Bài giảng Điện tử cơ bản 2 - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chia sẻ: Mucnang222 Mucnang222 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:228

Thêm vào BST

Báo xấu

48
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung bài giảng Điện tử cơ bản nghiên cứu các mạch điện tử chức năng mà trong đó đáp ứng được việc học tập của sinh viên ĐH công nghệ Điện-Điện tử. Tập bài giảng gồm 8 chương được trình bày như sau: ghép giữa các tầng khuếch đại, mạch khuếch đại có hồi tiếp, mạch khuếch đại tần số cao, khuếch đại vi sai, mạch giao động,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử cơ bản 2 - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI Trêng ®¹i häc s ph¹m kü thuËt nam ®Þnh Nhóm tác giả: Th.s Nguyễn Thị Hòa Th.s Trần Thanh Sơn Th.s Hoàng Thị Phương TẬP BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 2 Mã số:............................ Nam §Þnh, n¨m 2015
Lêi Nãi ®Çu Ngµy nay sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña khoa häc kü thuËt vµ c«ng nghÖ, ®Æc biÖt lµ c«ng nghÖ kü thuËt ®iÖn tö ®· mang l¹i nhiÒu thay ®æi to lín vµ s©u s¾c trong ®êi sèng, trë thµnh c«ng cô quan träng nhÊt cña cuéc c¸ch m¹ng kü thuËt ë tr×nh ®é cao. C¸c hÖ thèng ®iÖn tö nh: truyÒn thanh, truyÒn h×nh, hÖ thèng th«ng tin, hÖ thèng ®o lêng, hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, hÖ thèng m¸y tÝnh,…ngµy mét ph¸t triÓn h¬n vµ lµ tËp hîp cña c¸c m¹ch ®iÖn tö chøc n¨ng nh»m thùc hiÖn mét nhiÖm vô kü thuËt nhÊt ®Þnh. Néi dung häc phÇn §iÖn tö c¬ b¶n 2 nghiªn cøu c¸c m¹ch ®iÖn tö chøc n¨ng mµ trong ®ã ®¸p øng ®îc viÖc häc tËp cña sinh viªn §¹i häc c«ng nghÖ §iÖn - §iÖn tö, nhãm chóng t«i ®· biªn so¹n tËp bµi gi¶ng §iÖn tö c¬ b¶n 2. TËp bµi gi¶ng nµy cã thÓ lµm tµi liÖu tham kh¶o cho sinh viªn ngµnh tù ®éng hãa, tin häc, vµ c¸c sinh viªn chuyªn ngµnh kh¸c quan t©m ®Õn lÜnh vùc ®iÖn tö. TËp bµi gi¶ng gåm 8 ch¬ng - Ch¬ng 1: GhÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i - Ch¬ng 2: M¹ch khuÕch ®¹i cã håi tiÕp - Ch¬ng 3: M¹ch khuÕch ®¹i t©n sè cao - Ch¬ng 4: M¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt - Ch¬ng 5: KhuÕch ®¹i vi sai, KhuÕch ®¹i thuËt to¸n - Ch¬ng 6: M¹ch dao ®éng - Ch¬ng 7: M¹ch ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ - Ch¬ng 8: M¹ch cung cÊp nguån Néi dung c¸c ch¬ng cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ m¹ch ®iÖn, t¸c dông linh kiÖn, nguyªn lý lµm viÖc, c¸c tham sè, ®Æc ®iÓm vµ vËn dông cña c¸c m¹ch ®iÖn tö nh m¹ch khuÕch ®¹i c«ng su©t ©m tÇn, khuÕch ®¹i cao tÇn, khuÕch ®¹i vi sai, khuÕch ®¹i thuËt to¸n,…m¹ch dao ®éng, m¹ch ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ, m¹ch cÊp nguån. Cuèi mçi häc tr×nh ®Òu cã phÇn c©u hái vµ bµi tËp gióp sinh viªn «n tËp vµ hÖ thèng kiÕn thøc. Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n nhãm chóng t«i ®· b¸m s¸t ch¬ng tr×nh m«n häc ®îc nhµ trêng ban hµnh, ®· cè g¾ng thÓ hiÖn néi dung c¬ b¶n, hiÖn ®¹i g¾n víi c«ng nghÖ. Tuy nhiªn do kh¶ n¨ng cã h¹n, h¹n chÕ vÒ thêi gian nªn kh«ng tr¸nh khái sai sãt. RÊt mong nhËn ®îc sù ®ãng gãp ch©n thµnh cña ®ång nghiÖp vµ b¹n ®äc ®Ó tËp bµi gi¶ng ngµy cµng hoµn thiÖn h¬n. Nhãm t¸c gi¶ i
Mục lục Lêi Nãi ®Çu Ch¬ng 1: GhÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i .............................................. 1 1.1. Kh¸i niÖm .............................................................................................................. 1 1.2. GhÐp tÇng b»ng tô ®iÖn (ghÐp RC)........................................................................ 2 1.2.1. M¹ch ®iÖn ....................................................................................................... 2 1.2.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông .......................................................................... 5 1.3. GhÐp tÇng b»ng biÕn ¸p ......................................................................................... 6 1.3.1. M¹ch ®iÖn ....................................................................................................... 6 1.3.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông .......................................................................... 