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

Trong các hệ thống điện tử, mạch điện với dòng điện nhỏ, công suất thấp sẽ không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Ứng dụng mạch khuếch đại trong các thiết bị giúp đáp ứng công suất dòng cũng như tín hiệu điện. Bạn đã hiểu mạch khuếch đại là gì hay chưa?

Bài viết dưới đây của Batiea sẽ giúp bạn đọc tìm hiểu về mạch khuếch đại là gì? Chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch này diễn ra như thế nào?

Mạch khuếch đại là gì? Đặc tính chung của mạch

Trước tiên, chúng ta cần tìm hiểu về định nghĩa mạch khuếch đại, đặc tính chung của loại mạch này có gì đặc biệt.

Mạch khuếch đại là gì?

Mạch khuếch đại có thể hiểu đơn giản là mạch điện tử được sử dụng để khuyếch đại tín hiệu. Chức năng của bộ khuếch đại là tiếp nhận tín hiệu đầu vào với mức công suất nhỏ, khuếch đại tạo ra công suất lớn ở đầu ra.

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

Đặc tính chung của bộ khuếch đại

Cấu tạo và kích thước của các bộ khuếch đại có thể khác nhau, nhưng nhìn chung chúng sẽ có những đặc tính chung sau đây:

• Độ lợi của mạch sẽ được xác định bằng: Tỷ số giữa công suất đầu ra và công suất tín hiệu đưa vào mạch.
• Dải động ngõ ra: Dải biên độ rộng thể hiện khoảng cách giữa tín hiệu lớn nhất và tín hiệu nhỏ nhất mà đầu ra phản ánh được.
• Băng thông và thời gian đáp ứng: Băng thông của mạch được xác định bằng tần số lớn nhất và cao nhất, tại điểm mà hệ số khuếch đại giảm 1 nửa. Thông số này còn được gọi là băng thông -3dB
• Thời gian trả về và sai số: Thời gian để ngõ ra trả về tín hiệu hoàn chỉnh.
• Tốc độ đáp ứng: Tốc độ thay đổi tín hiệu ở đầu ra, đơn vị đo là V/s.
• 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 dB.
• Hiệu suất: Biểu thị mức độ bao nhiêu công suất tiêu thụ đã được chuyển hóa thành năng lượng hữu ích ở đầu ra của mạch. Trong đó, các mạch khuếch đại lớp A dao động 10-20% tối đa là 25%, mạch lớp B từ 30-35% theo lý thuyết tối đa sẽ đạt 78.5%, mạch lớp D có thể đạt hiệu suất đến 97%. Hiệu suất của bộ khuếch đại sẽ giới hạn công suất ở đầu ra.
• Độ tuyến tính: Thực tế, mạch chi tuyến tính trong 1 phạm vi nào đó, không hoàn toàn lý tưởng với kết quả tuyến tính hoàn toàn.
• Tỷ số tín hiệu trên tạp âm: Xác định bằng tỷ số giữa “Tín hiệu hữu ích/ tạp âm”.

▷ Xem thêm: Top 5 phần mềm vẽ mạch điện công nghiệp mà dân chuyên hay dùng.

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

Mạch khuếch đại sẽ bao gồm dây dẫn nhận và truyền tín hiệu, transistor. Trong đó, transisor là thành phần cơ bản nhất của mạch, số lượng tùy thiết kế riêng. Trong đó, transistor là chất bán dẫn N-P-N với đầu N mang electron và P chứa các lỗ. Sự dịch chuyển của electron trong chất bán dẫn sẽ tạo ra dòng điện.

Khi bộ khuếch đại được cấp nguồn, dòng điện sẽ bắt đầu xuất hiện trong các transistor để sửa đổi tín hiệu đầu ra. Bộ phát tín hiệu sẽ giải mã tín hiệu và đưa ra thiết bị ngoại vi như loa, mạch điện tử, thiết bị điện,…

Transistor được mắc theo nhiều kiểu E chung, C chung, B chung, ghép tầng quang biến áp, ghép tầng trực tiếp.

Phân loại mạch khuếch đại và đặc điểm cụ thể

Thiết kế bộ khuếch đại khác nhau sẽ tạo ra chức năng và đặc điểm riêng. Phân loại mạch khuếch đại thành 3 nhóm chính:

• Bộ khuếch đại điện áp: Mạch khuếch đại điện áp dòng điện, đưa dòng có biên độ nhỏ vào và đầu ra trả tín hiệu có điện áp lớn hơn. Ứng dụng trong các thiết bị biến áp, ổn áp.
• Bộ khuếch đại dòng điện: Mạch đưa dòng có cường độ yếu vào, đầu ra sẽ cho dòng có cường độ cao hơn nhiều lần.
• Bộ khuếch đại công suất: Mạch có tác dụng khi đưa tín hiệu có công suất yếu vào sẽ trả tín hiệu đầu ra có công suất mạnh hơn nhiều lần. Mạch khuếch đại công suất là sự kết hợp của 2 mạch điện áp và dòng điện.

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… Bạn đọc quan tâm về các thiết bị mạch, liên hệ với Batiea để được chuyên viên tư vấn chi tiết, làm rõ về nguyên lý hoạt động cũng như đặt hàng chính hãng.