intTypePromotion=1

Mạch điện tử-Chương số 5

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
61
lượt xem
9
download

Mạch điện tử-Chương số 5

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

Tài liệu tham khảo dùng cho sinh viên các trường đại học cao đẳng môn điện-điện tử

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Mạch điện tử-Chương số 5

  1. 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 1 Chöông 5 http://www.khvt.com
  2. 5.1 Giôùi thieäu Yeâu caàu thieát keá: Ñoä lôïi (gain), coâng suaát ra, ñaùp öùng taàn soá, … Söû duïng nhieàu hôn moät TST. Maïch khueách ñaïi DC: Gheùp tröïc tieáp (direct coupling) Maïch khueách ñaïi AC: Gheùp ñieän dung (capacitive coupling) 5.2 Gheùp Cascade caùc maïch khueách ñaïi Gheùp Cascade: Ngoõ ra cuûa taàng 1 laø ngoõ vaøo cuûa taàng 2, … Maïch coù theå goàm nhieàu caáu hình gheùp cascade (vd: CE-CC, CE-CE, …) Phaân tích: Xaùc ñònh tónh ñieåm Phaân tích maïch töông ñöông tín hieäu nhoû Xeùt maïch gheùp AC (ac-coupling) sau: Phaân tích DC, xaùc ñònh tónh ñieåm: Hai taàng ñoäc laäp (do gheùp AC): Chöông 2, 3. Phaân tích AC (tín hieäu nhoû): Maïch töông ñöông: Chöông 4 2 Chöông 5 http://www.khvt.com
  3. ' ' h fe 2 RC 2 h fe1 Rb 2 Rb1 i L ib 2 ib1 iL Ñoä lôïi doøng: Ai ' ' ii ib 2 ib1 ii RC 2 RL Rb 2 hie 2 Rb1 hie1 Giaû söû: hie1
  4. V BB V BEQ 1.3mA I CQ1 Taàng 1: Rb1 = R1 // R2 = 9.09K; VBB = VCCR1/(R1 + R2) = 1.82V Re1 Rb1 / h fe1 VT V 1920 ; hie 2 260 h fe 2 T Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: hie1 h fe1 I CQ1 I CQ 2 Ñoä lôïi aùp: 1 (1 // 9) 50 K v L v b 2 i b1 vL 100 1K // 100 K //( hie 2 50 K ) Av -32 1K (1 // 9) 1.9 50 K hie 2 vi v b 2 ib1 v i Bieân ñoä dao ñoäng cöïc ñaïi ñieän aùp ngoõ ra: MaxSwing = min(MaxSwing2 , Av2 MaxSwing1) vôùi Av2 : Ñoä lôïi ñieän aùp taàng 2. 4 Chöông 5 http://www.khvt.com
  5. Taàng 2: RDC1 = 1K; Rac1 = 1K // 1K = 0.5K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 2 MaxSwing2 = 5V Taàng 1: Taàng 2 maéc CC: Zin2 = Rb2 // [hie2 + (hfe2 + 1)(Re2//RL) 33K RDC1 = 1K + 1K = 2K; Rac1 = 1K // 33K 0.97K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 1 MaxSwing1 = 2.6V ( h fe 2 1)( Re 2 // R L ) Z in 2 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 Suy ra: MaxSwing = 2.6V 5 Chöông 5 http://www.khvt.com
  6. Ví duï 2: Cho maïch khueách ñaïi gheùp tröïc tieáp sau. Xaùc ñònh tónh ñieåm, ñoä lôïi aùp, maxswing ngoõ ra Xaùc ñònh tónh ñieåm: Ñeå ñôn giaûn, xem IB = 0 trong caùc tính toaùn tónh ñieåm. VBE1 = 0.7V I3 = 0.7/600 = 1.17 mA IC2 = IE2 = I3 = 1.17 mA 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 IC1 = (9 – 3.5)/2.2K = 2.5 mA Xaùc ñònh MaxSwing: Vì taàng 2 maéc CE (Av thöôøng >> 1) MaxSwing = MaxSwing2. Xeùt taàng 2: RDC = 1.3K + 1.8K + 0.6K = 3.7K Rac = 1.3K Töø DCLL vaø ACLL cuûa taàng 2 MaxSwing = MaxSwing2 = 1.5V 6 Chöông 5 http://www.khvt.com