8 1.4. GhÐp trùc tiÕp. ....................................................................................................... 9 1.4.1. M¹ch ®iÖn ....................................................................................................... 9 1.4.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông ........................................................................ 10 1.5. GhÐp quang ......................................................................................................... 11 1.5.1. M¹ch ®iÖn ..................................................................................................... 11 1.5.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông ........................................................................ 12 1.6. S¬ ®å Darlington ................................................................................................. 12 1.6.1. S¬ ®å ............................................................................................................. 12 1.6.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông. ....................................................................... 13 1.7. S¬ ®å Cascode ..................................................................................................... 14 1.7.1. M¹ch ®iÖn ..................................................................................................... 14 1.7.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông. ....................................................................... 16 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 1 ....................................................................................... 17 Ch¬ng 2. M¹ch khuÕch ®¹i cã håi tiÕp ................................................. 18 2.1. Kh¸i niÖm ............................................................................................................ 18 2.1.1. §Þnh nghÜa .................................................................................................... 18 2.1.2. Ph©n lo¹i ....................................................................................................... 18 2.2. Ph©n tÝch tÇng khuÕch ®¹i cã håi tiÕp. ................................................................ 20 2.3. ¶nh hëng cña håi tiÕp ©m lªn c¸c tham sè cña bé khuÕch ®¹i ......................... 21 2.3.1 ¶nh hëng ®Õn ®é æn ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i ................................................ 21 2.3.2. ¶nh hëng ®Õn d¶i tÇn cña bé khuÕch ®¹i.................................................... 23 2.3.3. ¶nh hëng cña håi tiÕp ©m ®Õn trë kh¸ng vµo cña bé khuÕch ®¹i ............... 24 2.3.4. ¶nh hëng cña håi tiÕp ©m ®Õn trë kh¸ng ra cña bé khuÕch ®¹i ................. 25 2.3.5. ¶nh hëng cña håi tiÕp ©m dÕn d¶i ®éng vµ mÐo phi tuyÕn ........................ 27 2.4. Ph©n tÝch mét sè m¹ch khuÕch ®¹i cã håi tiÕp ©m .............................................. 28 2.4.1. M¹ch håi tiÕp ©m dßng ®iÖn nèi tiÕp ............................................................ 28 ii
2.4.2. M¹ch håi tiÕp ©m ®iÖn ¸p nèi tiÕp.................................................................29 2.4.3. Håi tiÕp ©m dßng ®iÖn song song..................................................................30 2.4.4. Håi tiÐp ©m ®iÖn ¸p song song ......................................................................31 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 2 .......................................................................................32 Ch¬ng 3: M¹ch khuÕch ®¹i tÇn sè cao ..................................................................... 33 3.1 §Æc ®iÓm cña m¹ch khuÕch ®¹i tÇn sè cao: .........................................................33 3.2 TÇng khuÕch ®¹i cao tÇn cã t¶i kh«ng céng hëng ..............................................34 3.2.1 §Æc ®iÓm ........................................................................................................34 3.2.2 S¬ ®å m¹ch ®iÖn. ............................................................................................35 3.3 M¹ch khuÕch ®¹i cao cã t¶i lµ m¹ch céng hëng. ...............................................37 3.3.1. M¹ch khuÕch ®¹i cao tÇn dïng BJT ..............................................................38 3.3.2. K§ cao tÇn dïng FET ................................................................................... 