35 trang 5 lượt tải

Đề Cương Bài 8: Khuếch Đại Tín Hiệu Nhỏ | Xác suất thống kê | Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

9

Mạch khuếch đại có tính chất là khi ta đưa vào một tín hiệu nhỏ, ở ngõ ra sẽ xuất hiện một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần. Mạch khuyếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong Âmply, khuyếch đại tín hiệu video. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

Môn: Xác suất thống kê (Hus) 60 tài liệu

Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 1.1 K tài liệu

Tác giả:

Profile

Mai Nguyệt

2 ngày trước
Tải xuống
Báo cáo
Danh sách Quiz
Tải xuống
/35
1
Bài 8: KHU I TÍN HI U NH ẾCH ĐẠ Ệ Ỏ
8.1 Khái ni m ệ
M ch khu i có tính ch t tín hi u nh , ngõ ra s xuạ ếch đạ ất là khi ta đưa vào mộ ệ ỏ ở ẽ ất
hi n m t tín hi l u l n. ệ ộ ệu có biên độ ớn hơn nhiề ầ Mạch khuyếch đại được sử dụng trong
hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong huyếch đại tín Âmply, k
Hình 8 .1: Mạch khuếch đại điện áp
Có ba loại mạch khuyếch đại chính là :
- Khuếch đại về điện áp: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra
ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần.
- Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu
vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều
lần.
- Mạch khu i công xu tếch đạ ấ : Là m t tín hi u có công xu t yạch khi ta đưa mộ ệ ấ ếu
vào, đầu ra ta thu đượ ạnh hơn nhiềc tín hiệu có công xuất m u lần. Thực ra mạch
khu i công xu t là k t h p c hai m ch khu n áp và khuếch đạ ấ ế ợ ả ạ ếch đại điệ ếch đại
dòng điện làm một.
Transistor đượ ục sử d ng trong mạch khu i g ếch đạ ồm: FET và BJT. Trong đó FET
có ưu điể kích thước và điệ ẫn đế ấp hơn m về n áp cung cấp thấp, d n công suất tiêu thụ th
BJT và độ ậy cao hơn BJT. Tuy nhiên FET lại có nhược điểm là điệ tin c n dẫn nhg ỏ và
2
nh y c m v c tích h p trong m ch IC, còn BJT ạ ả ới điện tích tĩnh, do đó FET thường đượ ợ ạ
t ng dùng cho các m ch r Trong ph m vi bài h c này t p trung vào vi ng d ng hườ ạ ời. ạ ọ ậ ệc ứ ụ
BJT trong mạch khu u nh . ếch đại tín hiệ ỏ
8.1.1 Phân c c transistor BJT ự
Ta biết BJT có th ho ng trong 3 vùng: ể ạt độ
- ngVùng tác độ : (vùng khu i hay tuy n tính) ếch đạ ế
Nối phát n n (E B) phân c n – ề – ực thuậ
Nối thu – nền (C – B) phân cực nghịch
- o hòaVùng bả :
Nối phát – nền (E – B) phân cực thuận
Nối thu – nền (C – B) phân cực thuận
- Vùng ngưng: Nối phát n n (E B) phân c – ề – ực nghịch
Tùy theo nhi m v mà ho ng c a transistor phệ ụ ạt độ ủ ải được đặt trong vùng nào. Như
v y, phân c n áp m t chi u vào các c c c ậ ực transistor là đưa các điệ ộ ề ự ủa transistor như thế
nào để ạt độ ốn. Dĩ nhiên ngườ transistor ho ng trong vùng mong mu i ta còn phải thực hiện
m t s bi nh ho t ng transistor nh t là khi nhi c a transistor ộ ố ện pháp khác để ổn đị ạ độ ấ ệt độ ủ
thay đổi. Trong trườ ợp chúng ta đang khả ếch đạng h o sát mạch khu i dùng transistor BJT
do đó cầ ộng trong vùng tác độn phải phân cực cho transistor hoạt đ ng (vùng khuếch đại).
Có 4 cách phân c n c a ực cơ bả ủ transistor như sau:
Phân áp (cách 1) H i ti p (cách 2) Emitter (cách 3) Base (cách 4) ồ ế
Hình 8.2: B n cách phân c n c a transistor ố ực cơ bả ủ
3
Trong đó
- Cách 3 là trườ ợp đặng h c biệt của cách 1 khi R
2
= ∞
- Cách 4 là trườ ợp đặng h c biệt của cách 1 khi R , R = 0
2
= ∞
E
Vậy ta có 2 cách phân c ng quát là: ực tổ
- Cách 1: phân c ng c u phân áp ực bằ ầ
- Cách 2: phân c ng h n áp ực bằ ồi tiếp điệ
Với m i cách phân c u vào/ra: ỗ ực ta có 3 cách đưa tín hiệ
- M u vào c c B và ra c ạch cực phát chung (E chung): tín hiệ ở ự ở ực C
- M c thu chung (C chung): tín hi u vào c c B và ra c ạch cự ệ ở ự ở ực E
- M n chung (B chung): tín hi u vào c c ạ ềch cực n ệ ở ực E và ra ở ực C
Xem xét c tuy n c transistor BJT m c theo ki u c c trình các đặ ế ủa ắ ể ực phát chung đượ
bày như trong hình sau.
(a) (b) (c)
Hình 8.3 c tuy n c BJT : Các đặ ế ủa transistor
(a) đặ ếc tuy c tuy c tuyến ngõ vào (b) đặ ến ngõ ra (c) đặ n truy t ền đạ
Từ đặc tuy n ngõ ra ta th y các vùng ho ng c a transistor: vùng b o hoà, vùng ế ấ ạt độ ủ ả
tác động và vùng ngưng. ến ngõ vào và đặ suy ra đặTừ đặc tuy c tuyến ngõ ra, có thể c
tuy n truy t c c tuy n truy t bi u di n s i c a dòng ế ền đạ ủa transistor BJT. Đặ ế ền đạ ể ễ ự thay đổ ủ
điệ ớn ngõ ra I n áp ngõ vào V v n áp ngõ ra làm thông s i v
C
theo điệ
BE
ới điệ ố. Đố i
transistor Silicon thì vùng hoạt động có V n
BE
ằm trong khoảng 0,5 – 0,8V. Trong vùng
tác độ , đặ ạng hàm mũ. Khi dòng I tăng thì V tăng, V tăng ng c tuyến truyền đạt có d
B
BE
BE
m ng nh thì I c m ng lột lượ ỏ
C
tăng đượ ột lượ ớn, đây chính là đặ ếch đạc tính khu i của
transistor.