  7. VT VT 1K ; hie 2 2.14 K h fe 2 Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: hie1 h fe1 I CQ1 I CQ 2 100 2.2 1 (0.6 // 0.8) v L ib 2 ib1 vL 100 1.3K Suy ra: Av 2.2 hie 2 0.2 K (0.6 // 1.8 // hie1 ) K (0.6 // 0.8) 1 vi ib 2 ib1 v i 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. Hoài tieáp: Xaùc ñònh ñoä oån ñònh: IC1 / T vaø IC2 / T: VB2 = 9V – 2.2K(IC1 + IB2) = 9 – 2.2K(IC1 + IC2 / hfe2) VE2 = VB2 – VBE2 = 9 – 2.2K(IC1 + IC2 / hfe2) – VBE2 Maët khaùc: VE2 = 1.8K IE2 + VBE1 1.8K IC2 + VBE1 IC2(1.8K + 2.2K / hfe2) = 9 – 2.2K IC1 – VBE1 – VBE2 Taïi B1: IC2 IE2 = IB1 + VBE1 / 0.6K IC1 / hfe1 + VBE1 / 0.6K 7 Chöông 5 http://www.khvt.com
  8. 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 IC1 2.2 K 5 2.5mV / 0 C I C1 0 = 5.7 A/0C Khi nhieät ñoä thay ñoåi: VBE / T = -k = -2.5 mV/ C 2.2 K T 2.5mV / 0 C 1 1 IC2 I C1 V BE1 = -4.2 A/0C Taïi B1:IC2 = IC1 / hfe1 + VBE1 / 0.6K 0.6 K 0.6 K T h fe1 T T 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 8 Chöông 5 http://www.khvt.com
  9. Phaân tích tónh ñieåm: VE1 = VE2 = (IE1 + IE2)Re – VEE = 2IE1Re – VEE = 2IE2Re – VEE Do tính ñoái xöùng, taùch thaønh 2 maïch (Re 2Re): V EE 0.7 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) / (2 0.9) = 5.17 mA VCEQ = 10 + 10 – 5.17(0.2 + 2 0.9) = 9.66V DCLL: RDC = Rc + 2Re = 2K ACLL: Rac = Rc // RL 10 (???) Döïa vaøo ñoà thò: IC2max = 5.17 mA ILmax 5.17 mA 9 Chöông 5 http://www.khvt.com
  10. 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 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: Mode chung (common mode): i1 = i2 = i0 Do ñoái xöùng: ie1c = ie2c iRe = 2ie1c = 2ie2c ve = (2Re)ie2c Taùch ñoâi: Re 2Re Rb i 0 ie2c = 2 Re hib Rb / h fe http://www.khvt.com 10 Chöông 5
  11. Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = i/2 ie1d = - ie2d iRe = 0 ve = 0. Rb i Ngaén maïch Re ie2d = 2( hib Rb / h fe ) Choàng traäp (superposition): Rb Rb i0 i ie2 = ie2c + ie2d = 2 Re Rb / h fe 2( hib Rb / h fe ) hib Rc iie 2 = Aci0 + Adid iL = 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 Rb / h fe hib Re CMRR = (Giaû söû Re >> hib + Rb/hfe) 2( hib Rb / h fe ) Rb / h fe hib 11 Chöông 5 http://www.khvt.com
  12. Ví duï 5: Cho maïch trong ví duï 4. Tính CMRR. Giaû söû i0 = 1 A, 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 iL = -0.1i0 – 14 i CMRR = Ad / Ac = 140 (43dB) Ñeå ngoõ ra mode vi sai 100 ngoõ ra mode chung: 14 i 100 (0.1i0) i 100 (i0 / CMRR) = 0.7 A 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: 0.7 V EE V BB iC3 = = const. Re Xem T3 laø nguoàn doøng Phaân tích tónh ñieåm: 0.7 V EE V BB ICQ3 = Re 12 Chöông 5 http://www.khvt.com