42 3.4 KhuÕch ®¹i cao tÇn d¶i réng ................................................................................. 43 3.4.1. §Æc ®iÓm .......................................................................................................43 3.4.2.C¸c biÖn ph¸p më réng d¶i tÇn cña bé khuÕch ®¹i ........................................ 44 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 3 .......................................................................................52 Ch¬ng 4. M¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt ...................................................53 4.1. Kh¸i niÖm ............................................................................................................53 4.1.1. §Æc ®iÓm cña tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ......................................................53 4.1.2. C¸c tham sè cña tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ................................................. 53 4.1.3. C¸c chÕ ®é c«ng t¸c vµ ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt 54 4.2. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt chÕ ®é A ...........................................................................55 4.2.1. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt t¶i ®iÖn trë .................................................................55 4.2.2. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt t¶i biÕn ¸p .................................................................. 61 4.3. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt chÕ ®é B, AB ....................................................................63 4.3.1. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Èy kÐo song song .....................................................63 4.3.2. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt m¾c ®Èy kÐo song song dïng transistor cïng lo¹i. .... 69 4.3.3. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt m¾c ®Èy kÐo nèi tiÕp dïng transistor bï....................74 4.3.4. TÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt cã c«ng suÊt ra lín ............................................ 80 4.4. IC khuÕch ®¹i c«ng suÊt ©m tÇn ..........................................................................80 4.4.1. Giíi thiÖu mét sè IC khuÕch ®¹i c«ng suÊt ©m tÇn .......................................80 4.4.2 Mét sè m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng IC .................................................. 84 4.5 KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ë chÕ ®é kh¸c .................................................................... 86 4.5.1. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt chÕ ®é C .....................................................................86 4.5.2. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt chÕ ®é D .................................................................... 88 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 4 .......................................................................................90 Chương 5: KHUẾCH ĐẠI VI SAI, KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN.....................92 iii
5.1. Khuếch đại vi sai ................................................................................................. 92 5.1.1. Mạch điện ..................................................................................................... 92 5.1.2. Chế độ 1 chiều .............................................................................................. 93 5.1.3. Chế độ đơn.................................................... Error! Bookmark not defined. 5.1.4. Chế độ vi sai ................................................................................................. 98 5.2. Khuếch đại thuật toán (OPAM) .......................................................................... 99 5.2.1. Khái niệm về khuếch đại thuật toán ............................................................. 