4
Đường thẳng lấy điện (Load line):
• Phương trình đườ ấy điệng thẳng l n: V
CC
= I + V
C
R
C CE
• Đường l ấy điện được vẽ trên đặc tuy nh sau: ến ra qua 2 điểm xác đị
- Điểm ngưng, I
C
= 0 V
CE
= V
CC
m M) (Điể
- Điểm bão hòa: V
CE
= 0 I = V
C CC
/ R
C
(Điểm N)
- N m M và N l ng l n ối 2 điể ại ta có được đườ ấy điệ
- ng l ng phân c c IGiao điểm đườ ấy điện và đườ ự
B
chọn trước cho ta trị số điểm
tĩnh Q.
0
I (mA)
C
V
CE
(V)
I A)
B
(μ
Q
N
M
ngưng
bão hòa
V
CEQ
I
CQ
Hình 8.4: Đường th ng lẳ ấy điện
Vai trò của đườ ấy điệng thẳng l n:
• Phân giả ại m ch Transistor.
• Xác định điểm tĩnh điều hành Q.
• Cho biế ạ ẫt tr ng thái ho ng cạt độ ủa transistor ( dtác động, bão hoà, ngưng n ).
• Mạch khuếch đại có tuyến tính hay không.
• Thiế ế ết k mạch khu ch đại theo ý định (chọn trước điểm tĩnh Q, tính các trị số linh
ki n) ệ
• Độ lợi dòng điện thay đổi theo vị trí điểm tĩnh điều hành Q.
• Điểm tĩnh điều hành Q thay đổ trí theo điệi vị n thế phân cực transistor và còn thay
đổi theo tín hiệu xoay chiều ( ng vào mAC) tác độ ạch .
5
(a) (b)
Hình 8.5: Phân gi ải bằng đồ thị
(a) đặ ếc tuy c tuyến ra (b) đặ n vào
- Độ ộ lợi dòng DC (m t chiều):
CQ
DC
BQ
I
I
- Độ lợi dòng AC (xoay chi u): ề
C C2 C1
i AC
B B2 B1
Q
I I I
A
I I I
- Độ lợi áp
CE CE2 CE1
v
BE BE2 BE1
Q Q
V V V
A
V V V
6
8.1.2 M a transistor BJT ạch tương đương xoay chiều củ
Transistor BJT là linh ki n phi tuy i tín hi u trong ph m vi ệ ến, nhưng khi xét vớ ệ ạ
bi n thiên nh thì m phi tuy n ng không l n, nên có th xem ch ế ỏ ức độ ế ảnh hưở ớ ể như mạ
tuy n tính. Trong ch tín hi u nh do tính tuy c v thành các ế ế độ ệ ỏ ến tính nên transistor đượ ẽ
m xoay chi u g m R, ngu có th tính toán và phân tích theo ạch tương đương ề ồ ồn dòng, để ể
các nguyên lý c a lý thuy t m n. ủ ế ạch điệ Các mô hình tương đương như:
- Mô hình thông số r
e
(tần s ố thấp)
- Mô hình thông số h n t p h (t n s ỗ ạ ầ ố thấp)
- Mô hình thông số h n t n s ỗ ạp π (tầ ố cao)
- Mô hình thông số y (t n s ầ ố cao)
Trong bài này, chúng ta kh o sát ch y u transistor BJT NPN và phân tích tín hiả ủ ế ệu
nh theo mô hình thông s r (các k t qu i BJT ỏ ố
e
ế ả và phương pháp phân tích vẫn đúng vớ
PNP, ch c n chi n và c a ngu n n áp m u). ỉ ần chú ý đế ều dòng điệ ực tính củ ồ điệ ột chiề
BJT là linh ki u khi n dòng ra b ng dòng vào nên mô hình ện điề ể ằ tương đương xoay
chiều c a nó luôn có ngu u khi n b i m n khác.V i mô hình ủ ồn dòng được điề ể ở ột dòng điệ ớ
tương đương xoay chiề ạch tương đương u của BJT, các tổng trở vào và tổng trở ra ta có m
ki u r . Trong ki ng dùng chung m t m ch cho ki u ráp c c phát ể
e
ểu tương đương này thườ ộ ạ ể ự
chung c nvà c c thu chung và m t mự ộ ạch riêng cho ráp cự ền chung.
- M c thu chung (C chung): ạ ặch cực phát chung (E chung) ho
C c phát chung C c thu chung ự ự
Nguồn dòng: i i l n xoay chi
c
= β
b
, β là độ ợi dòng điệ ều trong cách mắc cực
phát chung c nhà s n xu t cung c . /thu (đượ ả ấ ấp)
7
- M n chung (B chung): ạ ềch cực n
Nguồn dòng: i i l n xoay chi
c
= α
e
, α là độ ợi dòng điệ ều trong cách mắc cực nền
chung c nhà s(đượ ản xuất cung cấp).
Ghi chú: thườ ạch tương đương khi điệng thì có thể bỏ r trong m
o
n trở R quá l
C
ớn.
Trong mô hình trên n tr nhi phòng (25 : rta có điệ ở động ở ệt độ
o
C)
e
=
CQ
26(mV)
I
(Ω),
r
e
ph thu m làm vi t chi u) Q (I , I , Vụ ộc vào điể ệc tĩnh (mộ ề
BQ CQ CEQ
). Điểm làm việc tĩnh
ảnh hưởng đế ảnh hưởng đế năng khuến r nên
e
n khả ch đại tín hiệu xoay chiều.
Việ ạc tính toán và phân tích m ch khu i dùng transistor bao g m các ph n sau: ếch đạ ồ ầ
- Tính toán ch m t chi u (hay phân c c transistor - ế độ ộ ề ự đã trình bày trong các
bài trước)
- Tính toán các tham số ở chế xoay chi u (ch ng). độ ề ế độ độ
8.2 Tính khu a transistor BJT ếch đại củ
Xem m n hình 8.6 ạch điệ
Hình 8.6: M ch khu phát chung ạ ếch đại cự
B
C
E
E
8
Giả s t tín hi u xoay chi u có d nh vào chân B ử ta đưa mộ ệ ề ạng hình sin, biên độ ỏ
của transistor BJT như trong hình trên. Điện áp ở chân B ngoài thành phần phân cực một
chiều V n xoay chi
B
còn có thành phầ ều c a tín hi u v ng lên. ủ ệ
i
(t) chồ
v + v
B
(t) = V
B i
(t)
Các t C1 và C2 c ch có thụ ở ngõ vào và ngõ ra đượ ọn như thế nào để ể xem như
n t (dung kháng r t nh t n s c a tín hi y tác d ng c liên l c C1 ối tắ ấ ỏ) ở ầ ố ủ ệu. Như vậ ụ ủa các tụ ạ
và C2 là cho thành ph n xoay chi u c a tín hi n phân c c mầ ề ủ ệu đi qua và ngăn thành phầ ự ột
chiều.
