Bài giảng Điện tử tương tự - Chương 1: Mạch khuếch đại bán dẫn - Lê Xuân Thành

ứng là Ûn. % U )U...UU( /n 1 2122 3 2 2     1.2.5. Hiệu suất của tầng khuếch đại 0P Pr BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 10 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.1. Nguyên tắc chung phân cực tranzito  Muốn tranzito làm việc như là một phần tử tích cực thì các tham số của nó phải thoả mãn điều kiện thích hợp.  Dù tranzito được mắc theo kiểu nào, muốn nó làm việc ở chế độ khuếch đại cần có các điều kiện sau: chuyển tiếp gốc-phát luôn phân cực thuận, chuyển tiếp gốc - góp luôn phân cực ngược. IB IC U C U E IE UB UCE >0 UBE>0 IB UB (a) IC U C U E IE UCE <0 UBE <0 (b) Hình 1-4: a) Biểu diễn điện áp và dòng điện phân cực tranzito n-p-n. b) Tranzito p-n-p. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 11 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito IP+IB0 CP2 UBE0 UB (a) RCRB IB0 +EC CP1 CP2 R2 (b) RCR1 IB0 +EC CP1 IP Hình 1-5: Mạch cấp điện cho tranzito B C B R E I 0 IC0 = .IB0; UCE0 = EC-IC0.RC UBE0 = IP.R2 = EC -(IP+IB0).R1 1.RIEU pCBE  IP =(0,33).IBmax BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 12 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito Hình 1-7: Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc nhờ hồi tiếp âm dòng điện một chiều qua RE. UR2 Cp2 R2 RCR1 +EC Cp1 UE RE CE UBE +ECRCRB Cp2 Cp1 IB UCE0 UBE0 Hình 1-6: Mạch cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm điện áp một chiều qua RB.  Nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó làm cho dòng một chiều IC0 trên cực góp tăng lên thì điện thế UCE0 giảm làm UBE giảm, kéo theo dòng IB0 giảm làm cho IC0 giảm (vì IC0= .), nghĩa là dòng IC0 ban đầu được giữ nguyên.  Khi IC0 tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp tán tham số của tranzito thì điện áp hạ trên RE (UE0=IE0.RE) tăng. Vì điện áp UR2 lấy trên điện trở R2 hầu như không đổi nên điện áp UBE0 = UR2 - UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, do đó IC0 không tăng lên được, tức là IC0 được giữ ổn định. Nếu nhiệt độ giảm làm IC0 giảm thì nhờ mạch hồi tiếp âm dòng điện một chiều, UBE0 lại tăng, làm cho IB0 tăng, IC0 tăng giữ cho IC0 ổn định. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 13 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Hồi tiếp là việc thực hiện truyền tín hiệu từ đầu ra về đầu vào bộ khuếch đại.  Thực hiện hồi tiếp trong bộ khuếch đại sẽ cải thiện hầu hết các chỉ tiêu chất lượng của nó và làm cho bộ khuếch đại có một số tính chất đặc biệt. Đầu raĐầu vào Hình 1-8: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp K   Nếu điện áp hồi tiếp tỷ lệ với điện áp ra của bộ khuếch đại ta có hồi tiếp điện áp, nếu tỷ lệ với dòng điện ra ta có hồi tiếp dòng điện. Có thể hồi tiếp hỗn hợp cả dòng điện và điện áp.  Xét ở đầu vào, khi điện áp đưa về hồi tiếp nối tiếp với nguồn tín hiệu vào thì ta có hồi tiếp nối tiếp. Khi điện áp hồi tiếp đặt tới đầu vào bộ khuếch đại song song với điện áp nguồn tín hiệu thì có hồi tiếp song song.  Hai đặc điểm trên xác định một loại mạch hồi tiếp cụ thể: hồi tiếp điện áp nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp dòng điện nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp hỗn hợp nối tiếp hoặc song song. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 14 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Nếu khi hồi tiếp nối tiếp ảnh hưởng đến trị số điện áp vào bản thân bộ khuếch đại uy, thì khi hồi tiếp song song sẽ ảnh hưởng đến trị số dòng điện vào bộ khuếch đại. Tác dụng của hồi tiếp có thể làm tăng, khi K +  = 2n, hoặc giảm khi  +  = (2n +1). (n là số nguyên dương) tín hiệu tổng hợp ở đầu vào bộ khuếch đại được gọi là hồi tiếp dương và tương ứng gọi là hồi tiếp âm.  Hồi tiếp âm cho phép cải thiện một số chỉ tiêu của bộ khuếch đại, vì thế nó được dùng rất rộng rãi. Hình 1-9: Một số mạch hồi tiếp thông dụng: a. Hồi tiếp nối tiếp điện áp b. Hồi tiếp dòng điện c. Hồi tiếp song song điện áp Rn ur RtK~ Iht Ir  c. Iv ur Rt K~ Iv Ir It uht  Rn It  K~ ur Rt Iv Ir It uht Rn a. b. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 15 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Khi 1 > K. > 0 thì hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp Kht lớn hơn hệ số khuếch đại của bản thân bộ khuếch đại K. Đó chính là hồi tiếp dương, Uht đưa tới đầu vào bộ khuếch đại cùng pha với điện áp vào Uv, tức là Uy = Uv +Uht. Vậy Ur = K.(Uv + Uht) > K.Uv Kht >K  Trường hợp K.  1 (khi hồi tiếp dương) đặc trưng cho điều kiện tự kích của bộ khuếch đại. Lúc này đầu ra của bộ khuếch đại xuất hiện một phổ tần số không phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào. Với trị số phức K và  bất đẳng thức K.  1 tương ứng với điều kiện tự kích ở một tần số cố định và tín hiệu ở đầu ra gần với dạng hình sin. Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp  K~ ur Rt Iv Ir It uht Rn V r ht U U K  htVY UUU  r ht r V r Y U U U U U U   htKK 11 ht r u u   K K Kht .1   .1 K K Kht   BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 16 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Khi K.<0 thì:  Đây là hồi tiếp âm (Uht ngược pha với Uv) và Uy = Uv - Uht, nghĩa là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm Kht nhỏ hơn hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp. Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp  K~ ur Rt Iv Ir It uht Rn V r ht U U K  htVY UUU  r ht r V r Y U U U U U U   htKK 11 ht r u u   K K Kht .1   .1 K K Kht   K K K Kht    .1 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 17 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Sự thay đổi tương đối hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn 1 + K. lần so với khi không hồi tiếp. Độ ổn định hệ số khuếch đại sẽ tăng khi tăng độ sâu hồi tiếp. Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp  K~ ur Rt Iv Ir It uht Rn  1 htK  Nếu hệ số khuếch đại K lớn và hồi tiếp âm sâu thì thực tế có thể loại trừ sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại vào sự thay đổi các tham số trong bộ khuếch đại. Khi đó:  Ý nghĩa vật lý của việc tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại có hồi tiếp âm là ở chỗ khi thay đổi hệ số khuếch đại K thì điện áp hồi tiếp sẽ bị thay đổi dẫn đến thay đổi điện áp Uy theo hướng bù lại sự thay đổi điện áp ra của bộ khuếch đại. Giả sử khi giảm K do sự thay đổi tham số bộ khuếch đại sẽ làm cho Uht giảm và Ur giảm, điện áp Uy = Uv - Uht tăng dẫn đến Ur tăng, chính là ngăn cản sự giảm của hệ số khuếch đại K. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 18 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại bằng hồi tiếp âm được dùng rộng rãi để cải thiện đặc tuyến biên độ, tần số của bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. Vì ở miền tần số thấp và cao hệ số khuếch đại bị giảm. Tác dụng hồi tiếp âm ở miền tần số kể trên sẽ yếu vì hệ số khuếch đại K nhỏ và sẽ dẫn đến tăng độ khuếch đại ở giải biên tần và mở rộng giải thông f của bộ khuếch đại.  