EC04-Khuech Dai Ghep Lien Tang

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: [email protected]

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


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:


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


10 H. H. Kha


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)


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


14 H. H. Kha

Phân tích tín hiệu nhỏ :

Phản ánh mạch cực B (nguồn i1 và i2) về cực E:


15 H. H. Kha

Đặt i0 = (i1 + i2)/2 và i = i2 – i1

i1 = i0 – (i/2) và i2 = i0 + (i/2)


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


17 H. H. Kha

Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = i/2

ie1d = - ie2d iRe = 0 ve = 0

Ngắn mạch Re


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:


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)


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


21 H. H. Kha

Phương pháp tăng CMRR


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


23 H. H. Kha

Mạch Chỉnh cân bằng: (Balance control)


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


29 H. H. Kha


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


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


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


33 H. H. Kha

4. Mạch khuếch đại Cascode

34 H. H. Kha


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


36 H. H. Kha


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

Documents

EC04-Khuech Dai Ghep Lien Tang