1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Bài giảng Điện tử cơ bản: Phần 2 - ĐH Phạm Văn Đồng

Bài giảng Điện tử cơ bản: Phần 2 - ĐH Phạm Văn Đồng

(NB) Bài giảng Điện tử cơ bản: Phần 2 cung cấp những thông tin như Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, Các mạch khuếch đại ghép tầng, Khuếch đại thuật toán và mạch ứng dụng. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung của bài giảng. Chương 6 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 6.1. Giới thiệu chung Cấu trúc cơ bản, kí hiệu và các đặc tính của transistor đã được giới thiệu ở chương 3 và chương 4. Phân cực cho transistor đã trình bày chi tiết ở chương 5. Chương này sẽ khảo sát đáp ứng tín hiệu ac của m

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 56

Ngày tạo 5/20/2020 5:11:00 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 3.28 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Điện tử cơ bản: Phần 2 - ĐH Phạm Văn Đồn... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Chương 6 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 6.1. Giới thiệu chung Cấu trúc cơ bản, kí hiệu và các đặc tính của transistor đã được giới thiệu ở chương 3 và chương 4. Phân cực cho transistor đã trình bày chi tiết ở chương 5. Chương này sẽ khảo sát đáp ứng tín hiệu ac của mạch khuếch đại transistor đối với tín hiệu nhỏ. Một trong những vấn đề quan tâm trong quá trình phân tích các mạch transistor là biên độ của tín hiệu ngõ vào và ngõ 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 biệt 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 tín hiệu vào nhỏ. Một mô hình thường được sử dụng trong phân tích ac tín hiệu nhỏ của mạch transistor là: mô hình thông số lai -h (hybrid). 6.2. Đặc trưng cơ bản của một tầng khuếch đại Hình 6.1. Sơ đồ khối của mạch khuếch đại Từ sơ đồ khối của bộ khuếch đại, ta có: - Tổng trở vào Zi: vi Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: Z i  ii - Tổng trở ra Zo: Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngõ ra nhưng hoàn toàn khác với tổng trở ngõ vào: tổng trở ra được xác định tại các đầu ngõ ra nhìn vào hệ thống khi không có tín hiệu ở ngõ vào. v0 Tổng trở ra xác định theo phương trình: Z 0  i0 vi  0 - Độ lợi điện áp: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp, vo chính là tỷ số điện áp ngõ ra và ngõ vào: A V  vi vo Zi Đối với hệ thống hình 6.1, độ lợi áp toàn mạch là: A V   AV S v s Zi  R s - Độ lợi dòng điện: io Độ lợi dòng điện được xác định bởi phương trình: A i  ii Trang 67
  2. Đối với hệ thống như hình 6.1 dòng điện ngõ vào và dòng điện ngõ ra được xác v v định: i i  i và i o   o Zi RL vo io RL v Z Z Khi đó độ lợi dòng điện: A i      o i  A V i ii vi vi R L RL Zi po vo io - Độ lợi công suất: A p    A vAi pi vi ii - 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. 6.3. Mô hình của BJT 6.3.1. Mạng 2 cửa Một mạng 2 cửa tuyến tính có thể đưa về mô hình tương đương là mô hình  , T hay mô hình h theo các tham số vi phân y, z hay h. Ở đây ta chỉ khảo sát mô hình mạng 2 cửa theo tham số h. Xét mô hình mạng hai cửa tuyến tính như hình 6.2. Hình 6.2. Mạng hai cửa Trong đó - ii , vi : là dòng điện và điện áp ngõ vào của mạng hai cửa. - io , vo : là dòng điện và điện áp ngõ ra của mạng hai cửa. Ta có phương trình theo tham số vi phân h của mạng hai cửa tuyến tính là: vi  h11ii  h12vo io  h21ii  h22vo Từ 2 phương trình trên ta suy ra được: vi h11   h i () là điện trở ngõ vào khi ngắn mạch ngõ ra. ii vo  0 vi h 12   h r ( ) là hệ số truyền ngược điện áp khi hở mạch ngõ vào. vo ii  0 Trang 68
