Chức năng của mạch khuếch đại là khuếch đại tín hiệu điện về mặt nào?

Mạch khuếch đại là gì?

Tín hiệu từ micro, cảm biến, ăng-ten thường rất yếu, chỉ cỡ vài milivôn. Muốn đưa ra loa, màn hình hoặc mạch xử lí, ta phải làm cho tín hiệu mạnh lên. Mạch thực hiện việc này gọi là mạch khuếch đại. Năng lượng để tăng tín hiệu được lấy từ nguồn cung cấp một chiều của mạch, chứ không phải tự sinh ra.

Ba kiểu khuếch đại

• Khuếch đại điện áp: điện áp ra lớn hơn điện áp vào. Đây là kiểu thường gặp ở mạch dùng IC khuếch đại thuật toán.
• Khuếch đại dòng điện: dòng ra lớn hơn dòng vào, như tầng đệm dùng transistor.
• Khuếch đại công suất: công suất ra đủ lớn để kéo tải như loa, động cơ nhỏ.

Hệ số khuếch đại

Để đo khả năng khuếch đại, ta dùng hệ số khuếch đại:

• Về điện áp: A_u = U_ra / U_vào
• Về dòng điện: A_i = I_ra / I_vào
• Về công suất: A_p = P_ra / P_vào = A_u · A_i

Ví dụ: tín hiệu vào có biên độ 20 mV, qua mạch khuếch đại ra 2 V. Khi đó A_u = 2000/20 = 100 lần.

Với mạch khuếch đại thuật toán mắc đảo, A_u = −R_f/R₁. Mắc không đảo, A_u = 1 + R_f/R₁. Ví dụ R_f = 100 kΩ, R₁ = 10 kΩ thì mạch đảo có A_u = −10, mạch không đảo có A_u = 11.

Phân biệt với các mạch điện tử khác

Mạch	Chức năng chính
Khuếch đại	Tăng biên độ tín hiệu
Chỉnh lưu	Biến điện xoay chiều thành điện một chiều
Ổn áp	Giữ điện áp ra ổn định khi tải hoặc điện áp vào thay đổi
Tạo xung	Tạo ra tín hiệu xung có tần số xác định
Lọc	Loại bỏ hoặc chọn lọc các thành phần tần số

Mẹo làm câu trắc nghiệm

1. Từ khoá của mạch khuếch đại là “tăng biên độ”, “làm mạnh tín hiệu”.
2. Nếu phương án nhắc đến “đổi xoay chiều thành một chiều”, “giữ điện áp không đổi” hay “tạo dao động” thì không phải khuếch đại.
3. Khi đề liệt kê cả điện áp, dòng điện và công suất, chọn phương án bao quát đầy đủ nhất.

Lỗi sai thường gặp

• Cho rằng khuếch đại là “tạo ra năng lượng”. Thực tế mạch lấy năng lượng từ nguồn để làm tín hiệu mạnh hơn.
• Cho rằng khuếch đại chỉ liên quan đến điện áp. Có mạch chỉ khuếch đại dòng, hoặc khuếch đại công suất.
• Nhầm khuếch đại với ổn áp. Ổn áp giữ mức điện áp ổn định, không làm tăng biên độ tín hiệu.

Ứng dụng trong đời sống

Mạch khuếch đại có mặt trong tăng âm, loa, micro không dây, thiết bị đo cảm biến, máy thu thanh, máy thu hình và nhiều thiết bị y tế. Hầu hết thiết bị điện tử có tín hiệu yếu đều có tầng khuếch đại.

Luyện tập

1. Một mạch khuếch đại có U_vào = 50 mV và U_ra = 1,5 V. Tính hệ số khuếch đại điện áp.
2. Mạch khuếch đại thuật toán không đảo có R_f = 47 kΩ, R₁ = 10 kΩ. Tính A_u.
3. Mạch nào sau đây không phải mạch khuếch đại: mạch loa tăng âm, mạch chỉnh lưu cầu, mạch khuếch đại micro?

Đáp án:

1. A_u = 1500/50 = 30 lần.
2. A_u = 1 + 47/10 = 5,7.
3. Mạch chỉnh lưu cầu.

Câu hỏi thường gặp

Chức năng của mạch khuếch đại là gì?

Làm tăng biên độ tín hiệu điện về điện áp, dòng điện hoặc công suất mà vẫn giữ nguyên dạng tín hiệu.

Hệ số khuếch đại điện áp tính thế nào?

Bằng tỉ số giữa điện áp ra và điện áp vào: Au = Ura / Uvào.

Mạch khuếch đại có tạo thêm năng lượng không?

Không. Năng lượng làm tăng tín hiệu được lấy từ nguồn cung cấp một chiều của mạch.

Mạch khuếch đại khác mạch ổn áp ở điểm nào?

Mạch khuếch đại làm tăng biên độ tín hiệu, còn mạch ổn áp giữ cho điện áp ra ổn định khi điều kiện làm việc thay đổi.

Bài học liên quan

• Công nghệ 12 Bài 7: Mạch điện tử, chỉnh lưu, nguồn một chiều
• Mạch điện tử điều khiển là gì? Công dụng, cấu tạo và ví dụ
• Ý nghĩa của trị số điện trở là gì? Cách đọc và phân biệt với công dụng