View
33
Download
8
Category
Tags:
Preview:
DESCRIPTION
mạch điện tử
Citation preview
Ho Chi Minh City University of Technology
Faculty of Electrical and Electronics Engineering
Department of Telecommunications
----------------------------------------------------------
Lectured by Ha Hoang Kha, Ph.D.
Ho Chi Minh City University of Technology
Email: hahoangkha@gmail.com
Mạch Khuếch Đại
Ghép Liên Tầng
Mạch khuếch đại Cascade
Mạch khuếch đại vi sai (difference amplifier)
Mạch khuếch đại Darlington
Mạch khuếch đại Cascode
Nội dung
2 H. H. Kha
Nguyễn Thanh Tuấn, Bài giảng Mạch Điện Tử
References
3 H. H. Kha
Xét mạch ghép AC (AC-coupling) sau
1. Mạch khuếch đại Cascade
4 H. H. Kha
Phân tích DC, xác định tĩnh điểm: Hai tầng độc lập (do
ghép AC)
Có thể gây méo dạng.
Phân tích AC (tín hiệu nhỏ): Mạch tương đương
Độ lợi dòng:
1. Mạch khuếch đại Cascade
5 H. H. Kha
' '2 2 1 22 1 1
' '
2 1 2 2 2 1 1
fe C fe bb b bL Li
i b b i C L b ie b ie
h R h Ri i Ri iA
i i i i R R R h R h
Ví dụ 1: Xác định độ lợi áp. Giả sử hfe = 100
1. Ví dụ: Mạch khuếch đại Cascade
6 H. H. Kha
Xác định tĩnh điểm:
Tầng 1: Rb1 = R1 // R2 = 9.09K; VBB = VCCR1/(R1 + R2) =
1.82V
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ
1. Ví dụ: Mạch khuếch đại Cascade
7 H. H. Kha
mAhRR
VVI
febe
BEQBBCQ 3.1
/ 1111
19201
11CQ
Tfeie
I
Vhh 260
222
CQ
Tfeie
I
Vhh
Độ lợi áp:
1. Ví dụ: Mạch khuếch đại Cascade
8 H. H. Kha
Ảnh hưởng DC giữa các tầng
1. Mạch khuếch đại Cascade-Ghép trực tiếp
9 H. H. Kha
Ảnh hưởng DC giữa 02 tầng
Không bị méo dạng.
Xác định tĩnh điểm:
Để đơn giản, xem IB = 0 trong các tính toán tĩnh điểm.
• 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
1. Mạch khuếch đại Cascade-Ghép trực tiếp
10 H. H. Kha
1. Mạch khuếch đại Cascade-Ghép trực tiếp
11 H. H. Kha
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ:
KI
Vhh
CQ
Tfeie 1
111 K
I
Vhh
CQ
Tfeie 14.2
222
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
v
i
i
i
i
v
v
vA
ieiei
b
b
b
b
L
i
Lv
Av = 4000
2. Mạch khuếch đại vi sai
12 H. H. Kha
Phân tích tĩnh điểm
VE1 = VE2 = (IE1 + IE2)Re – VEE = 2IE1Re – VEE = 2IE2Re – VEE
Do tính đối xứng, tách thành 2 mạch (Re 2Re)
2. Mạch khuếch đại vi sai
13 H. H. Kha
VCEQ1 = VCEQ2
= VCC + VEE – ICQ(Rc + 2Re)
Ví dụ 4: Trong mạch trên, cho VCC = VEE = 10V; Rb =
0.2K; Re = 0.9K; Rc = 0.2K; RL = 10.
