Mạch điện tử 2

Chia sẻ: Vu Duy Tu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:198

Thêm vào BST

Báo xấu

670
lượt xem 278
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch điện tử là một môn quan trong ngành điện tử viễn thông.Đây là phần kiến thức cơ bản các bạn theo ngành phải biết: Chương 1: Đáp ứng tần số thấp của mạch khuyếch đại ghép RC (Lý thuyết và bài tập) Chương 2: Đáp ứng tần số cao của mạch khuyếch đại ghép RC (Lý thuyết và bài tập) Chương 3: Khuếch đại công suất âm tần (Lý thuyết và bài tập) Chương 4: Khuếch đại công hưởng (Lý thuyết và bài tập) Chương 5: Cơ bản về khuếch đại thuật toán (Lý thuyết và bài tập) Chương 6: Ứng dụng mạch khuếch đại...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mạch điện tử 2

M CL C CHƯƠNG 5: ÐÁP NG T N S C A BJT VÀ FET CHƯƠNG 6: CÁC D NG LIÊN K T C A BJT VÀ FET CHƯƠNG 7: OP-AMP-KHU CH Ð I VÀ NG D NG CHƯƠNG 8:M CH KHU CH Ð I H I TI P (Feedback Amplifier) CHƯƠNG 9: M CH KHU CH Ð I CÔNG SU T (Power Amplifier) CHƯƠNG 10: M CH DAO Ð NG (Oscillators)
Chương 5 ÐÁP NG T N S C A BJT VÀ FET ******** N i dung: 5.1 Decibel. 5.2 M ch l c thư ng thông. 5.3 M ch l c h thông RC. 5.4 ðáp ng t n s th p c a m ch khu ch ñ i dùng BJT. 5.5 5.5 ðáp ng t n s th p c a m ch khu ch ñ i dùng FET. 5.6 5.6 Hi u ng Miller. 5.7 5.7 ðáp ng t n s cao c a m ch khu ch ñ i dùng BJT. 5.8 5.8 ðáp ng t n s cao c a m ch khu ch ñ i dùng FET. Bài t p cu i chương. Trong các chương 2, 3, 4 ta ñã phân tích các m ch khu ch ñ i tín hi u nh dùng BJT và FET. Vi c phân tích ñó ch ñúng trong m t d i t n s nh t ñ nh, ñó ta gi s các t liên l c ngõ vào, ngõ ra và phân dòng có dung kháng không ñáng k và ñư c xem như n i t t t n s c a tín hi u. Ngoài ra d i t n s ñó nh hư ng c a các ñi n dung liên c c trong BJT và FET không ñáng k . D i t n s này thư ng ñư c g i là d i t n s gi a. Trong chương này ta s kh o sát nh hư ng c a các t liên l c, phân dòng (có ñi n dung l n) t n s th p và các t liên c c (có ñi n dung nh ) t n s cao lên các thông s c a m ch khu ch ñ i. Trư c khi ñi vào chi ti t, ta c n bi t qua m t s khái ni m c n thi t như là m t công c kh o sát. 5.1 DECIBEL: Ta xem m ch tương ñương 2 c ng hình 5.1 Công su t ngõ vào ñư c ñ nh nghĩa: Pi=vi.ii
Công su t ngõ ra ñư c ñ nh nghĩa: P0=v0.i0 Trong k ngh ngư i ta thư ng ñưa ra m t ñơn v là decibel (dB) ñ di n t ñ l i công su t. Ðơn v căn b n ban ñ u là Bel và ñư c ñ nh nghĩa: 5.2 M CH L C THƯ NG THÔNG R.C: D ng m ch căn b n như hình 5.2
T C ñư c xem như n i t t (short-circuit), k t qu là: v0 ≈ vi - kho ng gi a 2 t n s này, ñ l i ñi n th AV=v0 /vi thay ñ i nhu hình 5.3. Khi t n s tăng, dung kháng c a t C gi m và tín hi u ng ra v0 l n d n. Ði n th ngõ vào và ngõ ra liên h v i nhau b ng công th c: T i AV=1 ⇒v0=vi (tr t i ña) AV(dB)=20Log1=0dB V y t n s c t là t n s t i ñó ñ l i gi m ñi l n hay gi m ñi 3dB. N u phương trình ñ l i ñư c vi t dư i d ng s ph c:
Khi f
5.3 M CH L C H THÔNG RC: D ng m ch căn b n như hình 5.6. kho ng gi a 2 t n s này, ñ l i ñi n th thay ñ i như hình 5.7. Khi t n s tăng d n, dung kháng c a t C càng gi m và v0 càng gi m.
