intTypePromotion=3

Giáo trình mạch điện tử - Chương 5

Chia sẻ: Chu Văn Thắng Doremon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
363
lượt xem
173
download

Giáo trình mạch điện tử - Chương 5

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

Tài liệu tham khảo Giáo trình mạch điện tử - Chương 5: Mạch transistor ghép liên tầng

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình mạch điện tử - Chương 5

  1. 0ҥFKÿLӋQWӱ Chöông 5: MAÏCH TRANSISTOR GHEÙP LIEÂN TAÀNG 5.1 Giôùi thieäu 5.2 Gheùp Cascade caùc maïch khueách ñaïi 5.3 Maïch khueách ñaïi vi sai (difference amplifier) 5.4 Caáu hình Darlington 5.5 Maïch khueách ñaïi gheùp Cascode Chöông 5 1 http://www.khvt.com
  2. 0ҥFKÿLӋQWӱ 5.1 Giôùi thieäu Yeâu caàu thieát keá: Ñoä lôïi (gain), coâng suaát ra, ñaùp öùng taàn soá, … Ÿ Söû duïng nhieàu hôn moät TST. x Maïch khueách ñaïi DC: Gheùp tröïc tieáp (direct coupling) x Maïch khueách ñaïi AC: Gheùp ñieän dung (capacitive coupling) 5.2 Gheùp Cascade caùc maïch khueách ñaïi Gheùp Cascade: x Ngoõ ra cuûa taàng 1 laø ngoõ vaøo cuûa taàng 2, … x Maïch coù theå goàm nhieàu caáu hình gheùp cascade (vd: CE-CC, CE-CE, …) Phaân tích: x Xaùc ñònh tónh ñieåm x Phaân tích maïch töông ñöông tín hieäu nhoû Xeùt maïch gheùp AC (ac-coupling) sau: x Phaân tích DC, xaùc ñònh tónh ñieåm: Hai taàng ñoäc laäp (do gheùp AC): Chöông 2, 3. x Phaân tích AC (tín hieäu nhoû): Maïch töông ñöông: Chöông 4 Chöông 5 2 http://www.khvt.com
  3. 0ҥFKÿLӋQWӱ ' iL i L ib 2 ib1 §  h fe 2 RC 2 ·§¨  h fe1 Rb 2 ·¸§ Rb' 1 · Ñoä lôïi doøng: Ai ¨¨ ¸¸ ¨ ¸ ¨ ' ¸ ¨ ' ¸ ii ib 2 ib1 ii © RC 2  R L ¹© Rb 2  hie 2 ¹© Rb1  hie1 ¹ Giaû söû: hie1
  4. 0ҥFKÿLӋQWӱ V BB  V BEQ Taàng 1: Rb1 = R1 // R2 = 9.09K; VBB = VCCR1/(R1 + R2) = 1.82V Ÿ I CQ1 | 1.3mA Re1  Rb1 / h fe1 VT V x Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: hie1 h fe1 | 1920: ; hie 2 h fe 2 T | 260: I CQ1 I CQ 2 x Ñoä lôïi aùp: vL v L v b 2 i b1 ª 50 K º ª1 (1 // 9) º Av « 50 K  h » > 100 u 1K // 100 K //( h ie 2  50 K )
  5. @ u «1K (1 // 9)  1.9 » | -32 vi v b 2 ib1 v i ¬ ie 2 ¼ ¬ ¼ x Bieân ñoä dao ñoäng cöïc ñaïi ñieän aùp ngoõ ra: MaxSwing = min(MaxSwing2 , Av2 u MaxSwing1) vôùi Av2 : Ñoä lôïi ñieän aùp taàng 2. Chöông 5 4 http://www.khvt.com