Hồi tiếp âm cũng làm giảm méo không đường thẳng của tín hiệu ra và giảm nhiễu (tạp âm) trong bộ khuếch đại. f Ku Kuht K f fht 0 Hình 1-10: ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến đặc tuyến biên độ - tần số BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 19 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Thực hiện hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào của bộ khuếch đại lên (1+K.) lần. Điều này rất cần thiết khi bộ khuếch đại nhận tín hiệu từ bộ cảm biến có điện trở trong lớn hoặc bộ khuếch đại dùng tranzito lưỡng cực.  Điện trở ra giảm đi (1+K.) lần đảm bảo điện áp ra của bộ khuếch đại ít phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở tải Rt. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 20 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI  Mọi loại hồi tiếp âm đều làm giảm tín hiệu trên đầu vào bộ khuếch đại (Uy hay Iy) và do đó làm giảm hệ số khuếch đại Kht, làm tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại.  Hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào.  Hồi tiếp điện áp nối tiếp làm ổn định điện áp ra, giảm điện trở ra Rrht. Còn hồi tiếp dòng điện nối tiếp làm ổn định dòng điện ra It, tăng điện trở ra Rrht.  Hồi tiếp âm song song làm tăng dòng điện vào, làm giảm điện trở vào Rvht, cũng như điện trở ra Rrht. T1 ~ CP2 RC1R1 R2 RE1 Rn En Uv CP1 Ur +E C b) RC2 RE2 R3 R4 CP3 T2 R C ~ CP2 R C R1 R2 R E Rn En Uv CP1 Ur +E C a) BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 21 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC)  Khi đưa điện áp xoay chiều tới đầu vào xuất hiện dòng xoay chiều cực gốc của tranzito và do đó xuất hiện dòng xoay chiều cực góp ở mạch ra của tầng. Dòng này gây hạ áp xoay chiều trên điện trở RC. Điện áp đó qua tụ CP2 đưa đến đầu ra của tầng tức là tới Rt.  Có thể thực hiện phân tích mạch bằng hai phương pháp cơ bản là phương pháp đồ thị đối với chế độ một chiều và phương pháp giải tích dùng sơ đồ tương đương đối với chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ. Hình 1-12: Tầng khuếch đại E chung IV CP1 UBE T ~ R1 R2 Rn En UV CP2 RC RE CE U CE0 I B0 IC It Rt Ur UE0 IE0 +EC IP BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 22 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) Hình 1-13: Xác định chế độ tĩnh của tầng EC a) Trên đặc tuyến ra b) Trên đặc tuyến vào IB2 IB1 IB=0 uC IC C PCCP D B P A IC0 UC0 IB=IB0 a) IC0(E) uB E uC 0 u BE I B b) P uB 0 0 I B 0 00 00 000 )()1.( )( )().1( CC CC CBE IEI EII EIII       BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 23 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) Hình 1-12: Tầng khuếch đại E chung IV CP1 UBE T ~ R1 R2 Rn En UV CP2 RC RE CE U CE0 I B0 IC It Rt Ur UE0 IE0 +EC IP BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 24 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) ~ <<IV B rB IB IC It C UtRtRC rC CCrE E En Rn UV IB IE R1 R2 Hình 1-14: Sơ đồ thay thế tầng khuếch đại EC bằng tham số vật lý.  V B V V R I I r = ( ) // // ( ) // // . . . . .C C t V C C tt B V t V t r E R R R r E R R I I I R r R β β= = ( ) // // // . . .V C C t C ti V t t R r E R R R R K r R R β β=  . // . . .( ) t t t C tr u i n V n V n V n V I R R R RU K K E I R R R R R R β - = = = - = - + + + iu V r P KK P P K . // ( )r C CR R r E BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 25 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.2. Tầng khuếch đại góp chung (CC) Hình 1-15: a. Sơ đồ tầng khuếch đại CC; b. Sơ đồ thay thế UBE + EC IB En IB IE E Rt It IV Ibo Rn R2 IC0 Uv IE T CP2 UrRE It Rt a. R1 CP1  << BIV rB C rC UrRE rE R1//R2UV Rn En D b. IC RV=R1//R2//rV [ (1 ).