Theo phân tích tĩnh điểm:
ICQ = (10 – 0.7) / (20.9) = 5.17 mA
VCEQ = 10 + 10 – 5.17(0.2 + 20.9) = 9.66V
2. Mạch khuếch đại vi sai
14 H. H. Kha
Phân tích tín hiệu nhỏ :
Phản ánh mạch cực B (nguồn i1 và i2) về cực E:
2. Mạch khuếch đại vi sai
15 H. H. Kha
Đặt i0 = (i1 + i2)/2 và i = i2 – i1
i1 = i0 – (i/2) và i2 = i0 + (i/2)
2. Mạch khuếch đại vi sai
16 H. H. Kha
Dùng phương pháp chồng trập cho mạch tương đương tín
hiệu nhỏ, tách thành 2 mode:
Mode chung (common mode): i1 = i2 = i0
Do đối xứng: ie1c = ie2c iRe = 2ie1c = 2ie2c ve = (2Re)ie2c
Tách đôi: Re 2Re
2. Mạch khuếch đại vi sai
17 H. H. Kha
Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = i/2
ie1d = - ie2d iRe = 0 ve = 0
Ngắn mạch Re
2. Mạch khuếch đại vi sai
18 H. H. Kha
Chồng chập tín hiệu:
ie2 = ie2c + ie2d =
iL = = Aci0 + Adid
Trong đó:
Độ lợi mode chung
Độ lợi mode vi sai:
2. Mạch khuếch đại vi sai
19 H. H. Kha
02 / 2( / )
b b
e ib b fe ib b fe
R Ri i
R h R h h R h
2c
ie
c L
Ri
R R
2 /
c bc
c L e ib b fe
R RA
R R R h R h
2( / )
c bd
c L ib b fe
R RA
R R h R h
Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha CMRR (Common Mode
Rejection Ratio)
Mạch khuếch đại vi sai lý tưởng: Ac = 0: iL = AdI
Định nghĩa:
Mạch thực tế:
(Giả sử Re >> hib + Rb/hfe)
2. Mạch khuếch đại vi sai
20 H. H. Kha
d
c
ACMRR
A
2 /
2( / ) /
e ib b fe e
ib b fe ib b fe
R h R h RCMRR
h R h h R h
2. Mạch khuếch đại vi sai
21 H. H. Kha
Phương pháp tăng CMRR
2. Mạch khuếch đại vi sai
22 H. H. Kha
Mạch T3 xem như nguồn dòng.
Phân tích tín hiệu nhỏ: Tương tự như mạch trên thay
Re = 1/hoe.
Do 1/hoe rất lớn nên CMRR rất lớn.
1 12. /
2( / ) /
ib b fe
oe oe
ib b fe ib b fe
h R hh h
CMRRh R h h R h
2. Mạch khuếch đại vi sai
23 H. H. Kha
Mạch Chỉnh cân bằng: (Balance control)
2. Mạch khuếch đại vi sai
24 H. H. Kha
Điều kiện cân bằng: ICQ1 = ICQ2
Suy ra
Phân tích AC
1
1 2
1 1
2 2
v b
fe fe
R RR
h h
2
1 2
1 1
2 2
v b
fe fe
R RR
h h
1 22[ / 2 ( / 2)(1/ 1/ )]
c bd
c L ib v b fe fe
R RA
R R h R R h h
3 1 22(1/ ) [ / 2 ( / 2)(1/ 1/ )]
c bc
c L oe ib v b fe fe
R RA
R R h h R R h h
Giảm so với không dùng RV
2. Ví dụ: Mạch khuếch đại vi sai
25 H. H. Kha
Thiết kế mạch sau để có CMRR = 100 (40dB). Tải 1K
ghép AC. TST có hfe = 100
2. Ví dụ: Mạch khuếch đại vi sai
26 H. H. Kha
Theo hình vẽ: R1 = R2 = 50 ; hfe1 = hfe2 = 100 .
Sử dụng công thức tính Ad và Ac ở phần chỉnh cân
bằng, thay 1/hoe bằng Re, suy ra
Yêu cầu: CMRR 100 Re 100(60 + hib)
Giả sử ICQ1 = ICQ2 = 1mA hib = 25 Re 8.5K.
Chọn Re = 10K.
Tính VEE: VEE = Rb1IB1 + VBE1 + R1IE1 + Re(2I1) =
20.8VA
2 50 1000 /100
2 100 2000 /100 60
d e ib e
c ib ib
A R h RCMRR
A h h
3. Mạch khuếch Đại DarlingTone
27 H. H. Kha
3. Mạch khuếch đại DarlingTone
28 H. H. Kha
Phân tích tín hiệu nhỏ:
Do ICQ2 = hfe2ICQ1, nên
ie2 2 2 1
2 2 1 1
T T Tfe fe ib
CQ fe CQ CQ
V V Vh h h h
I h I I
3. Mạch khuếch đại DarlingTone
29 H. H. Kha
Phân tích tín hiệu nhỏ:
Do ICQ2 = hfe2ICQ1, nên
ie2 2 2 1
2 2 1 1
T T Tfe fe ib
CQ fe CQ CQ
V V Vh h h h
I h I I
3. Mạch khuếch đại DarlingTone
30 H. H. Kha
Suy ra
Xem 2TST ghép Darlington 1 TST có: hìe = 2hie1 và
hfe = hfe1hfe2
2 1 1 2 1
1 1 2 1 1
( / )
( / ) 2
fe c fe b fe fe C fe bLi
i c L b fe ib ie c L b fe ib
h R h R h h R h RiA
i R R R h h h R R R h h
1 2
1
( )2
c bi fe fe
c L b ie
R RA h h
R R R h
3. Ví dụ: Mạch khuếch đại DarlingTone
31 H. H. Kha
Xaùc ñònh tónh ñieåm cuûa maïch sau. Giaû söû hfe
= 100
3. Ví dụ: Mạch khuếch đại DarlingTone
32 H. H. Kha
Nguồn dòng T5 :
Giả sử IB5 << IC5 :
Mạch đối xứng: 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)(4510-9) – 0.7 -0.7V
VE3 = VE4 = VE1 – 0.7 = -1.4V
VC5 = VE3 – 50IC3 = -1.4 – 50(0.4510-3) -1.4V
5
2.96 4.14
2.9 1.3BV V
5
( 4.14 0.7) ( 6)0.9
1.3CI mA
K
3. Ví dụ: Mạch khuếch đại DarlingTone
33 H. H. Kha
4. Mạch khuếch đại Cascode
34 H. H. Kha
4. Mạch khuếch đại Cascode
35 H. H. Kha
Phân tích DC:
Giả sử bỏ qua IB1 và IB2:
VB1 = VCCR1 / (R1 + R2 + R3)
VE1 = VB1 - VBE1 = VB1 – 0.7
IC1 = (VB1-0.7 )/ Re = 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
4. Mạch khuếch đại Cascode
36 H. H. Kha
Phân tích tín hiệu nhỏ:
Độ lợi truyền đạt (Transfer gain):
121
2112
1
1
2
2 //
//)(
iefeLfb
i
b
b
e
e
L
i
LT
hRR
RRhRh
i
i
i
i
i
v
i
vA
Tìm Ai = iL/ii
Tìm tầm dao động cực đại của dịng iL
Bài tập 1
37 H. H. Kha
Cho mạch điện như hình vẽ, tìm cc gi trị mới của R11, R21,
R12, R22 sao cho dịng iL dđ cực đại. Tìm Ai theo những điều
kiện này?
Bài tập 2
38 H. H. Kha
a) Tìm R11, R21, R12, R22 sao cho vL cĩ thể đạt đến max-
swing
b) Tìm iL/ii
Bài tập 3
39 H. H. Kha
a) Tìm R sao cho v01/ii = -v02/ii
b) Tìm v01/ii , cho hfe=100, hie=1k
Bài tập 4
40 H. H. Kha
Các transistor npn và pnp được sử dụng rộng rãi trong các
mạch khuếch đại DC ghép liên tầng. Tính độ lợi tín hiệu
nhỏ cho mạch khuếch đại trong hình vẽ.
Bài tập 5
41 H. H. Kha
Tìm tất cả các điều kiện tĩnh trong mạch.
Bài tập 6
42 H. H. Kha
Tìm iL dựa vào các tín hiệu kiểu đồng pha và kiểu vi sai.
Bài tập 7
43 H. H. Kha
Các transitor T1 (hfe1,hie1) và T2 (hfe2,hie2) khơng đồng nhất
như nhau.
a/-Tìm iL.
b/-Tìm các giá trị của R1 v R2 sao cho mạch khuếch đại
cân bằng và đạt tỷ số CMRR cực đại.
Bài tập 8
44 H. H. Kha
a) Tìm các điều kiện tĩnh trong mạch? và b) Tính iL/ii
Bài tập 9
45 H. H. Kha
Tìm a) Các điều kiện tĩnh b) vL/vi c) Zi d) Zo
Bài tập 10
46 H. H. Kha
a) Tìm R1, R2, Rc, Re, Rb và RL để đạt max-swing vL và độ
lợi vL/vi đạt cực đại.
b) Tính vL/vi
Bài tập 11
47 H. H. Kha
Recommended