  3. io h 21   h f ( ) là hệ số truyền thuận dòng điện khi ngắn mạch ngõ ra. ii vo  0 io h 22   h O ( 1 ) là điện dẫn ngõ ra khi hở mạch ngõ vào. vo ii  0 Từ 2 phương trình theo hik ta vẽ được mô hình theo tham số hik như hình 6.3. Hình 6.3. Mô hình theo thông số h của mạng hai cửa tuyến tính 6.3.2. Mô hình tương đương của BJT (Xét cho từng mạch CE, CB, CC) Khi BJT làm việc với tín hiệu nhỏ, nghĩa là trên cơ sở điện áp một chiều phân cực cho hai tiếp giáp JE và JC (xác định điểm làm việc tĩnh Q) khi có thêm tín hiệu xoay chiều ở ngõ vào có biên độ nhỏ thì BJT khuếch đại để đưa tín hiệu xoay chiều này đến ngõ ra nhưng có biên độ lớn hơn. Ở trạng thái đó (trạng thái động tín hịêu nhỏ), một cách gần đúng có thể coi BJT như một phần tử tuyến tính. Điều này hoàn toàn cho phép, vì trên các đường đặc tuyến Vôn-Ampe của BJT ở chương 3 có thể xem là một đường thẳng tuyến tính trong những vùng lân cận của điểm làm việc của BJT nằm trong vùng khuếch đại. Mặc dù BJT có nhiều cách mắc khác nhau (CE, CB, CC) nhưng tất cả có thể xem là một mạng hai cửa.Vì 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. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn đại lượng phụ thuộc và không phụ thuộc thông qua các tham số để biểu diễn khả năng hoạt động của BJT. Lưu ý: Các tham số vi phân hik chính là các tham số xoay chiều, chúng biểu thị cho độ dốc (hoặc nghịch đảo độ dốc) của các đặc tuyến tĩnh tương ứng, vì vậy chúng thay đổi theo điểm làm việc tương ứng. Mạch điện hình 6.3 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 6.4. Hình 6.4. Cấu hình mạch tương đương của transistor Trang 69
  4. a. Mạch CE Cấu hình mạch tương đương của transistor E chung như hình 6.5, trong đó các thông số được thêm vào chữ e để phân biệt đây là cấu hình mạch tương đương E chung. Chú ý: dòng vào ii  ib , dòng ra io  ic , điện áp vào vbe và điện áp ra vce . Mạch CE trong hình 6.5a và mô hình tương đương của BJT mắc CE như hình 6.5b. Hình 6.5. a. Mạch CE; b. Mô hình tương đương của mạch CE vbe  hie ib  hre vce Phương trình của mạch CE: { ic  h fe ib  hoevce Trong đó các tham số vi phân của CE là: vbe v i i hie  ; hre  be ; h fe  c ; hoe  c ib vce  0 vce ib  0 ib vce  0 vce ib  0 * Xác định các giá trị thông số của BJT bằng đồ thị: - Xác định hie: Sử dụng thông số rik ở mạch tương đương vật lý như hình 6.6 để xác định thông số hik: u BE i b .rb  i e .re h ie  rie    rb  (1  ).re  .re ib ib 26(mV ) Trong đó: re  I EQ (mA) Hình 6.6. Mô hình rik Xét đường đặc tuyến ngõ vào khi cố định V CE VCEQ như hình 6.7 Hình 6.7. Đặc tuyến ngõ vào trong mạch CE Trang 70
  5. v be v V Từ hình 6.7 ta có: h ie   be   T i b VCEQ  0 i b I EQ 26 mV Tại nhiệt độ phòng t = 25oC: hie   I EQ VT 26 mV Đặt re   , Suy ra: hie  re I EQ I EQ 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. - Xác định hre: hre.uCE là 1 nguồn áp, nó thể hiện ảnh hưởng của điện áp ngõ ra đối với điện áp ngõ vào, tức thể hiện sự truyền đạt điện áp theo chiều ngược lại. Trên thực tế, hre có giá trị rất bé nên nguồn áp này được xem như có giá trị bằng 0, có thể bỏ qua đại lượng này. Xét đường đặc tuyến ngõ vào khi cố định I B  I BQ như hình 6.8. Từ hình 6.8 ta có: v be v h re   be  0 Hình 6.8. Đặc tuyến ngõ vào trong mạch CE v ce I BQ v ce - Xác định hfe: Xét đường đặc tuyến ngõ ra, khi cố định VCE  VCEQ như hình 6.9. Hình 6.9. Đặc tuyến ngõ ra trong mạch CE i c i Từ hình 6.9 ta có: h fe   c  i b VCEQ i b - Xác định hoe: Xét đường đặc tuyến ngõ ra, khi cố định I B  I BQ như hình 6.10. Trang 71
  6. Hình 6.10. Đặc tuyến ngõ ra trong mạch CE i c i Từ hình 6.10 ta có: h oe   c 0 v ce VCEQ v ce Trong cấu hình E chung thì giá trị của thông số hr là một đại lượng tương đối nhỏ, có thể xem hr  0 nên hr vo  0 , kết quả là ngắn mạch phần tử này. Đại lượng 1 h oe thường có giá trị rất lớn nên có thể bỏ qua nếu so sánh với điện trở tải. Kết quả mô hình tương đương gần đúng của transistor cấu hình E chung như hình 6.11 Hình 6.11. Mô hình tương đương gần đúng của BJT Thông thường người ta cũng sử dụng mô hình gần đúng của BJT như hình 6.12. Hình 6.12. Mô hình gần đúng của BJT b. Mạch CB Hình 6.13. a. Mạch CB; b. Mô hình tương đương của mạch CB Trang 72
  7. Cấu hình mạch tương đương của transistor B chung như hình 6.13a, trong đó các thông số được thêm vào chữ b để phân biệt đây là cấu hình mạch tương đương cực B chung. Chú ý: Dòng vào ii  ie ;dòng ra i o  i c ; Điện áp vào v i  v eb ; điện áp ra v o  vcb . Mạch CB trong hình 6.13a và mô hình tương đương của BJT mắc CE như hình 6.13b. veb  hibie  hrb vcb Phương trình của mạch CB: {  ic  h fbie  hobvcb Trong đó các tham số vi phân của mạch CB là: veb v i i hib  ; hrb  eb ; h fb   c ; h ob   c ie vcb  0 vcb ie  0 i e v cb  0 v cb i e  0 - Xác định thông số hib: Sử dụng thông số rik ở mạch tương đương vật lý như hình 6.14 để xác định thông số hie: u EB ib .rb  ie .re 26 mV hib  rib    re ; re  ie ie IE - Xác định thông số hrb: h rb  0 - Xác định thông số hfb: Hình 6.14. Mô hình mạch CB i c i h fb     c   i e VCBQ i b - Xác định thông số hob: h ob  0 Sơ đồ tương đương gần đúng của BJT mắc CB trong hình 6.15. Hình 6.15. Mô hình tương đương gần đúng của mạch CB Bảng chuyển đổi thông số giữa các dạng mạch CE và CB cùng BJT: h ie h  h oe h h h ib   re ; h rb  ie  h re  0 ; h fb   fe    1 ; h ob  oe  0 1  h fe 1  h fe 1  h fe 1  h fe Trang 73
  8. c. Mạch CC Mô hình mạch CC của BJT ít được sử dụng, nên ở đây không xây dựng mô hình cho mạch CC của BJT. Đối với mạch CC, sử dụng mô hình BJT giống mạch EC. 6.4. Mô hình của FET 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 mạch khuếch đại dùng FET (CS, CD và CG) nhưng đều có thể coi tương đương như một mạng hai cửa và khi FET hoạt động với tín hiệu nhỏ thì hoàn 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 như hình 6.16. Hình 6.16. Mô hình tương đương của FET 6.4.1. JFET Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của JFET mắc SC như hình 6.17: Hình 6.17. Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của JFET mắc SC Trong đó: Độ xuyên dẫn gm được định nghĩa: I d i V ID gm   d  g mo (1  GS )  g mo Vgs v gs VP I DSS Với g m o là độ xuyên dẫn của JFET tại VGS  0 là: 2 I DSS gmo  VP Hình 6.18. Xác định gm trên đặc tuyến truyền đạt Trang 74
  9. Vds v ds Và rd điện trở máng nguồn: rd   I d i d VGSQ Hình 6.19. Xác định rd trên đặc tuyến ngõ ra Đối với JFET, mối quan hệ giữa dòng điện ngõ ra và điện áp ngõ vào là: 2  V  I D  I DSS 1  GS   VP  6.4.2. 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. 2  V  I D  I DSS 1  GS  ;  VP  I d i V ID gm   d  g mo (1  GS )  g mo Vgs v gs VP I DSS b. E_MOSFET I D  k VGS  VT  2 I d i gm   d  2k (VGS  VT ) Vgs v gs Hình 6.20. Xác định gm trên đặc tuyến truyền đạt Trang 75
  10. 6.4.3. Các chỉ tiêu của bộ khuếch đại dùng FET Các mạch khuếch đại dùng FET chỉ có 3 thông số: - Tổng trở vào Zi: vi Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: Z i  ii - Tổng trở ra Zo: Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngõ 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. v0 Tổng trở ra xác định theo phương trình: Z 0  i0 vi  0 - Độ lợi điện áp: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp, vo chính là tỷ số điện áp ngõ ra và ngõ vào: A V  vi vo Zi Đối với hệ thống hình 6.1, độ lợi áp toàn mạch là: A vs   Av vs Zi  R s 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. 6.5. Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng dùng BJT 6.5.1. Mạch khuếch đại CE Sơ đồ mạch khuếch đại Emitter chung như hình 6.21. Tác dụng của các linh kiện trong mạch: - En là nguồn tín hiệu xoay chiều cần khuếch đại. - Rn là điện trở trong của nguồn En; - Rt là điện trở tải. - C1 là tụ liên lạc ngõ vào, tụ C1 có tác dụng cho tín hiệu xoay chiều đi qua, đồng thời ngăn thành phần tín hiệu 1 chiều ảnh hưởng đến nguồn xoay chiều. Hình 6.21. Mạch khuếch đại CE - C2 là tụ liên lạc ngõ ra, tụ C2 có tác dụng cho tín hiệu xoay chiều đi qua tải, đồng thời ngăn thành phần tín hiệu 1 chiều ảnh hưởng đến điện trở tải Rt. Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình 6.22. Trang 76
  11. Hình 6.22. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Xác định các thông số của mạch gồm: tổng trở vào, tổng trở ra, hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện. - Tổng trở vào: Z i  R BB // Z b Trong đó: R BB  R B1 // R B 2 ; Z b  h ie  rb  (1  )re  re - Tổng trở ra: Được xác định khi tín hiệu vào en = 0, suy ra ii = ib = 0 nên có thể xem là hở mạch nguồn dòng như hình 6.23. Kết quả là tổng trở ra: vo 1 Z o  RC //  RC Hình 6.23. Mạch xác định tổng trở ngõ ra khi vi = 0 io hoe io - Tính hệ số khuếch đại dòng điện: A i  ii Trong đó: v o  R t .i o  (R C // R t ).i c v i  Z i .i i  Z b .i b v o R t .i o  (R C // R t ).i c (R // R t ) Lập tỉ số:     C vi Z i .i i Z b .i b Zb io  Z i ( RC // Rt ).ic Z ( RC // Rt ) Z RC Suy ra: Ai      i   i ii Rt Z b .ib Zb Rt Z b RC  Rt vo vo vi - Tính hệ số khuếch đại điện áp: A v   en vi en v o R t .i o  (R C // R t ).i c (R // R t ) Trong đó:     C vi Z i .i i Z b .i b Zb vi Zi  e n Zi  R n v o v o vi ( R // Rt ) Zi Lập tỉ số: Av   .   C . en vi en Zb Z i  Rn Trang 77