  6. 0ҥFKÿLӋQWӱ 9 Taàng 2: RDC1 = 1K; Rac1 = 1K // 1K = 0.5K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 2 Ÿ MaxSwing2 = 5V 9 Taàng 1: Taàng 2 maéc CC: Zin2 = Rb2 // [hie2 + (hfe2 + 1)(Re2//RL) | 33K Ÿ RDC1 = 1K + 1K = 2K; Rac1 = 1K // 33K | 0.97K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 1 Ÿ MaxSwing1 = 2.6V Z in 2 ( h fe 2  1)( Re 2 // R L ) Taàng 2 maéc CC: Av2 = | 1 vôùi Zout1 = RC1 = 1K Z in 2  Z out1 ( h fe 2  1)( Re 2 // R L )  hie 2 9 Suy ra: MaxSwing = 2.6V Chöông 5 5 http://www.khvt.com
  7. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ví duï 2: Cho maïch khueách ñaïi gheùp tröïc tieáp sau. Xaùc ñònh tónh ñieåm, ñoä lôïi aùp, maxswing ngoõ ra x Xaùc ñònh tónh ñieåm: Ñeå ñôn giaûn, xem IB = 0 trong caùc tính toaùn tónh ñieåm. VBE1 = 0.7V Ÿ I3 = 0.7/600 = 1.17 mA Ÿ IC2 = IE2 = I3 = 1.17 mA Ÿ VCE2 = 9 – (1.17mA)(1.3K + 1.8K + 0.6K) = 4.7V VE2 = (1.17mA)(1.8K + 0.6K) = 2.8V VC1 = VB2 = VBE + VE2 = 0.7 + 2.8 = 3.5V = VCE1 Ÿ IC1 = (9 – 3.5)/2.2K = 2.5 mA x Xaùc ñònh MaxSwing: Vì taàng 2 maéc CE (Av thöôøng >> 1) Ÿ MaxSwing = MaxSwing2. Xeùt taàng 2: RDC = 1.3K + 1.8K + 0.6K = 3.7K Rac = 1.3K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 2 Ÿ MaxSwing = MaxSwing2 = 1.5V Chöông 5 6 http://www.khvt.com
  8. 0ҥFKÿLӋQWӱ VT VT x Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: hie1 h fe1 | 1K ; hie 2 h fe 2 | 2.14 K I CQ1 I CQ 2 > 100 u 1.3K @«  100 u 2.2 » « 1 (0.6 // 0.8) º vL v L ib 2 ib1 ª ºª Suy ra: Av » vi ib 2 ib1 v i ¬ 2.2  hie 2 ¼ ¬ 0.2 K  (0.6 // 1.8 // hie1 ) K (0.6 // 0.8)  1¼ Av = 4000 (| 72dB) Oån ñònh phaân cöïc: Maïch khueách ñaïi AC: Caùc taàng ñoäc laäp DC: Chöông 3 Maïch khueách ñaïi DC: Big problem !!! Ví duï 3: Xaùc ñònh thay ñoåi cuûa doøng tónh gaây ra do aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân VBE trong ví duï 2. x Hoài tieáp: x Xaùc ñònh ñoä oån ñònh: 'IC1 /'T vaø 'IC2 /'T: VB2 = 9V – 2.2K(IC1 + IB2) = 9 – 2.2K(IC1 + IC2 / hfe2) Ÿ VE2 = VB2 – VBE2 = 9 – 2.2K(IC1 + IC2 / hfe2) – VBE2 Maët khaùc: VE2 = 1.8KuIE2 + VBE1 | 1.8KuIC2 + VBE1 Ÿ IC2(1.8K + 2.2K / hfe2) = 9 – 2.2KuIC1 – VBE1 – VBE2 Taïi B1: IC2 | IE2 = IB1 + VBE1 / 0.6K | IC1 / hfe1 + VBE1 / 0.6K Chöông 5 7 http://www.khvt.com
