CHƯƠNG 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

Chia sẻ: Thevan36 Thevan36 | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:26

0
1.294
lượt xem
260
download

CHƯƠNG 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc cơ bản, kí hiệu và các đặc tính của transistor đã được giới thiệu ở chương 3. Phân cực cho transistor đã trình bày chi tiết ở chương 4. Bây giờ sẽ khảo sát đáp ứng tín hiệu ac của mạch khuếch đại transistor đối với tín hệiu nhỏ. Một trong những vấn đề quan tâm trong quá trình phân tích các mạch transistor là biên độ của tín hiệu ngỏ vào và ngỏ ra. Trước tiên cần phải xác định biên độ tín hiệu vào lớn hay nhỏ để kỹ thuật nào được áp dụng....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

  1. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ CHƯƠNG 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ I. Giới thiệu: Cấu trúc cơ bản, kí hiệu và các đặc tính của transistor đã được giới thiệu ở chương 3. Phân cực cho transistor đã trình bày chi tiết ở chương 4. Bây giờ sẽ khảo sát đáp ứng tín hiệu ac của mạch khuếch đại transistor đối với tín hệiu nhỏ. Một trong những vấn đề quan tâm trong quá trình phân tích các mạch transistor là biên độ của tín hiệu ngỏ vào và ngỏ ra. Trước tiên cần phải xác định biên độ tín hiệu vào lớn hay nhỏ để kỹ thuật nào được áp dụng. Không có một ranh giới nào để phân chia nhưng trong các ứng dụng biên độ có thể thay đổi liên quan đến các đặc tính của linh kiện. Trong chương này sẽ trình bày phần phân tích biên độ tính hiệu vào nhỏ. Một mô hình thường được sử dụng trong phân tích ac tín h hiệu nhỏ của mạch transistor là: mô hình thông số lai -h (hybrid). II. Mô hình của BJT: Chìa khóa để phân tích mô hình tín hiệu nhỏ là dùng mạch tương đương – còn gọi là mô hình. Một mô hình là một tổ hợp của các phần tử được lựa chọn một cách hợp lí mà nó gần chính xác với linh kiện bán dẫn thật trong một số điều kiện đặc biệt. 1. Mạng 2 cửa: Một mạng 2 cửa tuyến tính có thể đưa về mô hình tương đương là mô hình π , T hay mô hình h theo các tham số vi phân y, z hay h. Ở đây ta chỉ khảo sát mô hình h theo tham số h. Xét mô hình mạng hai cửa tuyến tính như hình 5.1. Hình 5.1: Mạng hai cửa. Trong đó ii, vi: là dòng điện và điện áp ngỏ vào của mạng hai cửa. iO, vO: là dòng điện và điện áp ngỏ ra của mạng hai cửa. Ta có phương trỉnh theo tham số vi phân h của mạng hai cửa tuyến tính là: vi = h11ii + h12 vO (5.1) iO = h21ii + h22 vO (5.2) Từ phương trình 1.1 và 1.2 , ta có: v h11 = i vo =0 = hi là điện trở ngỏ vào khi ngỏ ra bị ngắn mạch (5.3) ii v h12 = i ii =0 = h f là hệ số khuếch đại dòng điện khi ngỏ ra bị ngắn mạch (5.4) vo i h21 = o vo =0 = ho là điện dẫn ngỏ ra khi ngỏ vào bị hở mạch (5.5) ii i h22 = o ii =0 = hr là hệ số truyền ngược về điện áp (5.6) vo 85
  2. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Từ phương trình 5.1 và 5.2, ta vẽ được mô hình h theo tham số h như hình 5.2. Hình 5.2: Mô hình h theo thông số h của mạng hai cửa tuyến tính. 2. Mô hình tương đương của transistor: Khi BJT làm việc với tín hiệu nhỏ, có nghĩa là trên cơ sở điện áp một chiều phân cực cho hai chuyển tiếp JE và JC (xác định điểm làm việc tĩnh Q) khi có thêm tín hiệu xoay chiều ở ngỏ vào có biên độ nhỏ để BJT khuếch đại để đưa tín hiệu xoay chiều này ở ngỏ ra nhưng có biện độ lớn hơn. Ở trạng thái đó (trạng thái động tín hiệu nhỏ), một cách gần đúng có thể coi BJT như một phần tử tuyến tính. Điều