Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor

Tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor1.1.     Khuếch đại và các thông số đặc trưng

1.2.    Phân tích mạch khuếch đại bằng sơ đồ tương đương

1.2.1. Mạch tương đương của BJT

1.2.2. Sơ đồ mắc CE

1.2.3. Sơ đồ mắc CB

1.2.4. Sơ đồ mắc CC

1.3. Phân tích mạch khuếch đại dùng FET

1.3.1. Mạch tương đương của FET

1.3.2. Sơ đồ mắc CS

1.3.3. Sơ đồ mắc CD

1.3.4. Sơ đồ mắc CG

1.4. Các phương pháp ghép tầng khuếch đại

1.4.1. Ghép RC

1.4.2. Ghép biến áp

1.4.3. Ghép trực tiếp

1.4.5. Các kiểu ghép khác

1.5. Hồi tiếp

1.5.1. Khái niệm và phân loại

1.5.2. Các phương trình cơ bản

1.5.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến các thông số của mạch

1.1.     Khuếch đại và các thông số đặc trưng

Khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển.

Quá trình khuếch đại sẽ tạo ra trên tải một năng lượng biến đổi theo quy luật của nguồn tín hiệu nhưng cao hơn về dòng điện, điện áp hoặc công suất.

Sơ đồ khối bộ khuếch đại

KhuÕch ®¹iKhuÕch ®¹iNguån tÝn

hiÖu

Nguån cung cÊp

T¶i

1.1.     Khuếch đại và các thông số đặc trưng Các thông số vào ra

Các thông số vào mạch khuếch đại gồm: điện áp vào (Uv), dòng điện vào (Iv), trở kháng vào (Zv), công suất vào (Pv).

Các thông số ra mạch khuếch đại gồm: điện áp ra (Ur), dòng điện ra (Ir), trở kháng ra (Zr), công suất ra (Pr)

• Hệ số khuếch đại Hệ số khuếch đại áp (Ku )

Hệ số khuếch đại dòng điện (Ki) Hệ số khuếch đại công suất (Kp)

Hiệu suất: Hiệu suất của mạch khuếch đại là tỷ số của công suất ra và công suất nguồn tín hiệu 1 chiều tiêu thụ

Đặc tuyến biên độ tần số: thể hiện sự biến thiên của biên độ tín hiệu khi tần số tín hiệu vào thay đổi.

Đặc tuyến truyền đạt: Biểu thị mối quan hệ giữa đại lượng đầu ra và đại lượng vào.

Đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại tần thấp

Đặc tuyến truyền đạt điện áp

Ko

Ko/Ö2

ft fcf

K

Uv

UrB

A

Uvmin Uvmax

U rmax

1.2.    Phân tích mạch khuếch đại bằng sơ đồ tương đương

1.2.1. Mạch tương đương của BJT

1.2.2. Sơ đồ mắc CE

1.2.3. Sơ đồ mắc CC

1.2.4. Sơ đồ mắc CB

1.2.1. Mạch tương đương của BJTĐể giải các bài toán có liên quan đến các linh kiện tích

cực, ta phải đưa chúng về các dạng mạch điện tương đương đơn giản.

Yêu cầu của các sơ đồ tương đương như sau:Đơn giản, chủ yếu nên sử dụng quan hệ bậc 1. Tính chính xác.

Transistor lưỡng cực thường dùng 2 kiểu sơ đồ tương đương khi phân tích mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, tần số thấp:Sơ đồ tương đương theo tham số vật lý (re)Sơ đồ tương đương theo tham số h (tham số hỗn hợp)

Sơ đồ tương đương theo tham số h

Cặp phương trình hỗn hợp

h11 (hi) là trở kháng vào khi đầu ra ngắn mạch.

h12 (hr )là hệ số hồi tiếp điện áp khi đầu vào hở mạch.

h21 (hr) là hệ số khuếch đại dòng điện khi đầu ra ngắn mạch.

h22 (ho)là hệ số dẫn nạp khi đầu vào hở mạch,

Lo¹i m¹ch Th«ng sè hE chung (CE) hie, hre, hfe, hoe

C chung (CC) hic, hrc, hfc, hoc

B chung (BC) hib, hrb, hfb, hob

h11

1/h22U1 U2

I1 I2

h12U2

h21I1

+ +

- -

2221212

2121111

..

.

UhIhI

UhIhU

BJT th«ng dông m· 2N3904:

Sơ đồ tương đương vật lý Mô hình kiểu này được gọi là mô hình tương đương hay còn gọi là sơ đồ

tương đương vật lý

Trong đó re là điện trở khuếch tán Emitter, được tính theo công thức sau:

UT: Điện áp nhiệt, có giá trị bằng 26mV ở 250C

Lo¹i m¹ch

S¬ ®å t ¬ng ® ¬ng tham sè h

S¬ ®å ® ¬ng ® ¬ng vËt lý

S¬ ®å t ¬ng ® ¬ng gÇn ®óng

CC vµ CE

hie hfeib 1/hoe

B C

E E

bre bib ro

B C

E E hie =bre; hfe=bac;

ro=1/hoe

bre bib

B C

E E

CB hib hfbie 1/hob

E C

B B

re aie ro

B C

E E hib =re; hfb= a; ro=1/hob

re aie

B C

E E

T Te

EQ CQ

U Ur

I I

Phân tích mạch khuếch đại bằng sơ đồ tương đương vât lý

Nguyên tắc chungPhân tích chế độ một chiều (DC): Coi toàn bộ các tụ điện hở

mạch và dùng các phương pháp phân tích tìm điểm công tác tĩnh như trong giáo trình Linh kiện điện tử.

Phân tích chế độ xoay chiều (AC): Bỏ tất cả các nguồn 1 chiều (ngắn mạch nguồn áp và hở mạch nguồn

dòng). Coi tất cả các tụ điện ngắn mạch tại tần số tín hiệu. Các tụ này sẽ được

xét ảnh hưởng khi tính tần số cắt thấp của mạch. Thay BJT bằng mô hình tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp. Giải các phương trình để tìm các thông số của mạch khuếch đại như hệ số

khuếch đại dòng, hệ số khuếch đại áp, trở kháng vào, trở kháng ra.

Dưới đây sẽ phân tích một số mạch căn bản của BJT dùng sơ đồ tương đương vật lý (re)

1.2.2. Sơ đồ mắc CE Trong đó UV là điện áp vào, iv là dòng

điện vào, Ur là điện áp ra, ir là điện áp ra.

Hệ số khuếch đại điện áp: Hệ số khuếch đại dòng điện: Trở kháng vào: Trở kháng ra Zr được tính khi đầu

vào bằng không (Uv = 0):

Chú ý: Zr của một mạch khuếch đại không phụ thuộc vào tải. Zr được tính bằng cách ngắn mạch đầu vào (Uv = 0), thay thế tải đầu ra bằng một nguồn giả định Ur và lấy Zr = Ur/Ir .

bre bib

B C

E

RB

RC

iv ib

ir

+ +

- -

UrUv

RB RC

RE

Vcc

C1

C2

CE

Uv

Ur

a) S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i CE b) Sơ đồ tương đương xoay chiều

ru

v

UK

U

ri

v

iK

i

vv

v

UZ

I

0v

rr

r U

UZ

I

.

. .b C C

ub e e

i R RK

i r r

bb

. .//

( )v b e e B

v B ev b v B B e

U i r r RZ R r

i i V R R r

b b bb

0v

rr C

r U

UZ R

I

.br B

ib ev B e

bB

ii RK

i ri R riR

b bb b

. .r C v vr ri u

v v v v C C

U R Z Zi UK K

i U Z U R R

1.2.2. Sơ đồ mắc CE Nhận xét sau về các tính chất của mạch CE:

Ku < 0 nên điện áp vào và ra ngược pha nhau hay còn gọi mạch CE là mạch khuếch đại đảo.

Mạch CE thường có hệ số khuếch đại dòng và áp lớn, trở kháng vào nhỏ vài trăm (Zv bre) và trở kháng ra lớn hàng k (Zr= RC).

Mạch CE có hệ số khuếch đại dòng, áp và công suất lớn thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu nhỏ trong xử lý và gia công tín hiệu tương tự ở tần số thấp và trung bình.

Nhận xét ảnh hưởng tụ CE

Điện trở RE có tác định ổn định điểm công tác cho mạch phân cực BJT (xem trong giáo trình Linh kiện điện tử). Tuy nhiên nó lại làm giảm hệ số khuếch đại do hồi tiếp âm thành phần xoay chiều.

Để khắc phục dùng tụ CE có tác dụng ngắn mạch thành phần hồi tiếp âm xoay chiều thì trong mạch tương đương xoay chiều có RE = 0 và hệ số khuếch đại của mạch sẽ tăng lên.

Xét ảnh hưởng của tụ CE

bre bib

B C

E

RB

RC

iv ib

ir

+ +

- -

UrUv

RB RC

RE

Vcc

C1

C2Uv

Ur

a) S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i CE khi kh«ng cã tô CE

b) Sơ đồ tương đương xoay chiều

RE

)()(....

.

Ee

C

Ee

C

Ebeb

Cbu Rr

R

Rr

R

Riri

RiK

b

bbb

b

)(

).(....

EeB

BEe

B

ib

Ebeb

i

ii RrR

RRr

R

Vi

Riri

i

VZ

bbbb

1.2.2. Sơ đồ mắc CEDành cho Sinh viên: Tương tự hãy tính các thông số

khuếch đại của một số mạch CE trên hình(2-13).

R1 RC

RE

Vcc

C1

C2Uv

Ur

R2CE

RB

RC

RE

Vcc

C1

C2Uv

Ur

a) M¹ch khuÕch ®¹i CE ph©n cùc b»ng cÇu chia p

b) M¹ch khuÕch ®¹i CE ph©n cùc håi tiÕp ©m ®iÖn p

1.2.3. Sơ đồ mắc CCSơ đồ tính trở kháng ra

Trở kháng ra: được tính bằng khi nối tắt đầu vào (UV =0) và mắc nguồn Ur ở đầu ra:

a) S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i CE khi kh«ng cã tô CE

b) Sơ đồ tương đương xoay chiều

R1

RE

Vcc

C1

C2

Uv

Ur

R2

bre

bib

B

C

E

RB RE

iv ib

ir

+ +

- -

UrUv

( 1)1

. . ( 1). .b Er E

uv b e b E e E

i RU RK

U i r i R r R

bb b

. . ( 1). .// ( )v b e b E

v B e Evv

bB

U i r i RZ R r R

Ui iR

b b b

1//

1 1r e Er

e E

UrZ r R

ir R

( 1)( 1)br

iv b

iiK

i i

b b

. vr r Ei u

v v v E

Zi U RK K

i U Z R

bre

bib

B

C

E

RB RE

ibir

+

+

--

Uv=0 Ur

1//

1 1r e Er

e E

UrZ r R

ir R

( 1)r b b bE E

Ur Uri i i i

R Rb b

(1 )b o

e E e

Ur Ur Uri i

r R r

bb b

1.2.3. Sơ đồ mắc CCNhận xét: Hệ số khuếch đại điện áp nhỏ hơn và gần bằng 1 nên mạch không

có khả năng khuếch đại áp. Mạch CC có điện áp ra gần bằng điện áp vào, tín hiệu vào và ra đồng pha với nhau (Ku >0) nên còn được gọi là mạch lặp Emitter (tín hiệu ra lặp lại tín hiệu vào ở cực Emitter.

Tổng trở vào rất lớn và trở kháng ra nhỏ (giống biến thế) nên thường được sử dụng để phối hợp trở kháng.

Tầng khuếch đại C chung có trở kháng vào lớn, trở kháng ra nhỏ và hệ số khuếch đại áp 1, Ur và Uv đồng pha nhau nên thường được dùng làm tầng lặp hay tầng đệm, được mắc ở đầu vào các máy đo và đầu ra các máy phát để phối hợp trở kháng.

Mạch C chung có hệ số khuếch đại dòng và hệ số khuếch đại công suất lớn nên được sử dụng để khuếch đại dòng, công suất.

Tầng khuếch đại C chung có tần số giới hạn làm việc cao tương đương tần số giới hạn của transistor.

1.2.4. Sơ đồ mắc CBNhận xét Bộ khuếch đại là không đảo (Ku > 0)

Hệ số khuếch đại áp cao tỷ lệ với RC (vài trăm đến vài nghìn lần tương đương mạch CE). Tuy nhiên do trở kháng vào thấp (điện trở tiếp giáp BE phân cực thuận re rất thấp) Zvào= 30300 nên hệ số khuếch đại toàn phần thấp hơn nhiều so với mạch CE. Do đó ở phạm vi tần số trung bình không dùng mạch BC.

Hệ số khuếch đại dòng gần bằng 1 nên không dùng mạch CB để khuếch đại dòng điện hoặc công suất

Trở kháng ra bằng mạch CE (Zra = RC = 100k1M.)

Tần số giới hạn làm việc cao (cao hơn so với sơ đồ mắc cực phát chung) do điện dung hồi tiếp nhỏ. Mạch CB thường làm việc ở tần số cao (lớn hơn 100MHz).

Ứng dụng: Sử dụng trong dải tần số vô tuyến vì trở kháng vào nhỏ khoảng vài chục phù hợp với trở kháng 50 của antena và đường truyền.

R1

RE

Vcc

C1

Uv

RC

C2

UrCB

re aie

E C

B

RE

RC

iv ie

ir

+ +

- -

UrUv

a) S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i CB b) Sơ đồ tương đương xoay chiều

//vv E e

v

UZ R r

i

.e c c cr

uv e e e e

i R R RUK

U i r r r

a a

E. 1 ( do R r )r C v vri u e

v v v c e

U R Z ZiK K

i U Z R r

Bài tập 1Tính các thông số

của mạch khuếch đại khi có và không có tụ CE. Nhận xét

Bài tập 2Tính Ku1 = Vo1/ViTính Ku2 = Vo2/ViNhận xét V01 và Vo2

Bài tập 3Tính Zv, Ku.

1.3. Phân tích mạch khuếch đại dùng FET1.3.1. Mạch tương đương của FET

1.3.2. Sơ đồ mắc CS

1.3.3. Sơ đồ mắc CD

1.3.4. Sơ đồ mắc CG

Sinh viên tham khảo trong bài giảng KTĐTTTT chi tiết.

1.4. Các phương pháp ghép tầng khuếch đại1.4.1. Ghép RC

1.4.2. Ghép biến áp

1.4.3. Ghép trực tiếp

1.4.5. Các kiểu ghép khác

1.4. Các phương pháp ghép tầng khuếch đạiMục đích: tăng hệ số khuếch đại dòng, hệ số khuếch đại áp, biến đổi trở kháng...Ghép liên tiếp:

Điện áp đầu ra tầng trước là điện áp đầu vào của tầng sau: Ur (i)=Uv(i+1)

Hệ số khuếch đại của toàn mạch bằng tích các hệ số khuếch đại của các tầng:

Trở kháng vào của tầng khuếch đại được tính bằng trở kháng vào của tầng đầu: Zv = Zv1.

Trở kháng vào của tầng sau sẽ đóng vai trò làm tải của tầng trước: Zvi= Rt(i-1).

Trở kháng ra của tầng khuếch đại được tính bằng trở kháng ra của tầng cuối: Zr = ZrN.

Việc ghép giữa các tầng có thể dùng tụ điện, biến áp hay ghép trực tiếp.

Ku1 Ku2 KuN

Rn

UnUv1

Ur1=Uv2iv Ur(N-1)=UvN

Rt

UrN=Ur

1.4.1. Ghép RC (Ghép bằng tụ điện)

Hệ số khuếch đại của cả mạch là: .

Hệ số khuếch đại áp của tầng thức nhất là:

Trong đó Zv2 là trở kháng vào của tầng thứ 2, đồng thời cũng là tải của tầng thứ nhất

C1, C2, C3 là các tụ cách tầng. Các tụ cho thành phần xoay chiều đi qua và cản thành phần một chiều nên phân cực một chiều không ảnh hưởng lẫn nhau giữa các tầng, điểm làm việc tĩnh cũng được cách ly.

Khi dùng phương pháp ghép tầng này cần chú ý đến ảnh hưởng của tụ điện tại các tần số vào khác nhau có thể làm biến đổi pha và biên độ của tín hiệu.

T1

R1 RC1

RE1

C1

C2Uv

R2CE1

T2

R3 RC2

RE2

+Vcc

C3

Ur

R4

CE2

1 2.ru u u

v

UK K K

U

1 21

1

( // ) C v

ue

R ZK

r

v2 3 4 2 2 Z ( // // )eR R rb

22

2

Cu

e

RK

r

1 2 2

1 21 2

( // ). C v C

u u ue e

R Z RK K K

r r

1 1 2 1 1( // // )v v eZ Z R R rb •Zr = Zr2= RC2

1.4.2. Ghép biến áp

Cuộn sơ cấp của biến áp đóng vai trò thay cho điện trở tải của tầng khuếch đại thứ nhất. Biến áp cách ly điện áp một chiều giữa các tầng khuếch đại và tăng hệ số khuếch đại chung tuỳ thuộc vào biến áp tăng hay giảm.

Ưu điểm là không có dòng một chiều trên tải và đạt hiệu suất cao.

Nhược điểm là cồng kềnh, đặc tuyến tần số không bằng phẳng trong dải tần nên không sử dụng trong các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số thấp mà dùng trong tần số cao điều chỉnh kênh thu, biến áp tạo mạch cộng hưởng.

T1

R1

RE1

C1

Uv

R2CE1

T2

R3 RC2

RE2

+Vcc

C3

Ur

R4

CE2

1.4.3. Ghép trực tiếp Là dạng liên kết khá phổ biến trong các

mạch khuếch đại nhất là trong kỹ thuật chế tạo vi mạch

Khi tính phân cực tĩnh cẫn chú ý điện áp một chiều cung cấp cho cực Bazơ của BJT thứ 2 (T2) là VB2 do điện áp tại cực Collector của T1(VC1) cung cấp: VB2= VC1.

Ưu điểm: Tránh được ảnh hưởng của các tụ

ghép tầng ở tần số thấp. Tránh được sự cồng kềnh cho

mạch. Điện thế tĩnh của tầng đầu cung

cấp điện thế tĩnh cho tầng sau.

Nhược điểm: Sự ảnh hưởng chế độ tĩnh lẫn nhau

giữa các tầng. Điện áp một chiều cung cấp

thường có giá trị lớn nếu dùng cùng loại BJT.

T1

R1 RC1

RE1

C1

Uv

R2CE1

T2

RC2

RE2

+Vcc

C3

Ur

CE2

1.4.5. Các kiểu ghép khácMạch khuếch đại DarlingtonMạch liên kết chồng (Cascode)Mạch khuếch đại vi sai

Mạch khuếch đại Darlington Mạch khuếch đại Darlington có tác dụng tăng trở kháng vào và tăng hệ số khuếch đại Thông dụng và thích hợp cho việc nâng công suất. Sự liên kết giữa 2 transistor như trên tương đương với một transistor duy nhất có hệ số

khuếch đại dòng điện là bD= b1b2. Nếu 2 transistor đồng nhất thì bD = b2.

Th«ng sè

ĐiÒu kiÖn Min Max

UBE IC = 100mA 1,8Vhfc

(bD)

IC = 10mA

IC = 100mA

4.000

7.000 70.000

c) Sơ đồ tương đương

T1b1

T2b2

B

C

E

TDbDB

C

E

T1b1

T2b2

B

C

E

a) Dï ng Transistor cï ng lo¹i b) Dï ng Transistor kh c lo¹i

Bảng thông số transistor Darlington 2N999

Mạch khuếch đại Darlington Dòng phân cực tĩnh:

Điện áp vào:

Về mặt xoay chiều transistor Darlington được mắc theo kiểu cực góp chung CC) nên có tổng trở vào lớn (hàng trăm k), tổng trở ra nhỏ (cỡ hàng chục )và hệ số khuếch đại áp xấp xỉ bằng 1, hệ số khuếch đại dòng rất lớn (hàng nghìn). Mạch khuếch đại Darlington có điện trở vào rất lớn nên dòng vào nhỏ, mạch Darlington có nhiều ưu điểm như độ ổn định công tác cao, méo tín hiệu nhỏ…

Mạch ứng dụng transistor Darlington

T1b1

T2b2

RE

RB

C1

C1

IC

IE

Uv

Ur

+Vcc

Q

BEB

B D E

Vcc UI

R Rb

211211112211 )1()1( vvvvBvBvBvBBE rrRrIrIrIrIU bb

Gồm 2 tầng khuếch đại CC ghép với nhau

Mạch khuếch đại dòngTrở kháng vào:

Trong đó:

Mặt khác:

V C C

Q 2E1=B2

B1

R E

R B

0

E2

C1=C2

Q 1RB

i

ii ZR

i

uZ //

1

22221

1

1111

1

11

b

ceebbe

b

ceeb

b

cbR i

uur

i

uu

i

uZ

112

1222222

11

11

b

bbce

i

ieiiii

bbbb

B1

0

R s

u s

rb e 1E1=B2 E2

R Ei c 2

R B

C1=C2

rb e 2

i c 1

Mạch khuếch đại Darlington

Ta có:

Vậy:

Đặt:

(do )

Trở kháng ra:

Trong đó:

2112222 ..1. bebbebeb ririu b

EbEece RiRiu ..11. 121222 bb

EbebeBi

ii RrrR

i

uZ 21211 111// bbb

211 1 bebebe rrr b

21.bbb D

EDbeBi

ii RrR

i

uZ b 1//

LEo

oo ZR

i

uZ //0; sL uR

2

111122

2

2222

2

22

e

cbbebe

e

cbbe

e

ceL i

uuu

i

uu

i

uZ

2222 . bebbe riu

1111 . bebbe riu SBbcb RRiu //.111

1, 21 bb

Thay vào ta có:

Mạch khuếch đại Darlington có trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ Hệ số khuếch đại điện áp:

Hệ số khuếch đại dòng điện:

D

SBbeE

SBbebeE

o

oo

RRrR

RRrrR

i

uZ

b

bbb

1

////

11

//1//

21

121

11

1

222211

22

11

22

EDbe

ED

ceebeb

ce

cb

ce

i

ou Rr

R

uuu

u

u

u

u

uK

bb

Db

e

i

oi i

i

i

iK bbb 111 21

1

2

Mạch liên kết chồng (Cascode)

Mạch gồm tầng khuếch đại CB ghép chồng với một tầng khuếch đại CE

Hệ số khuếch đại dòng điện: Trở kháng vào: Hệ số khuếch đại áp:

Trở kháng ra: Zr = RC2

Từ các thông số của mạch khuếch đại Cascode ta có một số nhận xét dau:

Trở kháng vào lớn (bằng trở kháng vào của mạch khuếch đại CE)

Hệ số khuếch đại áp toàn phần lớn do trở kháng vào lớn

Tần số làm việc lớn (bằng tần số giới hạn của mạch CB)

R ER 3

u sC E

Q 1C 1

C 3

R C

v oC 2

R 20R s

0

+V C C

R 1

Q 2

u si c 1

i c 2R C

E2

R B 1

R s

rb e 2rb e 1

0

B1 C1 C2

B2E1

2 3 1 1/ // //v v v B B eZ U i R R rb

2 2 1 1 2 2

1 1 1 1 1 1 1

.

. .c C b C Cr

uv b e b e e

i R i R RUK

U i r i r r

bb b

2 1 1i c bK i i b

Mạch khuếch đại vi sai

Chế độ đồng pha

Chế độ vi sai

Khuếch đại độ lệch điện áp giữa hai đầu vào

+VCC

T1b1

T2b2

RE

RC1 RC2

RB1 RB2

-VEE

Uv1 Uv2

Ur1 Ur221 cco vvv

2121 bbucco vvKvvv

bre bib

B C

E

RC1

Uv1

ib1 Ur1

RE

RB1 brebib

BC

RC2

ib2

RB2

Ur2 Uv2

1.5. Hồi tiếp1.5.1. Khái niệm và phân loại

1.5.2. Các phương trình cơ bản

1.5.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến các thông số của mạch

1.5.1. Khái niệm và phân loại Hồi tiếp: Đưa một phần năng lượng đầu ra quay trở lại đầu vào

Trong đó:

: Tín hiệu xoay chiều đầu vào

: Tín hiệu xoay chiều đầu ra

: Hệ số khuếch đại vòng hở (Open-loop: không có hồi tiếp)

: Hệ số hồi tiếp

: Tín hiệu tại đầu ra của mạch hồi tiếp

TảiNguồn A

b

iS

fbS

S oS

iS

oSAb

fbSfbi SSS

Phân loại hồi tiếp Theo tác dụng khuếch đại

o Hồi tiếp âmo Hồi tiếp dương

Theo dạng tín hiệu hồi tiếpo Hồi tiếp điện ápo Hồi tiếp dòng điện

Theo cách ghépo Ghép nối tiếpo Ghép song song

Phân loại hồi tiếp Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào làm yếu tín hiệu vào Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp đồng pha với tín hiệu vào làm mạnh tín hiệu vào ( thường dùng trong các

mạch tạo dao động) Hồi tiếp điện áp là mạch lấy điện áp ra vo tạo điện áp hồi tiếp vf đưa trở lại đầu vào.

Hồi tiếp dòng điện là mạch lấy ra dòng điện io để tạo điện áp hồi tiếp vf đưa trở lại đầu vào.

Hồi tiếp song song là khi điện áp nguồn tín hiệu vs và điện áp hồi tiếp vf ghép song song nhau( khi hai tín hiệu vs và vf cùng đưa vào một cực của Transistor)

Hồi tiếp nối tiếp là khi điện áp nguồn tín hiệu vs và điện áp tín hiệu hồi tiếp vf ghép nối tiếp với nhau (khi hai tín hiệu vs và vf đưa vào hai cực khác nhau của một transistor.)

Mạch điện của bộ khuếch đại có hồi tiếp được chia làm 4 loại Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp ở

đầu ra Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào song song với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp

ra Hồi tiếp nối tiếp dòng điện: Tín hiệu hồi tiếp về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện ra Hồi tiếp song song dòng điện: tín hiệu hồi tiếp về đầu vào song song với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện

ra

Tín hiệu tại đầu ra:

Tín hiệu tại đẩu ra mạch hồi tiếp:

Vây:

Hay:

Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp; (*)

Nếu: thì:

Hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc vào hệ số hồi tiếp, chỉ phụ thuộc vào mạch hồi tiếp nên có độ ổn định cao, do các mạch hồi tiếp thường chỉ gồm các phần tử thụ động.

2. Hệ số ổn định nhiệt

Vi phân(*):

SASo

ofb SS b

fbi SSS

oifbio SSASSASAS b . io SASA b1

A

A

S

SA

i

of

b1

1Ab bb1

A

AAf

dA

dAS f

22 11

..1

1 A

dA

A

dAAdAA

A

AddAf

bb

bbb

21

1

AS

bS càng nhỏ thì khả năng ổn định nhiệt càng cao

1.5.3. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến các thông số của mạch

Hồi tiếp nối tiếp điện ápHồi tiếp song song điện ápHồi tiếp nối tiếp dòng điệnHồi tiếp song song dòng điện

Hồi tiếp nối tiếp dòng điện

Trở kháng vào

Trở kháng ra

fbi vvv

vAio .

bb vAiv ofb ...

iii

fb

i

iif ZA

i

vA

i

vv

i

vZ ..1.1 bb

R s

v

oi ZZi

fb

v

vA.vZif

Zofr

Li Rvo

oof i

vZ

;0

ooooo ZiAZvAiv ...1 b 0 fbi vvv ofb ivv b

o

Rio

oof ZA

i

vZ

Li

.1;0

b

oiR s

v

o

v

ZZi

fb

o

vA.

Hồi tiếp nối tiếp điện áp

Trở kháng vào

Trở kháng vào của mạch khi có hồi tiếp sẽ tăng lên lần so với mạch khi không có hồi tiếp

Trở kháng ra

bb vAvv ofb ...

fbi vvv

1

v i

3

v o

v o

2

Z i

Z oR s

v fb

iii

fb

i

iif ZA

i

vA

i

vv

i

vZ

.1.1 bb

Ab1

Li Rvo

oof i

vZ

;0

ovvA.

oi

AZ

v

Z

vAvi

o

o

o

oo b

1

.

0 vvv fbi ofb vvv .b

A

Z

i

vZ o

o

oof b

1

2. Hồi tiếp song song dòng điện

Vậy:

Trở kháng vào

Nếu đầu vào mắc song song thì trở kháng vào của mạch có hổi tiếp sẽ giảm đi lần Trở kháng ra

fb

1

3

ioR s

2

iZ ii

Z o

i

iAiii

fbi iii

bb iAii ofb

oi

A

Z

i

Zi

i

vZ i

i

i

i

iif

b

1

b iAiii fbi 1

Ab1

iA

fb

1

3

Rs

2

iZii

Zo

i

oi

ov

Li Rio

oof i

vZ

;0

ooooo ZiAZiAiv ...1 b

0 fbi iii ofb iii b

o

Rio

oof ZA

i

vZ

Li

.1;0

b

4. Hồi tiếp song song điện áp

Trở kháng vào

Hở mạch đầu ra:

Trở kháng ra

i

iA.

fbi iii

ofb vi b

A

Z

i

Zi

i

vZ i

i

i

i

iif

b

1

iAvo .

Aiiii fbi b 1o

ii

v

v

Z

i

i ZR s

o

fb

o

Li Rio

oof i

vZ

;0

AZ

v

Z

iAvi

o

o

o

oo b

1

.

0 iii fbi ofb vii .b

A

Z

i

vZ o

o

oof b

1

o

i v

v

Z

i

Zo

R s

fb

o

R f =1 0 k

R L =4 k

R 22 0 k

v i

R C 12 k

R E 11 k

Q 1

C 2

C 3

Q 2

R 3

8 5 k

C E 1

R 1

8 0 k

R 41 5 k

R 84 k

C 1

R E 20 . 5 k

V C C =1 0 V

R sC 2

C 2Q 1

R 2

V C C

v i

C 1

R L

R E 1

R s

R 1 R C 1

V C C

R C 1

Q 1

R L

R 1

R s C 1 C 2

v i