Hình 8.7: Giản đồ tín hiệu theo thời gian
V
B
V
C
9
- Khi v (t) > V , t c bán k a tín hi u, V
B B
ứ ỳ dương củ ệ
BE
tăng tức dòng I
B
tăng và do
I
C
= βI
B
nên dòng c c thu Iự
C
cũng tăng o đó . Ngoài ra ta có i (t) = I + i (t), d
C C c
điệ ốn áp tại cực thu: v (t) = V
C CC
– R i (t) gi
C C
ảm hơn trị s . tĩnh V
C
- Khi v (t) < V , t c bán k âm c a tín hi u, dòng I gi n dòng dòng I
B B
ứ ỳ ủ ệ
B
ảm đưa đế
C
cũng giảm và lúc này v
C
(t) tăng hơn trị ố s . tĩnh V
C
Như vậ ến thiên ngượy ở mạch trên ta thấy v (t) bi
C
c chiều với v , t
B
(t) ức v
o
(t)
ngượ ốc pha với v s
i
(t). Định nghĩa tỉ :
o
v
i
v (t)
A
v (t)
là độ ếch đại (hay độ khu lợi)
điệ ủn áp c a mạch.
Các chỉ tiêu c a m i: ủ ạch khuếch đạ
Xem xét mạch tương đương xoay chiều của mạch hình 8.6. Về mạch xoay chiều
thì các t liên l c C , C và t phân dòng C i t T C c m c song song ụ ạ
1 2
ụ
E
xem như nố ắt. ụ
E
đượ ắ
v n tr R thì trong m hi n c a R . Ta v mới điệ ở
E
ạch tương đương cũng không còn sự ệ ủ
E
ẽ ạch
tương đương xoay chiề như sau:u của mạch hình 8.6
Hình 8.8 M : ạch tương đương xoay chiều của mạch khuếch đại cực phát chung
Từ sơ đồ khối của mạch tương đương xoay chiều , ta có:
- áp: Độ lợi điện
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp,
chính là tỷ số điện áp ngỏ ra và ngỏ vào:
o
v
i
v
A
v
(8.1)
- Độ lợi dòng điện:
Độ lợi dòng điện được xác định bởi phương trình:
10
o
i
i
i
A
i
(8.2)
- : Tổng trở vào Z
i
Tổng trở vào Z
i
được xác định bởi định luật Ohm có phương trình:
i
i
i
v
Z
i
(8.3)
- Tổng trở ra Zo:
Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngỏ ra nhưng hoàn toàn khác với tổng
trở. Sự khác nhau đó là: tổng trở ra được xác định tại các đầu ngỏ ra nhìn vào hệ thống
khi không có tín hiệu ở ngỏ vào.
o
o
o
v
Z
i
(8.4)
- Độ lợi công suất:
o o o
p v i
i i i
p v i
A A A
p v i
(8.5)
- Mối quan hệ về pha:
Mối quan hệ về pha của tín hiệu vào và tín hiệu ra dạng sin rất quan trọng. Đối với
các mạch khuếch đại transistor ở dãi tần trung bình cho phép bỏ qua ảnh hưởng của các
phần tử dung kháng, tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể cùng pha hoặc ngược pha nhau
180 tùy theo đặc tính của mạch.
8.3 M ch khu i c c phát chung ạ ếch đạ ự
Tín hi c n n B, l y ra c c thu C. C c phát E dùng chung cho ngõ ệu đưa vào cự ề ấ ở ự ự
vào và ngõ ra.
8.3.1 ch khu i c c phát chung v i ki u phân c c c nh và nh c Mạ ếch đạ ự ớ ể ự ố đị ổn đị ực
phát
M ch khu c phát chung v u phân c nh và nh c c phát và ạ ếch đại cự ới kiể ực cố đị ổn đị ự
mạch tương đương xoay chiều được trình bày trong hình 8.9.
11
Hình 8.9: M ch khu ạ ếch đại cực phát chung
Trong đó trị s n xu t cung c p (kho ng t 20 500). ố β do nhà sả ấ ấ ả ừ –
Trị s r c tính t m ố
e
đượ ừ ạch phân cực:
e
CQ
26mV
r
I
I nh b i công th
CQ
được xác đị ở ức sau:
CC BE
CQ
B E
(V V )
I
R ( 1)R
Ghi chú: V
BE
= 0,7V v i transistor BJT là Silicon. ớ
V
BE
= 0,3V v i transistor BJT là Germanium. ớ
Các t C1 và C2 ngõ vào và ngõ ra có th t (dung kháng r ụ ở ể xem như nối tắ ất nhỏ).
Từ m c các thông s c a m ạch tương đương ta tìm đượ ố ủ ạch như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
o
v
i
v
A
v
Ta có:
v R
o
= -βi
b C
v i + R i
i
= βr
e b E e
i i , vì ta có: i = βr
e b
+ (1+β)R
E b e
= (1+ β)i
b
R
E
12
Suy ra:
o C
v
i e E
v R
A
v r (1 )R
(8 ) .6
Do β >> 1 nên:
C
v
e E
R
A
r R
(8.7)
Nếu R >> r suy ra:
e e
C
v
E
R
A
R
(8.8)
Dấu “ – ” cho thấ y v và v
o i
ngược pha nhau.