này hoàn toàn cho phép, vì ta đã thấy trên các đường đặc tuyến vôn-ampe của BJT ở chương 3 có thể xem là một đường thằng tuyến tính trong trong những vùng lân cận của điểm làm việc của BJT năm trong vùng khuếch đại. Mặc dù BJT có nhiệu cách mắc khác nhau (CE, CB, CC) nhưng tất cả có thể xem là một mạng hai cửa, vậy có thể thay BJT ở trạng thái động tín hiệu nhỏ bằng một mạng hai cửa tuyến tính. Khi đó có thể dùng mô hình tương đương của mạng hai cửa cho mô hình tương đương của BJT với các tham số vi phân được thể hiện bằng sự biến thiên nhỏ của dòng hay áp khi BJT hoạt động được gọi là tham số vi phân của BJT. Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn đại lương phụ thuộc và không phụ thuộc thông qua các tham số để biễu diễn khả năng hoạt động của BJT. Lưu ý: các tham số vi phân h chính là các tham số xoay chiều chúng biểu thì cho độ dốc (hoặc nghịch đảo độ dốc) của các đặc tuyến tĩnh tĩnh tương ứng, vì vậy chúng thay đổi theo điểm làm việc tương ứng. Mạch điện hình 5.2 có thể áp dụng đối với bất kỳ linh kiện điện tử 3 cực tuyến tính hoặc các hệ thống không có nguồn độc lập bên trong. Do đó đối với transistor có 3 cấu hình cơ bản thì mạch điện tương cũng có dạng như hình 5.2. Hình 5.3: Mạch mắc transistor. a. Mạch CE: Cấu hình mạch tương đương của transistor cực E chung như hình 5.4, trong đó các thông số được thêm vào chữ e để phân biệt đây là cấu hình mạh tương đương cực E chung. Chú ý dòng vào ii = ib và dòng ra io = ic. Dòng ie = ib + ic , điện áp vào là vbe và điện áp ra là vce. Mạch CE trong hình 5.4a và mô hình tương đương của BJT mắc CE như hình 5.4b. 86
  3. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.4. a. Mạch CE; b. mô h?nh tương đương của mạch CE Phương trình của mạch CE: vbe = hie ib + hre vce (5.7) ic = h fe ib + hoe vce (5.8) Trong đó các tham số vi phân của CE v hie = be vce =0 ib v hre = be ib =0 v ce i h fe = c vce =0 ib i hoe = c ib =0 v ce b. Mạch CB Cấu hình mạch tương đương của transistor cực B chung như hình 5.6, trong đó các thông số được thêm vào chữ b để phân biệt đây là cấu hình mạh tương đương cực B chung. Chú ý dòng vào ii = ie và dòng ra io = ic. Điện áp vào là vi= Veb và điện áp ra là vo= vcb. Mạch CB trong hình 5.5a và mô hình tương đương của BJT mắc CE như hình 5.5b. Hình 5.5: a. Mạch CB; b. Mô hình tương đương của mạch CB Phương trình của mạch CE: v eb = hib ie + hrb v cb (5.9) ic = h fb ie + hob vcb (5.10) Trong đó các tham số vi phân của CB v hib = eb vcb =0 ie 87
  4. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ v eb hrb = ie = 0 v cb ic h fb = vcb = 0 ie i hob = c ie = 0 vcb c. Mạch CC Mô hình mạch CC của BJT ít được sử dụng, nên ở đầy không xây dựng mô hình cho mạch CC của BJT. Phương trình của mạch CC: vbc = hic ib + hrc v ec (5.11) ie = h fc ib + hoc v ec (5.12) Trong đó các tham số vi phân của CC v hic = bc vec =0 ib v hrc = bc ib =0 v ec i h fc = e vec =0 ib i hoc = c ib =0 v ec 3. Xác định các giá trị thông số của BJT bằng đồ thị • hie. Xét đường đặc tuyến ngỏ vào khi cố định VCE =VCEQ như hình 5.6 Hình 5.6 Từ hình 5.6 ta có: 88
  5. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ ∆vbe ∂vbe V hie = VCEQ = ≅β T (5.13) ∆ib ∂ib I EQ tại nhiệt độ phòng t = 25oC 26mV hie = β (5.14a) I EQ Đặt V 26mV re = T = I EQ I EQ Vậy hie = βre (5.14b) Chú ý chữ e trong điện trở re được chọn để nhấn mạnh rằng dòng điện dc tại cực E xác định giá trị điện trở của mối nối JE. hre Xét đường đặc tuyến ngỏ vào khi cố định IB = IBQ như hịnh 5.7 Hịnh 5.7 Từ hình 5.7 ta có: ∆v ∂v hre = be I BQ = be ≅ 0 (5.15) ∆v ce ∂v ce hfe Xét đường đặc tuyến ngỏ ra, khi cố định VCE =VCEQ như hình 5.8 89