99 5.2.2. Mạch khuếch đại đảo .................................................................................. 103 5.2.3. Mạch khuếch đại không đảo ....................................................................... 104 5.2.4. Mạch khuếch đại so sánh ............................................................................ 105 5.2.5. Mạch cộng .................................................................................................. 105 5.2.6. Mạch trừ ..................................................................................................... 107 5.2.7. Mạch tích phân ........................................................................................... 108 5.2.8. Mạch vi phân .............................................................................................. 109 5.2.9. Các mạch biến đổi hàm số cơ bản .............................................................. 109 BÀI TẬP CHƯƠNG 5............................................................................................... 110 Chương 6: M¹ch dao ®éng .............................................................................. 115 6.1. Kh¸i niÖm .......................................................................................................... 116 6.1.1. §iÒu kiÖn dao ®éng. .................................................................................... 116 6.1.2. §Æc ®iÓm m¹ch t¹o dao ®éng .................................................................... 118 6.1.3. æn ®Þnh tÇn sè vµ biªn ®é dao ®éng: ......................................................... 119 6.2. M¹ch dao ®éng tÝn hiÖu d¹ng sin. ..................................................................... 121 6.2.1. M¹ch t¹o dao ®éng LC. .............................................................................. 121 6.2.2. M¹ch dao ®éng th¹ch Anh .......................................................................... 128 6.2.3. M¹ch dao ®éng RC ..................................................................................... 132 6.3. M¹ch dao ®éng xung......................................................................................... 139 6.3.1. Kh¸i niÖm vÒ tÝn hiÖu xung......................................................................... 139 6.3.2. M¹ch dao ®éng ®a hµi dïng BJT. ............................................................... 141 6.3.3. M¹ch t¹o xung vu«ng dïng K§TT ............................................................. 144 6.3.5. M¹ch dao ®éng Blocking ............................................................................ 148 6.3.6. M¹ch t¹o xung tam gi¸c ............................................................................. 151 6.4. VCO - Volgate Controlled Oscilator (Bé t¹o dao ®éng cã thÓ ®iÒu chØnh tÇn sè b»ng ®iÖn ¸p) ............................................................................................................ 155 6.4.1. Kh¸i niÖm ................................................................................................... 155 6.4.2. M¹ch VCO .................................................................................................. 155 6.5. M¹ch tæng hîp tÇn sè øng dông PLL - Phase Locked Loop ............................. 156 6.5.1. Kh¸i niÖm ................................................................................................... 156 iv
6.5.2. C¸c khèi chÝnh cña PLL. ............................................................................157 6.5.3. C¸c øng dông cña PLL. ...............................................................................158 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 6 .....................................................................................160 Chương 7: M¹ch ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ ...........................................164 7.1. §iÒu chÕ (Modulation) ......................................................................................164 7.1.1 .Kh¸i niÖm vÒ ®iÒu chÕ ................................................................................164 7.1.2. §iÒu chÕ biªn ®é (AM - Amplitude Modulation ) ......................................164 