  13. 0.7 I CQ 3 V EE V BB Do tính ñoái xöùng: ICQ1 = ICQ2 = 2 2 Re Rb I CQ1 0.7 VC3 = VE1 = VE2 = - RbIb – VBE = h fe Rb I CQ1 VCEQ1 = VCEQ2 = VC1 – VE1 = (VCC – RcICQ1) – ( 0.7 ) h fe Rb I CQ1 VCEQ3 = VC3 – VE3 = ( 0.7 ) - (-VEE + ReICQ3) h fe 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 Duøng bieán trôû Rv giöõa E1 vaø E2 ñeå chænh caân baèng. 13 Chöông 5 http://www.khvt.com
  14. Ñieàu kieän caân baèng: ICQ1 = ICQ2 KVL: RbIB1 + VBE1 + R1IEQ1 = RbIB2 + VBE2 + R2IEQ2 (Rb / hfe1 + R1)IEQ1 + VBE1 = (Rb / hfe2 + R2)IEQ2 + VBE2 Giaû söû VBE1 = VBE2, caân baèng Rb / hfe1 + R1 = Rb / hfe2 + R2 Maët khaùc: R1 + R2 = Rv Rb 1 1 Rb 1 1 Rv Rv R1 = vaø R2 = 2 2 h fe1 2 2 h fe1 h fe 2 h fe 2 Phaân tích tín hieäu nhoû: Khi caân baèng: ICQ1 = ICQ2 hib1 = hib2 = hib Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: Gioáng tröôøng hôïp ñoái xöùng, trong ñoù Rb 1 1 Rv hib1 + Rb1 / hfe1 + R1 = hib hib1 + Rb1 / hfe1 2 2 h fe1 h fe 2 Rb 1 1 Rv hib2 + Rb2 / hfe2 + R2 = hib hib2 + Rb2 / hfe2 2 2 h fe1 h fe 2 Rc Rb 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 )] 14 Chöông 5 http://www.khvt.com
  15. 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: 2 Re hib 50 1000 / 100 Ad Re CMRR = 2hib 100 2000 / 100 60 hib Ac Yeâu caàu: CMRR 100 Re 100(60 + hib) Giaû söû ICQ1 = ICQ2 = 1mA hib = 25 Re 8.5K. Choïn Re = 10K. Tính VEE: VEE = Rb1IB1 + VBE1 + R1IE1 + Re(2I1) = 20.8V DCLL: RDC = Rc + R2 + 2Re ACLL: Rac = Rc // RL 15 Chöông 5 http://www.khvt.com
  16. 5.4 Caáu hình Darlington Phaân tích tónh ñieåm: DCLL cho T2: VCC = VCE2 + Rc(IC1 + IC2) + ReIE2 Do IC1 IE1 = IB2 = IC2 / hfe2
  17. Phaân tích tín hieäu nhoû: Phaûn aùnh maïch cöïc B1 cuûa T1 Cöïc E1 vaø maïch cöïc E2 cuûa T2 Cöïc B2 VT VT VT hie2 = h fe 2 h fe 2 Tónh ñieåm: ICQ2 = hfe2ICQ1 = hib1 I CQ 2 h fe 2 I CQ1 I CQ1 h fe1 ( Rb / h fe1 ) h fe 2 Rc h fe 2 RC h fe1 Rb i Suy ra: Ai = L = Rc R L ( Rb / h fe1 ) 2h fe1hib1 ii hib1 hie 2 Rc R L Rb Rc Rb ( h fe1 h fe 2 ) Ai = Rc R L Rb 2hie1 Xem 2TST gheùp Darlington 1 TST coù: hìe = 2hie1 vaø hfe = hfe1hfe2 17 Chöông 5 http://www.khvt.com
  18. Ví duï 7: Xaùc ñònh tónh ñieåm cuûa maïch sau. Giaû söû hfe = 100. 2.9 6 Nguoàn doøng T5: VB5 = = -4.14V 2.9 1.3 Giaû söû IB5
  19. 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: R1 // R2 v L i e 2 i b1 vL h fb2 R L ( h fe1 ) Ñoä lôïi truyeàn ñaït (Transfer gain): AT R1 // R2 hie1 ii i e 2 ib1 ii 19 Chöông 5 http://www.khvt.com
  20. Phaân tích DC: Giaû söû boû qua IB1 vaø IB2: VB1 = VCCR1 / (R1 + R2 + R3) VE1 = VB1 - VBE1 = VB1 – 0.7 V B1 0.7 IC1 = = IC2 Re VB2 = VCC(R1 + R2) / (R1 + R2 + R3) VE2 = VB2 - VBE2 = VB2 – 0.7 VCE1 = VC1 - VE1 = (VE2 – RcIC1) – VE1 VCE2 = VC2 – VE2 = (VCC – RLIC2) – VE2 MAÏCH 2: T1: CE T2 vaø T3: Maïch Cascode, duøng ñeå chuyeån möùc DC cuûa (vL) ñeán 0 (level shifting) duøng trong caùc maïch KÑ gheùp tröïc tieáp (direct – coupled amplifiers). 20 Chöông 5 http://www.khvt.com
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2