( // )]V B B E EU I r r R Rtβ= + + + ).Rt//Rr).(1(rr EEBV  ).R//R).(1//(R//RR tE21V  // // (1 ). . .(1 ). .E t V E tt B V t V t R R R R R I I I R r R β β= + = + // // (1 ). . (1 ).V E t E ti V t t R R R R R K r R R β β= + + Vn tE u RR R//R ).1(K   EE 21nB EEr r//R) 1 R//R//Rr r//(RR     BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 26 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.3. Tầng khuếch đại gốc chung (BC) IE IV CP2 CB IB rE  Ur CP1 IC +EC R1 RC Rn En uV RE Rt R2 IB T a. <<  IV b. .IE ICrC RE Rn RCrB Rt Ur I1En B CE UV Hình 1-16: a. Sơ đồ khuyếch đại BC b. Sơ đồ thay thế t tC i R R//R .K  Vn tC u RR R//R .K   CCCr RErRR  )(// BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 27 5. TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA  Tầng đảo pha dùng để khuếch đại tín hiệu và cho ra hai tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng pha lệch nhau 1800. UC0 CP2 a) UV t 0 Hình 1-17: a) Sơ đồ tầng đảo pha b) c) d) Biểu đồ thời gian R1 RC Rn R2 RE Rt2 Rt1 CP3 CP1 En +EC Ur1 Ur2 UV T _  Ur2 0 t Ur t 0 UC0 c) d) b) Vn 1tC u RR )R//R( .K 1   Vn 2tE u RR )R//R( ).1(K 2   Hình 1-18: Sơ đồ tầng đảo pha dùng biến áp CP T R1 L1 Rn R2 RE CE En +EC UV _  Ur1 Ura2 L2 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 28 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) a) Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n UV ID0 UGS0 UG0 +ED En ID IS0 R1 RD Rt RS RG Rn US0 UDS Ur CS CP1 T  CP2  Tải RD được mắc vào cực máng D, các điện trở R1, RG, RS dùng để xác lập UGS0 ở chế độ tĩnh.  Điện trở RS sẽ tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều để ổn định chế độ tĩnh khi thay đổi nhiệt độ và do tính tản mạn của tham số tranzito.  Tụ CS dùng để khử hồi tiếp âm dòng xoay chiều.  Tụ CP1 để ghép tầng với nguồn tín hiệu vào. DSr0DS UUU   D0D II   BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 29 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Điểm làm việc tĩnh P dịch chuyển theo đường tải một chiều sẽ qua điểm A và B.  Đối với điểm A: IDS = 0, UDS = +ED  Đối với điểm B: UDS=0, ID = ED/(RD+RS)  Điện trở tải xoay chiều: Rt= RD//Rt  Trong bộ khuếch đại nhiều tầng thì tải của tầng trước chính là mạch vào của tầng sau có điện trở vào RV đủ lớn. Trong những trường hợp như vậy thì tải xoay chiều của tầng xác định chủ yếu bằng điện trở RD được chọn tối thiểu cũng nhỏ hơn RV một bậc nữa. Chính vì vậy đối với tầng tiền khuếch đại thì độ dốc của đường tải xoay chiều (đường C-D) không khác lắm so với đường tải một chiều và trong nhiều trường hợp người ta coi chúng như là một đường. b) ID UDS0 UPMax UDS C A PDMax D B P US0+URDUDS ID0 U0S I1 i0 I1 IDMax Ur UGS Hình 1-19: b) Đồ thị xác định chế độ tĩnh BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 30 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Khảo sát trường hợp:  Trị số và cực tính của điện áp trên điện trở RS là do dòng điện IS0=ID0 chảy qua nó quyết định:  Điện trở RG để dẫn điện áp UGS0 lấy trên RS lên cực cửa G của FET. Điện trở RG phải chọn nhỏ hơn điện trở vào. Điều này rất cần thiết để loại trừ ảnh hưởng của tính không ổn định theo nhiệt độ và tính tản mạn của các tham số mạch vào đến điện trở vào của tầng. Trị số RS thường chọn từ (15)M.  