp B có thể đạt tối đa 78.5% theo lý thuyết khi dao động từ 30-35%. Mạch khuếch đại lớp D có thể đạt tới 97% hiệu suất. Công suất ở đầu ra sẽ bị giới hạn bởi hiệu suất của bộ khuếch đại.

Độ tuyến tính: Thực tế, mạch chi tuyến tính trong một phạm vi cụ thể không hoàn toàn lý tưởng với kết quả tuyến tính hoàn toàn.

Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm: Được xác định bằng tỷ lệ giữa “Tín hiệu hữu ích/ tạp âm”.

▷ Xem thêm: Top 5 phần mềm vẽ mạch điện công nghiệp mà chuyên gia thường sử dụng.

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại như thế nào?

Mạch khuếch đại bao gồm dây dẫn nhận và truyền tín hiệu, cùng với transistor. Transistor là thành phần cơ bản nhất của mạch và số lượng sử dụng phụ thuộc vào thiết kế. Transistor được tạo thành từ chất bán dẫn N-P-N, trong đó đầu N chứa electron và đầu P chứa các lỗ. Sự di chuyển của electron trong chất bán dẫn tạo ra dòng điện.

Khi bộ khuếch đại được cấp nguồn, dòng điện sẽ chảy qua các transistor để thay đổi tín hiệu đầu ra. Bộ giải mã tín hiệu sẽ chuyển đổi tín hiệu và đưa ra các thiết bị ngoại vi như loa, mạch điện tử, thiết bị điện,….

Transistor được kết nối theo nhiều cấu hình E chung, C chung, B chung, kết hợp tầng biến áp quang, kết hợp tầng trực tiếp.

Phân loại mạch khuếch đại và đặc điểm cụ thể

Có nhiều cách thiết kế bộ khuếch đại khác nhau để tạo ra chức năng và đặc điểm riêng. Mạch khuếch đại được phân loại thành ba nhóm chính là:

Bộ khuếch đại điện áp là một mạch được sử dụng để tăng điện áp của dòng điện đầu vào, từ dòng có biên độ nhỏ thành tín hiệu có điện áp lớn hơn. Bộ khuếch đại điện áp thường được áp dụng trong các thiết bị như biến áp và ổn áp.

Bộ khuếch đại dòng điện là một mạch có chức năng làm tăng cường độ của dòng điện. Khi một dòng điện có cường độ yếu được đưa vào, bộ khuếch đại sẽ tiến hành tăng cường và cho ra một dòng điện có cường độ cao hơn nhiều lần.

Bộ khuếch đại công suất là một mạch kết hợp giữa mạch điện áp và mạch dòng điện để tăng cường công suất đầu ra so với công suất đầu vào. Khi tín hiệu có công suất yếu được đưa vào, bộ khuếch đại công suất sẽ tạo ra tín hiệu đầu ra có công suất mạnh hơn nhiều lần.

Hiểu về đặc tính, bản chất và vai trò của mạch khuếch đại sẽ giúp bạn lựa chọn và lắp đặt các thiết bị, phụ kiện điện tử phù hợp. Bộ khuếch đại đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống công nghiệp, điện tử… Nếu bạn quan tâm đến các thiết bị mạch, hãy liên hệ với Batiea để được tư vấn chi tiết bởi các chuyên viên, giúp bạn hiểu rõ nguyên lý hoạt động và đặt hàng các thiết bị chính hãng.