  6. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.9. Từ hình 5.9 ta có: ∆i ∂i h fe = c VCEQ = c ≅ β (5.16) ∆ib ∂ib hoe Xét đường đặc tuyến ngỏ ra, khi cố định IB =IBQ như hình 5.10 Hình 5.10 Từ hình 5.10 ta có: ∆i ∂i hoe = c VCEQ = c → 0 (5.17) ∆v ce ∂v ce Đối với cấu hình cực E chung thì giá trị của thông số hr là một đại lượng tương đối nhỏ có thể xem hr ≅ 0 nên hrV0 = 0, kết quả là ngắm mạch phần tử này. Đại lượng 1/ho thường có giá trị rất lớn nên có thể bỏ qua nếu so sánh với 1 điện trở tải kết quả mô hình tương đương gần đúng của transistor cấu hình cực E chung như hình 5.11 Hình 5.11: Mô hình tương đương gần đúng của BJT. 90
  7. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Bảng chuyển đổi thông số giữa các dạng mạch CE và CB cùng BJT: hie hib = ≅ re (5.18) 1 + h fe hie × hoe hrb = − hre ≅ 0 (5.19) 1 + h fe h fe h fb = − = −α ≅ −1 (5.20) 1 + h fe hoe hob = →0 (5.21) 1 + h fe Sơ đồ tương đương gần đúng của BJT mắc CB trong hình 5.12 Hình 5.12 4. Các chỉ tiêu của bộ khuếch đại: Hình 5.13: Sơ đồ khối của mạch khuếch đại. Từ sơ đồ khối của bộ khuếch đại, ta có: Tổng trở vào Zi: Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: V Zi = i (5.22) Ii Tổng trở ra Zo: Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngỏ ra nhưng hoàn toàn khác với tổng trở. Sự khác nhau đó là: tổng trở ra được xác định tại các đầu ngỏ ra nhìn vào hệ thống khi không có tín hiệu ở ngỏ vào. Tổng trở ra xác định theo phương trình: V ZO = O (5.23) IO Độ lợi điện áp: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp, chính là tỷ số điện áp ngỏ ra và ngỏ vào: V AV = O (5.24) VI Đối với hệ thống hình 5-13, độ lợi áp tòan mạch là: 91
  8. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Vo Zi AVs = = AV (5.25) Vs Z i + Rs Độ lợi dòng điện: Độ lợi dòng điện được xác định bởi phương trình: I Ai = O (5.26) II Đối với hệ thống như hình 5-13 dòng điện ngỏ vào và dòng điện ngỏ ra được xác đình: V V I i = i và I O = − O Zi RL Khi đó độ lợi dòng điện: Vo Io RL VZ Z Ai = = − = − o i = − AV i (5.27) Ii Vi Vi RL RL Zi Độ lợi công suất: P V I AP = O = o O = Av Ai (5.28) PI Vi I i Mối quan hệ về pha: Mối quan hệ và pha của tín hiệu vào và tín hiệu ra dạng sin rất quan trọng. Đối với các mạch khuếch đại transistor ở dãi tần trung bình cho phép bỏ qua ảnh hưởng của các phần tử dung kháng, tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể cùng pha hoặc ngược pha nhau 180° tùy theo đặc tính của mạch. 5. Các ví dụ Các mô hình đã giới thiệu bây giờ được sử dụng để thực hiện việc phân tích ac của một số cấu hình mạch chuẩn dùng transistor. a. Mạch CE: Xét mạch điện như hình 5.14. Hình 5.14 Mạch điện tương đương được phân tích như sau: giả sử tín hiệu vào là ac đã được xác định. Do chỉ xét đến tín hiệu ac nên tất cả các nguồn dc có thể xem như ngắn mạch do chúng chỉ xác định điện áp dc ở ngỏ ra mà không xác định biên độ dao động ngỏ ra. Mạch điện tương đương như hình 5-16. Các tụ liên lạc ac xem như nối tắt C 1 và C2 và tụ bypass C3 được chọn sao cho có tổng trở rất nhỏ tại tần số của tín hiệu và nối tắt điện trở RE. Sơ đồ mạch hình 5-14 được vẽ lại như hình 5-15. 92
