Giáo trình Một số bài tập mẫu - Chương 1: Đáp ứng tần số thấp

56 Phần 2 : MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU Chương 1: ĐÁP ỨNG TẦN SỐ THẤP 1.1 a) Sớ đồ mạch và sơ đồ tín hiệu bé : RERb CE RL i > iL 5uF i 4k 1k 100 iL RL fe E h C Rb i > ic .Re =1K 5k .ib < ib 1k hfehfe hie 4k i b) Thiết lập hàm truyền : Ai= i b b L i L i i i i i i .= Trong đó :
50−=−= fe b L h i i
)10.4( 10.29 8.0 )/1)(Re//1( 3 3 + + ≈ +++ = s s schfehieR R i i b b i b Vậy : Tiệm cận biên độ )10.4( )10.2( 40 )10.4( )10.2( 40 3 3 5 3 + + = + + = ω ω j j s s Ai Ai=-40 )10.4( )10.2( 3 3 + + s s 57 32 26 )(log scaleω 1ω 2ω dbA i Lúc này ta coi như Re bị bypass nên mA RR Vcc I k ec smCQ 67.6 3 20 2 )_( ==+ = Mạch ổn định DC tốt khi hie <<Rb<<hfeRe ta chọn : kefeb RhR 5 10 1 == hie=1,4.50. Ω= 261 67,6 25 Aim Aio Tiệm cận tần sô thấp : )26(20 4 2 .40)0( dbAi ==→ω Tiệm cận tần số cao : )32(40)( dbAi =∞→ω Giản đồ Bode : 1.2 a) Xác định R1,R2 để xảy ra max_swing : 1K 1Ki =Vcc 20V + Vbb Rc Ce i Rb Re Suy ra VBB=o.7 V+ICQRe ~7,4V Từ VBB và Rb suy ra         = − = == k V V R R K V RV R cc BB b BB bcc 9,7 1 15,13 . 1 2 0 58 100 128 114 86 0 2 10 12 300 400 2000 A,db )(log scaleω b) Tần số` thấp 3 db xác định như sau : Ta có thời hằng nạp và xả của tụ : t=Ce[Re//(hib + )] fe b h R =Ce[10 3//(5+100)]=99,1 Ce suy ra ee L CCt 01,0 1,99 11 ===ω F RR C bE E µ ω 1000 )10//105(10 1 )//( 1 3' 1 ≈== 1.3 Cho biểu thức )2000)(12)(2( )400)(300)(10( 10)( 4 +++ +++ = sss sss sA a) Tiệm cận biên dộ : 1.4 a) Sơ đồ tín hiệu bé : Tìm hàm truyền : i b b b b L i L i i v v i i i i i A ..== Trong đó : 59 hfe=100 hie=1 K
fe b L h i i −= Rb Rc RERii LV 50k Cc1 500k Vcc 1k i 100 iL Vb i i C .ib < i L> ib V hfeReRb hieCc1 Rc hfe r i
efeieefeieb b RhhRhhv i + ≈ ++ = 1 )1( 1
[ ])//(1 )//(. 1 efeiebi efeiebi i b RhhR sCc r RhhRr i v +++ + = Do đó : )//( 1 )]//([ . 1 efeiebi efeiebi efeie fe i RhhR sCc r RhhRr Rhh h A +++ + + − = Đặt Rb '=Rb//(hie + hfeRe)=500 K//(1k + 100.0,01k)~11k 60 ' 1 ' . 1 1 . bi eib bi i R sCc r Rh Rr A +++ − = 1)( . 1 ' 1 ' +++ − = CcRr sCc Rh Rr A bieib bi i )( 1 . // ' 1 ' bi eib bi i RrCc s s Rh Rr A + ++ − = Thay số vào ta có : 1 3 1 33 10.61 1 82 )10.1110.50( 1 . )1,001,0( 11//50 Cc s s Cc s s A KK KK im + −= + ++ − = Tần số 3 db bằng 10Hz nên : FCc Cc L µω 26,0 10.61 1 10.2 1 1 3 =→=Π= nên : 8,62 10.82 3 + −=→ s s i v i L ♦ Giản đồ Bode : -Tiệm cận tần số thấp : 0)0( =→ωiA (db) -Tiệm cận tần số cao : )(38)( dbAi =∞→ω 8,62 82 + −= s s A i 61 Aim 0 A i,db 38 Lω )(log scaleω Cc1 10uF hfe=50 1-6 a) Sơ đồ mạch và sơ đồ tín hiệu bé : RE Ri R1 R2 RL = i 100 i 1k Vcc 20V 100k 10k 10k Cc2 20uF 1k iL .ibi > ib i (1+hfe) 1/ > 1k sCc2 Re 5kRb hie 1k hfe r i ♦ Điều kiện tĩnh :     == ≈= V BB kkk b V R 81,1 110 10 .20 10100//10 62 K ie e fe b BB CQ hmA R h R V I 34,0 7,3 25 .50)(7,3 7,0 ==→= + − = Đặt - 3 5 1 1 10 10.51 ] 1 //)[1( + =+= ssCc RhZ efe - ssCc RZ L 4 3 2 2 10.5 10 1 +=+= Hàm truyền : 12 . . . ZhR R ZR Rh i i i i i i A ieb b c efe i b b L i L i +++ − === Xây dựng Ai bằng cách khác : ♦ Điểm zero : srad CcRe /1000 1 ;0 1 === ωω ♦ Điểm cực srad h hR RCc fe ieb e a /1485 )] 1 //([ 1 1 = + + =ω 25 ][ 1 2 = + = Lc b RRCc ω ♦ Độ lợi tầng giữa 24. −= ++ − == ∞→ feb b Lc cfe i L im hR R RR Rh i i A ω )1485)(25( )1000( . 21 500 ++ + −= ss ss Ai 63 0)( =+−+ BEEECQe fe b VVIR h R Suy ra )(2,4 1 50 1 7,05 mAI K K VV CQ = + − = nên : Kieh 3,0 2,4 25 50 == Zin     = = 20 1 fe EQ h mAI A i 24 16 0 148510 3 25 ω suy ra : 1.7 Từ sơ đồ ta có : ri Rb RE Vcc = -5V + - Vi 5V Cc2 RL 10k1k 1k Cc1 10 Ta có KKKK efeiebin RhhRZ 1)503,0//(1])1([ ' ≈+=++= nên : F Z Cc ZCcZrCc ininini µ ω ω 200 10.5 111 )( 1 31 11 ===⇒≈ + = 1.9 R c R b R E     = = 20 1 fe EQ h mAI B B i RL= > i L 1 k C c2 C e1 k V cc 1 k + V 1 ki )1485)(25( )1000( 24 ++ + −= ss ss Ai 64 K ieh 5,0 1 25 .20 == > 1/ L hfe/ Li i > ib Vb - hie Rbi sCehfeRe R sCc1 Rc hfeib Ta có : - e fe b ibee e C h R hRC .75 1 )]//([ 1 ≈ + =ω - 2 3 2 2 10.2 1 ][ 1 CcRRCc Lc = + =ω Xảy ra điểm cực kép tại srad /10=ω thì srade /102 ==ωω nên ♦ Để tần số 3 db là 10 rad/s với Ce=1333uF thì nếu không kể đến sự gây méo của Cc2 thì sradeL /10==ωω . Do đó ta chọn sradL /12 =<<ωω nên srad /12 =ω suy ra : FCcsrad Cc µω 500/1 10.2 1 2 2 32 =→== Vậy ♦ Xây dựng hàm truyền Aikhi Ce=1333uF, Cc2=500uF Đặt Z1 = hfe.(Re// (1/sCe)) Z2=RL + 1/sCc2. Ta có FCc FCe µ µ 50 1933 2 = = Ce = 1333uF Cc2 = 500uF 65 hfe=100 hie = 1 K 12 .. ZhR R ZR R h i i i i i i A ieb b c c fe i b b L i L i +++ −=== 0)1)(( )1( . 1)( .. 2 2 +++ + ++ −= sRChRR CRR sCcRR sCcR hA eeiebe eeb Lc c fei ]1)10(][)([ )1(..10 3 2 2 3 ++++++ + = sRCcRhRhsrRhC ssRCRhCc A Lbieefeebiee eebfe i Thay số )75,10)(1( )75,0( 67,6 ++ + ≈ ss ss ♦ Cách khác -Điểm zero srad CR ee /75,0 10.1333.10 11 ,0 63 ≈=== − ωω -Điểm cực :- srad h R hRC fe b ibee /75,10 10.1333.76,69 1 )]//([ 1 61 ≈≈ + = − ω 67,6. −= ++ −= ieb b Lc Lfe im hR R RR Rh A Vậy : 1.11 )100093)(1(43 )10001333(20 ++ + = ss ss Ai )1)(7,10( )75,0( .67,6 ++ + −= ss ss Ai R1 R2 Ri C RC i i 100k 10k Vcc 1k 10k 10uF 66 ib 100K 1K i L1/ L' L< i V + - V R 10K hfeib R sC R 10 K hieri i ic iL Do ri>>hie nên có thể bỏ qua ri ♦ Độ lợi vòng T '' 0 ' . L b efe L b efe iL L v i i i Rh v i Rh v v T i −=−== = với :  1)( 1 1 1 ++ = ++ = CshR Rh sC sC i i ie ie b  ieie ie ie L hRRCshRCs Cshr hR sC R v i +++ ++ =     ++ = 2)( 1)( )//( 1 1 ' nên C iC iL Li > i b R hfei b R2R1 hieri i 67 21011 10 ]2)([ 1 10 3 3 + − = +++ −= shRshRCR hT ieie fe ♦ Độ lợi không hồi tiếp : 21011 )20(10 1 // 1 // . 3 0 , + +− = ++ + −=== = s s h sC RR sC RR h i i i i i i A ie fe i b b L vi L i L suy ra ♦ Tần số 3db )/(110 sradL =ω ♦ Giản đô Bode 1-13 1,19 1 91 + −= s T )110(11 )20(1000 1 + +− = − = s s T A A iif 0 dbAif , 24 39 20 Lω )(log scaleω 68 ∞→21 ,CcCc Do Rg.>>ri nên : vg~vi Rg Rs1 Rs2 Rd RLri L VDD VCc2 100k 100uF250 250 100k Cc1 + - Vi 5k 5k Sơ đồ tín hiệu bé : ri Rg 5K 100k 250 250 D gs + - Vi1 5k 100k + - uv rds Rs1 Rd RL Rs2 100uF Dùng tương đương Thevenin như trên ta có : Lvg~vi g~ uvi (u+1) //Rl V Rd Z + - Vi1 5k 100k + - uv rds với : sC RRZ ss 1 //21 +=+ 25. ==+ mds grµ 69 a) Xác định hàm truyền : dsLd Ld i L v rZRR RR v v A +++ − == )1(// // µ µ Do Rd<<RL nên Rd//RL~Rd nên µµ µ µ µ µ dsd d dsd d v rZR R rZR R A + + + − = +++ − = )1()1( Cuối cùng ta được : ddssdsdss sd v RrRrRRsCR sCRR A +++++++ +− = )1(])1([ )1.( 12 2 µµ Thay số : )7,55( )40( 57,7 )184033( )40(250 + + −≈ + +− = s s s s Av ♦ Cách khác : -Điểm zero : )/(40 1 2 1 srad CRs ==ω -Điểm cực : 75,55 )] 1 // //([ 1 12 2 = + + + = µ ω Ldds ss RRr RRC Sở dĩ phải chia cho )1( +µ là bởi lẽ ; -Theo sơ đồ mạch )])1//(()1.[( 1 12 ddsss RrRR C t ++++ + = µµ µ ( )       + + ++ + = 1 (1// 1 12 µ µ µ dds ss Rr RR C       + + += ) 1 //( 12 µ dds ss Rr RRC ( bỏ qua RL do quá lớn ) -Độ lợi tầng giữa : 70 575,7 )1(1 −= +++ − == ∞→ dsds d i L vm RRr R v v A µ µ ω Do đó ta cũng có biểu thức giống trên: )7,55( )40( 575,7 + + −= s s Av b)Nếu ghép tụ ở 2 đầu Rs=Rs1 + Rs2 thì : dsd d v rZR R A +++ − = ')1(µ µ với Z'=(Rs1+Rs2)//1/sC Thay số ta có : 46 )20( 5,12 + + −= s s Av ->Băng thông giảm và độ lợi tăng 1-12 R1 R2 R3 1K RE =10 V E 1k 1k 5k 5k Vcc V Cc + - Vi ri 1K 1/ hfeRe 100k hie 0.6k Rb 3.5k sCc + - Vi1 ri ♦ Điều kiện tĩnh KKKK b V BB RV 5,35//51;510 55 5 =+== + = suy ra : kie K K VV CQ hmA o I 6,0 15.4 25 10015,4 1 100 5,3 7,5 ==→= + − = 71 ♦ Chế độ xoay chiều : do hfeRE = 100 K>>hie->vE~VB Ta có : sCc rRhhR RhhR v v v v A iefeieb efeieb i b i E v 1 )//( )//( +++ ++ =≈= Thay số ta có ; 521.10.83,22 .10.62,17 5 5 + = sCc sCc Av ♦ Tần số 3db : CcCc L 83,22 521.10 10.83,22 521 5 5 − ==ϖ Theo gia thuyết pipiω 102 == LL f nên )(26,7 10.83,22 521.10 5 FCc µ pi == −