  12. (R C // R t ) Nếu Rn = 0 thì: A v   Zb Rt Zi Rt Ngoài ra, Av có thể xác định theo Ai như sau: A v  Ai . .  Ai. Zi Zi  R n Zi  R n Rt Zi R Nếu Rn = 0 thì: A v  Ai . .  Ai. t Zi Zi  R n Zi Xét mạch điện như hình 6.24: 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 ngõ ra mà không xác định biên độ dao động ngõ ra. Mạch điện tương đương như hình 6.25. Các tụ liên lạc ac xem như nối tắt, các tụ C1 và C2 được chọn sao cho có tổng trở rất nhỏ tại tần số của tín Hình 6.24. Mạch khuếch đại CE hiệu. Hình 6.25. Mạch điện khi chỉ xét tín hiệu xoay chiều Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch hình 6.25 như hình 6.26. Hình 6.26. 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: Z i  RB || hie - Tổng trở ra: Được xác định khi tín hiệu vào v i  0 , suy ra i i  ib  0 nên có thể xem là hở mạch nguồn dòng. Kết quả tổng trở ra là: Z o  R C Trang 78
  13. - Hệ số khuếch đại điện áp: Điện áp ra: vo  io RC  h fe ib RC ; Điện áp vào: v i  i b h ie vo h i R h R R => Hệ số khuếch đại điện áp: A v    fe b C   fe C   C vi i b h ie h ie re io Z RB - Hệ số khuếch đại dòng điện: A i    A v i  h fe ii RC R B  h ie Nếu h ie  R B thì: Ai  h fe Mối liên hệ về pha: Dấu trừ “-” trong hệ số khuếch đại áp chứng tỏ tín hiệu ra đảo pha 180 so với tín hiệu vào như hình 6.27: Hình 6.27. Minh họa tín vào và ra đảo pha Ảnh hưởng của điện trở ro ( hay 1 h ): Nếu xét thêm điện trở ro (trường hợp nếu oe điện trở ro không lớn hơn điện trở RC hơn 10 lần) thì trong mạch điện hình 6.27 phần ngõ ra có dạng như hình 6.28. Tổng trở ra Zo được xác định: Z o  ro || RC Khi đó hệ số khuếch đại điện áp là: RC || ro R || r Av  h fe  C o hie re Hệ số khuếch đại dòng điện: ro Dòng điện ngõ ra: i o  h fe i b Hình 6.28. Xét ảnh hưởng của ro  R C io ro RB Suy ra hệ số khuếch đại dòng điện là: Ai   h fe . ii ro  RC RB  hie Vậy mạch CE có hệ số khuếch đại điện áp và hệ số khuếch đại dòng điện lớn nên thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu, độ lệch pha giữa tín hiệu vào và ra là 1800. 6.5.2. Mạch khuếch đại CB Xét mạch khuếch đại mắc CB như hình 6.29. Hình 6.29. Mạch khuếch đại cực B chung Trang 79
  14. Ta có sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình 6.30. Hình 6.30. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ CB vi - Tổng trở ngõ vào: Z i   R E || h ib  R E || re ii - Tổng trở ngõ ra: Tổng trở ra (khi không xét đến tải Rt), lúc này RE và hib bị ngắn mạch do vi = 0. vo Zo   RC io vi  0 - Hệ số khuếch đại điện áp: v o  i o R C  h fbi e R C v i  (R E || h ib )i i  h ib i e v o  h fb i e R C h R R => A v     fb C  C vi h ib i e h ib re i o  h fb i e .R C (R E || h ib ) RE - Hệ số khuếch đại dòng điện: A i   .   h fb 1 ii h ib i e RC R E  re Vậy mạch CB có đặc điểm là hệ số khuếch đại điện áp lớn nhưng hệ số khuếch đại dòng bé, tín hiệu vào và ra cùng pha. Nhưng tổng trở mạch này khá bé do vậy phải cải thiện tổng trở ngõ vào của mạch. Mạch CB thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại tần số cao. 6.5.3. Mạch khuếch đại CC Xét mạch khuếch đại mắc CC như hình 6.31 và sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ như hình 6.32. Hình 6.31. Mạch khuếch đại CC Hình 6.32. Mạch tươngMạch tương đương tín đương tín hiệu hiệu nhỏ rút nhỏ gọn Trang 80
  15. như hình 6.33. Hình 6.33. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ rút gọn - Tổng trở vào Zi: vi Tổng trở vào Zi được xác định bởi: Z i   R B || Z b ii Với: Z b  hie  (h fe  1) RE v i re i b  (1  )R E i b Hay Z b    re  (1  )R E  (re  R E ) ib ib - Tổng trở ra Zo: vo Tổng trở ra xác định theo phương trình: Z o  vi 0 io ie Trong đó: v i  i b h ie  i e R E hay v i  h ie  i e R E  i e r e i e R E 1  h fe Từ công thức trên, ta vẽ lại mạch hình 6.32 như hình 6.34. vo Vậy: Z o   R E || re io vi  0 Nếu RE lớn hơn nhiều lần re thì: Z o  re Hình 6.34. Mạch tính tổng trở ra * Hoặc ta có thể tính tổng trở ngõ ra theo sơ đồ mạch hình 6.35 Hình 6.35. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ khi vi = 0 vo v v v Trong đó: Z o  ; i o  o  i b  i b  o  i b (1  ) ; i b   o io vi  0 RE RE  re Trang 81
  16. vo v 1 1 i 1 1 1 => io   (1   ) o  vo (  ) => o  (  ) RE re R E re vo R E re Zo  Z o  RE || re - Hệ số khuếch đại điện áp: Hệ số khuếch đại điện áp ac tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại CC là: vo R E (1  )i b (1  )R E Av    1 vi rei b  R E (1  )i b re  (1  )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: R B  Zb Ta có: i o  i e  (1  )i b ; i i  ib RB io R B (1  )i b RB => A i    (1  ) ii R B  Zb ib R B  Zb Vậy mạch CC có điện áp vào và ra cùng pha, hệ số khuếch đại điện áp xấp xỉ bằng 1 có nghĩa là mạch CC là mạch lặp (lặp lại tín hiệu) nhưng do mạch có tổng trở ngõ vào lớn và tổng trở ra bé nên được sử dụng làm mạch đệm (cách ly ngõ vào và ra). 6.6. Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thông dụng dùng FET 6.6.1. Mạch CS Xét mạch khuếch đại SC như hình 6.36 và sơ đồ mạch SC đối với tín hiệu nhỏ như hình 6.37. Hình 6.36. Mạch khuếch đại SC Hình 6.37. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ rút gọn: Hình 6.38. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ rút gọn Trang 82
  17. vi - Tổng trở ngõ vào: Z i   RG ii - Tổng trở ngõ ra: vo Zo   RD || rd io vi  0 Hình 6.39. Mạch tính tổng trở ngõ ra Vậy mạch CS của FET có các thông số giống như mạch mắc CE của BJT: Độ khuếch đại điện áp lớn, tín hiệu vào và ra lệch pha 1800, nhưng mạch dùng FET có điện trở ngõ vào lớn hơn nhiều. - Hệ số khuếch đại điện áp: Ta có: vo  io RD  ( RD || rd )id ; v i  v gs nên: I d i V ID gm   d  g mo (1  GS )  g mo ; i d  g m .v gs Vgs v gs VP I DSS vo i (R || r ) g m v gs (R D || rd ) Hệ số khuếch đại áp là: A v   d D d   g m (R D || rd ) vi v gs v gs Nếu rd >> RD thì: Av   g m RD 6.6.2. Mạch CD Xét mạch khuếch đại mắc như hình 6.40 và sơ đồ mạch tương đương hình 6.41. Hình 6.40. Mạch khuếch đại CD Hình 6.41. Mạch tương đương CD vi v - Tổng trở ngõ vào: Z i   R G ; Tổng trở ngõ ra: Z o  o vi 0 ii io Hình 6.42. Mạch xác định tổng trở ngõ ra trong mạch CD Trang 83
  18. vo vo v v Ta có: i o  g m .v gs   => io  g m .vo  o  o R s rd Rs rd vo vo v i 1 1 1 1 => io    o hay o     Rs rd 1 / g m vo Rs rd 1 / g m Z o vo 1 Tổng trở ra của mạch là: Z o  vi 0  R S || rd || io gm Vậy mạch CD của FET có các thông số giống như mạch CC của BJT: Hệ số khuếch đại áp bằng 1, tín hiệu vào và ra cùng pha, FET thường được ứng dụng trong các mạch khuếch đại đệm. - Hệ số khuếch đại áp: Ta có: v o  i o R S  i d (R S || rd )  g m v gs (R S || rd ) v i  v gs  i d (R S || rd )  v gs  g m v gs (R S || rd ) vo g m v gs (R S || rd ) g m (R S || rd ) Suy ra hệ số khuếch đại áp là: A v    1 v i v gs  g m v gs (R S || rd ) 1  g m (R S || rd ) gmRS Nếu rd >> RS thì: A v  1 1 gmRS 6.6.3. Mạch CG Xét mạch khuếch đại CG của FET như hình 6.43, sơ đồ tương tương hình 6.44. Hình 6.43. Mạch khuếch đại CG Hình 6.44. Mạch tương đương CG vi - Tổng trở ngõ vào: Zi   RS ii vo - Tổng trở ngõ ra: Zo  vi 0  RD io - Hệ số khuếch đại áp: Ta có: vo  id R D  g m vgs R D ; vi  vgs vo Suy ra hệ số khuếch đại áp là: A v   gmR D vi Vậy mạch CG của FET có các thông số giống như mạch CB của BJT: Hệ số khuếch đại điện áp lớn, tín hiệu vào và ra cùng pha. Trang 84
  19. Câu hỏi ôn tập Câu 6.1. Cho sơ đồ mạch khuếch đại như hình BT6.1. Đây là mạch khuếch đại mắc kiểu: A. Emitter chung B. Base chung C. Collector chung D. Chưa xác định. Hình BT6.1. Câu 6.2. Cho sơ đồ mạch khuếch đại như hình BT6.2. Đây là mạch khuếch đại mắc kiểu: A. Emitter chung B. Base chung C. Collector chung D. Chưa xác định. Hình BT6.2. Câu 6.3. Cho sơ đồ mạch khuếch đại như hình BT6.3. Đây là mạch khuếch đại mắc kiểu: A. Emitter chung B. Base chung C. Collector chung D. Chưa xác định. Hình BT6.3. Câu 6.4. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.4. Giá trị tổng trở ngõ vào được xác định bằng biểu thức nào sau: A. Z i  R B B. Zi  R B // h ie C. Zi  R B  h ie D. Zi  h ie Hình BT6.4. Câu 6.5. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.5. Giá trị hie được xác định bằng biểu thức nào sau: A. h ie   B. h ie   26(mV ) 26(mV) C. h ie  . D. h ie  . I E (mA ) I B (mA) Trang 85
  20. Hình BT6.5. Câu 6.6. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.6. Giá trị tổng trở ngõ ra được xác định bằng biểu thức nào sau: A. Z 0  R C B. Z 0  R C // h fe C. Z 0  R C  h fe D. Z0  h fe Hình BT6.6. Câu 6.7. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.7. Hệ số khuếch đại dòng điện trong mạch được xác định bằng biểu thức nào sau: iL iL A. A i  B. A i  ib ii iL io C. A i  D. A i  i1 ib Hình BT6.7. Câu 6.8. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.8. Hệ số khuếch đại điện áp trong mạch được xác định bằng biểu thức nào sau: RL A. A v   A i Zi RL B. A v   A i Zi RL C. A v  A i Hình BT6.8. h ie RL D. A v   A i h ie Câu 6.9. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ BT6.9. Giá trị hfe được xác định bằng biểu thức nào sau: A. h fe   B. h fe   26(mV) 26(mV) C. h fe  . D. h fe  . Hình BT6.9. I E (mA) I B (mA) Câu 6.10. Cho sơ đồ mạch khuếch đại Emitter chung như hình BT6.10. Biết BJT loại Silic, β = 100, R = 48kΩ, R = 12kΩ, R = 2kΩ, R = 500Ω, V = 20V, R = B1 B2 C E CC t 2kΩ. Trang 86
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học