Giáo trình Điện tử cơ bản (Phần 2)

( 

dcP
acP
i
O 
7.8.3. Mạch khuếch đại công suất chế độ AB 
Mạch khuếch đại công suất chế độ AB như hình 7.38, là mạch khuếch đại được kết 
hợp những ưu điểm của mạch khuếch đại công suất chế độ B và A. Mạch có hiệu suất 
cao của mạch chế độ B và tín hiệu ra ít méo của chế độ A. 
Hình 7.38. Mạch khuếch đại đẩy kéo công suất chế độ AB 
 Trang 108 
Mạch khuếch đại công suất chế độ AB cũng giống mạch khuếch đại công suất chế 
độ B chỉ khác là hai transistor của mạch khuếch đại công suất chế độ AB được phân cực 
có điểm làm việc nằm trong vùng khuếch đại gần vùng tắt để bảo đảm tín hiệu ra không 
bị méo khi tín hiệu vào bé đồng thời đạt hiệu suất cao. 
Trong mạch khuếch đại đẩy kéo hình 7.38, hai điện trở R1 và R2 phân cực cho hai 
transistor Q1 và Q2 nằm trong vùng khuếch đại, vì vậy hai transistor này hoạt động ở chế 
độ AB. 
Trong mạch khuếch đại công suất đẩy kéo do mỗi transistor dẫn trong một bán kì 
nên phải sử dụng một tầng đảo pha, để giảm bớt tầng này người ta sử dụng hai transistor 
bổ phụ (là hai transistor có cùng thông số đặc tính nhưng khác loại) và để thay biến áp 
xuất âm ở ngõ ra người ta dùng nguồn đôi (OCL) hình 7.39a, hay dùng nguồn đơn 
nhưng có thêm tụ xuất âm ở ngõ ra (OTL) hình 7.39b. 
Hình 7.39. Sơ đồ mạch khuếch đại đẩy kéo 
a. Dùng hai nguồn cung cấp (OCL); b. Dùng một nguồn cung cấp (OTL) 
- Xét mạch OCL như hình 7.40: 
Hình 7.40. Mạch khuếch đại đẩy kéo công suất chế độ AB (OCL) 
Nguyên tắc hoạt động của mạch: Ở bán kì dương của tín hiệu transistor Q1 được 
phân cực thuận và Q2 bị phân cực ngược nên Q1 dẫn và Q2 ngắt, xuất hiện dòng ic1 biến 
thiên trên tải theo dòng ngõ vào làm điện áp trên tải biến thiên theo. Tương tự như vậy, 
ở bán kì âm của tín hiệu transistor Q1 bị phân cực ngược và Q2 được phân cực thuận nên 
Q2 dẫn và Q1 ngắt, xuất hiện dòng ic2 biến thiên trên tải theo dòng ngõ vào làm điện áp 
trên tải biến thiên theo. Vậy tín hiệu ra trên tải được khuếch đại ở cả bán kì âm và bán kì 
dương của tín hiệu. 
 Trang 109 
Để sử dụng nguồn cung cấp đơn thay cho nguồn đôi của mạch OCL, người ta dùng 
thêm một tụ xuất âm và để giảm điện trở ngõ ra và nâng cao hệ số khuếch đại dòng ra tải 
người ta sử dụng thêm các transistor mắc darlington hình 7.41. 
Hình 7.41. Mạch OTL 
Trong đó biến trở R2 được chỉnh sao cho tín hiệu ra bị méo thấp nhất. 
7.8.4. Mạch khuếch đại công suất chế độ C 
Mạch khuếch công suất chế độ C không sử dụng được trong các mạch khuếch đại 
công suất âm tần mà chỉ thường được sử dụng trong truyền thông. Transistor trong mạch 
khuếch đại chế độ C có điểm làm việc nằm sâu trong vùng tắt vì vậy hiệu suất của nó 
cao hơn mạch khuếch đại chế độ B. 
Hình 7.42. Mạch khuếch đại chế độ C 
Hình 7.43. Đường tải ac của mạch khuếch đại chế độ C 
 Trang 110 
Câu hỏi ôn tập 
Câu 7.1. Hãy xác định các thông số trở kháng ngõ vào, trở kháng ngõ ra, hệ số 
khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện của mạch. Biết BJT Q1 loại Silic, β1 = 
50, hie1 = 1kΩ, BJT Q2 loại Silic, β2 = 40, hie2 = 700kΩ và các thông số mạch như trên 
hình BT7.1. 
Hình BT7.1. 
Câu 7.2. Cho sơ đồ mạch điện như hình BT7.2. Hãy xác định các thông số trở 
kháng ngõ vào, trở kháng ngõ ra, hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện 
của mạch hình BT7.2. Biết BJT Q
1
 loại Silic, β1 = 50, h
ie1 
= 1kΩ, BJT Q
2
 loại Silic, β2 = 
40, hie2 = 700kΩ, RB1 = 4kΩ, RC1 = 4kΩ, R1 = 20kΩ, R2 = 5kΩ, RC2 = 2kΩ, RL = 3kΩ, 
Vcc = 12V. 
Hình BT7.2. 
Câu 7.3. Cho sơ đồ mạch điện như hình BT7.3. 
Hình BT7.3. 
 Trang 111 
Biết BJT Q1 ,Q2 loại Silic, β1 = β2 = 150, RB1 = R1 = 24kΩ, RB2 = R2 = 6,2kΩ, RC1 
= RC2 = 5,1kΩ, RE1 = RE2 = 1,5kΩ, VCC = 15V. 
a. Tính dòng điện và điện áp phân cực tại mỗi tầng. 
b. Xác định các thông số trở kháng ngõ vào, trở kháng ngõ ra, hệ sô khuếch đại 
điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện của mạch. 
 Trang 112 
Chương 8 
KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ MẠCH ỨNG DỤNG 
8.1. Giới thiệu chung 
Bộ khuếch đại thuật toán, viết tắt là op-amp (Operational Amplifier) là bộ khuếch 
đại 1 chiều dc có hệ số khuếch đại AVOL rất lớn, trở kháng ngõ vào lớn, trở kháng ngõ ra 
nhỏ. Op – amp được chế tạo dưới dạng mạch tích hợp. 
Kí hiệu op-amp: có 2 ngõ vào nhận tín hiệu V (còn được kí hiệu là BV ) và _V (còn 
được kí hiệu là AV ) và 1 ngõ ra, có độ lợi điện áp vi sai lớn như hình 8.1. 
Hình 8.1. Kí hiệu của op-amp và mạch tương đương 
Ở chương trước ta đã dùng kí hiệu DA là độ lợi điện áp vi sai, và từ đây về sau 
chúng ta gọi chúng là hệ số khuếch đại vòng hở và kí hiệu là AVOL (open loop). 
Ta có: vvvvv ABid 
Điện áp ra: idVOLABVOLO vAvvAv hay: 
VOL
O
id
A
v
v 
8.2. Mạch khuếch đại không đảo 
Sơ đồ mạch khuếch đại có hồi tiếp như hình 8.2. 
Hãy xác định độ lợi điện áp vòng kín và 
tổng trở vào và tổng trở ra của mạch. 
- Xác định độ lợi điện áp vòng kín: 
Để đơn giản ta kí hiệu AAA VVOL 
Ta tính điện áp ra: 
FI
I
OiAiidO
RR
R
vvAAvvAvv 
Hay 
FI
I
i
O
RR
R
A
Av
v
1
Suy ra độ lợi điện áp vòng kín: 
FI
Ii
O
VCL
RR
R
A
A
v
v
A
1
Đối với 1 op-amp lý tưởng thì độ lợi vòng hở AAA VVOL (rất lớn ) khi đó hệ 
số khuếch đại vòng sẽ là: 
I
F
I
FI
i
O
VCL
R
R
R
RR
v
v
A 
 1 
- Xác định tổng trở vào 
i
i
i
I
V
Z : 
Hình 8.2. Mạch khuếch đại có hồi tiếp 
âm 
 Trang 113 
Ta có sơ đồ mạch tương đương để tính tổng trở vào như hình 8.3. 
Hình 8.3. Sơ đồ mạch tương đương để tính tổng trở 
Ta có: 
FI
I
OiAiid
RR
R
vvvvv
Mặc khác ta có: idIid Riv 
 idIidO RAiAVv 
Ta có: id
FI
II
iidI R
RR
Ri
AvRi
 , suy ra: Iid
FI
I
idi iR
RR
R
ARv 
Tổng trở vào: id
FI
I
id
I
i
i R
RR
R
AR
i
v
Z
Trong đó: 
rr2h2R
xieid
Xác định tổng trở ra: 0 i
O
O
o v
i
v
Z
theo sơ đồ tương đương như hình 8.4. 
Hình 8.4. Sơ đồ mạch tương đương để tính tổng trở ra 
Để tính tổng trở ra thì ngõ vào + phải nối mass. 
Ta có: idOOO Avriv 
FI
I
OAid
RR
R
vvv
 0 
Suy ra: 
FI
I
OOOO
RR
AR
vriv
 => 
FI
I
OO