b) ng tr vào: Tổ ở
i
i
i
v
Z
i
Ta đặt:
e b E b
i
b e E E
b b
r i (1 )R i
v
Z (r R ) R
i i
(8.9)
Ta có:
Z = R (8.10)
i B
// Z
b
c) Độ l n ợi dòng điệ
o
i
i
i
A
i
Trong đó
o o
i i
o i i
C i i C
v v
v Z
i ;i A
R Z v R

(8.11)
Hay
i
i v
C
Z
A A
R
(8.12)
d) ng tr ra: Tổ ở
o
o
o
v
Z
i
(8.13)
Để ổ ở ủ ộ ồ tính t ng tr ra c a m u tiên ra nạch, đầ ối tắt ngõ vào (v
i
= 0), áp m t ngu n
gi ng có tr s v p t s z ả tưở ị ố
o
vào phía ngõ ra như hình sau, sau đó lậ ỉ ố
o
13
Hình 8.10 M ch tính t ng tr : ạ ổ ỏ ra
Khi v
i
= 0 => i
b
= 0 => βi
b
= 0 (tương đương mạch hở) nên
o
o C
o
v
Z R
i
(8.14)
Ghi chú: Trong mạch cơ bản hình 8.9 nếu ta mắc thêm t phân dòng C , ụ
E
như hình
8.10(a) ho c n i th ng chân E xu .10 thì trong mặ ố ẳ ống mass, như hình 8 (b) ạch tương đương
xoay chi u s không còn s hi n di n c n tr R (hình 8.11 ề ẽ ự ệ ệ ủa điệ ở
E
)
(a) (b)
Hình 8.10: M ch khu phân c nh ạ ếch đại cực phát chung ực cố đị
(a) m c thêm t phân dòng C ng chân E xu ng mass ắ ụ
E
(b) nối thẳ ố
M ạch tương đương xoay chiều được trình bày như sau:
v
i
v
o
E
14
Hình 8.11: M u c a hình 8.10 ạch tương đương xoay chiề ủ
Phân gi i m c a m ả ạ ẽch ta s tìm được các thông số ủ ạch như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
o C
v
i e
v R
A
v r
b) ng tr vào: Tổ ở
i
i B e
i
v
Z R / / r
i
c) Tổ ởng tr ra:
Z
o
= R
C
d) l n Độ ợi dòng điệ
i
i v
C
Z
A A
R
Các k suy ra t t qu hình 8.9 khi cho R = 0. ết qu trên có thả ể ừ các kế ả
E
8.3.2 ch khu c phát chung v i ki u phân c phân áp Mạ ếch đại cự ớ ể ực bằng cầu
Đây là dạ ụng do có động mạch rất thông d ổn đị ạch cơ bảnh tốt. M n và mạch
tương xoay chiề ủa nó đượu c c trình bày trong hình sau:
15
Hình 8.12: M ch khu u phân c ng c u phân áp ạ ếch đại cực phát chung với kiể ực bằ ầ
Trong đó trị ố s n xuβ do nhà sả ất cung cấ ảp (kho ng từ 20 500). –
Trị s r c tính t m ố
e
đượ ừ ạch phân cực:
e
CQ
26mV
r
I
V nh b ới I
CQ
được xác đị ởi công thức sau:
2
CC BE
1 2
CQ
E
R
V V
R R
I
R
Ghi chú: V
BE
0,7V v i transistor BJT là Silicon. ớ
V
BE
0,3V v i transistor BJT là Germanium. ớ
Các t C1 và C2 ngõ vào và ngõ ra có th t (dung kháng r ụ ở ể xem như nối tắ ất nhỏ).
So sánh m hình 8.9 và hình 8.12 thì ta th y hoàn toàn gi ng nhau n u thay ạch ở ấ ố ế
R b ng R nên ta có th suy ra t qu phân gi i m
B
ằ
1
//R
2
ể các kế ả ả ạch như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
C C
v
e E E
R R
A
r R R
b) ng tr vào: Tổ ở
i 1 2 b
Z R / /R / /Z
với
b e E E
Z (r R ) R
c) Tổ ởng tr ra:
Z
o
= R
C
16
d) l n Độ ợi dòng điệ :
i
i v
C
Z
A A
R
Ghi chú: Tương như trên thì t ạch cơ bảtự rong m n hình 8 2 n.1 ếu ta mắc thêm tụ phân
dòng C hình 8.13(a) ho c n i th ng chân E xu 8.13(b) thì trong
E
, như ặ ố ẳ ống mass, như hình
mạch tương đương xoay chiề ủa điệu sẽ không còn sự hiện diện c n trở R (R = 0).
E E
(a) (b)
Hình 8.13: M ch khu ng c u phân áp ạ ếch đại cực phát chung phân c c bự ằ ầ
(a) m c thêm t phân dòng C ng chân E xu ng mass ắ ụ
E
(b) nối thẳ ố
8.3.3 ch khu c phát chung v i ki u phân c Mạ ếch đại cự ớ ể ực bằng hồi tiếp điện áp
M n và m u c a m ch khu i c c phát chung vạch cơ bả ạch tương xoay chiề ủ ạ ếch đạ ự ới
ki u phân c ng h i ti c trình bày trong hình sau: ể ực bằ ồ ếp điện áp đượ
Hình 8.14: M ch khu u phân c ng h n áp ạ ếch đại c i kiực phát chung vớ ể ực bằ ồi tiếp điệ
Trong đó trị ố – s hà sβ do n ản xuất cung cấp (khoảng từ 20 500).
Trị s r c tính t m ố
e
đượ ừ ạch phân cực:
17
e
CQ
26mV
r
I
I
CQ
nh b i công th được xác đị ở ức sau:
CC BE
CQ
B C E
(V V )
I
R (R R )
Ghi chú: V
BE
= 0,7V v i transistor BJT là Silicon. ớ
V = 0,3V v i transistor BJT là Germanium.
BE
ớ
Các t C1 và C2 ngõ vào và ngõ ra có th t (dung kháng r ụ ở ể xem như nối tắ ất nhỏ).