  9. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.15: Mạch điện khi chỉ xét tín hiệu xoay chiều. Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch hình 5.15 như hình 5.16. Hình 5.16: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ. Xác định các thông số: tổng trở vào, tổng trở ra, hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện: Tổng trở vào: Zi = RB // hie (5.29) Nếu điện trở RB lớn hơn hie gấp 10 lần thì có thể xem: Zi = hie (5.30) Tổng trở ra: được xác định khi tín hiệu vào Vi = 0, suy ra Ii = Ib = 0 nên có thể xem là hở mạch nguồn dòng và kết quả là tổng trở ra: Zo = RC (5.31) Hệ số khuếch đại điện áp: Điện áp ra: Vo = − I o RC Suy ra điện áp ra Vo: Vo = −h fe I b RC (5.32) Điện áp vào: Vi = I b hie Hệ số khuếch đại điện áp: V h fe I b RC h fe RC Av = o = − =− (5.33) Vi I b hie hie Hệ số khuếch đại dòng: dòng điện ngỏ ra được xác định: I Z RB Ai = O = − AV i = h fe (5.34) Ii RC R B + hie Nếu hie
  10. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5-17. Ảnh hưởng của điện trở r0 ( hay 1/hoe): nếu xét thêm điện trở r0 ( trường hợp nếu điện trở ro không lớn hơn điện trở RC hơn 10 lần) thì trong mạch điện hình 5-16 mạch điện phần ngỏ ra có dạng như hình 5-18. Hình 5-18. Khi đó tổng trở ra Zo được xác định: Z O = rO // RC (5.36) Khi đó hệ số khuếch đại điện áp: R // r Av = −h fe C o (5.37) hie Hệ số khuếch đại dòng điện: Dòng điện ngõ ra: ro I o = h fe I b ro + RC Suy ra hệ số khuếch đại: I ro RB Ai = O = h fe (5.38) Ii ro + RC R B + hie Vậy mạch khuếch đại CE có độ lợi áp và độ lợi dòng lớn nên thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu, độ lệch pha giữa tín hiệu vào và ra là 1800. 94
  11. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ b. Mạch CC Xét mạch khuếch đại mắc CC như hình 5.20. Hình 5.20. Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch hình 5.20 trong hình 5.21. Hình 5.21: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ. Tổng trở vào Zi: Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: V Z i = i = RB \ \ Z b (5.39) Ii Với: Z b = hie + (h fe + 1) RE Tổng trở ra Zo: Tổng trở ra được xác định tại các đầu ngỏ ra nhìn vào hệ thống khi không có tín hiệu ở ngỏ vào. Tổng trở ra xác định theo phương trình: V Z O = O Vi =0 IO ta có: Vi = I b hie + I e R E hay Ie Vi = hie + I e RE (5.40) 1 + h fe Từ công thức 5.40, ta vẽ lại mạch hình 5.21 như hình 5.22. 95
  12. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.22. Vậy VO hie ZO = Vi = 0 = R E // = R E // re (5.41) IO 1 + h fe Nếu RE lớn hơn nhiều lần re thì ZO = re (5.42) Độ lợi điện áp: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp ac tín hiệu nhỏ được xác định bởi phương trình: V R E (1 + h fe ) I b (1 + h fe ) R E AV = O = = ≅1 (5.43) Vi hie I b + RE (1 + h fe ) I b hie + (1 + h fe ) R E Vậy mạch CC không khuếch đại điện áp và có độ lệch pha giữa tín hiệu vào và ra bằng 0. Độ lợi dòng: RB Ib = Ii RB + Z b I O = I e = (1 + h fe ) I b IO IO Ib RB Ai = = = (1 + h fe ) (5.44) Ii Ib Ii RB + Z b Vậy mạch CC có điện áp vào và ra cùng pha, độ lợi áp xấp xỉ bằng 1 có nghĩa là mạch CC là mạch lặp (lặp lại tín hiệu) nhưng do nó có tổng trở ngỏ vào lớn và tổng trở ngỏ ra bé nên được sử dụng làm mạch đệm (cách ly ngỏ vào và ra). Ảnh hưởng ro: do cấu hình mạch này ro mắc song song với RE, vì vậy nó sẽ ảnh hưởng đối với đệin trở ngỏ vào và ra. c. Mạch CB Xét mạch mắc CB như hình 5.23. Hình 5.23. Ta có sơ đồ mạch tương đương như hình 5.24. 96