O
RR
AR
ri
v
1
Vậy tổng trở ra là: O
FI
I
O
O
O
o r
RR
AR
r
i
v
Z 
1
 Trang 114 
8.3. Mạch khuếch đại đảo 
Giả định về dòng điện: “đối với op-amp lý tưởng thì xem như tổng trở vào iZ 
nên có thể xem như không có dòng điện chạy vào trong op-amp”. 
 0 
 id
i
id
id
v
R
v
i 
Mạch khuếch đại đảo có sơ đồ mạch như hình 8.5. 
Hình 8.5. Sơ đồ mạch khuếch đại đảo 
Hãy xác định độ lợi điện áp của mạch. Có 2 cách để xác định: 
Cách 1: cách tính chính xác: 
Ta có: F
F
OA
I
Ai
I i
R
vv
R
vv
i 
 , với 
A
v
vvvv oAABid 0 
Thay vào phương trình trên: 
F
Oid
I
idi
R
vv
R
vv 
Suy ra hệ số khuếch đại của mạch là: 
 IF
F
i
O
VCL
RA1R
AR
v
v
A
Vì hệ số khuếch đại vòng hở của op-amp lý tưởng rất lớn nên có thể xem 
 AA 1 và FI RAR nên hệ số khuếch đại sẽ là: 
I
F
i
O
CL
R
R
v
v
A 
Cách 2: cách tính gần đúng dùng các giả định: 
Theo giả định về dòng điện ta có: 
F
O
I
i
FI
R
v
R
v
ii
00
Theo giả định về áp ta có Vvvvv AB 0 => 
I
F
i
O
CL
R
R
v
v
A 
8.4. Mạch khuếch đại không đảo có phân áp ngõ vào 
Mạch khuếch đại không đảo có phân áp ở ngõ vào có sơ đồ mạch như hình 8.6. 
Hình 8.6. Sơ đồ mạch khuếch đại không đảo có phân áp ngõ vào 
 Trang 115 
Hãy xác định độ lợi điện áp của mạch: 
Ta có: AB vv 
FI
I
O
32
3
i
RR
R
v
RR
R
v
Điện áp ra: 
I
FI
32
3
iO
R
RR
RR
R
vv
Hệ số khuếch đại: 
I
FI
32
3
i
O
CL
R
RR
RR
R
v
v
A
Điện áp ra bị suy giảm do cầu phân áp dùng điện trở. 
8.5. Mạch khuếch đại cộng đảo 
Mạch khuếch đại cộng đảo có 3 tín 
hiệu vào có sơ đồ mạch như hình 8.7. 
Ta có: 
1
1
1
R
v
i ;
2
2
2
R
v
i ;
3
3
3
R
v
i ; 
Dòng điện: 
F
O
f
R
v
iiii 321 
Điện áp ra: 
 3
3
2
2
1
1
v
R
R
v
R
R
v
R
R
v FFFO 
8.6. Mạch khuếch đại cộng không đảo 
Mạch khuếch đại cộng không đảo trung bình có 3 tín hiệu vào có sơ đồ mạch như 
hình 8.8. 
Hình 8.8. Sơ đồ mạch khuếch đại cộng không đảo trung bình 
Ta có: 0iii 321 
 0
R
vv
R
vv
R
vv
3
B3
2
B2
1
B1 
321
B
3
3
2
2
1
1
R
1
R
1
R
1
v
R
v
R
v
R
v
Hình 8.7. Sơ đồ mạch khuếch đại cộng đảo 
 Trang 116 
Suy ra: P
3
3
2
2
1
1
321
3
3
2
2
1
1
B R
R
v
R
v
R
v
R
1
R
1
R
1
1
R
v
R
v
R
v
v 
Trong đó: 
321
111
1
RRR
RP 
Ta có: 
FI
I
OBA
RR
R
vvv
Suy ra điện áp ra: 
 3
3
P
2
2
P
1
1
P
I
FI
P
3
3
2
2
1
1
I
FI
O v
R
R
v
R
R
v
R
R
R
RR
R
R
v
R
v
R
v
R
RR
V 
Nếu cho: RRRR 321 
Thì: 
3111
1 R
RRR
RP 
 hay 
3
1
R
RP 
Điện áp ra: 
3
vvv
R
RR
v 321
I
FI
O 
Vậy điện áp ra bằng trung bình cộng của 3 tín hiệu ngõ vào nhân với hệ số khuếch 
đại của mạch khuếch đại không đảo. 
8.7. Mạch tích phân 
Sơ đồ mạch tích phân như hình 8.9. 
Hình 8.9. Sơ đồ mạch tích phân 
Theo giả định 1 ta có: VvvvA 0 ; 
R
v
i I
I
 và 
dt
)v(d
Ci o
C
dt
)v(d
C
R
v
oI
=> 0
1
)(
0
C
t
iO Vdtv
RC
tv 
Vậy: 0
1
0
C
t
CO Vdti
C
v 
Trong đó 0CV : điện áp ban đầu của tụ tại thời điểm 0 t thì 00 CO VV . 
 Trang 117 
Ta có: 
R
v
i iC nên ta có phương trình điện áp ra là: 0
1
)(
0
C
t
iO Vdtv
RC
tv 
Ta có: 
C
OAAi
R
vv
R
vv 
 và 
A
v
vv OidA 
Suy ra: 
C
O
OO
i
R
v
A
v
R
A
v
v 
=>
C
i
O
R
R
A11
A
v
v
 , với 
fC2j
1
Cj
1
R C

Thay vào phương trình trên ta được: 
 fC2ARj1
A
fC2RjA11
A
v
v
i
O
Tần số cắt của mạch tích phân là tại tần số khi tín hiệu ra bị giảm -3dB tức thay 
1fCR2A 
Hay: 
CR2A
1
f p
a. Trường hợp tín hiệu vào mạch là tín hiệu dc: 
Khi tín hiệu vào mạch tích phân là tín hiệu dc thì điện áp ra được tính theo công 
thức: tV
CR
1
V iO 
b. Trường hợp tín hiệu vào mạch là tín hiệu ac: 
Giả sử điện áp vào mạch tích phân có dạng tVv Pi sin 
Điện áp ra: )
2
tsin(
RC
V
tdtsinV
RC
1
)t(v
p
t
0
pO
 

  
Tín hiệu ra chính là tín hiệu vào bị lệch pha đi 
2
. 
Dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra như hình 8.10: 
Hình 8.10. Dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra 
c. Trường hợp tín hiệu vào là sóng vuông 
Cho tín hiệu vào mạch tích phân là tín hiệu sóng vuông thì tín hiệu ra là tín hiệu 
sóng tam giác có dạng sóng như hình 8.11. 
 Trang 118 
Hình 8.11. Dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra 
Giả sử điện áp vào mạch tích phân có dạng: 
 mi Vv trong khoảng thời gian từ [0 -> 
2
T
] 
 mi Vv trong khoảng thời gian từ [
2
T
->T ] 
Và biên độ sóng vuông là hằng số nên khi tính tích phân ta có thể tính một cách dễ 
dàng, phương trình điện áp ra 
Trong khoảng thời gian từ [0 -> 
2
T
] thì mi Vv nên phương trình điện áp ra: 
 t
RC
V
dtV
RC
1
)t(v m
t
0
mO 
Đây là phương trình của hàm dốc giảm nên dạng sóng chính là cạnh xuống của 
dạng sóng tam giác. 
Trong khoảng thời gian từ [
2
T
->T ] thì mi Vv nên phương trình điện áp ra: 
t
RC
V
dtV
RC
1
)t(v m
t
0
mO 
Đây là phương trình của hàm dốc tăng nên dạng sóng chính là cạnh lên của dạng 
sóng tam giác. 
Khi tín hiệu vào ở trạng thái mi Vv thì tín hiệu ra là hàm dốc tăng cho đến khi tín 
hiệu vào chuyển sang trạng thái mi Vv thì tín hiệu ra chuyển sang hàm dốc giảm cho 
đến khi tín hiệu vào chuyển sang trạng thái mi Vv  mạch lặp lại trạng thái. 
8.8. Mạch vi phân 
Sơ đồ mạch vi phân như hình 8.12. 
Hình 8.12. Sơ đồ mạch vi phân 
Theo giả định 1 ta có: Vvv 0 dti
C
1
vv
iiCD
 Trang 119 
Suy ra: 
dt
dv
Ci ii 
Ta có: 
R
v
ii ORi nên ta có phương trình điện áp ra là: 
dt
dv
RCRitv iiO )( 
Ta có: 
R
vv
R
vv OA
C
Ai 
; 
A
v
vv OidA 
Suy ra: 
R
v
A
v
R
A
v
v O
O
C
O
i 
RfC2j
1
A1
A
R
R
A11
A
v
v
Ci
O
Điểm cực là điểm làm cho mẫu số = 0 tương ứng với giá trị: 
RC2
A
f p
Theo giản đồ Bode ta thấy mạch vi phân có băng thông rộng, độ lợi của mạch lớn 
khi tần số càng lớn sẽ làm cho mạch không ổn định dễ gây dao động, dễ bị nhiễu tác 
động, do đó cần phải giới hạn băng thông của mạch. 
Để tránh các vấn đề trên ta phải giới hạn băng thông bằng cách gắn thêm vào mạch 
vi phân một mạch tích phân để giới hạn tần số cao của mạch vi phân như hình 8.13. 
Hình 8.13 Mạch vi phân giới hạn tần số cao 
Tính hệ số khuếch đại điện áp ta dùng mạch tương đương như hình 8.14. 
Hình 8.14. Mạch tương đương để tính hệ số khuếch đại 
Ta có: 
D
I
D
II
C
j
R
Cj
RZ

1
; 
C
D
CD
I
D
I
D
F
X
j
R
jXR
C
j
R
C
j
R
Z


Hệ số khuếch đại của mạch: 
 Trang 120 
DID
D
I
I
ID
I
D
D
I
C
D
CD
i
F
i
O
CCC
jR
C
jR
RR
C
jR
C
j
R
X
j
R
jXR
Z
Z
v
v
2
1
1
.



Hay: 
DIIDIDID
DD
i
O
CjRCjRCCRR
CjR
v
v


21
Nếu DIID CRCR thì: 22 1
1
21 



ID
DD
IDID
DD
i
O
CjR
CjR
CjRCjR
CjR
v
v
a. Hoạt động của mạch vi phân: 
Điện áp ra của mạch vi phân bằng đạo hàm của điện áp vào nhân với thời hằng RC. 
- Đối với tín hiệu vào là hằng số ở bất kì biên độ nào thì điện áp ra bằng 0V. 
- Khi điện áp vào là hàm bậc thang thì điện áp ra là hằng số ngược cực tính. 
Mạch vi phân thường được dùng ở trường hợp 2, được sử dụng để đo tốc độ thay 
đổi của điện áp vào và tìm được điện áp ra tỉ lệ với tốc độ. 
b. Trường hợp tín hiệu vào mạch là tín hiệu ac: 
Giả sử điện áp vào mạch tích phân có dạng tVv Pi sin 
Điện áp ra: 
2
sin
sin
)(


tRCV
dt
tVd
RC
dt
dv
RCtv p
pi
O 
Tín hiệu ra chính là tín hiệu vào bị lệch pha đi 
2
. 
Dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra như hình 8.15. 
Hình 8.15. Dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra 
Câu hỏi ôn tập 
Câu 8.1. Một op-amp làm việc trong mạch 
khuếch đại đảo có RI = RF = 1k. Hãy tính độ lợi 
vòng kín trong 2 trường hợp A = 100000 và A = 
10. 
Hình BT8.1. 
 Trang 121 
Câu 8.2. Một mạch trộn tín hiệu âm thanh có 
10 ngõ vào như hình BT8.2. Điện trở mỗi ngõ vào 
là R1 = R2 = ... = R10 = 1kΩ và điện trở RF = 
10kΩ, điện áp tất cả các ngõ vào đều bằng nhau v1 
= v2 = ... = v10
 = 20mV, các ngõ vào đều cùng 
pha, cho AOL = 50000. 
Hãy xác định: 
a. Điện áp ra vo. 
b. Hãy xác định độ lợi vòng kín. 
c. Tìm hệ số: 
kdao_VCL
VOL
VEX
A
A
A 
 Câu 8.3. Hãy thiết kế mạch dùng op-amp lý tưởng thực hiện phép tính: 
i2i1o 3V + 5V =V . 
 Câu 8.4. Hãy thiết kế mạch dùng op-amp lý tưởng thực hiện phép tính: 
3ii2i1o V32V + 5V- =V 
Hình BT8.2. 
 Trang 122 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] TS. Đặng Văn Chuyết, Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất bản Giáo 
dục, 2004. 
[2] Đỗ Xuân Thụ, Kỹ thuật điện tử, Nhà xuất bản Đại học và giáo dục chuyên 
nghiệp, 1990. 
[3] Đỗ Xuân Thụ, Bài tập Kỹ thuật điện tử, Nhà xuất bản Đại học và giáo dục 
chuyên nghiệp, 1990. 
[4] Lê Phi Yến, Lưu Phú, Nguyễn Như Anh, Kỹ thuật điện tử, Nhà xuất bản Đại 
học Quốc gia TPHCM, 2005. 
[5] Lê Tiến Thường, Mạch điện tử 1, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 
2004. 
[6] Lê Tiến Thường, Mạch điện tử 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 
2004. 
[7] Nguyễn Thanh Trà, Thái Vĩnh Hiền, 250 bài tập kỹ thuật điện tử, Nhà xuất 
bản Giáo dục Việt Nam.