Từ m c các thông s c a m ạch tương đương ta tìm đượ ố ủ ạch như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
o
v
i
v
A
v
Ta có:
'
o b b
i i i i
ng r n) (do R
B
thườ ất lớ
Suy ra:
o C o C
v R i R i
Mà v i + R i i i + R
i
= βr
e b E e
= βr
e b
+ (1+β)R
E b
= β(r
e E
)i
b
Suy ra:
o C C
v
i e E E
v R R
A
v r R R
b) ng tr vào: Tổ ở
i
i
i
v
Z
i
Ta có:
i e E b
v (r R )i
Với:
o i
b i i
B
v v
i i i ' i
R
Suy ra:
o i e E o e E
i e E i e E i
B B B
v v (r R )v (r R )v
v (r R )(i ) (r R )i
R R R
Thay v
o
=A
v
v
i
vào ta được:
18
e E e E
i e E i v i i
B B
(r R ) (r R )
v (r R )i A v v
R R
Suy ra:
e E e E
e E i i i v i
B B
(r R ) (r R )
(r R )i v v A v
R R
<=>
e E e E e E
e E i i v i v
B B B
(r R ) (r R ) (r R )
(r R )i v 1 A v 1 (1 A )
R R R
=>
e E
i
i
e E
i
v
B
(r R )
v
Z
(r R )
i
1 (1 A )
R
Nếu R >> r suy ra:
E e
E
i
E
v
B
R
Z
R
1 (1 A )
R
Do A
v
< 0 suy ra
v v v
1 A 1 A A
(vì
v
A 1
)
Từ đó suy ra:
E B
i
B E v
R R
Z
R R A
c) Độ l n: ợi dòng điệ
o
i
i
i
A
i
Ta có:
o i
o i
C i
v v
i ;i
R Z
Suy ra:
o o o
i i
i
i C i i C
i v v
Z Z
A
i R v v R
Hay:
i
i v
C
Z
A A
R
d) ng tr : Tổ ở ra
o
o
o
v
Z
i
N t ngõ vào (v = 0) => i = 0 ối tắ
i b
= 0 và βi
b
Suy ra Z = R // R
o C B
19
Ghi chú: Tương như trên, ởtự mạch hình 8.14, nếu mắc thêm tụ phân dòng C vào c
E
ực E
của BJT hoặc n i thố ẳng chân E xu ng mass thì trong m ng xoay chi u s ố ạch tương đươ ề ẽ
không còn s hi n di n c n tr R , lúc này các thông s c a mự ệ ệ ủa điệ ở
E
ố ủ ạch được suy ra khi
cho R
E
= 0 c các thông s , ta có đượ ố như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
C
v
e
R
A
r
b) ng tr vào: Tổ ở
e e
i
e e
v v
B B
r r
Z
r r
1 (1 A ) 1 A
R R
c) Tổ ởng tr ra:
Z
o
= R /
C
/ R
B
d) l n: Độ ợi dòng điệ
i
i v
C
Z
A A
R
Nhận xét: M ch khu i c c phát chung vạ ếch đạ ự ớ ợi các kiểu phân c u cho th lực đề ấy độ i áp
và độ ớn nên thường đượ ụng để ếch đạ ệu, độ lợi dòng l c sử d khu i tín hi lệch pha giữa tín
hi u vào và tín hi u ra là 180 . ệ ệ
o
8.4 M ch khu i c c thu chung ạ ếch đạ ự
Tín hi c n n B, l y ra c c phát E. C c thu C dùng chung cho ngõ ệu đưa vào cự ề ấ ở ự ự
vào và ngõ ra. M n và m u c a m ch khu i c c thu ạch cơ bả ạch tương xoay chiề ủ ạ ếch đạ ự
chung v c b c trình bày tới kiểu phân cự ằng h i tiồ ếp điện áp đượ rong hình sau:
20
Hình 8.15: M ch khu ạ ếch đại cực thu chung
Từ m c các thông s c a m ạch tương đương ta tìm đượ ố ủ ạch như sau:
a) Độ ợ l i điện áp:
o
v
i
v
A
v
Từ m u ta có: ạch tương xoay chiề
o E b E b E
v R i R i (1 )R
i e b E b E b e b E
v r i R i R i r i (1 )R
Suy ra
o E b E
v
i e b E b e E
v (1 )R i R
A 1
v r i (1 )R i r R
b) ng tr vào: Tổ ở
i
i B b
i
v
Z R / /Z
i
Trong đó
e b E b
i
b e E
b b
r i (1 )R i
v
Z (r R )
i i
Suy ra
i
i B b B e E B E
i
v
Z R / /Z R / / (r R ) R / / R
i
c) Tổ ởng tr ra:
Nối tắt ngõ vào (v = 0), áp m
i
ột điện th v m ế
o
ở ngõ ra, sơ đồ ạch tương được trình
bày như trong hình sau:

Tài liệu khác của Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

Preview text:

Bài 8: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 8.1 Khái niệm
Mạch khuếch đại có tính chất là khi ta đưa vào một tín hiệu nhỏ, ở ngõ ra sẽ xuất
hiện một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần. Mạch khuyếch đại được sử dụng trong
hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuyếch đại âm tần trong Âmply, khuyếch đại tín hiệu video, v.v ...
Hình 8.1: Mạch khuếch đại điện áp
Có ba loại mạch khuyếch đại chính là :
- Khuếch đại về điện áp: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra
ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần.
- Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu
vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần.
- Mạch khuếch đại công xuất: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công xuất yếu
vào, đầu ra ta thu được tín hiệu có công xuất mạnh hơn nhiều lần. Thực ra mạch
khuếch đại công xuất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện làm một.
Transistor được sử dụng trong mạch khuếch đại gồm: FET và BJT. Trong đó FET
có ưu điểm về kích thước và điện áp cung cấp thấp, dẫn đến công suất tiêu thụ t ấ h p hơn
BJT và độ tin cậy cao hơn BJT. Tuy nhiên FET lại có nhược điểm là điện dẫn g nhỏ và 1
nhạy cảm với điện tích tĩnh, do đó FET thường được tích hợp trong mạch IC, còn BJT
thường dùng cho các mạch rời .Trong phạm vi bài học này tập trung vào việc ứng dụng
BJT trong mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ.
8.1.1 Phân cực transistor BJT
Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng:
- Vùng tác động: (vùng khuếch đại hay tuyến tính)
 Nối phát – nền (E – B) phân cực thuận
 Nối thu – nền (C – B) phân cực nghịch - Vùng bảo hòa:
 Nối phát – nền (E – B) phân cực thuận
 Nối thu – nền (C – B) phân cực thuận
- Vùng ngưng: Nối phát – nền (E – B) phân cực nghịch
Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt động của transistor phải được đặt trong vùng nào. Như
vậy, phân cực transistor là đưa các điện áp một chiều vào các cực của transistor như thế
nào để transistor hoạt động trong vùng mong muốn. Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiện
một số biện pháp khác để ổn định hoạt động transistor nhất là khi nhiệt độ của transistor
thay đổi. Trong trường hợp chúng ta đang khảo sát mạch khuếch đại dùng transistor BJT
do đó cần phải phân cực cho transistor hoạt ộ
đ ng trong vùng tác động (vùng khuếch đại).