  13. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.24 Tổng trở ngõ vào: V Z i = i = R E // hib = R E // re (5.45) Ii Tổng trở ngõ ra V Z O = O Vi =0 = RC (5.46) IO Độ lợi điện áp: V − h fb I e RC h fb RC RC AV = O = =− = (5.47) Vi hib I e hib re Độ lợi dòng điện: I − h fb I e RE Ai = O = = ≅1 Ii R E + hib R E + re (5.48) Ie RE Vậy mạch CB có đặc điểm là độ lợi điện áp lớn nhưng độ lợi dòng bé, tín hiệu vào và ra cùng pha. Nhưng tổng trở mạch này khá bé ( công thức 5.45) do vậy phải cải thiện tổng trở ngõ vào của mạch. Ứng dụng được sử dụng trong các mạch khuếch đại tần số cao. III. Mô hình của FET Cũng tương tự như BJT, để thực hiện việc phân tích ac của mạch dùng FET, cần phải xây dựng mô hình tương đương của FET. Có nhiều dạng mắc FET để nó hoạt động (CS, CD và CG) nhưng đều có thể coi tương đương một mạng hai cửa và khi nó hoạt động với tín hiệu nhỏ thì hoàn toàn toàn tương đương mạng hai cửa tuyến tính. Vì vậy ta có thể áp dụng mô hình tương đương của mạng hai cửa tuyến tính để mô hình hóa FET. Hình 5.25: Mô hình tương đương của FET. 1. JFET Trong đó thông số độ xuyên dẫn gm được định nghĩa ∆I d ∂i V ID gm = = d = g mo (1 − GS ) = g mo (5.59) ∆V gs ∂v gs VP I DSS Với gmo là độ xuyên dẫn của JFET tại VGS=0. 97
  14. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 2 I DSS g mo = (5.60) VP Hình 5.26: Xác định gm trên đặc tuyến truyền đạt. Và rd điện trở máng nguồn ∆Vds ∂v ds 1 rd = VGSQ = = (5.61) ∆I d ∂i d y os yos điện dẫn ngõ ra. Thường rd nằm trong khoảng 30 ÷ 100 KΩ Hình 5.27: xác định rd trên đặc tuyến ngõ ra. 2. MOSFET a. D_MOSFET Do phương trình truyền đạt của D_MOSFET cũng giống như JFET nên các thông số tính toán trong mô hình cũng tương tự như JFET b. E_MOSFET ∆I d ∂i gm = = d = 2 K (VGS − VT ) (5.62) ∆V gs ∂v gs 98
  15. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.28. Xác định gm trên đặc tuyến truyền đạt • Các chỉ tiêu của bộ khuếch đại dùng FET: Các mạch khuếch đại dùng FET chỉ có 3 thông số: Tổng trở vào Zi: Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: V Zi = i (5.63) Ii Tổng trở ra Zo: Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngỏ ra nhưng hoàn toàn khác với tổng trở. Sự khác nhau đó là: tổng trở ra được xác định tại các đầu ngõ ra nhìn vào hệ thống khi không có tín hiệu ở ngõ vào. Tổng trở ra xác định theo phương trình: V ZO = O (5.64) IO Độ lợi điện áp: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp, chính là tỷ số điện áp ngõ ra và ngõ vào: V AV = O (5.65) VI Đối với hệ thống hình 5-15, độ lợi áp tòan mạch là: V Zi AVs = o = AV (5.66) Vs Z i + Rs Mối quan hệ về pha: Mối quan hệ và pha của tín hiệu vào và tín hiệu ra dạng sin rất quan trọng. Đối với các mạch khuếch đại transistor ở dãi tần trung bình cho phép bỏ qua ảnh hưởng của các phần tử dung kháng, tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể cùng pha hoặc ngược pha nhau 180° tùy theo đặc tính của mạch. 4.Các ví dụ a. Mạch CS Xét mạch như hình 5.29a, và sơ đồ mạch tương đương của mạch 5.29a trong hình 5.5.29b 99
  16. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.29 Độ lợi áp: V g mV gs ( R D \ \ rd ) Av = O = − = − g m ( R D \ \ rd ) (5.67) Vi V gs Nếu rd lớn hơn rất nhiều RD thì: Av = − g m R D (5.68) Điện trở ngỏ vào: V Z i = i = RG (5.69) Ii Điện trở ngỏ ra V Z O = O Vi =0 = R D // rd (5.70) IO Vậy mạch CS có thông số giống như mạch mắc CE của BJT: độ lợi áp lớn, tín hiệu vào và ra lệch pha 1800, nhưng mạch dùng FET có điện trở ngõ vào lớn hơn nhiều. b. Mạch CD Xét mạch khuếch đại mắc như hình 5.31, sơ đồ mạch tương đương của mạch hình 5.31 trong hình 5.32. 100