Tương t như m ch l c h thông, khi f>>fi thì AV(dB) =-20log(f/fi) và ñ d c c a gi n ñ cũng là 20dB/decade. 5.4 ÐÁP NG T N S TH P C A M CH KHU CH Ð I DÙNG BJT: Trong ño n này, ta phân tích m ch khu ch ñ i dùng c u chia ñi n th , nhưng k t qu cũng có th ñư c áp d ng cho các m ch khác. T i t n s c t fLS, ñi n th tín hi u vi b ng 70.7% so v i giá tr ñư c xác ñ nh b i phương trình (5.11) và như v y ta th y CS ch có nh hư ng lên ñ khu ch ñ i c a m ch t n s th p. m ch khu ch ñ i như hình (5.8), khi phân tích nh hư ng c a CS; ta gi s CE và CC có dung kháng khá l n và xem như n i t t t n s c a tín hi u. V i gi s này, m ch tương ñương xoay chi u ngõ vào như hình 5.10.
CC: Vì CC ñư c n i gi a ng ra c a BJT và t i nên hình nh CC và RL, R0 như m t m ch l c thư ng thông. T n s c t do nh hư ng c a CC có th ñư c xác ñ nh b i: Gi s r ng nh hư ng c a CS và CE không ñáng k , ñi n th ngõ ra s gi m còn 70.7% so v i v0 t n s gi a t i fLC. M ch tương ñương xoay chi u ngõ ra như hình 5.12. V y R0 = RC //r0. CE: Ta có th xem CE nhìn h th ng như hình v 5.13
Ð xác ñ nh nh hư ng c a CE lên ñ khu ch ñ i c a m ch, ta xem m ch hình 5.16, trong ñó ñ khu ch ñ i ñư c cho b i: khi không có CE. Khi ta m c CE vào m ch, nh n th y: - t n s th t th p, dung kháng c a CE l n, CE có th xem như h m ch và ñ l i ñi n th s nh nh t ñư c tính b ng công th c (5.17). - Khi t n s tín hi u tăng d n, dung kháng c a CE gi m và vì m c song song v i RE nên t ng tr nhìn chân E gi m nên ñ khu ch ñ i tăng d n. - Khi t n s ñ l n (t n s gi a hay t n s cao) t CE xem như n i t t và ñ l i ñi n th s c c ñ i và . - T i t n s fLE, ñ l i ñi n th s gi m 3dB so v i t n s gi a. Như v y ta th y r ng ñáp ng t n s th p c a m ch là do nh hư ng c a CS, CC, CE. T n s c t th p (t n s t i ñó ñ l i gi m 3dB) c a m ch s là t n s c t th p cao nh t c a fLS, fLC và fLE. 5.5 ÐÁP NG T N S TH P C A M CH KHU CH Ð I DÙNG FET: Vi c phân tích m t m ch khu ch ñ i dùng FET t n s th p cũng tương t như m ch khu ch ñ i dùng BJT ño n trư c. Ba t ñi n t o nh hư ng ñ n ñ l i t n s th p là CG, CC và CS. Ta xem m t m ch khu ch ñ i dùng FET như hình 5.17.
CG: Do t CG n i gi a ngu n tín hi u và h th ng linh ki n nên m ch tương ñương như hình 5.18. T n s c t th p do nh hư ng c a CG ñư c xác ñ nh b i: CC: T liên l c ngõ ra CC ñư c n i gi a linh ki n và t i nên m ch tương ñương ngõ ra như hình 5.19. T n s th p do nh hư ng c a CC ñư c xác ñ nh b i: Trong ñó: R0 = RD //rd. CS: T c c ngu n CS nhìn h th ng như hình 5.20. Do ñó t n s th p do hi u ng c a CS ñư c xác ñ nh b i:
Ð xác ñ nh Req, ta chú ý m ch tương ñương ngõ ra c a m ch dùng FET bên trên như sau: Ta chú ý là: vgs = vg - vS = vi - v0. Ta thay ngu n dòng gmvgs b ng ngu n ñi n th và ñ tính Req ta cho ngõ vào b ng 0 t c vi = 0. M ch v l i như hình 5.12b. 5.6 HI U NG MILLER: vùng t n s cao, các ñi n dung l n (t liên l c, t phân dòng), ñư c xem như n i t t và không nh hư ng ñ n các thông s c a m ch. Ði n dung nh hư ng quan tr ng ñ n ho t ñ ng c a m ch là các ñi n dung liên c c bên trong linh ki n và ñi n dung t o b i dây n i bên ngoài linh ki n. Xem m t m ch khu ch ñ i ñ o (d ch pha 1800 gi a ngõ vào và ngõ ra). Ði n dung ngõ vào và ngõ ra s gia tăng b i tác d ng c a ñi n dung liên c c gi a ngõ ra và ngõ vào c a linh ki n và nó s làm thay ñ i ñ khu ch ñ i c a