Có 4 cách phân cực cơ bản của transistor như sau:
Phân áp (cách 1) Hồi tiếp (cách 2) Emitter (cách 3) Base (cách 4)
Hình 8.2: Bốn cách phân cực cơ bản của transistor 2 Trong đó
- Cách 3 là trường hợp đặc biệt của cách 1 khi R2 = ∞
- Cách 4 là trường hợp đặc biệt của cách 1 khi R2 = ∞, RE = 0
Vậy ta có 2 cách phân cực tổng quát là:
- Cách 1: phân cực bằng cầu phân áp
- Cách 2: phân cực bằng hồi tiếp điện áp
Với mỗi cách phân cực ta có 3 cách đưa tín hiệu vào/ra:
- Mạch cực phát chung (E chung): tín hiệu vào ở cực B và ra ở cực C
- Mạch cực thu chung (C chung): tín hiệu vào ở cực B và ra ở cực E
- Mạch cực nền chung (B chung): tín hiệu vào ở cực E và ra ở cực C
Xem xét các đặc tuyến của transistor BJT mắc theo kiểu cực phát chung được trình bày như trong hình sau. (a) (b) (c)
Hình 8.3: Các đặc tuyến của transistor BJT
(a) đặc tuyến ngõ vào (b) đặc tuyến ngõ ra (c) đặc tuyến truyền đạt
Từ đặc tuyến ngõ ra ta thấy các vùng hoạt động của transistor: vùng bảo hoà, vùng
tác động và vùng ngưng. Từ đặc tuyến ngõ vào và đặc tuyến ngõ ra, có thể suy ra đặc
tuyến truyền đạt của transistor BJT. Đặc tuyến truyền đạt biểu diễn sự thay đổi của dòng
điện ngõ ra IC theo điện áp ngõ vào VBE với điện áp ngõ ra làm thông số. Đối với
transistor Silicon thì vùng hoạt động có VBE nằm trong khoảng 0,5 – 0,8V. Trong vùng
tác động, đặc tuyến truyền đạt có dạng hàm mũ. Khi dòng IB tăng thì VBE tăng, VBE tăng
một lượng nhỏ thì IC tăng được một lượng lớn, đây chính là đặc tính khuếch đại của transistor. 3
Đường thẳng lấy điện (Load line):
• Phương trình đường thẳng lấy điện: VCC= ICRC + VC E
• Đường lấy điện được vẽ trên đặc tuyến ra qua 2 điểm xác định sau:
- Điểm ngưng, IC = 0  VCE= VCC (Điểm M)
- Điểm bão hòa: VCE = 0  IC = VCC/ RC (Điểm N)
- Nối 2 điểm M và N lại ta có được đường lấy điện
- Giao điểm đường lấy điện và đường phân cực IB chọn trước cho ta trị số điểm tĩnh Q. IC(mA) bão hòa N IB(μA) Q ICQ ngưng VCE(V) 0 VCEQ M
Hình 8.4: Đường thẳng lấy điện
Vai trò của đường thẳng lấy điện:
• Phân giải mạch Transistor.
• Xác định điểm tĩnh điều hành Q.
• Cho biết trạng thái hoạt động của transistor (tác động, bão hoà, ngưng dẫn).
• Mạch khuếch đại có tuyến tính hay không.
• Thiết kế mạch khuếch đại theo ý định (chọn trước điểm tĩnh Q, tính các trị số linh kiện)
• Độ lợi dòng điện thay đổi theo vị trí điểm tĩnh điều hành Q.
• Điểm tĩnh điều hành Q thay đổi vị trí theo điện thế phân cực transistor và còn thay
đổi theo tín hiệu xoay chiều (AC) tác động vào mạch . 4 (a) (b)
Hình 8.5: Phân giải bằng đồ thị
(a) đặc tuyến ra (b) đặc tuyến vào
- Độ lợi dòng DC (một chiều): I CQ   DC IBQ
- Độ lợi dòng AC (xoay chiều): I   C I C 2 I C1 A     i AC I   B I B2 I B1 Q
- Độ lợi áp   C V E V C E2 V CE1 A   v V   B E V B E2 V BE1 Q Q 5
8.1.2 Mạch tương đương xoay chiều của transistor BJT
Transistor BJT là linh kiện phi tuyến, nhưng khi xét với tín hiệu trong phạm vi
biến thiên nhỏ thì mức độ phi tuyến ảnh hưởng không lớn, nên có thể xem như mạch
tuyến tính. Trong chế độ tín hiệu nhỏ do tính tuyến tính nên transistor được vẽ thành các
mạch tương đương xoay chiều gồm R, nguồn dòng, để có thể tính toán và phân tích theo
các nguyên lý của lý thuyết mạch điện. Các mô hình tương đương như:
- Mô hình thông số re (tần số thấp)
- Mô hình thông số hỗn tạp h (tần số thấp)
- Mô hình thông số hỗn tạp π (tần số cao)
- Mô hình thông số y (tần số cao)
Trong bài này, chúng ta khảo sát chủ yếu transistor BJT NPN và phân tích tín hiệu
nhỏ theo mô hình thông số re (các kết quả và phương pháp phân tích vẫn đúng với BJT
PNP, chỉ cần chú ý đến chiều dòng điện và cực tính của nguồn điện áp một chiều).
BJT là linh kiện điều khiển dòng ra bằng dòng vào nên mô hình tương đương xoay
chiều của nó luôn có nguồn dòng được điều khiển bởi một dòng điện khác.Với mô hình
tương đương xoay chiều của BJT, các tổng trở vào và tổng trở ra ta có mạch tương đương
kiểu re. Trong kiểu tương đương này thường dùng chung một mạch cho kiểu ráp cực phát
chung và cực thu chung và một mạch riêng cho ráp cực nền chung.
- Mạch cực phát chung (E chung) hoặc thu chung (C chung): C c phát chung C ự c thu chung ự
Nguồn dòng: ic = βib , β là độ lợi dòng điện xoay chiều trong cách mắc cực
phát/thu chung (được nhà sản xuất cung cấp). 6
- Mạch cực nền chung (B chung): E
Nguồn dòng: ic = αie , α là độ lợi dòng điện xoay chiều trong cách mắc cực nền
chung (được nhà sản xuất cung cấp).
Ghi chú: thường thì có thể bỏ ro trong mạch tương đương khi điện trở RC q uá lớn.
Trong mô hình trên ta có điện trở động ở nhiệt độ phòng (25oC : ) r26(mV) (Ω), e = ICQ
re phụ thuộc vào điểm làm việc tĩnh (một chiều) Q (IBQ, ICQ, VCEQ). Điểm làm việc tĩnh
ảnh hưởng đến re nên ảnh hưởng đến khả năng khuếch đại tín hiệu xoay chiều.
Việc tính toán và phân tích mạch khuếch đại dùng transistor bao gồm các phần sau:
- Tính toán chế độ một chiều (hay phân cực transistor - đã trình bày trong các bài trước)
- Tính toán các tham số ở chế độ xoay chiều (chế độ động).
8.2 Tính khuếch đại của transistor BJT Xem mạch điện hình 8.6 C B E
Hình 8.6: Mạch khuếch đại cự phát chung 7
Giả sử ta đưa một tín hiệu xoay chiều có dạng hình sin, biên độ nhỏ vào chân B
của transistor BJT như trong hình trên. Điện áp ở chân B ngoài thành phần phân cực một
chiều VB còn có thành phần xoay chiều của tín hiệu vi(t) chồng lên. vB(t) = VB + vi(t)
Các tụ C1 và C2 ở ngõ vào và ngõ ra được chọn như thế nào để có thể xem như
nối tắt (dung kháng rất nhỏ) ở tần số của tín hiệu. Như vậy tác dụng của các tụ liên lạc C1
và C2 là cho thành phần xoay chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực một chiều. VB VC
Hình 8.7: Giản đồ tín hiệu theo thời gian 8
- Khi vB(t) > VB, tức bán kỳ dương của tín hiệu, VBE tăng tức dòng IB tăng và do
IC = βIB nên dòng cực thu IC cũng tăng. Ngoài ra ta có iC(t) = IC + ic(t), do đó
điện áp tại cực thu: vC(t) = VC
C – RCiC(t) giảm hơn trị số tĩnh VC.