  17. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.31 Hình 5.32 Độ lợi áp: V g mV gs ( RS \ \ rd ) g m ( RS \ \ rd ) Av = O = = ≅1 (5.71) Vi V gs + g mV gs ( RS \ \ rd ) 1 + g m ( RS \ \ rd ) Nếu rd lớn hơn rất nhiều RS thì: g m RS Av = ≅1 (5.72) 1 + g m RS Điện trở ngõ vào: V Z i = i = RG (5.73) Ii Điện trở ngõ ra V 1 Z O = O Vi =0 = RS // rd // (5.74) IO gm Vậy mạch CD có thông số giống như mạch mắc CC của BJT: độ lợi áp bằng 1, tín hiệu vào và ra cùng pha, ứng dụng nó là mạch khuếch đại đệm. c. Mạch CG Xét mạch như hình 5.33a, sơ đồ tương tương của mạch 5.33 trong hình 5.33b. Hình 5.33 Độ lợi áp: V Av = O = g m R D (5.75) Vi Vậy mạch CG có thông số giống như mạch mắc CB của BJT: độ lợi áp lớn, tín hiệu vào và ra cùng pha. 101
  18. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ IV. Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại. Đáp ứng tần số là đường biểu diễn giữa hệ số khuếch đại và tần số của tín hiệu. Hình 5.34: Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại. f ∈ [ 0, f L ] : Vùng tần số thấp của mạch khuếch đại. f ∈ ( f L , f H ) : Vùng tần số trung bình của mạch khuếch đại. f ∈ [ f H , ∞] : Vùng tần số cao của mạch khuếch đại. Trong đó: fL: tần số cắt dưới của mạch khuếch đại. fH: tần số cắt trên của mạch khuếch đại. Tần số cắt dưới bị ảnh hưởng bởi các tụ liên lạc và tụ bypass(CE) và tần số cắt trên bị ảnh hưởng bởi các tụ liên cực trong các chuyển tiếp pn của transistor. Thường đáp ứng tần số của mạch khuếch đại được khảo sát dưới dạng giản đồ Bode hình 5.36. Hình 5.35:Giản đổ Bode của đáp ứng ầtn số của mạch khuếch đại. Xét mạch khuếch đại như hình 5.36. Hình 5.36. 1. Phân tích mạch khuếch đại ở tần số thấp 102
  19. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Xét ảnh hưởng của các tụ liên lảc C1, C2 và CE, ta có đáp ứng tần số của mạch trong hình 5.37. Hình 5.37: đáp ứng tần số cuaa mạch khuếch đại trong vùng ầtn số thấp. 2. Phân tích mạch khuếch đại tại vùng tần số trung bình Tại vùng tần số trung bình là vùng tần số tại đó các tụ liên lạc có giá trị trở kháng thấp nên xem như bị ngắn mạch (không ảnh hưởng) và các điện dung kí sinh có giá trị trở kháng cao (xem như hở mạch). Tại vùng tần số này ta đã xét đến hệ số khuếch đại của mạch ở phần II dối với BJT và III đối với FET. 3. Phân tích mạch khuếch đại tại vùng tần số cao Xét ảnh hưởng của các tụ kí sinh hình 5.38 Hình 5.38: Xét ảnh hưởng của điện dung kí sinh trong transistor. Mô hình tương đương của transistor ở tần số cao trong hình 5.39. 103
  20. Chương 5: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 5.39: Mô hình tương đương của BJT ở tần số cao. Vậy sơ đồ tương đương của mạch ở tần số cao như hình 5.40 Hình 5.40: Sơ đồ mạch tương đương của mạch khuếch đại tại vùng tần số cao Đáp ứng tần số của mạch tong hình 5.41. Hình 5.41: Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại. V. Các kiểu ghép tầng khuếch đại. Các mạch điện tử thường bao gồm nhiều tầng khuếch đại ghép nối tiếp nhau để nâng hệ số khuếch đại của mạch hay để phối hợp trở kháng…mỗi một tầng khuếch đại có thể dùng một hay nhiều transistor để thực hiện nhiệm vụ riêng. Để ghép nối tiếp nhiều tầng khuếch đại có thể dùng một trong ba cách ghép như sau: - Ghép bằng tụ liên lạc (ghép RC) - Ghép biến áp. - Ghép trực tiếp 104

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản