BG Mach dien tu 1
-
Upload
thanhnhan-ngovo -
Category
Documents
-
view
57 -
download
5
Transcript of BG Mach dien tu 1
Chöông 1 1
KYÙ HIEÄU
Giaù trò taïi tónh ñieåm Q (quiescent-point): IEQ, VCEQ
Giaù trò moät chieàu (DC): IE, VCE
Toång giaù trò töùc thôøi: iE, vCE
Giaù trò töùc thôøi cuûa thaønh phaàn thay ñoåi theo thôøi gian: ie, vce
eEE iIi
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Bách Khoa Online
Giao lưu - Học hỏi - Chia sẻ kinh nghiệm
của các thế hệ sinh viên Bách Khoa
hutonline.net
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 2
CHÖÔNG 1: DIODE BAÙN DAÃN
1.1 Giôùi thieâu 1.2 Vaät lieäu baùn daãn 1.3 Diode baùn daãn thoâng thöôøng 1.4 Chænh löu 1.5 Phaân tích maïch Diode 1.6 Maïch xeùn (Clippers) vaø maïch ghim ñieän aùp (Clampers) 1.7 Diode Zener 1.8 Caùc loaïi Diode khaùc1.9 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 3
1.1 GIÔÙI THIEÄU Diode laø moät linh kieän ñieän töû phi tuyeán ñôn giaûn nhaát. Caùc loaïi diode: Diode chaân khoâng, Diode khí, Diode chænh löu kim loaïi, Diode baùn daãn, vv. Diode baùn daãn: Caáu taïo vaø tính chaát.
Phöông phaùp phaân tích maïch. ÖÙng duïng.
1.2 VAÄT LIEÄU BAÙN DAÃN Caùc vaät lieäu baùn daãn thöôøng duøng:
Silicon (Si) Germanium (Ge) Gallium Arsenide (GaAs)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 4
1.2.1 Caáu truùc nguyeân töû vaø caáu truùc tinh theå
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 5
1.2.2 Söï daãn ñieän Caùc möùc naêng löôïng
Söï daãn ñieän trong chaát baùn daãn Doøng khueách taùn (diffusion current): Khi coù söï thay ñoåi maät ñoä electron (hole)
Doøng chaûy (drift current): Khi coù ñieän tröôøng ngoaøi
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 6
1.2.3 Baùn daãn loaïi p vaø baùn daãn loaïi n “Doping”: Laø quaù trình ñöa vaøo chaát baùn daãn caùc chaát khaùc caàn thieát.
Baùn daãn loaïi p Chaát ñöa vaøo: Chaát nhaän (acceptor material). Ví duï: Boron (III) Caáu truùc tinh theå vaø sô ñoà möùc naêng löôïng
Phaàn töû mang ñieän chuû yeáu: Loã troáng (positive): p-type material
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 7
Baùn daãn loaïi n Chaát ñöa vaøo: Chaát cho (donor material). Ví duï: Phosphorus (V) Caáu truùc tinh theå vaø sô ñoà möùc naêng löôïng
Phaàn töû mang ñieän chuû yeáu: Electron (negative): n-type material
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 8
1.3 DIODE BAÙN DAÃN THOÂNG THÖÔØNG 1.3.1 Caáu truùc cuûa Diode baùn daãn
Caáu truùc vaø kyù hieäu
Lôùp tieáp xuùc pn (pn junction)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 9
Söï phaân cöïc cuûa Diode (bias)
1.3.2 Quan heä giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa Diode Diode lyù töôûng
vi > 0: iD > 0 vaø vD = 0 (Diode ngaén maïch: short circuit) vi < 0: vD < 0 vaø iD = 0 (Diode hôû maïch: open circuit)
vi
ri
vD
iD
+
_
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 10
Ñaëc tuyeán Volt-Ampere (VA) cuûa Diode
)1()1( T
DDmVv
omkTqv
oD eIeIi
Io: Doøng phaân cöïc nghòch baõo hoøa (reverse saturation current), A q = 1,6E-19 C k = 1,38E-23 J/ oK: Haèng soá BoltzmannT: Nhieät ñoä tuyeät ñoái, oKm: 1 m 2: Haèng soá thöïc nghieäm
qkTVT 25 mV, taïi nhieät ñoä phoøng
(27 oC)
Phaân cöïc thuaän (vD > 0): Khi TD mVv : T
DmVv
oD eIiPhaân cöïc nghòch (vD < 0): Khi TD mVv : oD Ii
T
DmVv
oeI
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 11
Diode thöïc teá vaø Xaáp xæ tuyeán tính hoùa töøng ñoaïn (piecewise-linear approximation)
1.3.3 Maïch ñieän töông ñöông cuûa Diode <Xem Giaùo trình vaø TLTK [3]>
1.3.4 Caùc phöông phaùp phaân tích maïch duøng Diode <Xem Giaùo trình vaø TLTK [3]>
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 12
1.4 CHÆNH LÖU (Rectification) Chænh löu laø quaù trình chuyeån ñoåi töø tín hieäu xoay chieàu (ac) thaønh tín hieäu moät chieàu (dc). Löu yù: Caùc ví duï trong phaàn naøy söû duïng ñaëc tuyeán Diode lyù töôûng. 1.4.1 Chænh löu baùn soùng (Half-wave rectification)
1
9
Ñònh luaät Kirchhoff veà ñieän aùp (KVL): Li
DiD Rr
vvi
vi > 0: vD = 0 (Diode ngaén maïch), Li
iD Rr
vi ,Li
LiDLL Rr
RviRv
vi < 0: Diode hôû maïch: 0Di , 0DLL iRv
vi = Vimcos( ot)
ri vD iD
vLRL
+
_
_+
Ideal diode
Nguoàn (Source) Taûi (Load)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 13
Ñieän aùp treân taûi vL (Chænh löu baùn soùng):
Phaân tích tín hieäu chænh löu baùn soùng:
Giaù trò trung bình: Lm
TLdcL
VdttvT
V )(1
,
Khai trieån Fourier: ...4cos15
22cos
3
2cos
2
11)( tttVtv oooLmL
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 14
Loïc (filter) tín hieäu chænh löu baùn soùng: Maïch loïc duøng ñeå loïc boû caùc haøi xoay chieàu (harmonics) nhaèm giöõ laïi thaønh phaàn moät chieàu cuûa tín hieäu vL(t): Loïc thoâng thaáp (lowpass filter – LPF). Caùc daïng maïch loïc cô baûn: R R R
C
L L
C C C
(a) (b) (c)Giaû söû duøng maïch loïc (a) vôùi RC = 100/ o vaø R >> RL.Bieân ñoä ñieän aùp ngoõ ra cuûa maïch loïc taïi taàn soá n o (n 1) laø:
nV
RCn
VV Ln
o
Lnon
10012
vôùi VLn laø bieân ñoä ñieän aùp ngoõ vaøo cuûa maïch loïc taïi taàn soá n o.Söû duïng nguyeân lyù choàng chaäp, ñieän aùp ngoõ ra:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 15
...4sin3000
12sin
300
1sin
200
11)( tttVtv oooLmo
Ñoä gôïn soùng (Ripple factor):
Thaønh phaàn DC: LmdcL
VV ,
Thaønh phaàn gôïn soùng: ...2sin300
1sin
200
1 ttVv ooLmr
Giaù trò hieäu duïng (rms) cuûa thaønh phaàn gôïn soùng:
280...
)300(
1
)200(
1
2)(
1)(
22
2/1
2 LmLm
Trrmsr
VVdttvT
v
Ñoä gôïn soùng 011.0280
)(
,dcL
rmsr
Vv
“Nothing is difficult to those who have the will.” - Dutch Poet's Society
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 16
1.4.2 Chænh löu toaøn soùng (Full-wave rectification)
- +
1
2
3
4
1
4
5
6
8
Ri
1
Ri
1
9
D1
D2
Hoaït ñoäng vaø ñieän aùp ra treân taûi vL (Chænh löu toaøn soùng)
vi viRLRLvL
+
_vL
+
_D1
D2D3
D4
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 17
Phaân tích tín hieäu chænh löu toaøn soùng
Giaù trò trung bình: LmdcL
VV 2,
Khai trieån Fourier: ...4cos15
42cos
3
42)( ttVtv ooLmL
Loïc tín hieäu chænh löu toaøn soùng Giaû söû duøng maïch loïc nhö ôû phaàn chænh löu baùn soùng, ñieän aùp ngoõ ra:
...4sin1500
12sin
300
22)( ttVtv ooLmo
Giaù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn gôïn soùng: 210
)( Lmrmsr
Vv
Ñoä gôïn soùng 0024.0420
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 18
1.4.3 Maïch loïc (Filtering)
1
4
5
6
8
D1
D2
Hoaït ñoäng Tuï C ñöôïc naïp nhanh ñeán giaù trò Vmax cuûa ñieän aùp vo(t).
Khi vo(t) giaûm, tuï C phoùng ñieän qua RL vôùi quy luaät: CRt
oLeVtv max)(
Quaù trình tuaàn hoaøn vôùi taàn soá cuûa ñieän aùp chænh löu fp:
op ff 2 : Chænh löu toaøn soùng
op ff : Chænh löu baùn soùng
vôùi fo: Taàn soá cuûa nguoàn vi.
C RLvi vo
+
_
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 19
Phaân tích vaø tính toaùn maïch Xaáp xæ tín hieäu ngoõ ra baèng daïng soùng raêng cöa (sawtooth wave)
Tuï C: LpRVf
VC max
Ñieän aùp gôïn soùng hieäu duïng: 32
)( minmax VVv rmsr
Chöùng minh: <Xem Giaùo trình vaø TLTK [3]>
1.4.4 Maïch nhaân ñoâi ñieän aùp (Voltage-doubling circuit) Ví duï 1: (Nhaân ñoâi ñieän aùp moät baùn chu kyø)
1 5
4 8
C1
C2D1
D2
Baùn kyø aâm cuûa vS: C1 naïp ñieän qua D1 ñeán ñieän aùp VSmax
Baùn kyø döông cuûa vS: Ñieän aùp choàng chaäp cuûa C1 vaø vS naïp ñieän cho C2 qua D2 ñeán ñieän aùp 2VSmax
vS
+ +
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 20
Ví duï 2: (Nhaân ñoâi ñieän aùp hai baùn chu kyø)
D1 D2
C1C2
1 5
4 8
Baùn kyø döông cuûa vS: C2 naïp ñieän qua D1 ñeán ñieän aùp VSmax
Toång ñieän aùp vS vaø VSmax treân C1 (ñöôïc naïp töø baùn kyø tröôùc) ñaët leân taûi RL thoâng qua D1
Baùn kyø aâm cuûa vS: C1 naïp ñieän qua D2 ñeán ñieän aùp VSmax
Toång ñieän aùp vS vaø VSmax treân C2 (ñöôïc naïp töø baùn kyø tröôùc) ñaët leân taûi RL thoâng qua D2
1.4.5 Nhaân taàn soá (Frequency multiplication) Maïch chænh löu taïo ra tín hieäu (haøi – harmonics) taïi caùc taàn soá: n o.Söû duïng maïch loïc thích hôïp ñeå taùch laáy thaønh phaàn haøi caàn thieát.
RL
+ +
+
_vS
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 21
1.5 PHAÂN TÍCH MAÏCH DIODE Löu yù: Caùc ví duï trong phaàn naøy söû duïng ñaëc tuyeán Diode thöïc 1.5.1 Maïch Diode ñôn giaûn – Ñöôøng taûi moät chieàu (DC Load Line)
Phöông phaùp ñoà thò Phaàn töû phi tuyeán ñöôïc theå hieän baèng ñaëc tuyeán VA: )( DD vfiPhaàn coøn laïi (tuyeán tính) ñöôïc thay theá baèng maïch töông ñöông
Thevenin: TDTD Rivv hay: T
TD
TD R
vvR
i 1 (DCLL)
Tìm ñieåm hoaït ñoäng (tónh ñieåm Q – quiescent point)
vi
ri
vD
RL vLvT
RTvD
iD iD
+++
_ _
_
Diode hoaëc caùc phaàn töû phi tuyeán
Maïch töông ñöông Thevenin cuûa phaàn tuyeán tính
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 22
Ñieän aùp töông ñöông Thevenin vT thay ñoåi (Ví duï: vT = VTmsin t)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 23
1.5.2 Phaân tích tín hieäu nhoû – Ñieän trôû ñoäng (Dynamic resistance) Tín hieäu nhoû
Thaønh phaàn thay ñoåi (ac) cuûa tín hieäu laø raát nhoû so vôùi thaønh phaàn dc. tVVvVv imdcidcT sin vôùi Vim << Vdc
Phöông phaùp keát hôïp ñoà thò – phaân tích (graphical-analytical)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 24
Phaân tích tín hieäu nhoû: Chuyeån truïc toaï ñoä veà Q: DQDd Iii
DQDd Vvv
Tín hieäu nhoû: Xem ab laø ñoaïn thaúng ñi qua Q vaø coù phöông trình: d
dd r
vi
Ñieän trôû ñoäng (dynamic resistance): QD
Dd i
vr
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 25
Tính giaù trò ñieän trôû ñoäng
Töø phöông trình: T
DmVv
oD eIi , giaù trò ñieän trôû ñoäng:
DQDQ
T
QD
D
QD
Dd I
mVmImV
iv
ivr )(25
vôùi: IDQ: Doøng ñieän tónh ñieåm qua Diode
Maïch töông ñöông
(a) (b)Maïch (a): Tìm tónh ñieåm Q (IDQ vaø VDQ), söû duïng phöông phaùp ñoà thò Maïch (b): Tìm ñaùp öùng tín hieäu nhoû (id vaø vd), söû duïng ñieän trôû ñoäng vaø caùc ñònh luaät Kirchhoff Duøng nguyeân lyù xeáp choàng ñeå tìm toång ñaùp öùng
Vdc
RT RTrd
vi
VDQ
IDQ
+ _
id
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 26
Maïch ñieän coù thaønh phaàn ñieän khaùng - reactive elements (LC) Ví duï:
Giaû söû: 1/C << RL vaø Vim << Vdc
Maïch töông ñöông:
(a) (b)
Vdc
ri vD
R1 RL
C+ _
vi = Vimsin t
Vdc
ri + _
R1
VDQ
IDQvi
ri rd
R1 RL
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 27
1.5.3 Ñöôøng taûi xoay chieàu (AC Load Line - ACLL) Xeùt ví duï treân
Giaû söû: 1/C << RL vaø Vim << Vdc
Tín hieäu dc Ñieän trôû maïch töông ñöông Thevenin nhìn töø Diode: RTdc = ri + R1
Ñoä doác cuûa DCLL: slopedc = 1
11
RrR iTdc
Tín hieäu nhoû (ac) Ñieän trôû maïch töông ñöông Thevenin nhìn töø Diode: RTac = ri + R1//RL
Ñoä doác cuûa ACLL: slopeac = LiTac RRrR //
11
1
Vdc
ri vD
R1 RL
C+ _
vi = Vimsin t
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 28
Phaân tích ñoà thò
1.5.4 Phaân tích tín hieäu lôùn – Söï meùo daïng vaø dòch chuyeån tónh ñieåm <Xem TLTK [2]>
1.5.5 Phaân tích tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn vaø maïch töông ñöông <Xem TLTK [2]>
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 29
1.6 MAÏCH XEÙN VAØ MAÏCH GHIM ÑIEÄN AÙP <Xem TLTK [3]> 1.6.1 Maïch xeùn (Clippers) Maïch xeùn duøng ñeå loaïi boû tín hieäu naèm döôùi (hay treân) moät möùc chuaån (reference level)
Ví du 1: (Giaû söû Diode lyù töôûng)
Ví duï 2: (Giaû söû Diode lyù töôûng)
R
vi vo
VB
R
vi vo
VB
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 30
Ví duï 3: (Giaû söû Diode lyù töôûng)
1.6.2 Maïch ghim ñieän aùp (Clampers) Maïch ghim ñieän aùp thöïc hieän vieäc di chuyeån tín hieäu (shifting operation) theo truïc Y vôùi ñoä dòch chuyeån phuï thuoäc vaøo daïng soùng ngoõ vaøo sao cho tín hieäu ngoõ ra luoân ñöôïc ghim (clamped) taïi moät giaù trò coá ñònh.
Ví duï: Giaû söû Diode lyù töôûng, RC >> T vaø Vm > VB
R
vi vo
VB1 VB2
Rvi vo
VB
C
VC = Vm -VB
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 31
1.7 DIODE ZENER Diode Zener: Hoaït ñoäng chuû yeáu trong vuøng phaân cöïc nghòch Kyù hieäu vaø Ñaëc tuyeán VA
Phaân cöïc thuaän: Nhö Diode thoâng thöôøng Phaân cöïc nghòch: minmax ZZZ IiI , vZ = VZ = constant
VZ: Ñieän aùp Zener IZmax: Doøng phaân cöïc nghòch
toái ña cuûa Diode Zener IZmin: Doøng phaân cöïc nghòch
toái thieåu ñeå vZ = VZ,thöôøng IZmin = 0.1 IZmax
PZmax = VZIZmax: Coâng suaát toái ña tieâu taùn treân Diode Zener
ÖÙng duïng: Thöôøng duøng ñeå taïo ñieän aùp chuaån (reference voltage)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 32
1.7.1 Maïch oån aùp duøng Diode Zener (Zener regulator)
vS vaø iL: Khoâng oån ñònh
Muïc ñích: Thieát keá maïch sao cho Diode Zener hoaït ñoäng trong vuøng oån aùp (vuøng gaõy – breakdown region): IZmax iZ IZmin , vZ = VZ
Phaân tích:
LZ
ZS
R
ZSi ii
VviVvR L
i
ZSZ i
RVvi
Ñeå IZmax iZ IZmin vôùi moïi giaù trò cuûa vS vaø iL: min(iZ) IZmin vaø max(iZ) IZmax
minmaxmin)min( ZL
i
ZSZ II
RVVi
vaø maxminmax)max( ZL
i
ZSZ II
RVVi
vS
Ri
RL
iL
iZ
iR
VZ
+
_
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 33
maxmin
max
minmax
min
ZL
ZSi
ZL
ZS
IIVVR
IIVV
Vôùi yeâu caàu veà nguoàn (vS) vaø taûi (iL) cho tröôùc, ñeå choïn ñöôïc Ri caàn phaûi coù
maxmin
max
minmax
min
ZL
ZS
ZL
ZS
IIVV
IIVV
, thöôøng choïn IZmin = 0.1 IZmax
Choïn Diode Zener sao cho: maxmin
minminmaxmaxmax
1.09.0
)()(
SZS
ZSLZSLZ VVV
VVIVVII
vaø: maxmax LZ II vaø: minmaxminmaxmin 101.0 LZLZZ IIIII
Thieát keá: Laøm theo thöù töï ngöôïc laïi ñeå xaùc ñònh IZmax cuûa Diode Zener vaø Ri
Ví duï 1: Thieát keá maïch oån aùp duøng Diode Zener: VZ = 10 V a) vS : 14 20 V vaø iL: 100 200 mA
AVVV
VVIVVIISZS
ZSLZSLZ 533.0
1.09.0
)()(
maxmin
minminmaxmaxmax
vaø AII LZ 2.0maxmax
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 34
vaø AII LZ 110 minmax
Choïn IZmax = 0.533A Ri = 15.8 Caàn xeùt ñeán coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi treân Ri vaø Diode Zener: Treân Ri: PRimax = (VSmax – VZ)2 / Ri = 6.33 W Treân Diode Zener: PDiode = IZmaxVZ = 5.33 W
b) vS : 10.2 14 V vaø iL: 20 200 mA
AVVV
VVIVVIISZS
ZSLZSLZ 4
1.09.0
)()(
maxmin
minminmaxmaxmax
Khoâng thieát keá ñöôïc !!!
Ví duï 2: VZ = 7.2 V; vS = Vdc = 12 V; iL: 12 100 mA; Tìm Ri
VSmax = VSmin = Vdc = 12V
mAVVV
VVIVVIISZS
ZSLZSLZ 8.97
1.09.0
)()(
maxmin
minminmaxmaxmax
vaø mAII LZ 100maxmax
vaø mAII LZ 12010 minmax
Choïn IZmax = 100 mA
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 35
43.5 Ri 40 : Choïn Ri = 43.5Coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi:
Treân Ri: PRimax = (Vdc – VZ)2/ Ri = 0.53W Treân Diode Zener: PDiode = IZmaxVZ = 0.72 W
1.7.2 Diode Zener thöïc teá vaø Ñoä thay ñoåi ñieän aùp (percent regulation) Diode Zener thöïc teá: <Xem TLTK [2]>
Ñaëc tuyeán VA
Duøng phöông phaùp ñoà thò ñeå phaân tích maïch.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 36
Ñoä thay ñoåi ñieän aùp: Ví duï: Xeùt Ví duï 1a) trong phaàn tröôùc. Giaû söû IZmin = 0.1IZmax = 0.053A
Diode Zener thöïc teá coù giaù trò ñieän trôû ñoäng: rd = 2Maïch töông ñöông:
Ñieän aùp ra: Vomax = 10 + 0.53 2 = 11.1V Vomin = 10 + 0.053 2 = 10.1V
Ñoä thay ñoåi ñieän aùp: %Reg = (Vomax – Vomin) / Vo danh ñònh (nominal)
%Reg = (11.1 – 10.1) / 10 = 10%
“Never, never, never give up.” - Winston Churchill, Sir (1874-1965)
Ri
rd
iL
vo
+
_
VZ
iZ
Diode Zener lyù töôûng
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 37
1.8 CAÙC LOAÏI DIODE KHAÙC <Xem Giaùo trình vaø TLTK [3]> 1.9 AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ VAØ CAÙC THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT 1.9.1 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä
Aûnh höôûng leân ñaëc tuyeán VA Ñieän aùp ngöôõng V (turn-on voltage)
)()()( 11 oo TTkTVTVV
k = 2.5 mV/ oCDoøng phaân cöïc ngöôïc baõo hoøa Io
)(12
12)()(TTK
oo eTITIK = 0.07 / oC
Quan heä giöõa coâng suaát vaø nhieät ñoä cuûa Diode <Xem TLTK [2]> Ñònh luaät Ohm
PTT 2112
21: Ñieän trôû nhieät (thermal resistance) giöõa 2 vaø 1 (oC / W) P: Coâng suaát tieâu taùn (power dissipation) taïi 2 (W)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 38
jjccj PTT
jcaac PTTTj Tjmax: Cho tröôùc bôûi nhaø saûn xuaát
jc: Haèng soá, cho tröôùc bôûi nhaø saûn xuaát
ca: Coù theå thay ñoåi ñöôïc, söû duïng taûn nhieät (heat sink) ñeå giaûm ca Giaûm Tj vôùi cuøng coâng suaát Pj (Ta = constant)
Ñöôøng suy giaûm coâng suaát (Derating Curve)
Pj
Tj
Tc
Ta
jc
c
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 1 39
1.9.2 Thoâng soá kyõ thuaät <Xem TLTK [2], [3]> Diode thoâng thöôøng
1. Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi (PIV – Peak Inverse Voltage)
2. Doøng phaân cöïc nghòch cöïc ñaïi taïi PIV
3. Ñieän aùp phaân cöïc thuaän cöïc ñaïi
4. Giaù trò trung bình cuûa chænh löu baùn soùng
5. Nhieät ñoä cöïc ñaïi choã tieáp giaùp pn Tjmax
6. Ñöôøng suy giaûm coâng suaát
Diode Zener 1. Ñieän aùp danh ñònh (nominal
reference voltage) VZT
2. Ñoä thay ñoåi (tolerance) giöõa caùc Diode
3. Coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi Pmax
4. Doøng ñieän thöû (test current) IZT
5. Ñieän trôû ñoäng taïi doøng thöû RZT
6. Doøng ñieän taïi ñieåm goái IZk
7. Ñieän trôû ñoäng taïi ñieåm goái RZk
8. Nhieät ñoä cöïc ñaïi choã tieáp giaùp pn Tjmax
9. Heä soá nhieät ñoä (temperature coefficient) TC, theå hieän söï thay ñoåi cuûa VZ theo nhieät ñoä
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 1
CHÖÔNG 2: TRANSISTOR HAI LÔÙP TIEÁP GIAÙP - BJT
2.1 Giôùi thieäu 2.2 Doøng chaûy trong BJT 2.3 Khueách ñaïi doøng trong BJT 2.4 Giaûi tích maïch BJT baèng ñoà thò 2.5 Tính toaùn coâng suaát 2.6 Tuï Bypass voâ haïn 2.7 Tuï gheùp voâ haïn 2.8 Maïch Emitter Follower 2.9 Môû roäng
“We make a living by what we get, we make a life by what we give”. - Winston Churchill, Sir (1874-1965)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 2
2.1 Giôùi thieäu 1948: Transistor ñaàu tieân (Bell Lab) Caùc loaïi transistor (TST): BJT, FET BJT: Bipolar Junction Transistor: Transistor hai lôùp tieáp giaùp
2.2 Doøng chaûy trong BJT Caáu taïo vaø kyù hieäu Doøng chaûy trong BJT
EB: Phaân cöïc thuaän CB: Phaân cöïc nghòch
CBOEC IIICBE III
CBOEB III )1(
CBOCB
III 1
Ñaët:1
Löu yù: Caáu hình B chung (CB – Common Base configuration)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 3
2.2.1 Moái noái Emitter – Base (EB) Xem moái noái EB nhö moät Diode phaân cöc thuaän hoaït ñoäng ñoäc laäp (iD = iE; vD = vEB)
DCLL vaø Ñaëc tuyeán EB
DCLL:e
EEEB
eE R
VvR
i 1
Maïch töông ñöông ñôn giaûn vE = VEBQ = V (0.7V: Silicon; 0.2V: Germanium) rd = 0
e
EBQEEEQ R
VVI
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 4
2.2.2 Moái noái Collector – Base (CB) Töø quan heä: CBOEC III , maïch töông ñöông cuûa moái noái CB:
VÍ du 1ï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ: 1, ICBO 0; VEE = 2V; Re = 1k; VCC = 50V; Rc
= 20k; vi = 1sin t. Tính iE vaø vCB.
3
2
1
tRVvV
ie
EBQiEEE sin0.13.1 (mA)
EcCCCcCCCB iRViRVv
ie
c
e
EBQEEcCCCB v
RR
RVV
RVv
tvCB sin2024 (V) Heä soá khueách ñaïi tín hieäu xoay chieàu: Av = 20
E E CC
B B
IE IEIC IC
IB IB
VEBQ
VEBQDiode lyùtöôûng
IE IEICBO
Re
Re
Rc
Rc
VEE
VEE
VCC
VCC
VEBQvi
vi
E
E C
C
B
B
iE iC
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 5
2.3 Khueách ñaïi doøng trong BJT
Quan heä giöõa iC vaø iB (boû qua ICBO): BC ii vôùi 1
Heä soá khueách ñaïi tín hieäu nhoû: BBC iii
Suy ra: feBBB
C hiii
i
Xem gaàn ñuùng: FEfe hhLöu yù: cuûa caùc TST cuøng loaïi coù theå thay ñoåi nhieàu theo töøng TST. Ví du 2ï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Xaùc ñònh heä soá khueách ñaïi doøng tín hieäu nhoû.
Caáu hình E chung (CE – Common Emitter configuration) Transistor npn
1
2
3
Ngoõ vaøo: bBQb
BEQiBBB iI
RVvV
i
vôùi: b
BEQBBBQ R
VVI vaø
b
ib R
vi
Ngoõ ra: cCQbBQBC iIiIii )(
Heä soá khueách ñaïi doøng tín hieäu nhoû: b
ci iiA
Rb
Rc
vi
VBB
VCC
iB iCB
E
C
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 6
Ñaëc tuyeán VA ngoõ ra caáu hình E chung Vuøng baõo hoøa: vCE VCEsat
Quan heä giöõa iC vaø iB laø khoâng tuyeán tính Vuøng chuû ñoäng: VCEsat vCE BVCEO
Quan heä tuyeán tính:
CBOBC Iii
Giôùi haïn doøng: IC-cutoff iC ICmax
Ví duï 3: VCC = 10V, Rb = 10K, Rc = 1K. TST: = 100, VBE = 0.7V, VCEsat = 0.1V. Tìm ñieàu kieän laøm vieäc (IC vaø VCE) cuûa TST khi: a) VBB = 1.5V b) VBB = 10.7V
3
2
1
b
BEBBB R
VVI ; cCCCCE RIVV
a) IB = 0.08mA; IC = IB = 8mA VCE = 2V: TST hoaït ñoäng trong vuøng tích cöïc.
b) IB = 1mA; Giaû söû IC = IB = 100mA VCE = -90 !!! TST hoaït ñoäng trong vuøng baõo hoøa: VCE = VCEsat = 0.1
mAKR
VVIc
CECCC 9.9
1
1.010
VBB VCC
Rb
Rc
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 7
Maïch töông ñöông
1
1
2.4 Giaûi tích maïch BJT baèng ñoà thò Maïch khueách ñaïi cô baûn
1
2
3
RL
ReR1
R2
VCC
Maïng phaân cöïc
R2
R1
VCC
VBB
Rb
11
VCC
1
2
3
RL
Rb
Re
VBB
E
hfeibR0
icC
vce
+
_
iiii
B
B
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 8
Maïng phaân cöïc (Maïch töông ñöông Thevenin):
CCBB VRR
RV21
1
21
21
RRRRRb
Thieát keá: CCBB
bVV
RR/1
1
BB
CCb VVRR2
Hoaït ñoäng cuûa maïch khueách ñaïi (DC) Ngoõ ra:
eELCCECC RiRivVVôùi iC = iE iE, suy ra: )( eLCCECC RRivV : DCLLNgoõ vaøo:
eEBEbBBB RivRiV
Boû qua ICBO: iB = (1- )iE, suy ra:
be
BEBB
be
BEBBE
RR
vVRR
vVi
1
1)1(
Ñeå loaïi boû söï thay ñoåi cuûa iE do thay ñoåi, choïn Re >> Rb/(1+ ).Tónh ñieåm Q (ICQ, VCEQ):
e
BEQBBEQCQ R
VVII ;
e
LBBCCCEQ R
RVVV 1)7.0(
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 9
Giaûi tích baèng ñoà thò
Tín hieäu nhoû: CQCc Iii vaø: CEQCEce VvvQuan heä pha: ib taêng, ic, ie taêng, vce giaûm Ñieáu kieän ñeå iC coù theå dao ñoäng cöïc ñaïi (max swing): (Giaû söû VCEsat = 0 vaø IC-cutoff = 0)
eL
CCCQ RR
VI 2/
2/CCCEQ VV
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 10
Ví duï 4: Tìm Q ñeå coù max swing:
R1
R2
Re
200
RL
1k
1 DCLL: )2001000(9 CQCEQ IV
Max swing: ICEQ = eL
CCRR
V 2/ = 3.75 mA
VCEQ = VCC / 2 = 4.5 V
Ví duï 5: Tìm R1 vaø R2 trong ví duï 4 ñeå ñaït ñöôïc Max Swing
1
Rb
Re
200
RL
1k
VBB
VBQ = VBE + VEQ = VBE + IEQ Re VBE + ICQ Re
Choïn Re >> Rb/(1+ ), thöôøng choïn: )1(10
1eb RR = 2K
VBB = VRb + VBQ = IBQRb + VBQ (ICQ/ )(0.1 Re) + VBE + ICQRe
VBB = VBE + ICQ(1.1Re) = 0.7 + (3.75E-3)(1.1)(200) = 1.525 V
Suy ra: CCBB
bVV
RR/1
1 = 2.4K
BB
CCb VVRR2 = 11.8K
= 100
+9V
= 100
+9V
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 11
2.5 Tính toaùn coâng suaát Coâng thöùc toång quaùt:
TdttItV
TP
0
)()(1
V(t) = Vav + v(t) I(t) = Iav + i(t) Trong ñoù:Vav, Iav: Giaù trò trung bình v(t), i(t): Thaønh phaàn thay ñoåi theo thôøi gian coù trung bình baèng 0.
T
avav dttiItvVT
P0
))())(((1
T
avav dttitvT
IVP0
)()(1
Coâng suaát trung bình tieâu taùn treân taûi (Coâng suaát xoay chieàu) T
LcacL dtRiT
P0
2,
1
Giaû söû ic laø tín hieäu sin: ic = Icmsin t
2
2
,Lcm
acLRIP
MaxSwing: max(Icm) = ICQ = )(2 eL
CCRR
V
Suy ra: max(PL,ac) = 2
2
)(8 eL
LCC
RRRV
Ñeå cöïc ñaïi hoùa coâng suaát tieâu taùn treân taûi: Choïn RL >> Re
Suy ra: max(PL,ac)L
CCRV8
2
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 12
Coâng suaát nguoàn cung caáp trung bình T T
cCQCCCCCCC dtiIVT
dtiVT
P0 0
)(11
CQCCCC IVP
Max Swing: ICQ = )(2 eL
CCRR
V
Suy ra: PCC = )(2
2
eL
CCRR
V
Vôùi RL >> Re: PCC
L
CCRV2
2
Coâng suaát trung bình treân Transistor
T T
CeLCCCC
T
CeLCC
T
CCEC dtiT
RRdtiVT
dtiiRRVT
dtivT
P0 0
2
00
1)(
1)(
11
ELCCC PPPP : “Baûo toaøn naêng löôïng”
Khai trieån: 2
sin11
22
0
2
0
2 cmCQ
T
cmCQ
T
CIIdttII
Tdti
T
Suy ra: 2
)()(2
2 cmeLCQeLCCCIRRIRRPP
TST tieâu thuï coâng suaát cöïc ñaïi khi khoâng coù tín hieäu:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 13
max(PC) = 2CQeLCC IRRP
Max Swing: max(PC) = L
CC
eL
CCRV
RRV
4)(4
22
Hieäu suaát
Hieäu suaát: CC
acL
PP ,
Max Swing:LCC
Lcm
RVRI
2/
2/2
2
Hieäu suaát cöïc ñaïi khi Icm cöïc ñaïi: max(Icm) = ICQ
L
CCRV2
(Giaû söû RL >> Re)
Suy ra: max( )LCC
LCC
RVRV
2/
8/2
2
= 0.25
Tyû soá coâng suaát tieâu taùn TST cöïc ñaïi treân coâng suaát taûi xoay chieàu cöïc ñaïi: (Thieát keá: Choïn TST coù chæ soá coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi thích hôïp)
28/
4/
)max(
)max(2
2
, LCC
LCC
acL
C
RVRV
PP
:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 14
2.6 Tuï Bypass voâ haïn Re: + Taïo doøng phaân cöïc ICQ vaø taêng ñoä oån ñònh phaân cöïc (C3). _ Giaûm hieäu suaát; Giaûm heä soá khueách ñaïi ñoái vôùi tín hieäu nhoû xoay chieàu (C4)
Söû duïng tuï bypass (Giaû söû Ce , ñoái vôùi tín hieäu xoay chieàu: ZC = 1/(jC ) 0)
VBB
Re
RL
Rb
VCC
Ce
DCLL: eLDC RRR
DC
CCCE
DCC R
VVR
I 1
ACLL: cLce iRvLac RR
ceac
c vR
i 1 (Goác toïa ñoä Q)
“Destiny is what we make”. - Anonymous
ii
iB iC
iE
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 15
Max Swing: Q trung ñieåm ACLL acCQCEQ RIV
Thay vaøo DCLL:
DC
CCacCQ
DCCQ R
VRIR
I 1
acDC
CCCQ RR
VI
acDC
CCCEQ RR
VV/1
2.7 Tuï gheùp (coupling capacitor) voâ haïn Tuï gheùp: Ngaên doøng DC qua taûi. DCLL: RDC = Re + Rc
ACLL: Rac = Rc // RL
Max Swing:acDC
CCCQ RR
VI
acDC
CCCEQ RR
VV/1
Doøng qua taûi (AC): ccL
cL i
RRRi
Rb
Re
Rc
RL
Ce
Cc
VBB
VCC
1
ii
iB iC
iE
iL
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 16
2.8 Maïch Emitter Follower
Cb
R2
R1 Re
VCC
vi
Rb
Re
VCC
Cb
VBB
vi
a) Maïch Emitter Follower b) Maïch töông ñöông
vB = vBE + vE
Xem vBE VBE = 0.7 vi = vb ve: “Follower”
VCC
Cb
Re
Rbvi
VBB
Ce
RL
c) Maïch Emitter Follower vôùi taûi AC
DCLL: RDC = Re
ACLL: Rac = Re // RL
vE vE
vL
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 17
2.9 Môû roäng 2.9.1 Maïch phaân cöïc Base – Injection Xeùt maïch Emitter Follower vôùi maïch phaân cöïc Base – Injection sau:
vi
R2
Cb
Re
VCC
RL
Ce
Tính toaùn maïch phaân cöïc: Ngoõ vaøo: VCC = VR2 + VBEQ + VRe
VCC R2(ICQ/ ) + VBEQ + ReICQ
/2RRVV
Ie
BEQCCCQ
Ngoõ ra: VCEQ = VCC - ReICQ
Thieát keá maïch phaân cöïc: Choïn tónh ñieåm Q
Tính R2 = /CQ
CQeBEQCC
IIRVV
vL
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 2 18
2.9.2 Nguoàn cuûa maïch khueách ñaïi Coù theå thay ñoåi ñieän aùp nguoàn cung caáp cho maïch khueách ñaïi ñeå thay ñoåi möùc DC cuûa ngoõ ra (Vaãn baûo ñaûm TST phaân cöïc ñuùng). Ví duï 6: Xeùt maïch CE sau
Cb
R2
R1 Re
+VCC
vi
Rc
-VEE
DCLL: RDC = Rc + Re
DC
EECCCE
DCC R
VVVR
I 1
ACLL: Rac = Rc + Re
Vôùi tín hieäu ac, caùc nguoàn moät chieàu (VCC, VEE) ngaén maïch: Phaân tích nhö caùc phaàn tröôùc.
Ví duï: Choïn RCICQ = VCC
Möùc DC ngoõ ra: v0-DC = 0 (Khoâng caàn duøng tuï coupling ngoõ ra)
vo
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 1
CHÖÔNG 3: OÅN ÑÒNH PHAÂN CÖÏC (Bias Stability) CHO BJT
3.1 Giôùi thieäu 3.2 Aûnh höôûng cuûa leân tónh ñieåm Q 3.3 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân tónh ñieåm Q 3.4 Phaân tích heä soá oån ñònh 3.5 Boå chính nhieät duøng Diode 3.6 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 2
3.1 Giôùi thieäu Tónh ñieåm Q Söï thay ñoåi cuûa tónh ñieåm Q: Nhieät ñoä, , nguoàn cung caáp, …
3.2 AÛûnh höôûng cuûa leân tónh ñieåm Q
Rb
Rc
ReVBB
VCC
Löu yù: Phaân tích coù theå duøng cho CB, CE, CC
Toång quaùt: Khueách ñaïi doøng: CBOECBOBC IIIII )1(
KVL moái noái BE: eEBEbBBB RIVRIV
be
beCBOBEBBCQ RR
RRIVVI)1(
)()(
Xeùt aûnh höôûng cuûa leân tónh ñieåm Q: Xem 1; VBE 0.7(Si) vaø ICBO(Re + Rb) << (VBB - VBE)
/
7.0
be
BBCQ RR
VI
Ñeå giaûm aûnh höôûng cuûa leân ICQ, choïn Re >> Rb /
e
BBCQ R
VI 7.0
Thieát keá: 1. Choïn tónh ñieåm Q
2. Choïn 10
min eb
RR ; tính toaùn maïch phaân cöïc nhö trong chöông 2
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 3
Caùc kyõ thuaät phaân cöïc söû duïng hoài tieáp (feedback) Khaùi nieäm hoài tieáp Hoài tieáp doøng (current feedback)
/BE
BECCCQ RR
VVI
hayBE
BECCBQ RR
VVI
Hoài tieáp doøng vaø aùp (current & voltage feedback)
ECQBEFBQCCQCC RIVRIRIV
ECQBEFCQ
CCQCC RIVRI
RIV
/BEC
BECCCQ RRR
VVI
hay:BEC
BECCBQ RRR
VVI)(
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 4
3.3 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân tónh ñieåm Q Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä:
Ñieän aùp ngöôõng: )( 1212 TTkVVV BEBEBE vôùi k = 2.5 mV / oC (Si)
Doøng phaân cöïc nghòch baõo hoøa: )(12
12 TTKCBOCBO eII vôùi K = 0.07 / oC
TeI
TII
TI TK
CBOCBOCBOCBO )1(112
Tónh ñieåm Q: Xem 1 vaø Re >> Rb / ; töø coâng thöùc toång quaùt:
)1(e
bCBO
e
BEBBCQ R
RIRVVI
TI
RR
TV
RTI CBO
e
bBE
e
CQ1
1
TeI
RR
Rk
TI TK
CBOe
b
e
CQ 11 1
11 1TK
CBOe
b
eCQ eI
RR
RTkI
Ví duï: Xeùt maïch ñieän trong phaàn (3.2) vôùi: Rb = 400; Re = 100; ICQ = 10 mA taïi 25 oC. Tìm söï thay ñoåi cuûa ICQ khi nhieät ñoä leân ñeán 55 oC vôùi a) Silicon; b) Germanium.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 5
Toång quaùt: 1100
4001
100
)2555(105.2 )2555(07.01
3
eII CBOCQ
13 361075.0 CBOCQ II
a) Silicon: ICBO1 = 1 A ICQ = 0.786 mA b) Germanium: ICBO1 = 100 A ICQ = 4.35 mA Nhaän xeùt: i) ICQ (Silicon) << ICQ(Germanium)
ii) Vôùi Silicon, ICQ chuû yeáu do VBE
3.4 Phaân tích heä soá oån ñònh (stability analysis) Baøi toaùn: ICQ = ICQ(ICBO, VBE, , …) seõ thay ñoåi nhö theá naøo khi caùc bieán phuï thuoäc thay ñoåi Giaû thuyeát: Giaû söû caùc bieán phuï thuoäc thay ñoåi moät löôïng nhoû, söû duïng khai trieån Taylor:
...dI
dVVI
dIII
dI CQBE
BE
CQCBO
CBO
CQCQ
Ñònh nghóa: Heä soá oån ñònh (stability factors)
CBO
CQ
CBO
CQI I
III
S ;BE
CQ
BE
CQV V
IVI
S ;CQCQ II
S
Löu yù 1: Caùc heä soá oån ñònh ñöôïc tính taïi ñieåm Q danh ñònh (nominal Q) Vôùi caùc thay ñoåi nhoû: ICQ dICQ; ICBO dICBO; VBE dVBE; d Suy ra:
ICQ SI ICBO + SV VBE + S + …
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 6
Löu yù 2: Thöïc teá, thay ñoåi raát nhieàu, khi ñoù ICQ vaãn ñöôïc tính töø coâng thöùc treân vôùi S
ñöôïc tính tröïc tieáp theo ñònh nghóa: CQIS
Xeùt maïch trong phaàn 3.2: be
beCBOBEBBCQ RR
RRIVVI)1(
)()(
Tính caùc heä soá oån ñònh: (Giaû söû Re >> Rb / (1- )Rb )
e
b
be
be
CBO
CQI R
RRR
RRII
S 1)1(
ebeBE
CQV RRRV
IS 1
)1(
Tính S : Tính tröïc tieáp töø ñònh nghóa, söû duïng 1
vaø giaû söû boû qua ICBO
eb
EEBBCQ RR
VVI)1(
)(
eb
eb
CQ
CQ
RRRR
II
)1(
)1(
2
1
1
2
1
2
eb
eb
CQ
CQ
CQ
CQCQ
RRRR
II
III
)1(
)(
2111
12
eb
ebCQCQ
RRRRII
S)1( 21
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 7
Suy ra: ...)1(
11
21
1
eb
ebCQBE
eCBO
e
bCQ RR
RRIV
RI
RRI
Trong ñoù: )1(1TK
CBOCBO eIITkVBE12
Môû roäng: eRCCVBEVCBOICQ RSVSSVSISIeCC
Vôùi CC
CQV V
ISCC
;e
CQR R
IS
e
Ví duï: a) Tìm ICQ taïi nhieät ñoä phoøng, söû duïng caùc giaù trò danh ñònh b) Tính ICQ vôùi caùc thay ñoåi treân VCC, Re, ; nhieät ñoä thay ñoåi töø 25 – 125 oC.
a)21
1
RRRVV CCBB ; Rb = R1 // R2
Duøng coâng thöùc toång quaùt:
be
beCBOBEBBCQ RR
RRIVVI)1(
)()(= 10.6 mA
b) Tính caùc heä soá oån ñònh:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 8
be
beI RR
RRS)1(
= 5.25 mA/mA
eV RS 1
= - 10 mA/V
eb
ebCQ
RRRRI
S)1( 21
1 = 0.0116 mA
Tính SVcc vaø SRe, töø coâng thöùc toång quaùt: be
beCBOBEBBCQ RR
RRIVVI)1(
)()(, suy ra:
21
1
)1()1( RRR
RRVV
RRVI
SbeCC
BB
beCC
CQVCC = 0.91 mA/V
2)1(
)(
be
BEBB
e
CQR
RRVV
RI
Se
= - 0.1 mA/
Xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng bieán thieân: )1(1
TKCBOCBO eII = 0.11 mA TkVBE = -250 mV
12 = 50
CCV = 4V eR = 20
Suy ra ñoä dòch tónh ñieåm Q nhieàu nhaát
eRCCVBEVCBOICQ RSVSSVSISIeCC
= 9.3 mA
Ñoä dòch tónh ñieåm Q xung quanh giaù trò danh ñònh 9.3 / 2 = 4.65 mA
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 9
3.5 Boå chính nhieät duøng Diode Nhaän xeùt: Thay ñoå nhieät ñoä aûnh höôûng leân doøng phaân cöïc ICQ chuû yeàu do VBE.
Giaûm SV: Taêng Re, tuy nhieân laøm giaûm doøng phaân cöïc. Giaûm VBE: Boå chính nhieät
Boå chính nhieät duøng Diode:
Choïn Diode sao cho: TV
TV BED
Nguoàn doøng: 1
EQDBQDBB
IIIII
Maët khaùc: eEQBEQdDDB RIVRIVV
Suy ra: )]1/([ de
dBBBEQDEQ RR
RIVVI
)]1/([
//
de
BEDEQ
RRTVTV
TI
= 0
Caáu hình thöïc teá:
- Giaûi quyeát ñöôïc baøi toaùn löïa choïn Diode thích hôïp (matching) vôùi TST
- Söû duïng trong caùc maïch tích hôïp (Integrated Circuit)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 10
Ví duï: Xaùc ñònh aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân tónh ñieåm Q
Maïch töông ñöông: BQd
DB
b
BBB I
RVV
RVI ; giaû söû
b
BBQ R
VI vaø d
DBB R
VVI
d
DB
b
BBB R
VVRVI
db
db
d
DBBB RR
RRRVIV
BEQdb
bD
db
dCC
ee
BEQBEQ V
RRRV
RRRV
RRVV
I 1
Bieán thieân theo nhieät ñoä: T
VTV
RRR
RTI BEQD
db
b
e
EQ 1
Vì hai TST laø gioáng nhau: kT
VTV BEQD , suy ra:
dbe
EQ
RRRk
TI
/1
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 3 11
3.6 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät Ví duï: Transistor 2N1016, Silicon npn
1. Ñieän trôû nhieät toái ña: jc = 0.7 oC/W2. Coâng suaát tieâu taùn toái ña vôùi boä taûn nhieät lyù töôûng taïi 25 oC: PC = 150 W 3. Nhieät ñoä moái noái toái ña: Tj,max = 140 oC4. Caùc thoâng soá cöïc ñaïi tuyeät ñoái taïi 25 oC:
1) IC = 7.5 A 2) IB = 5 A 3) Breakdown voltage:
a) BVCBO = 30 V b) BVEBO = 25 V c) BVCEO = 30 V
5. Doøng ICBO cöïc ñaïi taïi ñieän aùp VCB cöïc ñaïi taïi 25 oC = 10 mA 6. Heä soá khueách ñaïi doøng taïi VCE = 4V, IC = 5A: 10 18 7. Taàn soá caét CE (cutoff frequency): f = 30 kHz
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 1
Chöông 4: PHAÂN TÍCH & THIEÁT KEÁ MAÏCH TÍN HIEÄU NHOÛ TAÀN SOÁ THAÁP
4.1 Giôùi thieäu 4.2 Caùc thoâng soá Hybrid 4.3 Caáu hình E chung (Common Emitter – CE) 4.4 Caáu hình B chung (Common Base – CB) 4.5 Caáu hình C chung (Common Collector – CC) 4.6 Toùm taét caùc thoâng soá cô baûn trong ba caùch maéc BJT
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 2
4.1 Giôùi thieäu Phöông phaùp ñoà thò Tín hieäu nhoû Moâ hình maïch töông ñöông tín hieäu nhoû
4.2 Caùc thoâng soá Hybrid Maïng hai cöûa: v1, i1, v2, i2Caùc thoâng soá ñaëc tröng: Trôû khaùng (impedance); daãn naïp (admittance), hybrid, … Caùc thoâng soá hybrid:
2121111 vhihv2221212 vhihi
Vôùi TST: 211 vhihv ri
212 vhihi of
Ñònh nghóa:
021
1
vivhi = Trôû khaùng ngoõ vaøo khi ngoõ ra ngaén maïch
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 3
012
1
ivvhr = Ñoä lôïi ñieän aùp ngöôïc (reverse voltage gain) khi ngoõ vaøo hôû maïch
021
2
viih f = Ñoä lôïi doøng thuaän (forward current gain) khi ngoõ ra ngaén maïch
012
2
iviho = Daãn naïp ngoõ ra khi ngoõ vaøo hôû maïch
Löu yù: - v1, i1, v2, i2, laø caùc ñaïi löôïng tín hieäu nhoû - Caùc thoâng soá hybrid h phuï thuoäc vaøo tónh ñieåm Q cuûa TST - Caùc thoâng soá hybrid h cho caùc caáu hình khaùc nhau (CE, CB, CC) ñöôïc kyù hieäu baèng
caùch theâm vaøo caùc chæ soá thích hôïp (e, b, c): Ví duï: hfe laø hf cho caáu hình CE, …
4.3 Caáu hình E chung (Common Emitter – CE)
Söû duïng nguyeân lyù xeáp choàng (Superposition):
- DC: Chöông 2 - AC: Tín hieäu nhoû: Bieán ñoåi maïch
töông ñöông
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 4
Xaùc ñònh caùc heä soá hybrid cho caáu hình CE: Ñoä lôïi ñieän aùp ngöôïc hre : Thöôøng raát nhoû, boû qua.
Daãn naïp ngoõ ra hoe : Qii
ivih
B
C
bce
coe
0: Heä soá goùc cuûa ñaëc tuyeán (iC,vCE) taïi Q.
Thöôøng hoe 10- 4 S, vaø (1/hoe) // RL ( 1 2K) Boû qua hoe.
Ñoä lôïi doøng thuaän hfe : FEB
C
b
cfe h
Qii
Qiih
Trôû khaùng ngoõ vaøo hie : CQ
Tfe
E
BEfe
B
BE
b
beie I
VmhQi
vhQi
vQi
vh
Maïch töông ñöông cuûa TST:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 5
Maïch töông ñöông cuûa caáu hình CE:
Xaùc ñònh caùc tham soá cuûa caáu hình CE:
Ñoä lôïi doøng: ieb
bfe
i
b
b
L
i
Li hR
Rhii
ii
iiA
Trôû khaùng ngoõ vaøo: iebi hRZ //
Trôû khaùng ngoõ ra: oe
o hZ 1
(Neáu boû qua hoe, Zo )
Ví duï 1: Cho maïch sau, giaû söû hfe = hFE = 50. Xaùc ñònh: a) Tónh ñieåm Q b) Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû, giaû söû boû
qua hoe vaø hre
c) Ñoä lôïi doøng Ai = iL / iid) Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng e) Trôû khaùng ngoõ ra nhìn töø taûi 1K
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 6
a) Tónh ñieåm Q:
4245010
10BBV V;
5010
5010bR = 8.3K
2.2
7.4
/ e
BEBB
be
BEBBCQ R
VVRRVVI = 1.5mA; CQecCCCEQ IRRVV )( = 15V
b) Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
5.1
2550
25
CQfeie I
mVhh = 833
Boû qua hoe vaø hre, maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
c) Ñoä lôïi doøng Ai:
i
b
b
L
i
Li i
iii
iiA ;
Lc
c
b
LRR
Rii
)50( = - 39.6; ieib
ib
i
bhrR
rRii
)//(
)//( = 0.85 Ai = (0.85)(-39.6) = - 34
d) Trôû khaùng ngoõ vaøo: iebii hRrZ //// = 700
e) Trôû khaùng ngoõ ra: Zo = RC = 3.8K
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 7
Ví duï 2: Tìm ñoä lôïi doøng cuûa maïch khueách ñaïi trong ví duï 1, giaû söû: hre = 10-4 vaø h0e = 10-4 mho Maïch töông ñöông:
Ngoõ ra: bLcoe
coefeL i
RRhRhhi]//)/1[(
]//)/1[( = - 36.7ib
vce = RLiL = - 36.7 103 ibSöû duïng KVL ngoõ vaøo: vb = 830ib + 10-4 vce = (830 – 3.67)ib 830ibNhaän xeùt 1: Aûnh höôûng cuûa hre laø khoâng ñaùng keå
Söû duïng KCL ngoõ vaøo: bbbbbi iiiiKK
vi 183.18300
1
10000
1830
3.8
1
10
1
Suy ra: )183.1/1)(7.36(i
b
b
L
i
Li i
iii
iiA -31
Nhaän xeùt 2: So saùnh vôùi ví duï 1 (Ai = -34), aûnh höôûng cuûa hoe leân Ai laø khoâng ñaùng keå.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 8
4.4 Caáu hình B chung (Common Base – CB) Caùc thoâng soá hybrid:
veb = hib(-ie) + hrbvcb
ic = hfbie + hoevcb
Löu yù: Chieàu qui öôùc cuûa ie, ic.
Xaùc ñònh caùc thoâng soá hybrid: Duøng maïch töông ñöông CE
ie
ebfebfecbe h
vhihiii )1()1( , suy ra:
Trôû khaùng ngoõ vaøo hib:EQ
T
fe
ie
cbe
eb
i
ebib I
Vhh
viv
ivh
10
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 9
Ñoä lôïi ñieän aùp ngöôïc hrb : hrb 10 –4 : Thöôøng boû qua.
Ñoä lôïi doøng thuaän hfb : 10 fe
fe
cbe
cfb h
hvi
ih
Daãn naïp ngoõ ra hob : Söû duïng maïch töông ñöông CE coù hoe :
Theo ñònh nghóa: 0ecb
cob iv
ih
Töø maïch CE: ic = - ib; ihoe = (hfe +1)ib vcb = vce + veb = (-ib)(hfe + 1)(1/hoe) + (-ib)(hie) vcb (-ib)(hfe + 1)(1/hoe) = (ic)(hfe + 1)(1/hoe)
fe
oe
ecb
cob h
hiv
ih10
Nhaän xeùt: i) hrb vaø hob thöôøng raát nhoû: Boû qua ii) Caùc thoâng soá hybrid CB (hib, hfb, hob) coù ñöôïc baèng caùch laáy caùc thoâng soá CE
töông öùng chia cho (1+hfe)Ví duï 3: a) Xaùc ñònh caùc thoâng soá CB cuûa ví duï 1, cho 1/hoe = 10K. b) TST treân ñöôïc söû duïng trong caáu hình CB vôùi ri = 100; RL = 5K. Xaùc ñònh ñoä lôïi doøng Ai ; aùp Av , trôû khaùng vaøo Zi; ra Zo
a) Töø ví duï 1: hfe = 50; hie = 0.83K; hoe = 10 –4 mho; hre = 0.
Suy ra: 98.01 fe
fefb h
hh ;
fe
ieib h
hh1
= 16 ;fe
oeob h
hh1
= 2 10-6; hrb = 0.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 10
b) Maïch töông ñöông:
16100
100
5500
500)98.0(
i
Li iiA = 0.83
i
L
i
L
i
Lv i
irR
vvA = 41.5
Zi = 16Z0 = 500K
4.5 Caáu hình C chung (Common Collector – CC) (Maïch Emitter Follower - EF) Tính chaát: - Ñoä lôïi aùp Av 1
- Trôû khaùng ngoõ vaøo lôùn, trôû khaùng ngoõ ra nhoû: Impedance transformer Phaân tích: - Maïch töông ñöông duøng thoâng soá hybrid caáu hình CC.
- Bieán ñoåi töông ñöông söû duïng thoâng soá hybrid caáu hình CE. Thay TST baèng maïch töông ñöông caáu hình CE:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 11
Nhìn töø cöïc B: vb = vbe + ieRe. Do vbe = ibhie vaø ieRe = (hfe + 1)ibRe
efebiebb Rhihiv )1( Maïch töông ñöông (chuaån ib)
efeiebi
efeieb
efeie
efe
i
ev RhhRr
RhhRRhh
RhvvA
)1(//
)1(//
)1(
)1(
vaø efeiei RhhZ )1(
Nhìn töø cöïc E: Bieán ñoåi töông ñöông Thevenin ngoõ vaøo: Thay TST baèng maïch töông ñöông caáu hình CE:
KVL: ebebii vvirv ,,
Do1fe
eb h
ii vaø eibfe
eiebiebe ihhihihv
1
eeibefe
ii vihi
hr
v1
,, Maïch töông ñöông (chuaån ie)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 12
1
,
fe
iibo h
rhZ
Phaûn aùnh trôû khaùng: Phaûn aùnh töø Emitter Base (chuaån ib)Doøng / (hfe + 1) (Ví duï: ie ie/(hfe + 1)) Trôû khaùng (hfe + 1) (Ví duï: Re Re(hfe + 1)) Aùp: Khoâng ñoåi (Ví du: ve ve)
Phaûn aùnh töø Base Emitter (chuaån ie)Doøng (hfe + 1) (Ví duï: ib ib(hfe + 1)) Trôû khaùng / (hfe + 1) (Ví duï: r’i r’i / (hfe + 1)) Aùp: Khoâng ñoåi
Ví duï 4: Phaân tích maïch sau duøng phaûn aùnh trôû khaùng Bieán ñoåi maïch töông ñöông:
efeiei
i
Lc
cfei
Rhhrr
RRRhA
)1(,
,
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 4 13
Ví duï 5: Tính v1 vaø v2 cuûa maïch ñaûo pha (phase inverter) sau:
Phaûn aùnh trôû khaùng cöïc E leân maïch cöïc B Maïch töông ñöông (b)
)1()//(
)1(1
feeiebi
fee
ib
bi hRhRr
hRrR
Rvv
Doøng ie : e
e Rvi 1
efbefbc Rvhihi 1
Ngoõ ra cöïc C: 12 vRRhRive
cfbcc
Neáu choïn hfbRc ( Rc) = Re v2 = - v1 : Ñaûo pha. 4.6 Toùm taét caùc thoâng soá cô baûn trong ba caùch maéc BJT <Xem TLTK [1], [2]>
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 3
Ñoä lôïi doøng: 1
'1
'1
2'2
'21
2
221
1
2
2 ieb
b
ieb
bfe
LC
Cfe
i
b
b
b
b
L
i
Li
hRR
hR
RhRRRh
ii
ii
ii
ii
A
Giaû söû: hie1 << R’b1; hie2 << R’b2; RL << RC2: Ai (-hfe1)(-hfe2) N taàng ??? Ví duï 1: Xaùc ñònh ñoä lôïi aùp vaø bieân ñoä dao ñoäng cöïc ñaïi ñieän aùp ngoõ ra. Giaû söû hfe = 100.
Xaùc ñònh tónh ñieåm:
Taàng 2: mAhRR
VVI
febe
BEQCCCQ 65.9
/ 2222
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 4
Taàng 1: Rb1 = R1 // R2 = 9.09K; VBB = VCCR1/(R1 + R2) = 1.82V mAhRR
VVI
febe
BEQBBCQ 3.1
/ 1111
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: 19201
11CQ
Tfeie IV
hh ; 2602
22CQ
Tfeie I
Vhh
Ñoä lôïi aùp:
9.1)9//1(
)9//1(
1
1)50//(100//1100
50
502
2
1
1
2
2 KKhKK
hKK
vi
iv
vv
vv
A ieiei
b
b
b
b
L
i
Lv -32
Bieân ñoä dao ñoäng cöïc ñaïi ñieän aùp ngoõ ra: MaxSwing = min(MaxSwing2 , Av2 MaxSwing1) vôùi Av2 : Ñoä lôïi ñieän aùp taàng 2.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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
Taàng 2 maéc CC: Av2 = 222
22
12
2
)//)(1(
)//)(1(
ieLefe
Lefe
outin
in
hRRhRRh
ZZZ
1 vôùi Zout1 = RC1 = 1K
Suy ra: MaxSwing = 2.6V
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 7
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: KIV
hhCQ
Tfeie 1
111 ; K
IV
hhCQ
Tfeie 14.2
222
Suy ra: 1)8.0//6.0(
)8.0//6.0(
)//8.1//6.0(2.0
1
2.2
2.21003.1100
12
1
1
2
2 KhKhK
vi
ii
iv
vv
Aieiei
b
b
b
b
L
i
Lv
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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 8
IC1(2.2K + 1.8K / hfe1 + 2.2K / (hfe1hfe2)) = 9 - VBE1(1 + 1.8K / 0.6K + 2.2K / (hfe20.6K)) - VBE2
IC1 KVV BEBE
2.2
49 21
Khi nhieät ñoä thay ñoåi: VBE / T = -k = -2.5 mV/0CK
CmVTIC
2.2
/5.25 01 = 5.7 A/0C
Taïi B1:IC2 = IC1 / hfe1 + VBE1 / 0.6K K
CmVTV
KTI
hTI BEC
fe
C
6.0
/5.2
6.0
11 011
1
2 = -4.2 A/0C
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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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):
IEQ1 = IEQ2 = febe
EE
hRRV
/2
7.0
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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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
ie2c = febibe
b
hRhRiR
/2
0
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 11
Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = i/2 ie1d = - ie2d iRe = 0 ve = 0.
Ngaén maïch Re ie2d = )/(2 febib
b
hRhiR
Choàng traäp (superposition):
ie2 = ie2c + ie2d = ihRh
Ri
hRhRR
febib
b
febibe
b
)/(2/20
iL = 2ieLc
c iRRR
= Aci0 + Adid
trong ñoù: Ac = febibe
b
Lc
c
hRhRR
RRR
/2: Ñoä lôïi doøng mode chung
Ad = )/(2 febib
b
Lc
c
hRhR
RRR
: Ñoä lôïi doøng mode vi sai
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
Maïch thöïc teá: Ñònh nghóa: CMRR = c
d
AA
CMRR = febib
e
febib
febibe
hRhR
hRhhRhR
/)/(2
/2 (Giaû söû Re >> hib + Rb/hfe)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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 iCMRR = 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 A5.3.2 Nguoàn doøng cöïc phaùt (Emitter) Ñeå taêng CMRR: Taêng Re : Söû duïng nguoàn doøng taïi cöïc E.
Duøng TST T3 taïi cöïc E:
iC3 = e
BBEE
RVV 7.0
= const.
Xem T3 laø nguoàn doøng
Phaân tích tónh ñieåm:
ICQ3 = e
BBEE
RVV 7.0
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 13
Do tính ñoái xöùng: ICQ1 = ICQ2 = e
BBEECQ
RVVI2
7.0
2
3
VC3 = VE1 = VE2 = - RbIb – VBE = fe
CQb
hIR 1
7.0
VCEQ1 = VCEQ2 = VC1 – VE1 = (VCC – RcICQ1) – (fe
CQb
hIR 1
7.0 )
VCEQ3 = VC3 – VE3 = (fe
CQb
hIR 1
7.0 ) - (-VEE + ReICQ3)
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.
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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
R1 = 21
11
22 fefe
bv
hhRR
vaø R2 = 21
11
22 fefe
bv
hhRR
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
hib1 + Rb1 / hfe1 hib1 + Rb1 / hfe1 + R1 = 21
11
22 fefe
bvib hh
RRh
hib2 + Rb2 / hfe2 hib2 + Rb2 / hfe2 + R2 = 21
11
22 fefe
bvib hh
RRh
Ad = )]/1/1)(2/(2/[2 21 fefebvib
b
Lc
c
hhRRhR
RRR
: Giaûm so vôùi tröôøng hôïp khoâng duøng Rv
Ac = )]/1/1)(2/(2/[)/1(2 213 fefebviboe
b
Lc
c
hhRRhhR
RRR
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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:
CMRR = ib
e
ib
ibe
c
d
hR
hhR
AA
60100/20001002
100/1000502
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
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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 << IC2 IC1 + IC2 IC2 IE2
VCC = VCE2 + (Rc + Re)IC2
DCLL: IC2 = ce
CCCE
ce RRV
VRR 2
1
ACLL cho T2: Rac = (RL // Rc)
Tính tónh ñieåm Q:TST T2: VBB = VCCR1 / (R1 + R2); Rb = R1 // R2
)/(
4.1
212
fefebe
BBCQ hhRR
VI VCEQ2 tính töø DCLL
TST T1: VCEQ1 = VCEQ2 – 0.7; ICQ1 = ICQ2 / hfe2
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 17
Phaân tích tín hieäu nhoû: Phaûn aùnh maïch cöïc B1 cuûa T1 Cöïc E1 vaø maïch cöïc E2 cuûa T2 Cöïc B2
Tónh ñieåm: ICQ2 = hfe2ICQ1 hie2 = 112
22
2CQ
T
CQfe
Tfe
CQ
Tfe I
VIhV
hIV
h = hib1
Suy ra: Ai = 211
112
)/(
)/(
ieibfeb
febfe
Lc
cfe
i
L
hhhRhRh
RRRh
ii
= 11
12
2 ibfeb
bfe
Lc
Cfe
hhRRh
RRRh
Ai = 1
212
)(ieb
b
Lc
cfefe hR
RRR
Rhh
Xem 2TST gheùp Darlington 1 TST coù: hìe = 2hie1 vaø hfe = hfe1hfe2
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 18
Ví duï 7: Xaùc ñònh tónh ñieåm cuûa maïch sau. Giaû söû hfe = 100.
Nguoàn doøng T5: VB5 = 3.19.2
9.26 = -4.14V
Giaû söû IB5 << IC5
IC5 = K3.1
)6()7.014.4( = 0.9 mA
Maïch ñoái xöùng: IC3 = IC4 = IC5 / 2 = 0.45 mA IC1 = IC2 = IC3 / hfe = 4.5 A IB1 = IB2 = IC1 / hfe = 45 nA
KVL: VC1 = VC2 = VC3 = VC4 = VCC – 10K(IC3 + IC1) 7.5V VE1 = VE2 = 0 – (105)(45 10-9) – 0.7 -0.7V
VE3 = VE4 = VE1 – 0.7 = -1.4V VC5 = VE3 – 50IC3 = -1.4 – 50(0.45 10-3) -1.4V
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 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:
Ñoä lôïi truyeàn ñaït (Transfer gain): 121
2112
1
1
2
2 //
//)(
iefeLfb
i
b
b
e
e
L
i
LT hRR
RRhRh
ii
ii
iv
iv
A
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 20
Phaân tích DC: Giaû söû boû qua IB1 vaø IB2:VB1 = VCCR1 / (R1 + R2 + R3)
VE1 = VB1 - VBE1 = VB1 – 0.7
IC1 = e
B
RV 7.01 = IC2
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).
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 5 21
Phaân tích tónh ñieåm: Giaû söû boû qua IB2, IB3.VB3 = (-6)(2.3K) / (2.3K + 3.7K) = -2.3V VE3 = VB3 - VBE3 = -2.3 – 0.7 = -3V
IC3 = 3V / 3K = 1 mA Caàn phaûi xaùc ñònh Rb sao cho VLDC = 0. IB1 = (12 – 0.7) / Rb
VC1 = 12 – 8K IC1 = 12 – 8K [hfe1(12 – 0.7) / Rb] = VB2
VLDC = VE2 – 3.3K IC2 = (VB2 – 0.7) – 3.3 = VB2 – 4 Ñeå VLDC = 0 VB2 = 12 – 8K [hfe1(12 – 0.7) / Rb] = 4
Rb = hfe1(12 – 0.7) / 1mA Phaân tích tín hieäu nhoû: T1: Maéc CE. T2: Maéc CC. T3: Maéc CB.
Xaùc ñònh vL / vc1 : Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû cuûa T2: Phaûn aùnh trôû khaùng E2 B2 , trong ñoù R03 = 1/hob3 laø toång trôû nhìn vaøo cöïc C cuûa T3 (CB).
)/1(3.3
)/1(
3222
32
1 obfefeie
obfe
C
L
hhKhhhh
vv
1
Maïch Cascode (T2, T3) chæ laøm thay ñoåi möùc DC ngoõ ra maø khoâng thay ñoåi ñoä lôïi aùp cuûa maïch KÑ T1 (CE).
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 1
CHÖÔNG 6: TRANSISTOR HIEÄU ÖÙNG TRÖÔØNG FET 6.1 Giôùi thieäu 6.2 Lyù thuyeát hoaït ñoäng cuûa JFET 6.3 Lyù thuyeát hoaït ñoäng cuûa MOSFET 6.4 Giaûi tích ñoà thò vaø phaân cöïc 6.5 Giaûi tích tín hieäu lôùn – Söï saùi daïng 6.6 Giaûi tích tín hieäu nhoû 6.7 Môû roäng
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 2
6.1 Giôùi thieäu Transistor hieäu öùng tröôøng (Field Effect Transistor – FET):
JFET: Junction FET MOSFET: Metal-Oxid Semiconductor FET (Insulated-Gate – IGFET)
Tính chaát (Phaân bieät vôùi BJT) Nhaïy vôùi ñieän aùp (voltage-sensitive) Trôû khaùng vaøo raát cao
6.2 Lyù thuyeát hoaït ñoäng cuûa JFET 6.2.1 Caáu taïo (n-channel JFET):
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 3
6.2.2 Hoaït ñoäng: Giaû söû S vaø G noái ñaát; vDS > 0: ⇒ Doøng iD : D → S: Phuï thuoäc vaøo vDS vaø Ñieän trôû keânh n (Rn-Channel) Doøng iChannel – Gate ≈ 0: Do Diode taïo bôûi tieáp xuùc pn Channel-Gate phaân cöïc nghòch (a) Khi vDS taêng: Vuøng khuyeát (depletion region – vuøng gaïch cheùo) taêng → Rn-Channel taêng
(b) vDS = Vpo (Ñieän aùp ngheõn: pinch-off voltage): Hai vuøng khuyeát chaïm nhau: iD = Ipo
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 4
(c) vDS > Vpo: Va = Vpo = const → iD = Ipo = const
(d) vDS = BVDSS: Ñieän aùp ñaùnh thuûng. Ñoà thò:
Giaû söû vDS = const; vGS thay ñoåi:
vGS < 0: Taêng vuøng khuyeát → i) RChannel taêng → iD giaûm ii) Vpo giaûm vGS > 0: Giaûm vuøng khuyeát → i) RChannel giaûm → iD taêng ii) Vpo taêng
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 5
⇒ “Voltage-Sensitive Device” Ñoà thò:
Löu yù: n-JFET: Phaân cöïc sao cho khoâng coù doøng IChannel-Gate (vGS ≤ 0 hoaëc vGS nhoû > 0)
6.2.3 Ñaëc tuyeán: Ñieän aùp vDS taïi ñieåm ngheõn: vDS-Pinch Off = Vp = Vpo + vGS Ñieän aùp ñaùnh thuûng: BVDSX ≈ BVDSS + vGS Ñaëc tuyeán VA trong vuøng baõo hoøa (Giöõa ñieän aùp ngheõn vaø ñaùnh thuûng: Vp < vDS < BVDSX)
iD = ⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−++
2/3
23
1po
GS
po
GSpo V
vVv
I vôùi vGS < 0
Nhaän xeùt: vGS = 0: iD = Ipo
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 6
VGS = - Vpo: iD = 0 Trong vuøng baõo hoøa: iD khoâng phuï thuoäc vDS Aûnh höôûng nhieät ñoä:
iD = ⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−++⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
2/32/30 2
31'
po
GS
po
GSpo V
vVv
TT
I
trong ñoù: I’po = iD khi vGS = 0 taïi nhieät ñoä T0. 6.3 Lyù thuyeát hoaït ñoäng cuûa MOSFET 6.3.1 Caáu taïo (n-channel MOSFET):
Nhaän xeùt: Ban ñaàu chöa coù keânh daãn giöõa D vaø S (enhancement mode) Cöïc coång Gate: Metal – Oxide – Semiconductor (MOS)
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 7
6.3.2 Hoaït ñoäng: Hoaït ñoäng loaïi taêng (enhancement mode): vGS > 0: Hình thaønh keânh daãn caûm öùng: vGS > VTN : Ñieän aùp ngöôõng ⇒ Taïo keânh daãn n caûm öùng giöõa S vaø D
vGS taêng → Beà roäng vaø ñieän daãn (conductivity) keânh daãn taêng
Thay ñoåi vDS: Töông töï JFET: (a) Khi vDS taêng → Taêng vuøng khuyeát → Rn-Channel taêng: Vuøng tuyeán tính
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 8
(b) vDS = Vp = vGS - VTN: Ñieän aùp ngheõn: Rn-Channel → ∞ (100 KΩ)
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 9
(c) vDS > Vp: iD ≈ const: Vuøng baõo hoøa
Ñoà thò:
Löu yù: enhancement mode n-MOSFET: Phaân cöïc vGS ≥ VTN
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 10
6.3.3 Ñaëc tuyeán: Ñieän aùp vDS taïi ñieåm ngheõn: vDS – Pinch Off = Vp = vGS – VTN = vGS + Vpo (Vôùi Vpo = - VTN < 0) Ñaëc tuyeán VA trong vuøng tuyeán tính (vDS < vGS - VTN = Vp): ])(2[ 2
DSTNGSnDS vVvki −−= Ñaëc tuyeán VA trong vuøng baõo hoøa (vDS ≥ vGS - VTN = Vp):
2
2 1][ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=−=
po
GSpoTNGSnDS V
vIVvki vôùi Ipo = knVTN
2 vaø Vpo = - VTN
Nhaän xeùt: n-JFET: vGS ≤ 0, Vpo > 0; Enhancement mode n-MOSFET: vGS > 0, Vpo < 0 Ñaëc tuyeán VA: JFET: Baäc 3/2 ≈ MOSFET: Baäc 2
⇒ Xem gaàn ñuùng cho caû hai loaïi FET: 2
2 1][ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=−=
po
GSpoTNGSnDS V
vIVvki
Aûnh höôûng nhieät ñoä:
2/3
' ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
TT
II opopo
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 11
6.4 Giaûi tích ñoà thò vaø phaân cöïc 6.4.1 Phaân cöïc JFET:
DCLL: VDD = vDS + iD (Rd + Rs) Phöông trình phaân cöïc: vGS = - iD Rs (Xem iG ≈ 0)
Nhaän xeùt: Maïch töï phaân cöïc (self-bias): Do vGS < 0 taïo ra bôøi Rs Ví duï: Thieát keá maïch vôùi tónh ñieåm Q: VDSQ = 15V; IDQ = 3,5 mA
Thay vaøo DCLL: Rd +Rs = (VDD – VDSQ) / IDQ = (30 – 15) / 3,5 = 4,3 KΩ Töø ñaëc tuyeán VA: VGSQ = -1 V ⇒ Rs = - VDSQ / IDQ = 1V / 3,5 mA = 286 Ω ⇒ Rd ≈ 4 KΩ Choïn Rs = 270 Ω vaø Rd = 3,9 KΩ
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 12
6.4.2 Phaân cöïc MOSFET: Coång phaân cöïc thuaän (forward-biased gate) söû duïng maïch phaân cöïc ngoaøi (töông töï BJT):
DCLL: VDD = vDS + iD (Rd + Rs)
Phöông trình phaân cöïc: vGS = SDDD RiVRR
R−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+ 21
1 = VGG – iD Rs
trong ñoù: VGG = DDVRR
R⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+ 21
1 : Ñieän aùp cung caáp cho cöïc coång
Nhaän xeùt: Rs: Caûi thieän söï oån ñònh tónh ñieåm Q baèng doøng DC hoài tieáp. R3: Khoâng coù taùc duïng DC, duøng ñeå taêng trôû khaùng ngoõ vaøo AC. Baøi toaùn: Xaøc ñònh maïch phaân cöïc (VGG, Rs, Rd) ñeå cöïc tieåu hoùa söï thay ñoåi Q theo t0
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 13
Töø phöông trình: 22/3
0' 1 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
po
GSpoD V
vTT
Ii
⇒ Ñoä nhaïy:
po
S
po
DSGGopo
DDiT
VR
ViRV
TTITdTidi
S D
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −++
−==
1)/(21
2/3//
2/3'
Nhaän xeùt: Rs ≠ 0 laøm giaûm ñoä nhaïy iD theo t0 → Caûi thieän ñoä oån ñònh Ñeå cöïc tieåu Di
TS : ⇒ VGG = 2VGSQ + Vpo
Rs = DQ
poGSQ
IVV +
6.5 Giaûi tích tín hieäu lôùn – Söï saùi daïng <Xem TLTK>
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 14
6.6 Giaûi tích tín hieäu nhoû 6.6.1 Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Maïch töông ñöông tìn hieäu nhoû (taàn soá daûi giöõa):
Ñieän trôû gate-source:
hi = rgs = ∞→∂∂
QG
GS
iv : Hôû maïch
Heä soá khueách ñaïi aùp ngöôïc: hr ≈ 0
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 15
Ñoä xuyeân daãn (transconductance):
gm = QGS
DS
vi
∂∂ (S)
Töø coâng thöùc: 2
2 1][ ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=−=
po
GSpoTNGSnDS V
vIVvki
⇒ gm = DSQn Ik2
Ñieän trôû drain-source:
rds = QDS
DS
iv
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
Lyù thuyeát: rds → ∞ Thöïc teá: rds ≈ 20 – 500 KΩ; rds ∼ 1/IDQ
Heä soá khueách ñaïi:
QGS
DS
vv∂∂
−=µ = gmrds
6.6.2 Maïch khueách ñaïi aùp cöïc nguoàn chung (CS):
Maïch CS:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 16
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Trôû khaùng vaøo nhìn töø nguoàn: Zi = R3 + (R1 // R2) Trôû khaùng ra nhìn töø taûi: Zo = Rd // rds
Heä soá khueách ñaïi aùp: ii
ioLm
i
Lv rZ
ZZRg
vv
A+
−== )//(
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 17
Ví duï: Xaùc ñònh Av, Zi, Zo cuûa maïch KÑ duøng MOSFET sau:
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Taïi D: Lds
dsgsm
f
dsgs
Rrv
vgR
vvi
//+=
−=
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 18
Vôùi vgs = vi ⇒ )//(1//1)/1(
1
LdsmfLds
fmi
dsv Rrg
RRrRg
vv
A −≈⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+−−==
−
= - 12
Zi = v
f
fdsi
ii
AR
Rvvv
iv
−=
−=
1/)( = 7,7 KΩ
Zo = dsfvo
ds rRiv
i
//0
==
= 13 KΩ
6.6.3 Maïch theo nguoàn (Source follower – CD):
Maïch CD:
DCLL: VDD = vDS + iDS (Rs1 + Rs2) Ñieän aùp phaân cöïc: VGSQ = - IDSQ Rs1 Thoâng thöôøng, ñeå Q naèm giöõa DCLL: vDS ≈ (VDD / 2) >> VGSQ ⇒ Rs1 << Rs2
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 19
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: (Giaû söû boû qua R1 raát lôùn)
Trôû khaùng ngoõ ra (nhìn töø Rs): 0=
=ivo
so i
vZ
Ngoõ ra: vs = µvgs + iords Do vi = 0 → vgs = - vs ⇒ vs = - µvs + iords
⇒ Zo = 1+µ
dsr ≈ mg
1 (Giaû söû µ >> 1)
Ñoä lôïi aùp hôû maïch (khoâng coù Rs): g
sRv v
vA
s=
∞→
'
Ngoõ ra: vs = µvgs = µ (vg – vs)
⇒ 1
'
+=µµ
vA ≈ 1 (Giaû söû µ >> 1)
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 20
Trôû khaùng ngoõ vaøo: i
gi i
vZ =
Ñeå xaùc ñònh Zi, söû duïng nguoàn töông ñöông Thevenin ngoõ ra:
⇒ sm
sm
sm
sv
g
s
i
sv Rg
RgRg
RAvv
vvA
+×
+=
+===
11/1
'
µµ
Vôùi giaû söû R1 >> Rs2: iiR1 = vg – va ≈ vg - sss
s vRR
R
12
2
+ = vg - gv
ss
s vARR
R
12
2
+
⇒ i
gi i
vZ = ≈
21
2
1
11
ss
s
RRR
R
+×
+−µµ
≈ (µ + 1)R1 (Giaû söû Rs2 >> Rs1)
Nhaän xeùt: Gioáng nhö maïch Emitter Follower (BJT): Zi lôùn; Zo nhoû; Av ≈ 1
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 21
6.6.4 Phaûn aùnh trôû khaùng: Xeùt maïch sau:
Maïch töông ñöông tin hieäu nhoû:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 22
⇒ ddss
gsds RrR
vvvi
++
−+= 23µ
trong ñoù: vgs = v1 – v2 – ids Rs
⇒ ddss
ds RrRvvv
i++++−+
=)1(
)1( 231
µµµ ⇒ Maïch töông ñöông khi phaûn aùnh vaøo cöïc D:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 23
Vieát laïi:
)1/()1/()1/()1/( 231
++++−+++
=µµ
µµµ
ddssds RrR
vvvi ⇒ Maïch töông ñöông khi phaûn aùnh vaøo cöïc S:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 24
Caùc böôùc thöïc hieän phaûn aùnh trôû khaùng: 1) Töông ñöông ñoaïn DS cuûa FET baèng ñieän trôû rds noái tieáp nguoàn aùp (µv1) [cöïc
döông ôû S]. Xem ñoaïn maïch naøy gaén lieàn vôùi phaàn maïch cöïc D 2) Phaûn aùnh vaøo D:
Giöõ nguyeân phaàn maïch cöïc D vaø ñoaïn töông ñöông DS Phaàn maïch cöïc S × (µ + 1)
3) Phaûn aùnh vaøo S: Giöõ nguyeân phaàn maïch cöïc S Phaàn maïch cöïc D vaø ñoaïn töông ñöông DS : (µ + 1)
Ví duï: Phaân tích laïi maïch CD baèng caùch phaûn aùnh trôû khaùng vaøo phaàn maïch cöïc S Maïch töông ñöông:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 25
Phaân tích maïch: KVL, KCL
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 26
6.6.5 Maïch taùch pha (phase-splitting circuit):
Tín hieäu nhoû: ids =
s
o
d
o
Rv
Rv 21 =− ⇒ 12 o
d
so v
RR
v −=
Neáu Rs = Rd ⇒ vo2 = - vo1 : Maïch taùch pha Ñeå xaùc ñònh Av1, Av2, Zo1, Zo2: Söû duïng pp phaûn aùnh trôû khaùng vôùi v2 = v3 = 0
⇒ ddss
d
i
ov RrR
Rvv
A+++
−==)1(
11 µ
µ
ddss
s
i
ov RrR
Rvv
A+++
−==)1(
22 µ
µ
])1(//[1 sdsdo RrRZ ++= µ
]11
//[2 ++
+=
µµdds
soRr
RZ
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 27
6.6.6 Maïch khueách ñaïi cöïc coång chung (CG): Maïch CG:
Trôû khaùng ngoõ vaøo:
Phaûn aùnh vaøo maïch cöïc S:
⇒ Zi = Rsg =
1++
µdds Rr
Trôû khaùng ngoõ ra: Phaûn aùnh vaøo maïch cöïc D:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 28
⇒ Zo = rds + (µ + 1)ri
Heä soá khueách ñaïi:
idsd
d
i
dv rrR
Rvv
A)1(
)1(+++
+==
µ
µ
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 29
6.7 Môû roäng 6.7.1 FET keânh p:
p-channel JFET Caáu taïo:
Ñaëc tuyeán VA:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 30
p-channel MOSFET Caáu taïo:
Ñaëc tuyeán VA:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 6 31
Nhaän xeùt: p-channel FET (iSD, vSD, vSG) töông töï n-channel FET (iDS, vDS, vGS)
6.7.2 Depletion-mode MOSFET: So saùnh:
Khi vGS = 0: Enhancement-mode: Khoâng coù keânh daãn giöõa D vaø S Depletion-mode: Coù keânh daãn giöõa D vaø S ⇒ Enhancement-mode: VTN > 0: Ñieän aùp ngöôõng hình thaønh keânh daãn. Depletion-mode: VTN < 0: Ñieän aùp ngöôõng taét keânh daãn.
Ñaëc tuyeán:
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 1
Chöông 7: MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI HOÀI TIEÁP
7.1 Giôùi thieäu 7.2 Khaùi nieäm cô baûn veà maïch hoài tieáp 7.3 Ñoä lôïi cuûa maïch khueách ñaïi hoài tieáp ñieän aùp 7.4 Trôû khaùng ngoõ vaøo vaø ngoõ ra 7.5 Ví duï veà phaân tích maïch khueách ñaïi hoài tieáp 7.6 Maïch khueách ñaïi hoài tieáp vaø caùc haøm ñoä nhaïy 7.7 Kyõ thuaät thieát keá maïch khueách ñaïi hoài tieáp 7.8 Caùc öùng duïng khaùc cuûa kyõ thuaät hoài tieáp
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 2
7.1 Giôùi thieäu Maïch khueách ñaïi lyù thuyeát Maïch khueách ñaïi thöïc teá
Kyõ thuaät hoài tieáp
7.2 Khaùi nieäm cô baûn veà maïch hoài tieáp 4 caáu hình maïch hoài tieáp cô baûn: Hoài tíeâp ñieän aùp, sai leäch doøng ñieän (voltage feedback and current error)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 3
Hoài tieáp ñieän aùp, sai leäch ñieän aùp (voltage feedback and voltage error)
Hoài tieáp doøng ñieän, sai leäch doøng ñieän (current feedback and current error)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 4
Hoài tieáp doøng ñieän, sai leäch ñieän aùp (current feedback and voltage error)
Thaønh phaàn chung: 1. Boä khueách ñaïi: Ri, ro, Ai’ (hoaëc Av’)2. Maïch hoài tieáp : R , Rf, nguoàn doøng (aùp) phuï thuoäc 3. Maïch coäng hay tröø ñieän aùp (hoaëc doøng ñieän)
Ñònh nghóa: 1. Ñoä lôïi toaøn boä (overall) hay ngoaøi (external) cuûa maïch khueách ñaïi coù hoài tieáp:
Ñoä lôïi doøng: Aif = iL / ii (hình a vaø c) Ñoä lôïi aùp: Avf = vL / vi (hình b vaø d)
2. Ñoä lôïi thuaän (forward) hay trong (internal) cuûa maïch khueách ñaïi khoâng hoài tieáp:
Ñoä lôïi doøng: 00 ii
ifi KorGAA (hình a vaø c)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 5
Ñoä lôïi aùp: 00 KorK
AAv
vfv (hình b vaø d)
7.3 Ñoä lôïi cuûa maïch khueách ñaïi hoài tieáp ñieän aùp 7.3.1 Hoài tíeâp ñieän aùp, sai leäch doøng ñieän Maïch hoài tieáp: R >> RL
Maïch töông ñöông: (Vôùi maïch hoài tieáp, thay vL baèng vL’ )
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 6
Giaû söû trôû khaùng nhìn töø maïch hoài tieáp vaøo maïch tröø raát nhoû so vôùi Rf, suy ra: if = GivL’Doøng sai leäch (Giaû söû Rf >> Ri): ie = ii – if = ii – GivL’Doøng taûi (Giaû söû RL << ro): iL = Ai’ie = Ai’(ii – GivL’)Ñeå tính ñoä lôïi toaøn boä, thay vL baèng vL’, suy ra: vL = iLRL = RLAi’(ii – GivL)
Ñoä lôïi doøng toaøn boä: Aif = iL / ii = Lii
i
RGAA'1
'
Nhaän xeùt: Ai’ ñuû lôùn: Aif 1 / (GiRL) khoâng phuï thuoäc vaøo maïch khueách ñaïi (Ai’).Theo ñònh nghóa, ñoä lôïi doøng thuaän cuûa maïch khueách ñaïi khoâng coù hoài tieáp:
'0
ii
ifi AG
AA
Ñoä lôïi voøng T (loop gain): 0'
iL
Liv
vT
Theo ñònh nghóa treân, khi ii = 0 vaø giaû söû Rf raát lôùn: ie = -if = -GivL’ÔÛ ngoõ ra: vL = iLRL = Ai’ieRL = -Ai’GiRLvL’
T = -Ai’GiRL
T<0: Hoái tieáp aâm (negative feedback) T>0: Hoái tieáp döông (positive feedback)
Overall gain: TA
A iif
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 7
Ví duï 1: Xaùc ñònh Aif cuûa maïch khueách ñaïi hoài tieáp aùp – sai leäch doøng sau:
Ñöa ñieän trôû Rf veà ngoõ vaøo vaø ra, maïch töông ñöông (Chuù yù: Thay vL baèng vL’ ôû ngoõ vaøo)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 8
Bieàn ñoåi töông ñöông Norton – Thevenin:
Thoâng thöôøng: Ai >> Ri / Rf vaø Rf >> RL Ngoõ ra: Rf xem nhö khoâng aûnh höôûng Ñoä lôïi doøng thuaän khi khoâng coù hoài tieáp (vL’ = 0):
ifi
fii
Li
Li RRr
RrA
vii
A)//(
)//(
0
''
Ñoä lôïi voøng T:
f
L
ifi
fii
iL
L
RR
RRrRr
Aiv
vT
)//(
)//(
0
'
'
Ñoä lôïi toaøn maïch:
TA
A iif
1 (Kieåm chöùng: Xem TLTK [2])
Nhaän xeùt: Neáu –T >> 1 Aif Ai / (-T) = - Rf / RL Neáu T ñuû lôùn: Aif chæ phuï thuoäc vaøo tyû soá cuûa ñieän trôû maïch hoài tieáp (Rf) vaø ñieän trôû taûi (RL)Avr chæ phuï thuoäc vaøo tyû soá cuûa ñieän trôû maïch hoài tieáp (Rf) vaø ñieän trôû nguoàn (RL) [2]
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 9
Ví duï 2: Tính ñoä lôïi doøng thuaän khoâng coù hoài tieáp vaø ñoä lôïi voøng cuûa maïch khueách ñaïi sau.
Tính ñoä lôïi doøng thuaän khoâng coù hoài tieáp Ai:Maïch töông ñöông (vL’ = 0):
Tiefi
fi
Lc
cfei
Li
Li RhRr
RrRR
RhA
vii
A2)//(
)//()(
0
''
Tính ñoä lôïi voøng T: Maïch töông ñöông (ii = 0):
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 10
Tiefi
fi
ic
cfei
f
L
iL
L
RhRrRr
RRR
hARR
ivv
T2)//(
)//()(
0
'
'
Ñoä lôïi toaøn maïch: TA
A iif
1
Nhaän xeùt: -T >> 1, Aif Ai / (-T) = - Rf / RL :khoâng phuï thuoäc hfe vaø Ai’
7.3.2 Hoài tieáp ñieän aùp, sai leäch ñieän aùp Maïch hoài tieáp:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 11
Maïch töông ñöông: (Giaû söû maïch hoài tieáp khoâng aûnh höôûng ñeán ngoõ ra) Chuù yù: Thay vL baèng vL’
Giaû söû Rf khoâng aûnh höôûng maïch tröø vf = KvvL’Aùp sai leäch: ve = vi – vf = vi - KvvL’Ñieän aùp ngoõ ra: (giaû söû ro << RL): vL = Av’ve = Av’(vi - KvvL’)
Ñeå tính ñoä lôïi aùp toaøn boä, thay vL’ baèng vL'
'
1 vv
v
i
Lvf
AKA
vv
A
Neáu tính theo ñoä lôïi aùp thuaän khi khoâng coù hoài tieáp (Av) vaø ñoä lôïi voøng T:
Ñoä lôïi aùp thuaän khi khoâng coù hoài tieáp '
0v
vvfv AK
AA
Ñoä lôïi voøng: '
' 0vv
iL
L AKvv
vT
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 12
Overall gain: T
AA vvf
1
Ví duï 3: Tính Avf cuûa maïch khueách ñaïi hoài tieáp sau. Giaû söû ro << R2.
Maïch töông ñöông:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 13
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Ñoä lôïi aùp thuaän khi khoâng coù hoài tieáp:
fieiicfe
oL
Lv
Li
Lv Rhr
RRhrR
RA
vvv
A2
1)//(
0
''
Ñoä lôïi voøng T:
fieiicfe
oL
Lv
iL
L
RhrRRR
RRhrR
RA
vvv
T2
1)//(
0 21
1'
'
Ñoä lôïi aùp toaøn boä:
TA
A vvf
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 14
7.4 Trôû khaùng ngoõ vaøo vaø ngoõ ra 7.4.1 Trôû khaùng ngoõ vaøo (input impedance)
i) Sai leäch doøng Xeùt maïch sau:
Theo ñònh nghóa, trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng: i
if iv
Z 1
Giaû söû Rf >> RL , töø maïch töông ñöông : v1 = ieRi
Vôùifii
fi
f
Lie RrR
RrRv
ii//
//
Maët khaùc: vL = -Ai’ieRL
TRrR
Z fiiif
1
//// vôùi ñoä lôïi voøng
fii
fi
f
Li RrR
RrRR
AT//
//'
Trôû khaùng ngoõ vaøo khi khoâng coù hoài tieáp (vL’ = 0): Zi = Ri // ri // Rf
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 15
Toång quaùt: Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng: T
ZZ iif
1
Vôùi Zi: Trôû khaùng ngoõ vaøo khi khoâng coù hoài tieáp T: Ñoä lôïi voøng Chuù yù: Coâng thöùc treân chæ ñuùng trong tröôøng hôïp ri maéc song song. Trong tröôøng hôïp ri
maéc noái tieáp nhö hình veõ döôùi, trôû khaùng ngoõ vaøo ñöôïc tính theo caùc böôùc sau:
a) Bieán ñoài töông ñöông Thevenin Norton, khi naøy ri seõ maéc song song b) Tính Zif theo coâng thöùc hoài tieáp treân
c) Zif goàm ri maéc song song vôùi Zif’'
111
ifiif ZrZ Tính Zif’
d) Vôùi maïch ban ñaàu: Zifv = ri + Zif’
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 16
ii) Sai leäch aùp Xeùt maïch trong ví duï 3:
Theo ñònh nghóa, trôû khaùng ngoõ vaøo: 1b
iifv i
vZ , töø maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
iefi
Lib hRr
vRRRvi
2
)]/([ 2111 . Do Avf = vL/vi
vf
iefiifv ARRR
hRrZ
)]/([1
2
211
Maët khaùc: T
AA vvf
1 vôùi vARR
RT
21
1
TTRRR
Avf1
]/)[( 121
)2)(1()]1/([1
2iefi
iefiifv hRrT
TThRr
Z
Khi khoâng coù hoài tieáp (vL’ = 0) : Zi = ri + Rf + 2hie
Toång quaùt: Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn aùp: Zifv = (1-T)Zi
Vôùi: Zi: Trôû khaùng ngoõ vaøo khi khoâng coù hoài tieáp
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 17
T: Ñoä lôïi voøng Chuù yù: Coâng thöùc treân chæ ñuùng trong tröôøng hôïp ri maéc noái tieáp.
7.4.2 Trôû khaùng ngoõ ra (output impedance) i) Hoái tieáp aùp – Sai leäch doøng Xeùt maïch hoài tieáp aùp – Sai leäch doøng sau:
Theo ñònh nghóa, trôû khaùng ngoõ ra: 0io
Lof vi
vZ
Giaû söû Rf khoâng aûnh höôûng ñeán ngoõ ra io = iL + Ai’ieTreân taûi: iL = vL / RL
ÔÛ ngoõ vaøo: fii
fi
f
Le RrR
RrRv
i//
//
Daãn naïp ngoõ ra (output admittance): Lfii
fi
f
i
Lofof R
TRrR
RrRA
RZY 1
//
//11'
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 18
Trôû khaùng ngoõ ra: T
RZ Lof
1
Khi khoâng coù hoài tieáp: Zo = RL
Toång quaùt: Trôû khaùng ngoõ ra: T
ZZ oof
1
Vôùi: Zo: Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp T: Ñoä lôïi voøng
ii) Hoài tieáp aùp – Sai leäch aùp Xeùt maïch hoài tieáp aùp – sai leäch aùp sau:
Trôû khaùng ngoõ ra: 0io
Lof vi
vZ vôùi
o
evL
L
Lo r
vAvRv
i'
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 19
ÔÛ ngoõ vaøo: icieif
Lfe
e RRhrR
vRRRh
v //2
1
21
1
Maët khaùc, ñoä lôïi voøng T: Lo
Lvic
ieif
fe
RrR
ARRhrRRR
RhT '
21
1//
2
1
LLoLv
e vRrRA
Tv)]/(['
)1(11
)/(
111 TrRRrRr
TrRZ
YoLLoLooLof
of
Khi khoâng coù hoài tieáp: Zo = RL // ro
Toång quaùt: Trôû khaùng ngoõ ra: T
ZZ oof
1
Vôùi: Zo: Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp T: Ñoä lôïi voøng
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 20
7.5 Ví duï veà phaân tích maïch khueách ñaïi hoài tieáp Ví duï 4: Xaùc ñònh Avf, Aif, T, Zif, Zof cuûa maïch KÑ hoài tieáp sau, giaû söû caùc TST gioáng nhau coù hre = hoe = 0.
Vì Rf >> RL, chuyeàn Rf veà ngoõ vaøo, maïch töông ñöông: Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch aùp
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 21
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû ñeå tính ñoä lôïi voøng T (vi = 0):
1
2
' 2
11
0 ieifAc
cfeLfe
iL
L
hrRRRRh
Rhvv
vT vôùi RA = (hfe +1)2RL + 2hie3
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû ñeå tính ñoä lôïi aùp thuaän Av (vL’ = 0):
Tvv
vA
Li
Lv
0'
Ñoä lôïi aùp: T
AA vvf
1
Ñoä lôïi doøng: vfL
iif A
Rr
A
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 22
Trôø khaùng ngoõ vaøo: Xeùt maïch töông ñöông tín hieäu nhoû, trôû khaùng ngoõ vaøo khi khoâng coù hoài tieáp nhìn töø nguoàn aùp: Ziv = ri + Rf + 2hie1
Hoài tieáp aùp – sai leäch aùp Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn aùp: Zifv = Ziv(1-T) Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng: Zifi = ri // (Zifv – ri)
Trôû khaùng ngoõ ra:
Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp: 24
)1(2//
fe
cibLo
hR
hRZ
Trôû khaùng ngoõ ra: T
ZZ oof
1
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 23
Ví duï 5: Xaùc ñònh T, Aif, Zif, Zof cuûa maïch sau.
Chuyeån Rf veà ngoõ vaøo, maïch töông ñöông: Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch aùp:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 24
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû ñeå tính ñoä lôïi voøng T (vi = 0):
fieiiec
cfeLcfefe
iL
L
RhrhRR
hRRhhvv
vT
131
12' 2
1
2)//)(1(
0
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû ñeå tính ñoä lôïi aùp thuaän Av (vL’ =0):
Tvv
vA
Li
Lv
0'
Trôû khaùng ngoõ vaøo: Trôû khaùng ngoõ vaøo khi khoâng coù hoài tieáp nhìn töø nguoàn aùp: Zi = ri + Rf + 2hie
Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch aùp Trôû khaùng ngoõ vaøo: Zif = Zi (1-T)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 25
Trôû khaùng ngoõ ra:
Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp: Zo = Rc2 // RL
Trôû khaùng ngoõ ra: T
ZZ oof
1
Ví duï 6: Xaùc ñònh ñoä lôïi aùp Avf1 = vo1 / vi; Avf2 = vo2 / vi; trôû khaùng ngoõ vaøo Zif vaø trôû khaùng ngoõ ra Zof1 vaø Zof2 cuûa maïch KÑ hoài tieáp sau:
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 26
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch doøng
Ñoä lôïi voøng T: Khoâng phuï thuoäc ngoõ ra laø vL1 hay vL2
fiefbi
fbi
iebc
bcfeLcfe
iL
L
RhRRrRRr
hRRRR
hRRhvv
vT 1
////
////
//
//)//(
0
2
'1
1
Ñoä lôïi aùp: Ñoä lôïi aùp thuaän:
Ngoõ ra laø vL1:i
f
Li
Lv r
TRvv
vA
0'1
11
Ngoõ ra laø vL2: Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû (ñöa nguoàn vL2’ vaøo maïch hoài tieáp)
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 27
Bieán ñoåi töông ñöông Norton – Thevenin:
iiebfi
bfiiebcfe
Li
Lv rhRRr
RRrhRRh
vvv
A 1
////
////)////(
0'2
22
Ñoä lôïi aùp: T
AA vvf
1
11 vaø
TA
A vvf
1
22
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 28
Trôû khaùng ngoõ vaøo: Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch doøng Bieán ñoåi Thevenin – Norton nguoàn aùp vi – ri
Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng khi khoâng coù hoài tieáp: Zi = ri//Rb//Rf//hie
Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn doøng: T
ZZ iif
1
Do Zif = ri // Zif’ifi
iifif Zr
rZZ '
Trôû khaùng ngoõ vaøo nhìn töø nguoàn aùp: Zifv = ri + Zif’Trôû khaùng ngoõ ra:
Nhìn töø vL1: Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp: Zo1 = RL // RC
TZ
Z oof
1
11
Nhìn töø vL2: Trôû khaùng ngoõ ra khi khoâng coù hoài tieáp: Zo2 = Rc // Rb // hie
TZ
Z oof
1
22
7.6 Maïch khueách ñaïi hoài tieáp vaø caùc haøm ñoä nhaïy Thöïc teá: Ai (Av) raát lôùn Ñoä lôïi toaøn maïch chæ phuï thuoäc vaøo maïch hoài tieáp.
Ñoä nhaïy cuûa söï thay ñoåi ñoä lôïi (sensitivity to gain variations):
Ñònh nghóa: ii
ififAA AdA
AdAS if
i /
/
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 29
Töø coâng thöùc: TAA i
if1 T
S ifi
AA 1
1
Giaûm nhieãu noäi (reduction of internal disturbances): Xeùt sô ñoà khoái cuûa maïch hoài tieáp vôùi nhieãu noäi id nhö sau: Giaû söû maïch hoài tieáp coù Rf ;R .
Ñieän aùp ngoõ ra: dLLiiLL iRAvGiAARv 221 )(
Vôùi Ai = A1A2 vaø T = - AiGiRL
11 Aii
TRAv d
iLi
L Maïch töông ñöông
Ñieän aùp ngoõ ra gaây ra do nhieãu noäi: dLdLi
iL i
TRA
Ai
TRA
iv
1102
1
Ñoä lôùn cuûa nhieãu noäi ôû ngoõ ra phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa id trong maïch KÑ (A2):id xuaát hieän ôû taàng cuoái: A2 = 1 id bò giaûm (1-T) ôû ngoõ ra id xuaát hieän ôû ngoõ vaøo: A2 = Ai: Nhieãu vaø tín hieäu vaøo cuøng ñöôïc khueách ñaïi
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net
Chöông 7 30
Ví duï 7: Ñoä dôïn soùng (ripple voltage) cuûa nguoàn laø vcc, tính ñoä dôïn soùng ngoõ ra.
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû (Giaû söû ri >> Rf >> RL): Maïch hoài tieáp aùp – sai leäch doøng
Khi khoâng coù hoài tieáp (vL’ = 0): Superposition: iief
fLfeccL i
hRR
Rhvv
Ñoä lôïi voøng: ief
Lfe
L
LhRRh
vvT
' iieffLfecc
L iT
hRRRhT
vv1
)/(
1
Giaû söû –T >> 1 ifcc
L iRTvv
Ñoä dôïn soùng ngoõ ra do vcc: Tvv cc
rippleL : Bò suy hao bôûi ñoä lôïi voøng T.
7.7 Kyõ thuaät thieát keá maïch khueách ñaïi hoài tieáp 7.8 Caùc öùng duïng khaùc cuûa kyõ thuaät hoài tieáp Xem TLTK [1], [2]
http://www.khvt.com
Tài liệu này được upload và download tại website: http://hutonline.net