Bộ khuếch đại là mạch điện tử làm tăng cường độ của tín hiệu. Hàng trăm thiết kế bộ khuếch đại tồn tại, từ các mạch bóng bán dẫn đơn đơn giản đến các hệ thống kỹ thuật số phức tạp. Bộ khuếch đại công suất và bộ khuếch đại điện áp đại diện cho hai thiết kế tăng cường tín hiệu theo những cách khác nhau. Hiểu được sự khác biệt giữa điện áp và công suất và các ứng dụng của chúng giúp bạn chọn đúng loại bộ khuếch đại cho một dự án.
Điện áp và công suất
Điện áp của một đoạn mạch là năng lượng đằng sau các điện tích chạy qua dây dẫn và linh kiện. Vôn là đơn vị tiêu chuẩn của điện áp, được định nghĩa là sự chênh lệch năng lượng tiềm năng trên điện trở một ohm, tạo ra dòng điện một amp. Năng lượng càng lớn thì hiệu điện thế càng cao. Khi bạn nhân điện áp với dòng điện, bạn sẽ có được công suất của mạch, được biểu thị bằng watt: một watt bằng một vôn nhân với một amp. Công suất là tốc độ mà một mạch cung cấp năng lượng - các mạch xử lý nhiều điện áp và dòng điện hơn sẽ tạo ra nhiều watt điện hơn.
Các khái niệm về bộ khuếch đại
Bạn có thể coi bộ khuếch đại như một van được điều khiển bởi tín hiệu đầu vào. Khi đường cong của sóng của tín hiệu tăng lên, một van được kết nối với nguồn điện áp độc lập sẽ mở ra, truyền nhiều điện áp hơn đến đầu ra. Khi sóng giảm, van đóng và đầu ra thấy điện áp ít hơn. Đầu ra, mặc dù lớn hơn theo tỷ lệ, là hình ảnh phản chiếu của đầu vào. Bạn sử dụng bộ khuếch đại để tăng điện áp hoặc công suất của tín hiệu đầu vào yếu. Nếu nguồn tín hiệu yếu, bạn sử dụng bộ khuếch đại công suất. Nếu điện áp nhỏ, bạn nhân nó với một bộ khuếch đại điện áp.
Công suất, hiệu quả và nhiệt
Bởi vì không có mạch nào hiệu quả 100%, bộ khuếch đại sẽ lãng phí một phần công suất của nó dưới dạng nhiệt. Hiệu quả của các thiết kế bộ khuếch đại khác nhau thay đổi từ khoảng 20 phần trăm đến 90 phần trăm hoặc tốt hơn; một bộ khuếch đại hiệu suất 80 phần trăm tiêu thụ 100 watt lãng phí 20 watt dưới dạng nhiệt. Mặc dù bộ khuếch đại điện áp cũng có vấn đề này, nhưng nó là một vấn đề lớn hơn với bộ khuếch đại công suất. Bộ khuếch đại công suất sử dụng các thành phần mạnh mẽ, quạt làm mát và các chiến lược khác để ngăn quá nhiệt.
Các thành phần
Một bóng bán dẫn kết hợp với một vài điện trở và tụ điện hoạt động như một bộ khuếch đại đơn giản. Một số mạch sử dụng ống chân không để khuếch đại nguồn hoặc điện áp. Bộ khuếch đại hoạt động, hoặc op-amps, là các mạch tích hợp tạo ra các bộ khuếch đại điện áp tuyệt vời; tuy nhiên, chúng quá nhỏ để trở thành bộ khuếch đại công suất tốt. Bộ khuếch đại công suất sử dụng các bóng bán dẫn kích thước lớn và các thành phần khác để xử lý lượng nhiệt tăng thêm mà không bị cháy. Các bóng bán dẫn công suất có trong vỏ kim loại nặng, dẫn nhiệt ra khỏi thiết bị. Bộ khuếch đại điện áp sử dụng các bóng bán dẫn nhựa, nhỏ hơn chạy ở nhiệt độ phòng.
Thu được
Tất cả các bộ khuếch đại đều cung cấp một lượng khuếch đại hoặc hệ số khuếch đại nhất định. Ví dụ: bộ khuếch đại điện áp có độ lợi 100 tạo ra đầu ra 1 volt cho đầu vào 10 milivôn. Độ lợi cũng được đo bằng decibel, hoặc dB; đánh giá decibel là nhật ký chung của hệ số khuếch đại nhân với 10. Nhật ký chung của 100 là 2; nhân nó với 10 sẽ cho bạn 20 dB. Mặc dù bộ khuếch đại công suất cũng có độ lợi, nhưng các nhà thiết kế thường đánh giá chúng bằng công suất đầu ra tối đa của chúng. Ở đây, "bình phương trung bình gốc" hoặc xếp hạng RMS, là giá trị thận trọng nhất, tiếp theo là trung bình và đỉnh. Xếp hạng RMS cung cấp cho bạn một ý tưởng rõ ràng về đầu ra của bộ khuếch đại trong vài phút; đánh giá đỉnh cao là thước đo khả năng nhất thời.
Các ứng dụng
Hầu hết các bộ khuếch đại công suất đều điều khiển loa và tai nghe, vì nó cần công suất để đưa loa đến mức nghe thoải mái. Máy phát vô tuyến cũng sử dụng bộ khuếch đại công suất để đưa tín hiệu mạnh đến ăng-ten phát sóng. Bộ khuếch đại điện áp hoạt động tốt nhất để tăng tín hiệu rất yếu; họ không có đủ công suất để điều khiển loa. Điện thoại di động của bạn có hai bộ khuếch đại: bộ khuếch đại điện áp để nhận tín hiệu vô tuyến di động và bộ khuếch đại công suất để điều khiển loa của điện thoại. Một máy thu âm thanh nổi cũng có hai bộ khuếch đại vì lý do tương tự.