7.1.3. §iÒu tÇn, ®iÒu pha .......................................................................................175 7.2. Gi¶i ®iÒu chÕ (T¸ch sãng) .................................................................................181 7.2.1. Kh¸i niÖm vÒ gi¶i ®iÒu chÕ (Demodulation) ...............................................181 7.2.2. T¸ch sãng ®iÒu biªn ....................................................................................182 7.2.3. T¸ch sãng ®iÒu tÇn ......................................................................................186 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 7 .....................................................................................193 Chương 8 : M¹ch cung cÊp nguån .............................................................194 8.1 Kh¸i niÖm vÒ m¹ch cung cÊp nguån. .................................................................194 8.2. M¹ch chØnh lu ..................................................................................................194 8.3. Läc c¸c thµnh phÇn xoay chiÒu cña dßng ®iÖn ra t¶i ........................................203 8.3.1. Kh¸i niÖm ....................................................................................................203 8.3.2. Läc b»ng tô ®iÖn .........................................................................................204 8.3.3. Läc b»ng cuén c¶m L..................................................................................205 8.3.4. Läc hçn hîp ................................................................................................205 8.3.5. M¹ch läc tÝch cùc ........................................................................................206 8.4. M¹ch æn ¸p bï ...................................................................................................207 8.4.1. æn ¸p tham sè .............................................................................................207 8.4.2.Nguyªn lý æn ¸p bï tuyÕn tÝnh .....................................................................208 8.4.3. M¹ch æn ¸p bï dïng Transistor ..................................................................209 8.5. Vi m¹ch æn ¸p ..................................................................................................213 8.5.1. Kh¸i niÖm....................................................................................................213 8.5.2. S¬ ®å æn ¸p cã ®iÖn ¸p ra cè ®Þnh dïng IC 78XX vµ 79XX. ......................213 8.6 æn ¸p xung .........................................................................................................215 8.6.1. Kh¸i niÖm æn ¸p xung ................................................................................214 8.6.2. Nguyên lý æn ¸p xung. ...............................................................................215 C©u hái vµ bµi tËp ch¬ng 8 .....................................................................................218 Tµi liÖu tham kh¶o v
Ch¬ng 1 GhÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i 1.1. Kh¸i niÖm GhÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i lµ thùc hiÖn truyÒn ®¹t tÝn hiÖu tõ mét tÇng sang tÇng tiÕp theo sao cho n¨ng lîng tæn hao trªn nã lµ nhá nhÊt. S¬ ®å khèi m« t¶ m¹ch ghÐp gi÷a c¸c tÇng nh h×nh vÏ 1.1: H×nh 1.1 S¬ ®å khèi tæng qu¸t m¹ch ghÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i Ngoµi nhiÖm vô truyÒn ®¹t tÝn hiÖu, m¹ch ghÐp tÇng cßn cã nhiÖm phèi hîp trë kh¸ng gi÷a c¸c tÇng. §iÒu kiÖn ®Ó phèi hîp trë kh¸ng gi÷a hai tÇng: M ran  M vaon1 (1.1) Z ran  Z vaon1 Trong ®ã: M: Møc ®iÖn Z: Trë kh¸ng Ngoµi ra, ®Ó ®¸p øng vÒ hÖ sè khuÕch ®¹i trong thùc tÕ ngêi ta thêng ph¶i dïng nhiÒu tÇng khuÕch ®¹i, do vËy ph¶i ghÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i víi nhau. Ch¼ng h¹n thùc hiÖn ghÐp n tÇng nh h×nh 1.1 VÝ dô mét t¨ng ©m víi tÝn hiÖu vµo nhá (tÝn hiÖu ë ®Çu tõ lµ 200V, ë Micro lµ 2mV) th× t¨ng ©m ph¶i cã Ýt nhÊt lµ 4 tÇng khuÕch ®¹i. §Çu tiªn lµ tÇng khuÕch ®¹i micro hay khuÕch ®¹i ®Çu tõ (cã m¹ch söa ®Æc tuyÕn ®Çu tõ) ®Ó cho ra møc 0dB. Sau ®ã lµ tÇng tiÒn khuÕch ®¹i, tÇng kÝch vµ cuèi cïng lµ tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt. HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i gåm nhiÒu tÇng ®îc tÝnh nh sau: K u  K u1  K u 2    K ui    K un (1.2) K u   K ui (Np) n (1.3) i 1 K u : HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i khi ®· ghÐp tÇng K ui : HÖ sè khuÕch ®¹i cña tÇng thø i 1
TÝnh theo ®¬n vÞ dB ta cã: 20log Ku  20 log Ku1  20 log Ku 2    20log Kui    20log Kun (1.4) 20log K u  20 log Kui n (dB) (1.5) i 1 ViÖc ghÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i cã thÓ dïng tô ®iÖn, biÕn ¸p, ghÐp trùc tiÕp, ghÐp b»ng phÇn tö quang,… 1.2. GhÐp tÇng b»ng tô ®iÖn (ghÐp RC) 1.2.1. M¹ch ®iÖn H×nh 1.2. M¹ch ghÐp tÇng b»ng tô ®iÖn a. T¸c dông linh kiÖn: Q1 , Q2 : lµ 2 tÇng khuÕch ®¹i m¾c E chung ®îc ghÐp víi nhau qua tô C3 , Rg Q1 , Q2 : lµm viÖc ë chÕ ®é A R1 , R2 : ®Þnh thiªn, ph©n ¸p (ph©n cùc) cho Q1 R5 , R6 :®Þnh thiªn, ph©n ¸p (ph©n cùc) cho Q2 R3 , R7 : trë t¶i 1 chiÒu vµ xoay chiÒu cña Q1 , Q2 C4 ,C5 : tho¸t mass xoay chiÒu cho cùc E cña Q1 , Q2 (khö håi tiÕp ©m vÒ mÆt xoay chiÒu cña Q1 , Q2 Rg: trë ghÐp tÇng C3 : tô ghÐp tÇng C1 : tô dÉn tÝn hiÖu vµo C2 : tô dÉn tÝn hiÖu ra R4 , R8 : trë æn ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho Q1 , Q2 (trë æn nhiÖt cho Q1 , Q2 ) b. Nguyªn lý lµm viÖc 2
ChÕ ®é 1 chiÒu: Khi cÊp nguån cho m¹ch: I b1 : Tõ  Ec qua R1 qua rbeQ1 qua R4 vÒ mass I c1 : Tõ  Ec qua R3 qua rceQ1 qua R4 vÒ mass I b 2 : Tõ  Ec qua R5 qua rbeQ 2 qua R8 vÒ mass I c 2 : Tõ  Ec qua R7 qua rceQ 2 qua R8 vÒ mass ChÕ ®é xoay chiÒu: TÝn hiÖu ®îc ®a vµo ®Çu vµo Q1 , ®îc Q1 khuÕch ®¹i. §iÖn ¸p sau khi ®îc khuÕch ®¹i lÊy trªn cùc Collector cña Q1 ®îc ghÐp qua tô C3 , ®a vµo ®Çu vµo Q2 khuÕch ®¹i tiÕp. Cô thÓ: Gi¶ sö tÝn hiÖu vµo cã d¹ng sin: +/ 1/2 chu kú ®Çu, tÝn hiÖu vµo ë pha d¬ng lóc ®ã U beQ1 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q1 t¨ng dÉn suy ra I c1 t¨ng lªn dÉn ®Õn U ceQ1 gi¶m ®i do ®ã tô C3 x¶ ®iÖn qua R6 Tõ (+ C3 ) qua rceQ1 qua R4 qua R6 vÒ (  C3 ). Khi tô C3 x¶ g©y sôt ¸p trªn R6 (trªn ©m, díi d¬ng) lµm cho VBQ 2 gi¶m dÉn ®Õn U beQ 2 gi¶m ®i suy ra Q2 gi¶m dÉn lµm cho dßng I c 2 gi¶m ®i dÉn ®Õn U ceQ2 t¨ng lªn do vËy tÝn hiÖu ra ë pha d¬ng +/ 1/2 chu kú sau, tÝn hiÖu vµo ë pha ©m lóc ®ã U beQ1 gi¶m ®i dÉn ®Õn Q1 gi¶m dÉn lµm cho I c1 gi¶m ®i dÉn ®Õn U ceQ1 t¨ng lªn do ®ã tô C3 n¹p ®iÖn: Tõ  EC qua R3 qua C3 qua R6 vÒ mass. Khi tô C3 n¹p g©y sôt ¸p trªn R6 (trªn d¬ng, díi ©m) lµm cho VBQ 2 t¨ng lªn lµm cho U beQ 2 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q2 t¨ng dÉn suy ra I c 2 t¨ng lªn lµm cho U ceQ2 gi¶m ®i, do vËy tÝn hiÖu ra ë pha ©m. C¶ 2 nöa chu kú cña tÝn hiÖu vµo ®Òu cã dßng qua t¶i. c. C¸c th«ng sè cña m¹ch (ZV, Zr, Ku, Ki) +/ Trë kh¸ng vµo cña m¹ch (ZV) R1  R2 Zv =R12 //rBE1 ; R12  (1.6) R1  R2 rBE ®îc tÝnh dùa vµo h×nh vÏ 1.3 nh sau: rBE  cot g (1.7) 3
Ib Q  0 UBE H×nh 1.3. §Æc tuyÕn vµo cña transistor +/ Trë kh¸ng ra (Zr) Trë kh¸ng ra cña m¹ch tõ ngâ ra nh×n vµo Z r  R7 // rCE 2 (1.8) +/ §é khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p (Ku) Ta cã nguån tÝn hiÖu ®a vµo en, R1  R2 R R R12  ; R56  5 6 (1.9) R1  R2 R5  R6 -Ta tÝnh ®îc dßng Ib1 en  R12 I b1  R12  Rn (1.9) ( Rn  R12 )(rBE1  ) R12  Rn Gäi 1, 2 lµ hÖ sè khuÕch ®¹i dßng cña Q1, Q2, ta cã: en  R12  1  R3 U r1  R12  Rn (1.10) ( Rn  R12 )(rBE1  ) R12  Rn U r1 R12  1  R3  KU 1  (1.11) en ( R  R )(r  R12  Rn ) R12  Rn n 12 BE Gäi Uv2 lµ ®iÖn ¸p ®a vµo tÇng khuÕch ®¹i thø 2, ta tÝnh ®îc dßng Ib2: U v 2  R56 Ib 2  Rg  R56 (1.12) ( Rg  R56 )(rBE 2  ) Rg  R56 U v 2  R56   2  R7 Ur2  R R (1.13) ( Rg  R56 )(rBE 2  g 56 ) Rg  R56 4
Ur2 R56   2  R7  KU 2   U v2 R R (1.14) ( Rg  R56 )(rBE 2  g 56 ) Rg  R56  K U  K U 1  KU 2 (1.15) +/ §é khuÕch ®¹i dßng ®iÖn(Ki): U ra i Zr U ra Z v Z K i  ra     KU  v (1.16) ivao U v U v Z r Zr Zv HoÆc cã thÓ tÝnh: K i  K i1  Ki 2 (1.17) 1.2.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông - GhÐp b»ng tô ®iÖn m¹ch ®¬n gi¶n, dÔ l¾p, dÔ ®iÒu chØnh, kinh tÕ v× chÕ ®é mét chiÒu gi÷a c¸c tÇng kh«ng liªn quan ®Õn nhau - HiÖu suÊt thÊp - HÖ sè khuÕch ®¹i nhá v× khã phèi hîp trë kh¸ng gi÷a c¸c tÇng (ph¶i thùc hiÖn phèi hîp trë kh¸ng) - M¹ch kh«ng truyÒn ®¹t ®îc tÝn hiÖu cã tÇn sè qu¸ thÊp (MfthÊp gi¶m) - GhÐp b»ng tô ®iÖn g©y ra di pha cã thÓ ¶nh hëng ®Õn tÝnh æn ®Þnh cña bé khuÕch ®¹i - §Æc tuyÕn biªn ®é tÇn sè kh«ng réng: KU KU0 / 2 KU 0 ft f fc 0 f H×nh 1.4 §Æc tuyÕn biªn ®é - tÇn sè cña m¹ch - Khi f  f t suy ra K u gi¶m m¹nh v× do ¶nh hëng cña tô ghÐp tÇng C3 v× f thÊp th× X   1/ 2fC cã trÞ sè lín, do ®ã ®iÖn ¸p ®a ®Õn tÇng sau gi¶m. -Khi f  f C tÇn sè cao, do ¶nh hëng cña tô Cce (tô ký sinh tiÕp gi¸p CE cña Transistor) coi nh m¾c song song m¹ch ra. Khi f cao th× X Cce gi¶m lµm cho trë kh¸ng ra gi¶m dÉn ®Õn K u gi¶m (v× Rc // Rt Ku   , khi X Cce gi¶m, lµm cho trë kh¸ng ra gi¶m, dÉn ®Õn K u gi¶m) Rt 5
M¹ch khuÕch ®¹i ghÐp RC thêng chØ dïng ®Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu nhá, thêng dïng trong c¸c m¹ch rêi r¹c, Ýt ®îc dïng trong c¸c m¹ch tæ hîp IC. 1.3. GhÐp tÇng b»ng biÕn ¸p 1.3.1. M¹ch ®iÖn H×nh 1.5 M¹ch khuÕch ®¹i ghÐp biÕn ¸p a. T¸c dông linh kiÖn Q1 , Q2 : lµ 2 tÇng khuÕch ®¹i m¾c E chung ®îc ghÐp víi nhau qua biÕn ¸p Q1 , Q2 : lµm viÖc ë chÕ ®é A R1 , R2 : ®Þnh thiªn, ph©n ¸p (ph©n cùc) cho Q1 R4 , R5 , néi trë cña cuén W2 : ®Þnh thiªn, ph©n ¸p (ph©n cùc) cho Q2 R6 , néi trë cña cuén W1 : lµ trë t¶i 1 chiÒu vµ xoay chiÒu cña Q2 , Q1 C3 ,C 4 : tho¸t mass xoay chiÒu cho cùc E cña Q1 , Q2 (khö håi tiÕp ©m vÒ mÆt xoay chiÒu cña Q1 , Q2 Tr : biÕn ¸p ghÐp tÇng C1 : tô dÉn (läc) tÝn hiÖu vµo C2 : tô dÉn (läc) tÝn hiÖu ra R3 , R7 : trë æn ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho Q1 , Q2 (trë æn nhiÖt cho Q1 , Q2 ) b. Nguyªn lý lµm viÖc ChÕ ®é 1 chiÒu: Khi cÊp nguån cho m¹ch: 6
I b1 : Tõ  Ec qua R1 qua rbeQ1 qua R3 vÒ mass I c1 : Tõ  Ec qua néi trë cuén W1 qua rceQ1 qua R3 vÒ mass I b 2 : Tõ  Ec qua R4 qua néi trë cuén W2 qua rbeQ 2 qua R7 vÒ mass I c 2 :Tõ  Ec qua R6 qua rceQ 2 qua R7 vÒ mass ChÕ ®é xoay chiÒu: TÝn hiÖu ®îc ®a vµo ®Çu vµo Q1 , ®îc Q1 khuÕch ®¹i. §iÖn ¸p sau khi ®îc khuÕch ®¹i lÊy trªn cùc Collector cña Q1 ®îc ghÐp sang Q2 nhê biÕn ¸p Tr , Q2 khuÕch ®¹i vµ lÊy ra trªn Collector cña Q2 . Cô thÓ: Gi¶ sö tÝn hiÖu vµo cã d¹ng sin: +/ 1/2 chu kú ®Çu, tÝn hiÖu vµo ë pha d¬ng dÉn ®Õn U beQ1 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q1 t¨ng dÉn suy ra I c1 biÕn thiªn t¨ng trªn W1 , trªn W2 xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng cïng chiÒu víi W1 ( U W 2   nh h×nh vÏ) dÉn ®Õn VBQ 2 t¨ng lªn suy ra U beQ 2 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q2 t¨ng dÉn suy ra dßng I c 2 t¨ng lªn lµm cho U ceQ1 gi¶m, do ®ã tÝn hiÖu ra ë pha ©m +/ 1/2 chu kú sau, tÝn hiÖu vµo ë pha ©m dÉn ®Õn U beQ1 gi¶m ®i dÉn ®Õn Q1 gi¶m dÉn suy ra I c1 gi¶m trªn W1  trªn W2 xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng chèng l¹i sù gi¶m cã chiÒu ngîc víi W1 ( U W 2   nh h×nh vÏ) lµm cho VBQ 2 gi¶m ®i dÉn ®Õn U beQ 2 gi¶m ®i suy ra Q2 gi¶m dÉn dÉn ®Õn I c 2 gi¶m ®i suy ra U ceQ1 t¨ng lªn, do ®ã tÝn hiÖu ra ë pha d¬ng. C¶ 2 nöa chu kú cña tÝn hiÖu vµo ®Òu cã dßng qua t¶i. c. C¸c th«ng sè cña m¹ch Gäi N1: sè vßng cuén s¬ cÊp biÕn ¸p N2: sè vßng cuén thø cÊp cÊp biÕn ¸p Z1: trë t¶i phÇn s¬ cÊp biÕn ¸p Zt: trë t¶i phÇn thø cÊp biÕn ¸p N1 Z N  n  1  ( 1 )2 (1.18) N2 Zt N2 Z1  n 2 Z t (1.19) Nh vËy th«ng qua tØ sè biÕn ¸p tõ t¶i phÇn thø cÊp biÕn ¸p ta chuyÓn vÒ t¶i phÇn s¬ cÊp biÕn ¸p, khi ®ã c¸c tham sè cña m¹ch tÝnh to¸n t¬ng tù nh ghÐp RC 7
1.4. GhÐp trùc tiÕp. 1.4.1. M¹ch ®iÖn H×nh 1.7 M¹ch khuÕch ®¹i ghÐp trùc tiÕp a. T¸c dông linh kiÖn Q1 , Q2 : lµ 2 tÇng khuÕch ®¹i m¾c E chung ghÐp trùc tiÕp víi nhau Q1 , Q2 : lµm viÖc ë chÕ ®é A R3, rCE, R4, R6: ph©n cùc cho Q1 R2, R4, R5: æn nhiÖt cho Q1, Q2 C3: khö håi tiÕp ©m vÒ mÆt xoay chiÒu R6 : håi tiÕp ©m ®Ó æn ®Þnh chÕ ®é c«ng t¸c cho tÇng khuÕch ®¹i R1: ®Þnh thiªn Q2, t¶i Q1 b. Nguyªn lý lµm viÖc ChÕ ®é 1 chiÒu: Khi cÊp nguån cho m¹ch: I b1 : Tõ  Ec qua R3 qua rceQ 2 qua R4 qua R6 qua rbeQ1 qua R2 vÒ mass I c1 : Tõ  Ec qua R1 qua rceQ1 qua R2 vÒ mass I b 2 : Tõ  Ec qua R1 qua rbeQ 2 qua R4 qua R5 vÒ mass 9
I c 2 : Tõ  Ec qua R3 qua rceQ 2 qua R4 qua R5 vÒ mass ChÕ ®é xoay chiÒu: TÝn hiÖu ®îc ®a vµo ®Çu vµo Q1 , ®îc Q1 khuÕch ®¹i. §iÖn ¸p sau khi ®îc khuÕch ®¹i lÊy trªn cùc Collector cña Q1 ®îc ghÐp trùc tiÕp ®a vµo ®Çu vµo Q2 khuÕch ®¹i tiÕp. Cô thÓ: Gi¶ sö tÝn hiÖu vµo cã d¹ng sin: +/ 1/2 chu kú ®Çu, tÝn hiÖu vµo ë pha d¬ng dÉn ®Õn U beQ1 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q1 t¨ng dÉn suy ra dßng I c1 t¨ng lªn lµm cho U ceQ1 gi¶m ®i dÉn ®Õn VBQ2 gi¶m dÉn ®Õn U beQ 2 gi¶m ®i, do ®ã Q2 gi¶m dÉn suy ra dßng I c 2 gi¶m ®i dÉn ®Õn U ceQ1 t¨ng lªn do ®ã tÝn hiÖu ra ë pha d¬ng +/ 1/2 chu kú sau, tÝn hiÖu vµo ë pha ©m lµm cho U beQ1 gi¶m ®i dÉn ®Õn Q1 gi¶m dÉn dÉn ®Õn I c1 gi¶m ®i suy ra U ceQ1 t¨ng lªn dÉn ®Õn VBQ2 t¨ng lªn dÉn ®Õn U beQ 2 t¨ng lªn dÉn ®Õn Q2 t¨ng dÉn suy ra I c 2 t¨ng lªn suy ra U ceQ1 gi¶m ®i, do ®ã tÝn hiÖu ra ë pha ©m. C¶ 2 nöa chu kú cña tÝn hiÖu vµo ®Òu cã dßng qua t¶i. 1.4.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông M¹ch cã kÝch thíc nhá, gän TruyÒn ®¹t ®îc c¶ tÝn hiÖu mét chiÒu vµ xoay chiÒu HiÖu suÊt cña m¹ch cao §é mÐo ë tÇn sè thÊp gi¶m Nhîc ®iÓm Do chÕ ®é lµm viÖc gi÷a c¸c tÇng cã liªn quan ®Õn nhau nªn: +/ ViÖc tÝnh to¸n vµ ®iÒu chØnh m¹ch phøc t¹p +/ ¶nh hëng lÉn nhau vÒ ®é æn nhiÖt ë mçi tÇng do vËy cÇn ph¶i cã m¹ch æn ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc vµ æn nhiÖt b»ng håi tiÕp ©m ë emitter hoÆc tõ ngâ ra vÒ ngâ vµo. NÕu m¹ch dïng tõ 3 tÇng trë lªn th× dÔ g©y tù kÝch ë tÇn sè cao, bëi vËy ph¶i cã m¹ch chèng tù kÝch, thêng lµ m¾c thªm tô cã gi¸ trÞ vµi chôc pF ë CB cña transistor. M¹ch khuÕch ®¹i ghÐp tÇng trùc tiÕp thêng ®îc dïng phæ biÕn, ®Æc biÖt trong c¸c m¹ch tæ hîp. 10
1.5. GhÐp quang 1.5.1. M¹ch ®iÖn M¹ch ghÐp quang kh«ng chØ thùc hiÖn truyÒn ®¹t tÝn hiÖu mµ nã cßn ®îc thùc hiÖn víi môc ®Ých c¸ch ly ®iÖn thÕ gi÷a c¸c tÇng. H×nh 1.8 M¹ch khuÕch ®¹i ghÐp quang */ T¸c dông linh kiÖn Q1 : khuÕch ®¹i m¾c C chung Q2 : khuÕch ®¹i m¾c E chung OPTO: phÇn tö ghÐp a. Nguyªn lý lµm viÖc ChÕ ®é 1 chiÒu: Khi cÊp nguån cho m¹ch: I b1 : Tõ  Ec qua R1 qua rbeQ1 qua R D vÒ mass I c1 : Tõ  Ec qua R3 qua rceQ1 qua R D vÒ mass I b 2 : Tõ  Ec qua R4 qua rbeQ 2 qua R6 vÒ mass I c 2 : Tõ  Ec qua R5 qua rceQ 2 qua R6 vÒ mass ChÕ ®é xoay chiÒu: 11
TÝn hiÖu ®îc ®a vµo ®Çu vµo Q1 , ®îc Q1 khuÕch ®¹i. §iÖn ¸p sau khi ®îc Q1 khuÕch ®¹i ®îc ghÐp qua OPTO ®a vµo Q2 khuÕch ®¹i, Q2 khuÕch ®¹i, tÝn hiÖu ®îc lÊy ra trªn Collector Q2 . 1.5.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông Do ghÐp b»ng phÇn tö quang ®iÖn nªn dÔ phèi hîp trë kh¸ng gi÷a m¹ch ra cña tÇng tríc víi m¹ch vµo cña tÇng sau ®Ó gi¶m mÐo vµ t¨ng c«ng suÊt ra. TruyÒn ®¹t ®îc c¶ tÝn hiÖu mét chiÒu vµ xoay chiÒu cã tÇn sè cao Cã kh¶ n¨ng c¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a c¸c tÇng HiÖu suÊt cña m¹ch cao, mÐo nhá, gi¶m nhiÔu, t¹p ©m Tuy nhiªn cã nhîc ®iÓm lµ do phÇn tö ghÐp lµ quang ®iÖn, cã sai sè phi tuyÕn t¬ng ®èi lín, nªn ®é chÝnh x¸c cña m¹ch ghÐp cã giíi h¹n. NÕu dïng m¹ch ghÐp nµy trong s¬ ®å ®Èy kÐo th× sai sè phi tuyÕn ®îc bï mét phÇn. M¹ch ghÐp b»ng phÇn tö quang chñ yÕu ®îc dïng ®Ó truyÒn ®¹t tÝn hiÖu sè, ®îc dïng khi cÇn cã sù c¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a hai m¹ch khuÕch ®¹i, hoÆc ®Ó truyÒn dÉn tÝn hiÖu b»ng c¸p quang. Tuy nhiªn trªn thùc tÕ, m¹ch ghÐp b»ng phÇn tö quang cßn ®îc dïng ®Ó ghÐp c¸ch ly c¸c møc ®iÖn thÕ kh¸c nhau gi¶m nhiÔu, nh h×nh 1.9 H×nh 1.9 M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ giao tiÕp b»ng Relay tÝn hiÖu møc TTL 1.6. S¬ ®å Darlington 1.6.1. S¬ ®å S¬ ®å Darlington dïng 2 Transistor cïng lo¹i 12
H×nh 1.10 S¬ ®å m¾c Darlington dïng transistor cïng lo¹i T¸c dông linh kiÖn Q1 : cã hÖ sè khuÕch ®¹i dßng lµ 1 Q2 : cã hÖ sè khuÕch ®¹i dßng lµ  2 Q1 : lµ Transistor kÝch thÝch (driver) c«ng suÊt nháquyÕt ®Þnh tÝnh chÊt (lo¹i ) cña Transistor t¬ng ®¬ng Q2 : Transistor c«ng suÊt - quyÕt ®Þnh c«ng suÊt cña m¹ch Darlington cã hÖ sè khuÕch ®¹i dßng   1   2 Trong c¸c m¹ch thùc tÕ thrêng m¾c thªm ®iÖn trë t¶i R t¹o ra U R  0,4V ®Ó Q2 chuyÓn tõ khãa sang më nhanh h¬n. S¬ ®å Darlington dïng 2 Transistor kh¸c lo¹i nh h×nh 1.11 H×nh 1.11 S¬ ®å m¾c Darlington dïng transistor kh¸c lo¹i 1.6.2. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông. M¹ch ®¬n gi¶n, dÔ tÝnh to¸n §iÖn trë vµo lín ( rv  2rBE ), ®iÖn trë ra nhá §é khuÕch ®¹i dßng lín §é khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p  1 trªn t¶i Emitter Trë kh¸ng vµo lín ®Ó phèi hîp trë kh¸ng víi tÇng tríc. §é æn ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cao MÐo nhá 13