  9. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ÿ IC1(2.2K + 1.8K / hfe1 + 2.2K / (hfe1hfe2)) = 9 - VBE1(1 + 1.8K / 0.6K + 2.2K / (hfe20.6K)) - VBE2 9  4V BE1  V BE 2 Ÿ IC1 | 2.2 K 0 'I C1  5 u 2.5mV / 0 C Khi nhieät ñoä thay ñoåi: 'VBE / 'T = -k = -2.5 mV/ C Ÿ = 5.7 PA/0C 'T 2.2 K 'I C 2 1 'I C1 1 'V BE1  2.5mV / 0 C Taïi B1:IC2 = IC1 / hfe1 + VBE1 / 0.6K Ÿ  | = -4.2 PA/0C 'T h fe1 'T 0.6 K 'T 0.6 K 5.3 Maïch khueách ñaïi vi sai (difference amplifier) Söû duïng: Phaân tích: Giaû söû maïch ñoái xöùng, caùc TST gioáng nhau, maïch cöïc B gioáng nhau Chöông 5 8 http://www.khvt.com
  10. 0ҥFKÿLӋQWӱ Phaân tích tónh ñieåm: VE1 = VE2 = (IE1 + IE2)Re – VEE = 2IE1Re – VEE = 2IE2Re – VEE Do tính ñoái xöùng, taùch thaønh 2 maïch (Re o 2Re): V EE  0.7 Ÿ IEQ1 = IEQ2 = 2 Re  Rb / h fe VCEQ1 = VCEQ2 = VCC + VEE – ICQ(Rc + 2Re) Ví duï 4: Trong maïch treân, cho VCC = VEE = 10V; Rb = 0.2K; Re = 0.9K; Rc = 0.2K; RL = 10:. Tính dao ñoäng cöïc ñaïi doøng taûi. Xem 2Re >> Rb / hfe Theo phaân tích tónh ñieåm: ICQ = (10 – 0.7) / (2u0.9) = 5.17 mA VCEQ = 10 + 10 – 5.17(0.2 + 2u0.9) = 9.66V DCLL: RDC = Rc + 2Re = 2K ACLL: Rac = Rc // RL | 10: (???) Döïa vaøo ñoà thò: IC2max = 5.17 mA Ÿ ILmax | 5.17 mA Chöông 5 9 http://www.khvt.com
  11. 0ҥFKÿLӋQWӱ Phaân tích tín hieäu nhoû: Phaûn aùnh maïch cöïc B (nguoàn i1 vaø i2) veà cöïc E: Ñaët i0 = (i1 + i2)/2 vaø 'i = i2 – i1 Ÿ i1 = i0 – ('i/2) vaø i2 = i0 + ('i/2) Duøng phöông phaùp choàng traäp cho maïch töông ñöông tín hieäu nhoû, taùch thaønh 2 mode: x Mode chung (common mode): i1 = i2 = i0 Do ñoái xöùng: ie1c = ie2c Ÿ iRe = 2ie1c = 2ie2c Ÿ ve = (2Re)ie2c Taùch ñoâi: Re o 2Re Rb i 0 Ÿ ie2c = 2 Re  hib  Rb / h fe Chöông 5 http://www.khvt.com 10
  12. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = 'i/2 ie1d = - ie2d Ÿ iRe = 0 Ÿ ve = 0. Rb 'i Ngaén maïch Re Ÿ ie2d = 2( hib  Rb / h fe ) x Choàng traäp (superposition): Rb Rb ie2 = ie2c + ie2d = i0  'i 2 Re  hib  Rb / h fe 2( hib  Rb / h fe )  Rc iL = iie 2 = Aci0 + Adid Rc  R L  Rc Rb trong ñoù: Ac = : Ñoä lôïi doøng mode chung Rc  R L 2 Re  hib  Rb / h fe  Rc Rb Ad = : Ñoä lôïi doøng mode vi sai Rc  R L 2( hib  Rb / h fe ) 5.3.1 Tyû soá trieät tín hieäu ñoàng pha CMRR (Common Mode Rejection Ratio): Maïch khueách ñaïi vi sai lyù töôûng: Ac = 0: iL = Ad'i Ad Maïch thöïc teá: Ñònh nghóa: CMRR = Ac 2 Re  hib  Rb / h fe Re CMRR = | (Giaû söû Re >> hib + Rb/hfe) 2( hib  Rb / h fe ) hib  Rb / h fe Chöông 5 11 http://www.khvt.com
  13. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ví duï 5: Cho maïch trong ví duï 4. Tính CMRR. Giaû söû i0 = 1PA, xaùc ñònh giaù trò tín hieäu ngoõ vaøo mode vi sai ñeå ngoõ ra mode vi sai toái thieåu lôùn hôn 100 laàn ngoõ ra mode chung. Ac | - 0.1 Ad | - 14 Ÿ iL = -0.1i0 – 14'i CMRR = Ad / Ac = 140 (43dB) Ñeå ngoõ ra mode vi sai t 100ungoõ ra mode chung: 14'i t 100u(0.1i0) Ÿ 'i t 100u(i0 / CMRR) = 0.7 PA 5.3.2 Nguoàn doøng cöïc phaùt (Emitter) Ñeå taêng CMRR: Taêng Re : Söû duïng nguoàn doøng taïi cöïc E. Duøng TST T3 taïi cöïc E: V EE  V BB  0.7 iC3 = = const. Re Ÿ Xem T3 laø nguoàn doøng x Phaân tích tónh ñieåm: V EE  V BB  0.7 ICQ3 = Re Chöông 5 12 http://www.khvt.com
  14. 0ҥFKÿLӋQWӱ V EE  V BB  0.7 I CQ 3 Do tính ñoái xöùng: ICQ1 = ICQ2 = 2 2 Re Rb I CQ1 VC3 = VE1 = VE2 = - RbIb – VBE =  0.7  h fe Rb I CQ1 Ÿ VCEQ1 = VCEQ2 = VC1 – VE1 = (VCC – RcICQ1) – (  0.7  ) h fe Rb I CQ1 VCEQ3 = VC3 – VE3 = (  0.7  ) - (-VEE + ReICQ3) h fe x Phaân tích tín hieäu nhoû: Töông töï phaàn treân, thay Re baèng 1/hoe. Nhaän xeùt: 1/hoe raát lôùn: CMRR ñöôïc taêng ñaùng keå. Chænh caân baèng: (Balance control) Thöïc teá: T1 vaø T2 khaùc nhau Ÿ Duøng bieán trôû Rv giöõa E1 vaø E2 ñeå chænh caân baèng. Chöông 5 13 http://www.khvt.com
  15. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ñieàu kieän caân baèng: ICQ1 = ICQ2 KVL: RbIB1 + VBE1 + R1IEQ1 = RbIB2 + VBE2 + R2IEQ2 Ÿ (Rb / hfe1 + R1)IEQ1 + VBE1 = (Rb / hfe2 + R2)IEQ2 + VBE2 Giaû söû VBE1 = VBE2, caân baèng Ÿ Rb / hfe1 + R1 = Rb / hfe2 + R2 Maët khaùc: R1 + R2 = Rv R v Rb § 1 1 ·¸ R v Rb § 1 1 ·¸ Ÿ R1 =  ¨  vaø R2 =  ¨  2 2 ¨© h fe1 h fe 2 ¸¹ 2 2 ¨© h fe1 h fe 2 ¸¹ Phaân tích tín hieäu nhoû: Khi caân baèng: ICQ1 = ICQ2 Ÿ hib1 = hib2 = hib Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: Gioáng tröôøng hôïp ñoái xöùng, trong ñoù R v Rb § 1 1 ·¸ hib1 + Rb1 / hfe1 m hib1 + Rb1 / hfe1 + R1 = hib   ¨  2 2 ¨© h fe1 h fe 2 ¸¹ R R § 1 1 ·¸ hib2 + Rb2 / hfe2 m hib2 + Rb2 / hfe2 + R2 = hib  v  b ¨  2 2 ¨© h fe1 h fe 2 ¸¹  Rc Rb Ÿ Ad = : Giaûm so vôùi tröôøng hôïp khoâng duøng Rv Rc  R L 2[hib  Rv / 2  ( Rb / 2)(1 / h fe1  1 / h fe 2 )]  Rc Rb Ac = Rc  R L 2(1 / hoe3 )  [hib  Rv / 2  ( Rb / 2)(1 / h fe1  1 / h fe 2 )] Chöông 5 14 http://www.khvt.com
  16. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ví duï 6: Thieát keá maïch sau ñeå coù CMRR = 100 (40dB). Taûi 1K gheùp AC. TST coù hfe = 100. Theo hình veõ: R1 = R2 = 50 :; hfe1 = hfe2 = 100. Söû duïng coâng thöùc tính Ad vaø Ac ôû phaàn chænh caân baèng, thay 1/hoe baèng Re, suy ra: Ad 2 Re  hib  50  1000 / 100 Re CMRR = | Ac 2hib  100  2000 / 100 60  hib Yeâu caàu: CMRR t 100 Ÿ Re t 100(60 + hib) Giaû söû ICQ1 = ICQ2 = 1mA Ÿ hib = 25 : Ÿ Re t 8.5K. Choïn Re = 10K. Tính VEE: VEE = Rb1IB1 + VBE1 + R1IE1 + Re(2I1) = 20.8V DCLL: RDC = Rc + R2 + 2Re ACLL: Rac = Rc // RL Chöông 5 15 http://www.khvt.com
  17. 0ҥFKÿLӋQWӱ 5.4 Caáu hình Darlington Phaân tích tónh ñieåm: 9 DCLL cho T2: VCC = VCE2 + Rc(IC1 + IC2) + ReIE2 Do IC1 | IE1 = IB2 = IC2 / hfe2
  18. 0ҥFKÿLӋQWӱ Phaân tích tín hieäu nhoû: Phaûn aùnh maïch cöïc B1 cuûa T1 o Cöïc E1 vaø maïch cöïc E2 cuûa T2 o Cöïc B2 VT VT VT Tónh ñieåm: ICQ2 = hfe2ICQ1 Ÿ hie2 = h fe 2 h fe 2 = hib1 I CQ 2 h fe 2 I CQ1 I CQ1 i L  h fe 2 Rc h fe1 ( Rb / h fe1 )  h fe 2 RC h fe1 Rb Suy ra: Ai = | = ii Rc  R L ( Rb / h fe1 )  hib1  hie 2 Rc  R L Rb  2h fe1hib1 Rc Rb Ai =  ( h fe1 h fe 2 ) Rc  R L Rb  2hie1 Ÿ Xem 2TST gheùp Darlington œ 1 TST coù: hìe = 2hie1 vaø hfe = hfe1hfe2 Chöông 5 17 http://www.khvt.com
  19. 0ҥFKÿLӋQWӱ Ví duï 7: Xaùc ñònh tónh ñieåm cuûa maïch sau. Giaû söû hfe = 100. 2.9 Nguoàn doøng T5: VB5 =  6 = -4.14V 2.9  1.3 Giaû söû IB5
  20. 0ҥFKÿLӋQWӱ 5.5 Maïch khueách ñaïi gheùp Cascode MAÏCH 1: Caáu hình: CE – CB: Thöôøng duøng trong caùc maïch taàn soá cao. Phaân tích tín hieäu nhoû: vL v L i e 2 i b1 R1 // R2 Ñoä lôïi truyeàn ñaït (Transfer gain): AT h fb2 R L ( h fe1 ) ii i e 2 ib1 ii R1 // R2  hie1 Chöông 5 19 http://www.khvt.com

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản