Chuong 2 Cac Mach KĐ Tin Hieu Nho(20!7!15)

7/23/2019 Chuong 2 Cac Mach KĐ Tin Hieu Nho(20!7!15)

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-2-cac-mach-kd-tin-hieu-nho20715 1/86

1

CHƯƠNG 2

CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠITÍN HIỆU NHỎ

Tương ứng với chương 13 và 14 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock



Nội dung chương 2

2.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại E chung: Mạch tương đương tín

hiệu nhỏ 2.2.1. Mạch khuếch đại E chung: Hệ số khuếch đại điện áp

2.2.2. Mạch khuếch đại E chung: Trở kháng vào

2.2.3. Mạch khuếch đại E chung: Trở kháng ra

2.2. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung: Mạch tương đương tín

hiệu nhỏ

2.2.1. Mạch khuếch đại S chung: Hệ số khuếch đại điện áp

2.2.2. Mạch khuếch đại S chung: Trở kháng vào

2.2.3. Mạch khuếch đại S chung: Trở kháng ra

2.3. Mạch khuếch đại E chung có Re và S chung có Rs2.3.1. Hệ số khuếch đại điện áp

2.3.2. Trở kháng vào

2.3.3. Trở kháng ra

2Tương ứng với chương 13 và 14 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock



Nội dung chương 2

2.4. Mạch khuếch đại C chung và D chung

2.4.1. Hệ số khuếch đại điện áp tại cực ra

2.4.2.Trở kháng vào và hệ số KĐ điện áp toàn mạch

2.4.3.Trở kháng ra

2.4.4. Hệ số khuếch đại dòng điện

2.5. Mạch khuếch đại B chung và G chung

2.5.1. Mô hình tín hiệu nhỏ cho mạch khuếch đại B chung

2.5.2. Hệ số khuếch đại điện áp tại các cực và trở kháng vào

2.5.3. Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch



Tóm tắt

3Tương ứng với chương 13 và 14 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock



Các loại mạch khuếch đại

Tùy theo việc chọn các cực của BJT và FET làm các ngõvào, ngõ ra, ta có ba loại mạch khuếch đại như sau:

– E chung (CE) với BJT/S chung (CS) với FET

– B chung (CB) với BJT/G chung (CG) với FET – C chung (CC) với BJT/D chung (CD) với FET

Sử dụng mạch phân cực bốn điện trở để thiết lập điểm làm

việc tĩnh Q- point cho các mạch khuếch đại khác nhau.

Tụ liên lạc và tụ lọc nhiễu được dùng để thay đổi mạch

tương đương ac.

4



2.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại Echung: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ

Mạch tương đương AC được xâydựng bằng cách giả sử rằng tất cảcác tụ điện có trở kháng bằng 0

tại tần số của tín hiệu vào vànguồn một chiều được nối đất.

Giả sử Q- point đã được chotrước.

21 R R B R

5



3 RC Ror L R

L Rm g bevov

bvcv

vt A

Hệ số khuếch đại điện áp tại cựcgiữa cực base và collector:

Hệ số khuếch đại điện áp toànmạch từ nguồn vi đến điện áp ngõ

ra trên R3 :

r B

R I

R

r B

R

L Rm g v A

ivbev

vt A

ivbev

bevov

ivov

v A

6

2.1.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại Echung: Hệ số khuếch đại điện áp



Ví dụ 1: Tính hệ số khuếch đại điện áp

Với các thông số sau: b F =100, V A =75 V, Q-point (1.45

mA, 3.41V), R1 = 10 k W, R2 = 30 k W, R3 = 100 k W, RC = 4.3

k W, R I =1k W.

Giả sử: Transistor hoạt động trong vùng tích cực, b O = b F .

Tín hiệu vào đủ thấp để có thể xem là tín hiệu nhỏ.

7

Mạch khuếch đại E chung

Hệ số khuếch đại điện áp: Ví dụ 1



dB3.42130

r B R I R

r B R

L Rm g v A

mS0.58)mA45.1(4040 C I m g

k Ω72.1mA45.1

)V025.0(100

C I T V or

b

k Ω1.54mA45.1

V14.3V75

C I CE V AV

or

k Ω5.721 R R

B R

k Ω

83.33

RC Ror L R

mV57.8

)(V)005.0(

r B R

r B R I R

iv

8

Mạch khuếch đại E chung

Hệ số khuếch đại điện áp: Ví dụ 1



Nếu ta giả sử

Nhìn chung R3 >> RC và điện trở tải << r o. Nếu ta giả sử I C RC = ζV CC

với 0<ζ<1

Trong trường hợp này, ζ=1/3 vì 1/3 nguồn cung cấp thường được đặt

trên RC khi thiết kế. Giả thích rõ ràng hơn cho các xấp xỉ dẫn đến kếtquả này, ta dùng:

Nếu điện trở tải phải gần bằng r o, RC và R3 là rất lớn, hệ số khuếch đạiđiện án bị hạn chế bởi tham số khuếch đại, m f của chính BJT.

r B R I R

3 R

C Ror m g L

Rm g vt Av A

Tổng điện áp của tín hiệu đầu vào đặt trên r .

CC V

T V

C R

C I

C Rm g vt Av A 40

CC V v A 10

9

2.1.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại Echung: Hệ số khuếch đại điện áp



2.1.2. Mạch khuếch đại E chung: Trở kháng vào

Trở kháng vào, tổng điện trở nhìnvào mạch điện ở tụ liên lạc C 1 đạidiện cho tổng điện trở đưa đếnnguồn.

r R Rr B

R R

r B R

21xixv

in

)(xixv

10



Trở kháng rai là tổng điện trở tương

đương nhìn vào ngõ ra của mạch khuếchđại tại tụ liên lạc C 3. Nguồn vào được đưavề 0 và một nguồn thử được đặt tại ngõra.

C Ror C

R R

m g

or C R

xixv

out

be

vxvxvxi

Nhưng v be=0.

As r o>> RC .

11

2.1.3. Mạch khuếch đại E chung: Trở kháng ra



Phân tích mạch khuếch đại E chung

Ví dụ 2

Ví dụ 2: Tìm hệ số khuếchđại Av, trở kháng vào và raRin, Rout.

Biết: b F = 65, V A =50 V

Giả sử: hoạt động trongvùng tích cực, V BE =0.7 V,

hoạt động trong điều kiệntín hiệu nhỏ.

Phân tích mạch: để tìm

the Q- point, mạch tươngđương dc được vẽ lại.

12



μA24566

μA24165

μA71.3

B I

E I B I

C I B I

5)4106.1()1(510 B I

F BE V B I b

V67.3

0)5()4106.1(4105

CE V

E I

CE V C I

13


Ví dụ 2



Ta vẽ lại mạch tương đương

ac và rút gọn:

0.84

in

in)3out

(

R I R

R R Rm g

ivovv A

S31064.940 C I m g

k Ω64.6

C I

T V or

b

k Ω223

C I CE V AV

or

k Ω23.6in

r B R R

k Ω57.9out

or

C R R

14


Ví dụ 2



2.2. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung:Mạch tương đương tín hiệu nhỏ

Mạch tương ac được vẽ lại bằngcách giả sử tất cả tụ điện có trởkháng bằng 0 tại tần số của tínhiệu vào và nguồn điện áp dc đạidiện cho nối đất ac.

Giả sử Q- point được cho trước.

21 R R

G R

15



3 R D Ror L R

L Rm g gsvov

g vd v

vt A

Hệ số khuếch đại điện áp tại cựcgiữa cực G và D:

Hệ số khuếch đại toàn mạch từnguồn vi đến điện áp ngõ ra R3 là:

G R

I R

G R

L Rm g v A

iv

gsv

vt A

iv

gsv

gsv

ov

iv

ov

v A

16

2.2.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung:Hệ số khuếch đại điện áp



Hệ số khuếch đại điên áp của mạch khuếch đại S chung:Ví dụ 3

Ví dụ 3: Tính hệ số khuếch đại điệnáp

Biết: K n = 0.5 mA/V2, V TN = 1V, l=

0.0133 V-1, Q-point (1.45 mA, 3.86

V), R1 = 430 k W, R2 = 560 k W, R3 =

100 k W, R D = 4.3 k W, R I = 1 k W.

Giả sử: Transistor hoạt động trong

vùng tích cực. Mô hình tín hiệu nhỏ. Phân tích mạch:

17



Hệ số khuếch đại điên áp của mạch khuếch đại S chung:Ví dụ 3

dB4.1369.4

G R I RG R

L Rm g v A

mS23.1)1(2 DS V

DS I n K m g l

k Ω5.54

1

D I

DS V

or l

k Ω24321 R R

G R

k Ω83.3

3

R

D

R

o

r

L

R

V48.02

2.02.0

n K D I

TN V

GS V

iv

18



Nếu ta giả sử

Nhìn chung R D << R3 và R D << r o. Vì vậy, tổng trở của tải trên cựcdrain là R D. Trong trường hợp này, 1/2 nguồn cung cấp được đặt trên

R D khi thiết kế và (V GS - V TN ) =1V

Nếu điện trở tải gần bằng r o, R D và R3 là rất lớn, hệ số khuếch đại điệnáp bị giới hạn bởi tham số khuếch đại, m f của chính MOSFET.

G R

I R

3 R

D Ror m g L

Rm g vt Av A

Tổng điện áp của tín hiệu đầu vào được đặt

trên các cực gate-source.

DDV TN

V GS

V D

R D I

D Rm g v A

2

19

2.2.1. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung:Hệ số khuếch đại điện áp



Trở kháng vào của mạch khuếchđại S chung lớn hơn nhiều so vớimạch khuếch đại E chung.

G R R

G R

in

xixv

20

2.2.2. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung:Trở kháng vào



Với các điểm phân cực có thể so sánhđược, trở kháng ra của mạch khuếch đạiE chung và S chung là giống nhau.

D Ror D R R xix

v

out

Trong trường hợp này, vgs=0.

As r o>> R D.

21

2.2.3. Mô hình tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung:Trở kháng ra



Phân tích mạch khuếch đại S chung

Ví dụ 4

Ví dụ 4: Tìm hệ số khuyếch

đại điện áp, trở kháng vào và

trở kháng ra của mạch.

Biết: K n = 500 mA/V2, V TN =

1V, l= 0.0167 V-

Phân tích mạch: mạch tươngđương DC được vẽ lại

22



61051

DS V

I

)1(410210 I D I DS V

V5

2)4.0(2

DS V

TN V

DS V n

K D I

V2GS V A025 m

D I

23


Ví dụ 4



Ta vẽ lại và rút gọn mạchtương đương ac.

93.7

in

in)3out

(

R I R

R R Rm g

ivov

v A

MΩ1

21in

G

RG

R R

k Ω2.183out

G

R D

Ror R

S41020.5)1(2 DS V

DS I n K m g l

k Ω2601

D I

DS V

or l

24


Ví dụ 4



25

Bảng tổng kết đặc tính

của mạch KĐ E chung và S chung



2.3. Mạch khuếch đại E chung có Re và S chung có Rs

Sơ đồ mạch khuếch đại E chungcó R E

Sơ đồ mạch khuếch đại S chungcó R S

26



27

Sơ đồ tương đương AC cho mạchkhuếch đại E chung có R E

Sơ đồ tương đương AC cho mạchkhuếch đại S chung có R S

2.3. Mạch khuếch đại E chung có Re và S chung có Rs



Sử dụng một nguồn vb để điều chỉnh cực nền củatransistor, bỏ qua r o,

E R

m g

L R

m g

ACE vt

E Rom g o

L Ro

bv

ov

ACE vt

1

)1(/ b b

b

1o b Giả sử

28

2.3.1. Hệ số khuếch đại của mạch E chung



Jaeger/Blalock7/1/03

Microelectronic Circuit DesignMcGraw-Hill

Đối với mạch khuếch đại S chung, giới hạn của hệ số

khuếch đại của mạch khi và

Nếu giá trị R E và RS bằng 0, giới hạn trên của hệ số khuếchđại điện áp là:

Nếu giá trị R E và RS lớn, giới hạn dưới của hệ số khuếch đạiđiện áp là:

r

b r m g o

S R

m g

L R

m g

ACS vt

1

CC V A

CE vt

L Rm g A

CS vt A

CE vt

10

DDV A

CS vt

R

L R

ACS vt A

CE vt

R là điện trở (unbypassedresistor) trong cực emitterhoặc cực source.

Chap 14 - 29

2.3.1. Hệ số khuếch đại của mạch E chung



2.3.1. Điều kiện biên độ tín hiệu vào

Đối với mô hình tín hiệu nhỏ, độ lớn của vbe đặt trên r ở mô hình tín hiệunhỏ phải nhỏ hơn 5 mV.

Nếu , vb sẽ tăng lên trên giới hạn 5 mV.

Đối với FET, độ lớn của v gs phải nhỏ hơn 0.2(V GS - V TN ).

Điện trở RS làm tăng giá trị được phép của v g

r E R

E Rm g

r

1

bv

i bev

V)1(005.01005.0 E Rm g

o

E R

E Rm g b

v

b

1 E Rm g

)(2.01 TN

V GS V

S Rm g g v

gsv

)1)((2.0 S Rm g TN V GS V g v

30



2.3.1. Điều kiện để g m R >>1

Điều kiện này giúp rút gọn biểu thức tính độ lợi và đượcdùng để ổn định độ lợi điện thế, đạt được trở kháng vào vàtrở kháng ra lớn và tăng biên độ tín hiệu vào.

Với BJT:

Với MOSFET:

V025.0

1

E R E I

T V E R E I

T V E RC I

E Rm g

2

1

2

TN V

GS V

S R D I

TN V

GS V S

R

D

I

S Rm g

31



2.3.2. Trở kháng vào và hệ số KĐ điện áp toàn mạch

Trở kháng vào nhìn về cực nền được cho bởi công thức:

Đối với mạch khuếch đại S chung,

)

)1(

E Rm g r RiB

E Ro

r i

bv

RiB

b

r

RCS in

RiB B R I R

RiB B R

ACE vt

i

v

bv

ACE vt

i

v

bv

b

v

ov

i

v

ov

ACE v

Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch:

G R I R

G R Avt A

CS v

32

Đối với mạch khuếchđại S chung,



33

Hình 14.7

Hệ số khuếch đại điện áp (ví dụ 5)




Ví dụ 5: Tính hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch.

Biết: Giá trị của Q- point và giá trị của R I , R1, R2, R3, R7 ,đối với cảBJT và FET cũng như giá trị của R E và RS .

Giả sử: Hoạt động ở mô hình tín hiệu nhỏ.

Phân giải mạch: Đối với mạch khuếch đại C-E,

K

g m

or

S C I g m

V CE

V mAC I

mS 2.10

100

m8.940x0.245mA40

39.3;245.0

8.9

b

34



Ví dụ 5: Tính hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch. Biết: Giá trị của Q- point và giá trị của R I , R1, R2, R3, R7 ,đối với cả

BJT và FET cũng như giá trị của R E và RS .

Giả sử: Hoạt động ở mô hình tín hiệu nhỏ.

Phân giải mạch: Đối với mạch khuếch đại E chung,

k Ω18k Ω100k Ω223

k Ω313k Ω3(101)k Ω10)1(

k Ω104k Ω300k Ω16021

RC

R L

R

E Ror RiB

R R B

R

b

75.5k Ω313

)k Ω18(100

R Bi

L Ro

ACE vt

b 61.5

RiB B R I R

RiB B R

ACE vt A

CE v

35




36

Đáp án



37

Đáp án



Mạch khuếch đại S chung có R S

38

Sơ Đồ Tương Đương của MạchKhuếch Đại S Chung có R S



Phân giải mạch: Đối với mạch khuếch đại S chung,

k Ω18k Ω100k Ω227

k Ω892MΩ2.2.5MΩ121

R D R

L R

R RG R

46.4)k Ω2(mS)491.0(1

)k Ω18(mS)491.0(

1

S Rm g

L Rm g

ACS vt

45.4

G R I R

G R

ACS vt A

CS v

39




40

2.3.3. Trở kháng ra tại cực thu của BJT



41

R iC

Trở kháng đầu ra của toàn mạch khuếch đại E chung

2.3.3. Trở kháng ra tại cực thu của BJT



b r m g o Giả sử và , với

…… với

Hệ số khuếch đại dòng điện hữu hạn của BJT đặt ra một giới hạn trên chokích thước của trở kháng đầu ra. R

được mắc song song với R

E nếu R

th

được bỏ qua. Nếu ta cho R E là rất lớn, trở kháng đầu ra cực đại được cho bởi công thức: Trở kháng đầu ra của mạch khuếch đại S chung được cho bởi công thức,

th R

E Rr )( E

Ror

)(iCout

)()(1iCout

E Rr

f R R

E Rr f or E Rr m g or R R

m

m

1)( E Rr m g

or o R )1(out

b

S Rm g or R R 1

iCout

42

b

r th R E R E Ro

or R R 1iCout

2.3.3. Trở kháng ra của mạch EC và SC



Hệ số khuếch đại dòng điện

Độ lợi dòng tại cực là tỉ số giữa dòng điện được đưa tới điện trởtiêu thụ đối với dòng điện được cung cấp đến cực nền.

o ACE it

b ACS it

43

ắ



Tóm tắt

Mạch khuếch đại E chung và S chung có cùng độ lợi điện thế.

Mạch khuếch đại S chung cung cấp một trở kháng vào rất lớn nhưng trở khángvào của mạch khuếch đại E chung cũng rất đáng kể bởi m f R E .

Trở kháng ra của mạch khuếch đại E chung cao hơn rất nhiều so với mạchkhuếch đại S chung vì m f của BJT lớn hơn so với của FET.

Biên độ tín hiệu vào của mạch khuếch đại E chung cũng cao hơn của mạch

khuếch đại S chung

Các hệ số khuếch đại dòng điện của hai mạch giống với hệ số khuếch đại củatừng transistor.

Các phương trình biến đổi sau đây được sử dụng để phân giải mạch bằng cáchkết hợp R E (or RS ) vào transistor (Đối với FET, hệ số khuếch đại dòng điện và

trở kháng vào rất lớn).

E Rm g m g

m g

1

' )1(' E Rm g r r )1('

E Rm g or or

or m g o b b ''' f o

r m g f m m '''

44



46

Ví dụ 7

• Ví dụ 7: Tính hệ số khuếch đại điện áp, trở kháng vào, trở khángra của mạch khuếch đại E chung, nếu transistor có βF = 100, VA =

75V, λ = 0,0133 V-1, Q- point (0.245 mA, 3.39 V). Tìm giá trị cựcđại của vi thõa mãn các điều kiện tín hiệu nhỏ.

• Biết: R I = 1 kΩ, R 1 = 160 kΩ, R 2 = 300 kΩ, R C = 22 kΩ, R E = 3

kΩ, R 4 = 10 kΩ và R 3 = 100 kΩ.

• Giả sử: Hoạt động trong vùng tích cực và β0

= βF

. Điều kiện tínhiệu nhỏ. Bỏ qua r 0.



47

Ví dụ 7



48

Ví dụ 7



49

MẠCH KHUẾCH ĐẠI C CHUNG (CC)

MẠCH KHUẾCH ĐẠI D CHUNG (CD)

Tương ứng với chương 14 trong sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock



2.4. Mạch khuếch đại C chungvà mạch khuếch đại D chung

50



Sơ đồ tương đương AC chomạch khuếch đại C Chung

51

Sơ đồ tương đương AC chomạch khuếch đại D Chung

2.4. Mạch khuếch đại C chungvà mạch khuếch đại D chung

2 4 1 Hệ ố kh ế h đ i điệ á i




Bỏ qua r o,

L Rm g

L Rm g

ACC vt

L Ror

L R

o

bv

ov

vt A

1

)1(

)1(

b

b

1o b Giả sử

52

2 4 1 Hệ ố kh ế h đ i điệ á i



Đối với mạch khuếch đại D chung, giới hạncủa độ lợi điện thế của mạch khuếch đại Cchung khi

và

Đối với hầu hết các mạch khuếch đại C chungvà D chung,

Điện thế ngõ ra theo điện thế ngõ vào, vì vậymạch này được gọi là mạch follower. Độ lợicủa BJT gần với 1 hơn so với FET. Hầu hết, r o có thể bỏ qua khi độ lợi << m f

r

b r m g o

L

R

m

g

L Rm g

ACDvt

1

1 ACDvt ACC vt

175.0 vt A

1 L Rm g

53


2 4 1 Điều kiện biên độ tín hiệu vào để có KĐ tuyến



2.4.1. Điều kiện biên độ tín hiệu vào để có KĐ tuyếntính

Khi hoạt động với tín hiệu nhỏ, độ lớn của vbe đặt trên hai đầu

điện trở r ở mô hình tín hiệu nhỏ phải nhỏ hơn 5 mV.

Nếu , vb có thể vượt quá giới hạn 5 mV. Vì chỉ một phần nhỏ của tín hiệu vào xuất hiện trên base-emitter hoặc cáccực gate-source, mạch follower có thể được dùng với các tínhiệu vào tương đối lớn mà không làm ảnh hưởng đến giới hạn

của mô hình tín hiệu nhỏ. Đối với FET, độ lớn của v gs phải nhỏ hơn 0.2(V GS - V TN ).

r L R

L Rm g

r

1

bv

i bev

V)1(005.01005.0 L Rm g

o

L R

L Rm g b

v

b

1 L Rm g

)(2.01 TN

V GS V

L Rm g

g v

gsv

)1)((2.0 L Rm g TN

V GS V g v

54

ố



2.4.2.Trở kháng vào và hệ số KĐ điện áp toàn mạch

G R

I R

G R

ACDvt A

CDv

Trở kháng vào nhìn vào cực nềnđược cho bởi công thức:

Đối với mạch khuếch đại D chung,

L Ror

i

bv

RiB )1( b

r RiG

Độ lợi điện thế toàn mạch,

55

Đối với mạch khuếch đại Dchung,

RiB B R I R

RiB B R

ACC vt

iv

bv

ACC vt

iv

bv

bv

ov

iv

ov ACC v

Tí h hệ ố kh ế h đ i điệ á ( í d 8)



Tính hệ số khuếch đại điện áp (ví dụ 8)

Ví dụ 8: Tìm hệ số khuếchđại điện áp toàn mạch.

Biết: Giá trị của Q-point và

giá trị của R I , R1, R2, R4, R7 :

Q-p(245mA; 3.64V)

r =10.2K W;

Giả sử: hoạt động trongđiều kiện tín hiệu nhỏ.

Phân giải mạch: Đối vớimạch khuếch đại C chung,

56

ACC v ACC vt ;




MΩ16.1)k Ω2.10(101k Ω2.10)1(

k Ω5.1174

k Ω10421

L Ror RiB

R R L R

R R B R

b

991.0k Ω117

)k Ω5.11(101)1(

RCC in

L Ro

ACC vt

b 97.0

RiB B R I R

RiB B R

ACC vt A

CC v

57





58

ACDv ACDvt ;

Ví dụ 9: Tìm hệ số khuếchđại điện áp toàn mạch.

Biết: Giá trị của Q-point và

giá trị của R I , R1, R2, R4, R7 :

Q-p(241mA; 3.81V)

gm=0.491mS;

Giả sử: hoạt động trongđiều kiện tín hiệu nhỏ.

Phân giải mạch: Đối với

mạch khuếch đại D chung,





Phân tích mạch:

Đối với mạch khuếch đại D

chung,

k Ω7.1074

892k Ω21

R R

L R

R RG R

840.0

)k Ω7.10(mS)491.0(1

)k Ω7.10(mS)491.0(

1

L Rm g

L Rm g

ACDvt

838.0

G R I RG R

ACDvt A

CDv

59





111

)1(xv)i(1xi

o

th R

o

r

o

r th R

RiE

Rout

or th Ro

b b

b

b

b

1

1

o

th R

m g RiE Rout

b

60



Đối với FET,

Điện trở tương đương nhìn vào cựcemitter hoặc cực source của transistor gần bằng 1/ g m.

m g RiS Rout

1

61


2 4 4 Hệ ố kh ế h đ i dò điệ




iB B

B

i

b

b

e

e

o

i

oCC i

R R

R

R R

R

i

i

i

i

i

i

i

i A

)1( 0

36

6 b

TÓM TẮT



TÓM TẮT

Tính toán mạch CC và CD (Ví dụ 10)



64

Tính toán mạch CC và CD (Ví dụ 10) Ví dụ 10: Tính hệ số khuếch đại toàn mạch Av , trở kháng vào và trởkháng , và khả năng xử lí tín hiệu của mạch khuếch đại C chung và

D chung với các thông số được cho như ở hình dưới.




iB B

B

i

b

b

e

e

o

i

oCC i

R R

R

R R

R

i

i

i

i

i

i

i

i A

)1( 0

36

6 b




68

ắ



Mạch KĐ CC và CD: Tóm tắt

Cả mạch khuếch đại C chung và D chung có đội lợi điện áp gần bằngmột.

Mạch khuếch đại D chung cung cấp trở kháng vào rất lớn bởi vì điệntrở nhìn vào cực cổng của FET là rất lớn so với mạch khuếch đại Cchung.

Trở kháng ra của mạch khuếch đại C chung thấp hơn của mạch khuếchđại D chung vì độ dẫn truyền của BJT cao hơn của FET đối với mộtdòng cho trước .

Cả mạch khuếch đại C chung và D chung có thể xử lí các tín hiệu đầu

vào khá lớn. Hệ số khuếch đại dòng điện của FET là rất lớn, trong khi của BJT bị

hạn chế bởi giá trị của b o.

69



70

MẠCH KHUẾCH ĐẠI B CHUNG (CB)

MẠCH KHUẾCH ĐẠI G CHUNG (CG)

Tương ứng với chương 13 và 14 trong sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock

2 5 Mạch khuếch đại B chung và G chung



2.5. Mạch khuếch đại B chung và G chung

71

Sơ đồ tương đương AC cho mạchkhuếch đại B chung

Sơ đồ tương đương AC cho mạchkhuếch đại G chung

R 6

R 6R 6

R 6

Tương ứng với chương 13 và 14 trong sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock

2 5 1 Mô hình tín hiệu nhỏ cho mạch khuếch đại B chung



a) Mô Hình Tín Hiệu Nhỏ Cho Mạch KhuếchĐại C chung

b) Mô hình rút gọn bỏ qua điện trở r o và đảochiều của nguồn dòng

2.5.1. Mô hình tín hiệu nhỏ cho mạch khuếch đại B chung

ố ế



2.5.2. Hệ số khuếch đại điện áp tại các cực và trở kháng vào

Các cực của vbe nguồn dòng phụ thuộc g mvbe đều bịnghịch đảo, nguồn tín hiệuđược chuyển sang mạch

Norton tương đương r ođược bỏ qua.

L Rm g

ev

ov

ACBvt


giới hạn của hệ số khuếch đại điệnáp của mạch khuếch đại E chungkhi r

L Rm g A

CGvt

m g o

r

i

ev RiE Rin

1

1

b

m g

RiS 1

73

2 5 2 Điều kiện biên độ tín hiêu vào để mạch KĐ tuyến tính



2.5.2. Điều kiện biên độ tín hiêu vào để mạch KĐ tuyến tính

Đối với tín hiệu nhỏ,

Đối với FET,

Kích thước tương đối của g m và R I quyết định giới hạn của việc xử lí tínhiệu.