m ch. Trong mô hình 5.22, ñi n dung “h i ti p” này ñư c ñ nh nghĩa là Cf. Áp d ng ñ nh lu t Kirchoff v dòng ñi n ta có: ii=i1+i2 T phương trình này ta v l i m ch tương ñương như hình 5.23. Các t liên c c ngõ vào c a m ch ñi n ñư c xem như m c song song v i CM. T ng quát, ñi n dung ngõ vào hi u ng Miller ñư c ñ nh nghĩa b i: CMi = (1-AV)Cf (5.23) Như v y t n s cao, ñ l i ñi n th AV là m t hàm s theo CMi. Vì ñ l i t n s gi a là c c ñ i nên ta có th dùng ñ l i t i ña này ñ xác ñ nh CMi trong công th c (5.23). Hi u ng Miller cũng làm gia tăng ñi n dung ngõ ra, chúng ph i ñư c ñ ý ñ n khi xác ñ nh t n s ng t cao.
5.7 ÐÁP NG T N S CAO C A M CH KHU CH Ð I DÙNG BJT: Các thông s c a h th ng. 5.8.1 5.8.2 S bi n thiên c a hfc hay (β) theo t n s . vùng t n s cao, có 2 v n ñ xác ñ nh ñi m -3dB: ñi n dung c a h th ng (ký sinh và liên c c) và s ph thu c vào t n s c a hfe hay β. 5.7.1 Các thông s c a h th ng: Ta xem m ch khu ch ñ i dùng BJT t n s cao như hình 5.25
Cbe, Cbc, Cce là các t liên c c c a BJT do ch t o. Cwi, Cw0 là các t ký sinh do h th ng dây n i, m ch in ngõ vào và ngõ ra c a BJT. Như v y, m ch tương ñương xoay chi u t n s cao có th ñư c v l i như hình 5.26. Trong ñó: Ci = Cwi + Cbe + CMi C0 = Cw0 + Cce + CM0 Chú ý s v ng m t c a CS, CC, CE vì vùng t n s cao các t này xem như n i t t. Thông thư ng Cbe và Cce nh nh t. Trong các sách tra c u, nhà s n xu t thư ng ch cho bi t Cbe, Cbc mà b qua Cce. Dùng ñ nh lý Thevenin bi n ñ i m ch ngõ vào và ngõ ra, ta ñư c:
V i: Rth1 = RS //R1 //R2 //Ri T n s gi m 3dB do tác d ng c a Ci là: Trong ñó: Ci = Cwi + Cbe + CMi Ci= Cwi + Cbe + (1-AV)Cbc t n s r t cao, nh hư ng c a Ci là làm gi m t ng tr vào c a h th ng, gi m biên ñ tín hi u ñưa vào h th ng (gi m dòng ib) và do ñó làm gi m ñ l i c a m ch. ngõ ra v i: Rth2 = Rc //RL //r0 t n s r t cao, dung kháng c a C0 gi m nên làm gi m t ng tr ra c a h th ng và k t qu là v0 b gi m và v0 s ti n d n v 0 khi XC0 càng nh . T n s c t cao c a m ch ñư c xác ñ nh là t n s c t th p trong 2 t n s c t fHi và fH0. Ngoài ra vì hfe (hay β) cũng gi m khi t n s tăng nên cũng ph i ñư c xem là m t y u t ñ xác ñ nh t n s c t cao c a m ch ngoài fHi và fH0. 5.7.2 S bi n thiên c a hfe (hay β) theo t n s : Ta ch p nh n s bi n thiên c a hfe (hay β) theo t n s b ng h th c: ngư I ta thư ng dùng m ch tương ñương c a BJT theo thông s h n t p π(lai π) t n s cao.
N u sách tra c u cho fα thì ta có th suy ra fβ t công th c liên h : fβ = fα(1-α) Tích s ñ l i-băng t n ñư c ñ nh nghĩa cho BJT b i ñi u ki n:
fT ≈ hfe(mid).fβ (5.30) Chú ý là fβ ≈ BW = băng t n; nên fT chính là tích ñ l i băng t n.
5.8 ÐÁP NG T N S CAO C A M CH KHU CH Ð I DÙNG FET: Vi c phân tích m t m ch khu ch ñ i dùng FET t n s cao cũng tương t như BJT. V i FET cũng có các ñi n dung liên c c Cgs, Cds, Cgd và t ký sinh ngõ vào Cwi, ngõ ra Cw0. Cgs và Cgd kho ng t 1pF ñ n 10 pF trong lúc Cds nh hơn nhi u (t 0.1pF ñ n 1pF). Ta xem m ch khu ch ñ i dùng FET như hình 5.32. M ch tương ñương xoay chi u như hình 5.33. Trong ñó: Ci = CWi + CgS + CMi V i CMi = (1-AV)Cgd