intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Điện tử cơ bản: Chương 5 - Nguyễn Thị Thiên Trang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST
Báo xấu
9
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 5 Khuếch đại tín hiệu nhỏ, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm – Các đại lượng đặc trưng; Mô hình tín hiệu nhỏ của FET – Thông số mô hình; Mô hình tín hiệu nhỏ của FET – Thông số mô hình; Mô hình tín hiệu nhỏ của BJT – Thông số mô hình. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử cơ bản: Chương 5 - Nguyễn Thị Thiên Trang

  1. VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HCM CITY UNIVERSITY OF SCIENCE ĐIỆN TỬ CƠ BẢN CHƯƠNG V: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ Presenter: Nguyen Thi Thien Trang 1
  2. CHƯƠNG V: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ Khái niệm – Các đại lượng đặc trưng Mô hình tín hiệu nhỏ của FET – Thông số mô hình Mô hình tín hiệu nhỏ của BJT – Thông số mô hình 2
  3. TỔNG QUAN Trong chương 4, ta đã xét m ch khu ch đ i tín hi u l n, vO, vI tuân theo qui t c b o hoà, MOSFET ch trong vùng b o hoà. H th c gi a tín hi u ra – tín hi u vào cho: ( vI − VTH ) 2 vO = VS − K RL 2 là h th c không tuy n tính gi a vI và vO (H.6.1) vO VS 5V vO = vI – VTH vO 1V vI VTH 1V 2V vI 3
  4. TỔNG QUAN K (VI − VTH ) 2 • Dư i d ng: iD = I D + id = + K (VI − VTH ) vi 2 K • V i thành ph n DC và thành ph n gia tăng: I D = (VI − VTH )2 , 2 id = K (VI − VTH ) vi • Đ th bi u di n: iDS ( vGS − VTH ) K 2 Nh n xét: iD Ids 2 K ID = (VI −VTH ) = h.s., DCbias 2 2 Đi m phân c c id = K (VI −VTH ) vi = gmvi ID Vgs h s h d n gm = K(VGS – VTH) Vá: VGS = VI 0 vTH VI vi vGS
  5. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ • H th c không tuy n tính gây khó khăn cho vi c phân tích và thi t l p m ch khu ch đ i. • Đ có m ch khu ch đ i tuy n tính: Phân c c DC đư c ch n t t đi m ho t đ ng trung đi m vo d i ho t đ ng ngõ vào VS Đi m ho t đ ng Đ t ch ng tín hi u nh lên ( VI, VO) phía trên c a VI. ∆vO Đáp ng c a tín hi u nh đư c xem là g n như tuy n tính. • Ta có th xét chi ti t hơn b ng: - 1). Đ th VTH vI - 2). Toán h c ∆vI - 3). Nhìn t m ch 5
  6. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 1). Phương pháp đ th • Ch n đi m ho t đ ng t t: trung đi m d i ho t đ ng ngõ vào • Cho tín hi u vào h u ích (xem l i trư c). VS vO VS Đi m ho t đ ng RL VO VI,VO vo Tín hi u vào h u ích + vI • vO = vI - VTH - + 0 VTH vI VI - Đi n th phân c c (Đi n th offset) VI v I = V I + v i v O = V O + v o 6
  7. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ K (VI − VTH ) 2 • Dư i d ng: iD = I D + id = + K (VI − VTH ) vi 2 • V i thành ph n DC và thành ph n gia tăng (AC): K I D = (VI − VTH ) , 2 2 id = K (VI − VTH ) vi • Đ th bi u di n: iDS ( vGS − VTH ) Nh n xét: K 2 K iD ID = (VI −V ) =hs., D 2 2 TH . Cbias 2 id = K(VI −V ) vi = gmvi TH id Vgs ID Đi m phân c c h s h d n: gm = K(VGS – VTH) Và: VGS = VI 0 vT VI vi vGS 7
  8. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 2. Phương pháp toán h c • phương pháp khai tri n chu i Taylor hàm y=f(x) chung quanh x = Xo cho: 2 df 1 d f y = f ( x) = f ( X o ) = ( x − Xo ) + ( x − X o ) + .... 2 dx xo 2! d 2 x xo • Áp d ng vào các phương trình MOSFET SCS chung quanh đi n th phân c c VI. V i VI tương ng v i XO, x tương ng v i VI + vi, ho c x – XO tương ng v i vi và y tương ng v i iD = ID + id , ta đư c: K (VI + vi ) − VTH  2 iD = f (VI + vi ) =   2 K (VI − VTH ) 2 K = + K (VI − VTH ) vi + vi2 2 2 K (V I − VTH ) 2 iD = + K (V I − VTH ) vi 2 • N u tín hi u gia tăng vi đ nh đ b qua s h ng b c hai,ta còn l i: iD = K (V I − VTH ) vi 8
  9. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ V i m ch khu ch đ i, ta có th bi u di n đi n th ra t ng c ng vO b ng: vO = VO + vo vO = VS − iD RL VO + vo = VS − ( I D + id ) RL = VS − I D RL − id RL Do đó: VO = VS − I D R L v o = − id R L = − g m vi R L • Đ l i đi n th tín hi u nh : vo Av = = − g m RL = vi 9
  10. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ Cách khác: • Đ o hàm vO: dvO d  R K 2 vo = =  VS − L ( vI − VTH )  .vi dvI dvI  2  vI = VI Đ d c t i VI v o = − K ( v I − VT H ) R L .v i vI = VI = − K (V I − VT H ) R L v i = − g m R L vi • Trùng h p v i k t qu cách tính trên. • Lưu ý: M c d u đ l i th là h ng s gmRL, nhưng gm và do đó đ l i ph thu c vào đi m phân c c c a m ch khu ch đ i. Đi u này ch ng t r ng v i s ra ngoài nh t đi m ho t đ ng DC, k t qu có s khu ch đ i tuy n tính. K t qu này t o nên căn b n c a mô hình tín hi u nh . 10
  11. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ . Đ l i th trong tín hi u nh : RL K vO = V S − ( v I − VT H ) 2 (V I − VT H ) RL K 2 2 VO = V S − 2 v I = V I + vi vi VI RL K ([V I + v i ] − V T H ) 2 vO = V S − 2 R K ([V − VTH ] − vi ) 2 = VS − L I 2 R K = VS − L 2 ([V I − VTH ] 2 + 2 [V I − V T H ] v i + v i2 ) VO + vo = V S − RL K 2 ([V I − VT H ] 2 − R L K [V I − V T H ] v i ) v o = − R L K (V I − V T H ) v i vo Đ l i đi n th : AV = = − g m RL gm vo = − g m R L vi vi
  12. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ Tóm l i • Mô hình tín hi u nh là s phát bi u ki u đ c bi t c a s phân gi i tuy n tính c a các m ch đi n, chúng đư c áp d ng khi đáp ng m ch mong mu n c a tín hi u mà nó có th bi u di n như m t s xáo tr n nh trên tr s ho t đ ng DC, • Nói cách khác đó là phát bi u ki u đ c bi t áp đ t v i s thông thư ng c a chúng ta v m ch đi n đư c g i là qui t c tín hi u nh , cho phép đ t đư c tính ch t tuy n tính t m ch không tuy n tính trên d i nh ho t đ ng. 12
  13. MÔ HÌNH TÍN HIỆU NHỎ Đáp ng c a m ch đ i v i s thay đ i nh t đi m ho t đ ng DC đã bi t đư c làm tuy n tính b i s x p xĩ t t. M t phương pháp có tính h th ng đ tìm đáp ng s gia tăng nh tín hi u d a trên s th o lu n trư c liên quan đén hai bư c: 1. Tìm đi m ho t đ ng DC c a m ch đi n s d ng nh ng tr s DC và hoàn thành đ c tính c a linh ki n. 2. Áp d ng phương pháp tri n khai Taylor c a đáp ng tín hi u l n đ rút ra đáp ng tín hi u nh . L n lư t thay th m ch tín hi u l n b ng m ch tín hi u nh v i mô hình tín hi u nh d a vào khai tri n Taylor đ có đáp ng tín hi u nh . Do m ch tuy n tính, ta áp d ng các đ nh lu t, đ nh lý tuy n tính đ phân gi i m ch 13
  14. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ • Mô hình ch liên quan nh ng bi n thiên tín hi u nh c a m ch, và đ ng th i đư c mô t thu n tuý đ c tính tín hi u nh c a m ch, s r t d dàng phân tích tín hi u nh . M t cách thu n l i, mô hình tín hi u nh là tương đ i gi n d khai tri n b ng cách th c hi n ti n trình sau: 1. Đ t m i ngu n vào tr s đi m ho t đ ng, và xác đ nh đi n th và dòng đi n nhánh đi m ho t đ ng cho m i thành ph n trong m ch. Đi u này g n như là bư c lâu nh t trong ti n trình. 2. Tuy n tính hoá đ c tính m i thành ph n m ch chung quanh đi m ho t đ ng. Đó là, xác đ nh tính ch t tín hi u nh đư c làm tuy n tính c a m i thành ph n, và ch n thành ph n tuy n tính đ di n t tính ch t đó. Các thông s c a các thành ph n tín hi u nh s ph thu c vào đi n th ho c dòng đi n đi m ho t đ ng. 3. Thay th m i thành ph n ban đ u trong m ch v i thành ph n tuy n tính tương đương và ghi l i nh n trên m ch v i bi n s nhánh tín hi u nh . M ch cu i cùng là mô hình tín hi u nh mong mu n. 14
  15. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ • Vì là m ch tuy n tính, và các công c phân tích khai tri n cho m ch tuy n tính như là nguyên lý ch ng ch p, mô hình tương đương Thevenin ph i đư c áp d ng đ phân gi i m ch. Cũng th hai đ nh lu t Kirchhoff v th và dòng cũng đư c s d ng. • V i nh ng nhìn nh n trên, phân tích tín hi u nh c a m ch cũng ph i đư c mô t b ng ti n trình càng tr c ti p toán h c sau: 1. Đ t m i ngu n vào tr s đi m ho t đ ng, và k t h p nh ng phương trình đ xác đ nh đi m ho t đ ng c a m ch. Đi u này cũng gi ng như cùng bư c th c hi n c a ti n trình trư c. 2. Quay l i nhóm phương trình ban đ u. V i m i bi n trong các phương trình, thay th b i bi n t ng c ng c a đi m ho t đ ng và tr s tín hi u nh c a chúng. 3. Kh b các s thay đ i đi m ho t đ ng t các phương trình tuy n tính đ gi i nhóm phương trình tuy n tính có liên quan nh ng tín hi u nh đ n chính chúng. S lo i b này ph i luôn x y ra vì s tuy n tính hoá đư c xác đ nh qua đi m ho t đ ng. S kh b này là gi ng như đ làm tương đương m t cách riêng bi t các thay đ i đi m đi u hành và s thay đ i gia tăng nh như đã nói trong bi u th c id = K (V I − VTH ) vi 4. Hoàn thành s phân tích tín hi u nh b ng cách k t h p các phương trình tuy n tính hoá đ xác đ nh s thay đ i theo ngõ vào tín hi u nh t i ngu n. 15
  16. Mô hình mạch tín hiệu nhỏ cho các linh kiện khác nhau được tóm tắt như sau 16
  17. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ Mô hình m ch tương đương tín hi u nh c a ngu n đi n th đ c l p DC là m ch n i t t vì đi n th ngõ ra không thay đ i v i b t kỳ s nhi u lo n c a dòng đi n đi qua nó. Đ c bi t, ngu n c p đi n Vs trong h u h t m ch đi n đ u n i t t vào mass (ground) trong m ch gia tăng nh . • Mô hình tín hi u nh có ngu n dòng đ c l p DC là m ch h . • Đi n tr có tinh ch t đ ng nh t cho tín hi u l n và tín hi u nh . Do đó mô hình tín hi u l n và tín hi u nh c a chúng là như nhau. • V i MOSFET, k t qu d n su t t bi u th c d i = K (V −V I TH )v i ch ng t s liên h dòng thoát gia tăng nh ids v i dòng ngu n i đ xác đ nh đi n th c ng gia tăng nh vgsv i đi n th ngu n. • Theo đ nh nghĩa, tín hi u vào vI có m t thành ph n gia tăng nh vi và m t thành ph n DC VI. • T ng quát, n u m t s thay đ i linh ki n xB ph thu c vào s thay đ i khác xA như xB = f(xA), thì s thay đ i gia tăng nh trong xB cho m t s thay đ i trong xA đư c cho b i: XA là tr đi m tĩnh c a xA df ( x A ) bx = x a dx A xA = X A 17
  18. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ • Mô hình tín hi u nh + + va ia df ( iA ) df ( vA ) va = ia ia = va diA IA dv A VA - - • Nói cách khác, chúng ta đi t nhóm h th c xác đ nh đi m ho t d ng dùng các bi n đi m ho t đ ng, thí d : VO = A VI k đó ta tuy n tính hoá và có đư c nhóm h th c m i trong bi n đi m ho t đ ng và bi n gia tăng nh , thí d VO + vo = AVI +Avi H th c xác đ nh đi m ho t đ ng trong ch ban đ u (như VO = AVI) ph i đư c lo i b trong h th c tuy n tính hoá vì chúng ch ghép c ng thêm vào bi n tín hi u nh . Trong thí d , chúng ta có: vo = Avi 18
  19. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ Thí d : • Hãy d n su t mô hình gia tăng nh c a MOSFET mà c c c ng và c c thoát n i v i nhau như h. . Khi c c G và c c D n i v i nhau, th c t ta có linh ki n hai c c. Vì đi n th c ng - ngu n c a linh -D ki n là gi ng như đi n th + thoát - ngu n, dòng iDS qua linh ki n liên h v i đi n th vDS G vDS qua linh ki n là: K ( vGS − VTH ) 2 - iDS = iDS 2 K ( vDS − VTH ) 2 S iDS = 2 Ta có th d n su t s thay đ i trong vDS như sau đây. Cho tr DC c a vDS là VDS và g i s thay đ i là vds. Đ t tri DC tương ng c a iDS là VDS và g i s thay đ i là ids. Thì: 19
  20. BIỂU DIỄN MẠCH TÍN HIỆU NHỎ diDS • Ta có: ids = vds dvDS VDS D + = K ( vDS −VTH ) vds = K (VDS −VTH ) vds VDS vds r 1 • Trong cách khác: r= K (VDS − VTH ) ids vds = - K (VDS − VTH ) S • Lưu ý r ng vì 1/K(VDS –VTH) là h ng s , vds t l thu n v i ids, nó là h th c đi n tr . Đáng chú ý là MOSFET v i c c c ng và c c thoát n i vào nhau có tính ch t gi ng như đi n tr v i tr s đi n tr 1/ K(VDS – VTH) vào tín hi u nh . • M ch tín hi u nh tương đương cho ph n t nói trên đư c ch rõ H. trên. Vì tính ch t đi n tr c a tín hi u nh , và vì MOSFET v i đi n tr l n là d ch t o hơn đi n tr , MOSFET thư ng đư c dùng như đi n tr t i trong m ch khu ch đ i. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2