Điện trở RS còn tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều trong tầng, ngăn cản sự thay đổi dòng ID0 nên ổn định chế độ tĩnh của tầng. )RR(IEU SD0DD0DS  0U 0GS  0 0 D GS S I U R  a) Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n UV ID0 UGS0 UG0 +ED En ID IS0 R1 RD Rt RS RG Rn US0 UDS Ur CS CP1 T  CP2 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 31 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Trị số RD có ảnh hưởng đến đặc tính tần số của tầng, nó được tính theo tần số trên của giải tần. Với quan điểm mở rộng dải tần thì phải giảm RD. Sau khi đã chọn điện trở trong của tranzito ri, thì ta có thể chọn RD=(0,050,15).ri.  Việc chọn điện áp cũng theo những điều kiện giống như điện áp UE0 trong tầng EC, nghĩa là tăng điện áp sẽ làm tăng độ ổn định của điểm làm việc tĩnh do RS tăng, tuy nhiên khi đó cần tăng ED. Vì thế thường chọn trong khoảng (0,10,3)ED: a) Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n UV ID0 UGS0 UG0 +ED En ID IS0 R1 RD Rt RS RG Rn US0 UDS Ur CS CP1 T  CP2 1 0000 .. RR R ERIUUU G G DSDGSGS   G GSS GD R UU RE R    00 1 . DDSDSD RIUUE .000  9,07,0 R.IU E D0D0DD    BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 32 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Sơ đồ thay thế dựa trên cơ sở sử dụng nguồn dòng ở mạch ra.  Điện trở RD, Rt mắc song song ở mạch ra xác định tải xoay chiều Rt~=RD//Rt.  Điện trở R1, RG cũng được mắc song song.  Vì điện trở vào thường lớn hơn điện trở nhiều, nên điện áp vào của tầng coi như bằng E Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung CG D a)  CG D CGS CDS RtRD ri SU V R1 // RG UV Ur b)  CGS CDS RtRD ri UV R1// RG UV Ur  Tụ nối tầng CP1 và CP2, và tụ CS khá lớn nên điện trở xoay chiều coi như bằng không.Vì thế trong sơ đồ thay thế không vẽ những tụ đó.  Hệ số khuyếch đại điện áp ở tầng tần số trung bình:  Có thể vẽ sơ đồ thay thế tầng SC với nguồn điện áp (hình b). ~ ~ ~ ~ ~ ~ . .( // ) . . . .( // )t V i t i t tu i t V V i t i t U SU r R S r R R K S r R U U r R r R μ = = - = - = - = - + + BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 33 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC)  Trong trường hợp nếu tầng SC là tầng khuyếch đại trong bộ khuyếch đại nhiều tầng: Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung CGD a)  CGD CGS CDS RtRD ri SUV R1 // RG UV Ur b)  CGS CDS RtRD ri UV R1// RG UV Ur  Khi chuyển sang miền tần số cao thì phải chú ý đến điện dung vào và ra của tầng, nghĩa là cần chú ý đến điện dung giữa các điện cực CGS và CGD của tranzito, cũng như điện dung lắp ráp mạch vào CL (Điện dung của linh kiện và dây dẫn mạch vào đối với cực âm của nguồn cung cấp). DVD~t RR//RR  DU R.SK  G1V R//RR  DiDr Rr//RR  BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 34 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC)  Tải một chiều của tầng là RS, còn tải xoay chiều là: Rt=RS//Rt  Đối với tầng DC điện áp ra tải trùng pha với điện áp vào:  Hệ số khuếch đại Ku phụ thuộc vào độ hỗ dẫn của tranzito và tải xoay chiều Rt~ của tầng. Hệ số khuếch đại tiến tới 1 khi tăng S và Rt~. Vì vậy đối với tầng DC nên dùng tranzito có độ hỗ dẫn lớn. UGS RG CGD b)  CGS Ri // RG UV Rt RS UrRn + ED En CP1 CP2 UV UG US0 Rt RS a) R1 _ Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. Ur GSVt UUU  )//(. ~tiGSt RrUSU  )//.( ~ti t GS RrS U U  ~ ~ ~ ~ .( // ) . 1 .( // ) 1 . t i t t u V i t t U S r R S R K U S r R S R = = + +  rU 1   1 ri BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 35 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC)  Thay S=/ri:  Mạch vào của sơ đồ thay thế hình 1-21b gồm ba phần tử giống nhau.  Điện trở ra của tầng DC nhỏ hơn tầng SC, và vào khoảng (1003000): UGS RG CGD b)  CGS Ri // RG UV Rt RS UrRn + ED En CP1 CP2 UV UG US0 Rt RS a) R1 _ Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. Ur ~ ~ ).1( . ti t u Rr R K     ~ ~ )1/( .. 1 ti t Vt Rr R UU     1 ri rU 1   BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 36 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI Hình 1-22: Sơ đồ khối bộ khuếch đại nhiều tầng UV(N-1)Ur2Ur1=UV2 UrN Rn Rt 1 2 N-1 N  UV1 En )(...)()( ........ 1 21 2 21 dBKdBKdBK KKK U U U U E U E U K N N uuu uuu VN rN V r n ra n t u   BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 37 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.1. Ghép tầng bằng tụ điện R2 R1 R3 R5 R7 R9 R11 Rn R2 R4 R6 R8 R10 R12 CP1 CP2 CP3 CE1 CE2 CE3 T1 T2 T3 C2 +EC Ur UV En ~ Hình 1-23: Sơ đồ bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 38 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.2. Ghép bằng biến áp W2 Hình 1-27: Tầng khuếch đại ghépbiến áp R1 R3 RC R2 RE R4 T2 T1 W1 CP1 CP2 CE Rn En  +EC Ur BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 39 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.3. Mạch ghép trực tiếp R1 R2 R4 R6 R3 R5 T2T1 +EC uruV Hình 1-28: Mạch khuếch đại ghép trực tiếp BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 40 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.1. Mạch khuếch đại Đarlingtơn IE1=IB2 IC1 IC IC2 IE2 T1 IB1 T2 Hình 1-29: Mạch Đarlingtơn 21. 2V11V 1B 2BE V r).1(r I U r  BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 41 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.2. Mạch Cascốt (Kaskode) R1 R2 RC R3 CP2 CP1 CB T1 T2 UV Ura1 Ura2 Hình 1-30: Mạch khuếch đại Cascốt. 1K 1u  2V C2 u r R. K 2   2V C2 uu r R. K.KK 21   BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 42 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.3. Mạch khuếch đại giải rộng a) R1 R3 R2 R4 CP1 CP2 C2 +EC uV ura b) K/K0 1 1 2 ft ftb fC f Hình 1-31: a) Tầng khuếch đại giải rộng b) Đặc tuyến biên độ tần số. RE L BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 43 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.4. Mạch khuếch đại cộng hưởng (chọn lọc) Hình 1-32: Tầng khuếch đại cộng hưởng dùng Tranzito trường +EC L1 C4C2 L2 L3 C3 CP R ur uv V0 3221 f CL 1 CL 1  BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 44 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất  Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín hiệu vào lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất lớn nhất có thể được. Với độ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao.  Do khuếch đại tín hiệu lớn, tranzito làm việc trong miền không tuyến tính nên không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị.  Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là: V r p P P K  0 r P P  BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 Trang 45 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất  Chế độ A là chế độ tầng khuếch đại cả tín hiệu hình sin vào. ở chế độ này góc cắt  =1800, dòng tĩnh luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra nên méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp - chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.  Chế độ AB tầng khuếch đại hơn