- Khi vB(t) < VB, tức bán kỳ âm của tín hiệu, dòng IB giảm đưa đến dòng dòng IC
cũng giảm và lúc này vC(t) tăng hơn trị số tĩnh VC.
Như vậy ở mạch trên ta thấy vC(t) biến thiên ngược chiều với vB(t), tức vo(t) ngược pha với v v (t)
i(t). Định nghĩa tỉ số: o A 
là độ khuếch đại (hay độ lợi) v v i (t) điện áp của mạch.
Các chỉ tiêu của mạch khuếch đại:
Xem xét mạch tương đương xoay chiều của mạch hình 8.6. Về mạch xoay chiều
thì các tụ liên lạc C1, C2 và tụ phân dòng CE xem như nối tắt. Tụ CE được mắc song song
với điện trở RE thì trong mạch tương đương cũng không còn sự hiện của RE. Ta vẽ mạch
tương đương xoay chiều của mạch hình 8.6 như sau:
Hình 8.8: Mạch tương đương xoay chiều của mạch khuếch đại cực phát chung
Từ sơ đồ khối của mạch tương đương xoay chiều, ta có:
- Độ lợi điện áp:
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại là độ lợi điện áp,
chính là tỷ số điện áp ngỏ ra và ngỏ vào: v o A  v (8.1) vi
- Độ lợi dòng điện:
Độ lợi dòng điện được xác định bởi phương trình: 9 i o A  i (8.2) i i
- Tổng trở vào Zi:
Tổng trở vào Zi được xác định bởi định luật Ohm có phương trình: v i Z  i (8.3) ii - Tổng trở ra Zo:
Tổng trở ra thường được xác định tại các đầu ngỏ ra nhưng hoàn toàn khác với tổng
trở. Sự khác nhau đó là: tổng trở ra được xác định tại các đầu ngỏ ra nhìn vào hệ thống
khi không có tín hiệu ở ngỏ vào. v o Z  o (8.4) i o
- Độ lợi công suất: p v i o o o A    p A v A i (8.5) i p i v ii
- Mối quan hệ về pha:
Mối quan hệ về pha của tín hiệu vào và tín hiệu ra dạng sin rất quan trọng. Đối với
các mạch khuếch đại transistor ở dãi tần trung bình cho phép bỏ qua ảnh hưởng của các
phần tử dung kháng, tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể cùng pha hoặc ngược pha nhau
180 tùy theo đặc tính của mạch.
8.3 Mạch khuếch đại cực phát chung
Tín hiệu đưa vào cực nền B, lấy ra ở cực thu C. Cực phát E dùng chung cho ngõ vào và ngõ ra.
8.3.1 Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực cố định và ổn định cực phát
Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực cố định và ổn định cực phát và
mạch tương đương xoay chiều được trình bày trong hình 8.9. 10 RE
Hình 8.9: Mạch khuếch đại cực phát chung
Trong đó trị số β do nhà sản xuất cung cấp (khoảng từ 20 – 500).
Trị số re được tính từ mạch phân cực: 26mV r  e I CQ IC
Q được xác định bởi công thức sau:  (  C V C V B E ) I  CQ R    B ( 1) E R Ghi chú:
VBE = 0,7V với transistor BJT là Silicon.
VBE = 0,3V với transistor BJT là Germanium.
Các tụ C1 và C2 ở ngõ vào và ngõ ra có thể xem như nối tắt (dung kháng rất nhỏ).
Từ mạch tương đương ta tìm được các thông số của mạch như sau: a) Độ lợi điện áp: vo A  v vi Ta có: vo = -βibRC
vi = βreib + REie = βreib + (1+β)REib , vì ta có: ie = (1+ β)ib 11 Suy ra: v R o C A    v .6 v     (8 ) i r e (1 )RE Do β >> 1 nên: R C A   v r  (8.7) R e E R Nếu R C   e > > re suy ra: A v (8.8) R E
Dấu “ – ” cho thấy vo và vi ngược pha nhau. b) Tổng trở vào: i v Z  i i i Ta đặt:     i v e r ib (1 ) E R i b Z        (8.9) b (re R E ) RE ib i b Ta có: Zi = RB // Zb (8.10) c) Độ lợi dòng điện i o A  i i i Trong đó v v v o i o i Z i       (8.11) o ;ii Ai RC i Z i v C R Z Hay i A   (8.12) i A v C R d) Tổng trở ra: v o Z  o (8.13) i o
Để tính tổng trở ra của mạch, đầu tiên ra nối tắt ngõ vào (vi = 0), áp một ng ồ u n
giả tưởng có trị số vo vào phía ngõ ra như hình sau, sau đó lập tỉ số zo 12
Hình 8.10: Mạch tính tổng trỏ ra
Khi vi = 0 => ib = 0 => βib= 0 (tương đương mạch hở) nên v o Z   (8.14) o RC io
Ghi chú: Trong mạch cơ bản hình 8.9 nếu ta mắc thêm tụ phân dòng CE, như hình
8.10(a) hoặc nối thẳng chân E xuống mass, như hình 8.10(b) thì trong mạch tương đương
xoay chiều sẽ không còn sự hiện diện của điện trở RE (hình 8.11) vo vi E (a) (b)
Hình 8.10: Mạch khuếch đại cực phát chung phân cực cố định
(a) mắc thêm tụ phân dòng CE (b) nối thẳng chân E xuống mass
Mạch tương đương xoay chiều được trình bày như sau: 13
Hình 8.11: Mạch tương đương xoay chiều của hình 8.10
Phân giải mạch ta sẽ tìm được các thông số của mạch như sau: a) Độ lợi điện áp: v R o C A    v vi e r b) Tổng trở vào: i v Z    i RB / / er i i c) Tổng trở ra: Zo = RC d) Độ lợi dòng điện i Z A   i A v RC
Các kết quả trên có thể suy ra từ các kết quả hình 8.9 khi cho RE = 0.