)1(005.0

I

Rm g

i

v

)1)((2.0 I Rm g TN V GS V iv

)1(sgviv

I Rm g

74

I R R for

I

Rm g

eb

viv

I

Rm g

R

R I R

iE R R

iE R R

I R

ebv

iv R R g I m

6

)1(1

6

6(

6

)6

()(1 6

2 5 3 Hệ ố kh ế h đ i điệ á à h



2.5.3. Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch

6

6

)6(1

6

6

R I R

R

R I Rm g

L Rm g

RiE R I R

RiE R ACBvt iv

ev

ev

ov

iv

ov ACBv

Hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch:

Với mạch khuếch đại S chung,

Với R I >> R6 ,

6

6

)6(1 R I R

R

R I Rm g

L Rm g

ACGv

I Rm g L Rm g

A CGCBv

1

,

Với ,

Đây là chặn trên của hệ số khuếch đại.

Với ,

1 I Rm g

L Rm g A

CGvt

L Rm g A

CBvt

1th Rm g

I R

L R

ACGvt A

CBvt

r o có thể bỏ qua khi độ lợi << m f

75

Tính hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch



(ví dụ 11) Ví Dụ 11: Tìm hệ số khuếch đại điện áp toàn mạch.

Biết: Giá trị của Q- point và các điện trở R1, R2, R3, R7 ,đối với cả BJTvà FET, R I =2 k W, R6 =12 k W.

Giả sử: Hoạt động trong điều kiện tín hiệu nhỏ.

Phân giải mạch: Đối với mạch khuếch đại E chung,


k Ω1873

Ω102/1

R R L R

m g RiE 176 L Rm g ACBvt

59.8

6

6

)6

(1

R I R

R

R I Rm g

ACBvt ACBv

k Ω1873 R R L R

84.8 L

R

m

g ACS

vt

k Ω04.2/1 m g RiS 11.4

6

6

)6

(1

R I R

R

R I Rm g

ACGvt ACGv

76

2 5 4 Trở kháng ra




b

r th Rth Ro

or RiC 1

Điện trở mong muốn nhìn vào cực collector

với cực base được nối đất và điện trở Rth ởcực emitter.

Mạch tương đương được vẽ lại giống mạchkhuếch đại E chung ngoại trừ điện trở ở cực

base bằng 0 và điện trở ở cực emitter đượckí hiệu là Rth.

Với b r m g o

)()(1th Rr f th

Rr m g or RiD RiC m

77

2 5 5 Hệ số khuếch đại dòng điện




Hệ số khuếch đại dòng điện tại cực là tỉ số của dòng điện đượcđưa đến điện trở tiêu thụ với dòng điện đang được cung cấp tạicực nền.

1

ei

1i

o

ACB

it

1 ACGit

78

Tóm tắt



Tóm tắt

Mạch khuếch đại B chung và G chung có cùng hệ số khuếch đạiđiện áp và dòng điện. Hệ số này có sự khác nhau là do sự khác

nhau trong giá trị các tham số của BJT và FET tại cùng một điểm

làm việc.

Mạch khuếch đại B chung có trở kháng đầu ra lớn do hệ số

khuếch đại cao của BJT.

Biên độ tín hiệu vào của mạch khuếch đại G chung thì lớn hơn

của mạch khuếch đại B chung.

79

Tóm tắt



Tóm tắt

Ví dụ 12



Ví dụ 12

Ví dụ 12: Tính hệ số khuếch đại điện áp của nguồn tín hiệu, trởkháng vào, trở kháng ra, khả năng xử lí tín hiệu của mạch khuếch đạiB chung và G chung với các thông số được cho như trong hình dưới.



Tóm tắt các thông số của các mạch



Tóm tắt các thông số của các mạchkhuếch đại dùng BJT

Tóm tắt các thông số của các mạch



Tóm tắt các thông số của các mạchkhuếch đại dùng FET



KẾT THÚC CHƯƠNG 2

Chuong 2 Cac Mach KĐ Tin Hieu Nho(20!7!15)

Documents

Transcript of Chuong 2 Cac Mach KĐ Tin Hieu Nho(20!7!15)