8.3.2 Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực bằng cầu p hân áp
Đây là dạng mạch rất thông dụng do có độ ổn định tốt. Mạch cơ bản và mạch
tương xoay chiều của nó được trình bày trong hình sau: 14
Hình 8.12: Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực bằng cầu phân áp
Trong đó trị số β do nhà sản xuất cung cấp (khoảng từ 20 – 500).
Trị số re được tính từ mạch phân cực: 26mV  e r I CQ Với IC
Q được xác định bởi công thức sau: R2  C V C V BE R  1 R2 I  CQ RE Ghi chú: V ớ
BE  0,7V v i transistor BJT là Silicon. V
 0,3V với transistor BJT là Germanium. BE
Các tụ C1 và C2 ở ngõ vào và ngõ ra có thể xem như nối tắt (dung kháng rất nhỏ).
So sánh mạch ở hình 8.9 và hình 8.12 thì ta thấy hoàn toàn giống nhau nếu thay
RB bằng R1//R2 nên ta có thể suy ra các kết quả phân giải mạch như sau: a) Độ lợi điện áp: R R C C A     v r  e RE RE b) Tổng trở vào: Z R  / /R / /Z với Z  ( r  R )  R  i 1 2 b b e E E c) Tổng trở ra: Zo = RC 15 d) Độ lợi dòng điện: i Z A   i A v RC
Ghi chú: Tương tự như trên thì trong mạch cơ bản hình 8.12 nếu ta mắc thêm tụ phân
dòng CE, như hình 8.13(a) hoặc nối thẳng chân E xuống mass, như hình 8.13(b) thì trong
mạch tương đương xoay chiều sẽ không còn sự hiện diện của điện trở RE (RE = 0). (a) (b)
Hình 8.13: Mạch khuếch đại cực phát chung phân cực bằng cầu phân áp
(a) mắc thêm tụ phân dòng CE (b) nối thẳng chân E xuống mass
8.3.3 Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực bằng hồi tiếp điện áp
Mạch cơ bản và mạch tương xoay chiều của mạch khuếch đại cực phát chung với
kiểu phân cực bằng hồi tiếp điện áp được trình bày trong hình sau:
Hình 8.14: Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực bằng hồi tiếp điện áp
Trong đó trị số β do nhà sản xuất cung cấp (khoảng từ 20 – 500).
Trị số re được tính từ mạch phân cực: 16 26mV  e r I CQ
ICQ được xác định bởi công thức sau:   C (V C VB E ) I  CQ R    B (R C R E ) Ghi chú:
VBE = 0,7V với transistor BJT là Silicon.
VBE = 0,3V với transistor BJT là Germanium.
Các tụ C1 và C2 ở ngõ vào và ngõ ra có thể xem như nối tắt (dung kháng rất nhỏ).
Từ mạch tương đương ta tìm được các thông số của mạch như sau: a) Độ lợi điện áp: vo A  v v i Ta có: ' i  i
  i  i (do RB thường rất lớn) o b b Suy ra: v  R  i   R  i o C o C
Mà vi = βreib + REie = βreib + (1+β)REib= β(re + RE)ib Suy ra: vo C R RC A      v v r  R R i e E E b) Tổng trở vào: i v Z  i i i Ta có: v  (r R  )i i e E b  Với: vo vi i     b i i i ' ii RB Suy ra: v v (  r R )v  ( r  R )v o i e E o e E v          i ( e r R E )(ii ) ( er R E ) ii RB RB B R
Thay vo=Avvi vào ta được: 17 (r  R )  ( r  R ) e E e E v      i ( e r RE )i i A v vi vi RB B R Suy ra: (r  R )  ( r  R ) e E e E (     e r E R ) ii i v i v v A iv RB B R  (r  R )  ( r R )    (r  R )  <=> e E e E e E         e (r E R )i i vi  1 A v  i v  1 (1 v A )   R    B B R B R v (  r R ) => i e E Z   i i (  r  e R E ) i 1  (1  v A ) B R  Nếu R RE E >> re suy ra: Z  i RE 1  (1  v A ) RB Do A 1  A  1  A  A A 1 v < 0 suy ra (vì ) v v v v Từ đó suy ra:  RE B R Z  i R   B E R v A c) Độ lợi dòng điện: i o A  i i i v v Ta có: o i i    o ; ii RC i Z i v Z v Z Suy ra: o o i o i A      i ii RC v i v i C R Hay: i Z A   i A v RC d) Tổng trở ra: o v Z  o i o
Nối tắt ngõ vào (vi = 0) => ib = 0 và βib = 0 Suy ra Zo = RC / / RB 18
Ghi chú: Tương tự như trên, ở mạch hình 8.14, nếu mắc thêm tụ phân dòng CE vào cực E
của BJT hoặc nối thẳng chân E xuống mass thì trong mạch tương đương xoay chiều sẽ
không còn sự hiện diện của điện trở RE, lúc này các thông số của mạch được suy ra khi
cho RE = 0, ta có được các thông số như sau: a) Độ lợi điện áp: R C A   v re b) Tổng trở vào:   e r e r Z   i r r e e 1  (1   v A ) 1 v A RB RB c) Tổng trở ra: Zo = RC // RB d) Độ lợi dòng điện: i Z A   i A v RC
Nhận xét: Mạch khuếch đại cực phát chung với các kiểu phân cực đều cho thấy độ lợi áp
và độ lợi dòng lớn nên thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu, độ lệch pha giữa tín
hiệu vào và tín hiệu ra là 180o.
8.4 Mạch khuếch đại cực thu chung
Tín hiệu đưa vào cực nền B, lấy ra ở cực phát E. Cực thu C dùng chung cho ngõ
vào và ngõ ra. Mạch cơ bản và mạch tương xoay chiều của mạch khuếch đại cực thu
chung với kiểu phân cực bằng hồi tiếp điện áp được trình bày trong hình sau: 19
Hình 8.15: Mạch khuếch đại cực thu chung
Từ mạch tương đương ta tìm được các thông số của mạch như sau: a) Độ lợi điện áp: v o A  v v i
Từ mạch tương xoay chiều ta có: v R  i R  i  (1  ) R o E b E b E v r  i  R  i  R  i  r  i  (1  ) R i e b E b E b e b E Suy ra v (1  )  R i R o E b E A     v 1      i v e r bi (1 ) E R ib re R E b) Tổng trở vào: v i Z   i RB / / b Z i i Trong đó v r i  ( 1   )R i i e b E b Z      b ( e r R E ) ib i b Suy ra v i Z        i RB / / b Z B R / / e (r E R ) B R / / ER ii c) Tổng trở ra:
Nối tắt ngõ vào (vi = 0), áp một điện thế vo ở ngõ ra, sơ đồ mạch tương được trình bày như trong hình sau: 20

Tài liệu liên quan: