Bài Giảng Mạch Điện Tử 2

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.26 MB, 93 trang )

Mục lục

Chương 1: Đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại ghép RC 3
1.1 Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại 3
1.2 Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại 3
1.3 Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại BJT ghép RC 6
1.4 Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại FET ghép RC 11
Bài tập chương 1 16
Chương 2: Đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC 19
2.1 Bộ khuếch đại transistor ở tần số cao 19
2.2 Phân tích mạch khuếch đại BJT ở tần số cao 21
2.3 Phân tích mạch khuếch đại FET tần số cao 26
2.4 Mạch khuếch đại đa tần RC dùng BJT 29
2.5 Mạch khuếch đại đa tần RC dùng FET 31
2.6 Tích số độ lợi khổ tần GBW 32
Bài tập chương 2 35
Chương 3: Mạch khuếch đại cộng hưởng 38
3.1 Mạch cộng hưởng đơn dùng BJT transistor 38
3.2 Mạch cộng hưởng đơn dùng FET 43
3.3 Mạch khếch đại ghép biến áp dùng BJT thông dụng 46
3.4 Mạch khuếch đại điều hợp đồng bộ dùng FET 47
3.5 Mạch khuếch đại điều hợp đồng bộ dùng FET ghép 2 tầng 49
Bài tập chương 3 51
Chương 4: Mạch lọc thụ động 54
4.1 Mục đích ứng dụng 54
4.2 Phân loại mạch lọc 54
4.3 Lý thuyết cơ sở về mạch lọc 55
4.4 Mạch lọc thụ động 55
Phần II: Thiết kế và mô phỏng 59
Chương 5: Mạch khuếch đại công suất audio 73

5.1 Đặc điểm của mạch khuếch đại công suất 74
5.2 Mạch khuếch đại công suất ghép tải trực tiếp (lớp A) 74
5.3 Mạch khuếch đại công suất ghép tụ ra tải(lớp A) 76
5.4 Mạch khuếch đại công suất ghép biến áp (lớp A) 77
5.5 Khảo sát mạch khuếch đại công suất lớp B 79
5.6 Các dạng mạch công suất lớp B 82
Bài tập chương 5 91

Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM
Khoa Công Nghệ Điện Tử

Bài giảng

Tp.HCM 08-2008
L'
T2
S2
C'
T1
S1
L'
C'
+
-

i
r

i

i
r
v

g
R

L
R

L
v



-
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Chương 1
ĐÁP TUYẾN TẦN SỐ THẤP CỦA MẠCH
KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC
1.1. Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại
• Mỗi mạch khuếch đại đều có một khoảng tần số hoạt động nhất định, gọi
là băng thông (Band width) hoạt động của hệ thống.
Ký hiệu: BW = [f
H
– f
L
] (Hz)
• Mạch khuếch đại được đặc trưng bởi hàm truyền hệ số khuếch đại, được

gọi là A
i
hay A
v
.
• Đáp tuyến băng thông của mạch khuếch đại
)(dBA
x
f(Hz)
A
2
m
A
f
L
f
H
M
idband

1.2. Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại
Các bước khảo sát:
i. Bước 1: Vẽ mạch tương đương ở vùng tần số hoạt động
ii. Bước 2: Thiết lập biểu thức của hàm truyền hệ số KĐ
iii. Bước 3: Vẽ biểu đồ Bode cho tần số và pha

Ví dụ: Cho mạch điện tương đương sau
0
Vo
I1

ie
C
R1
R2
Rc
V1
vi
+
-

Ta có
jwC
1
R
jwC
1
R
R
1
Rc
v
i
i
Rci
Vi
Vo
A
2
2
1

i
e
e
e
v
+
×
+
×−=×−==

1
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

)R//R(jwC1
)jwCR1(
RR
Rc
jwC
)RR(
RR
)
jwC
1
R(
RcA
21
2
21
21
21

2
v
+
+
×
+
−=
+
+
+
×−=

Vậy
)R//R(jwC1
)jwCR1(
RR
Rc
A
21
2
21
v
+
+
×
+
−=
Đặt
)R//R(C
1

w,
CR
1
w
21
2
2
1
==
=>
)
w
w
j1(
)
w
w
j1(
RR
Rc
A
2
1
21
v
+
+
×
+
−=

Vậy:
2
2
2
1
21
v
)
w
w
(1
)
w
w
(1
RR
Rc
A
+
+
×
+
=
(1)
và
)
w
w
(arctg)

w
w
(arctg
21
−=θ (2)
• V u đồ Bode cho tần số tín hiệu
Khai triển decibel ta được:
ẽ biể
()
2
2
2
121
v
v
lg20A +
)
w
w
(1lg20)
w
w
(1)
RR
Rc
lg(20Alg20dB +−+
+
==
(dB)
Hay

210v
AAA)dB(A
+
+=
Xấp xĩ gần đúng
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
>>
=
=
≈+=
)ww(
w
w
lg20
)Ww(dB3
)0w(dB0
)
w
w
(1lg20A
1
1
1
2

1
1

Biểu đồ Bode cho A1
2
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Biểu đồ Bode cho các A0, A1, A2

)(dBA
1
w(rad/s)

Biểu đồ Bode tổng của Av
• Biểu đồ Bode cho pha tín hiệu

Ta có
)
w
w
(arctg)
w
w
(arctg −=θ
21
Đặt
21

θ+
θ
=θ
Xấp xĩ gần đúng
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
>
<<+
<<
=θ
)w10w(,90
)w10w
10
w
(),
w
w
lg1(45
)ww(,0
1
o
1
1
1
1

o
1

ểu đồ Bode cho θ1, θ2
Bi
w 10w
20
20dB/deca
)(dBA
x
w(rad/s)
W
1
10w
1
20
20dB/deca
W
2
10w
2
A1
A2
A0
)(dBA
v
w(rad/s)
W
1

A
20dB/deca
M
id-bank
W
2
3
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Biểu đồ Bode cho góc pha tổng θ
1.3. Khả BJT ghép RC
2 loại
ass cực E transistor (Emitter bypass capacitor). Khảo
¾
Lưu

o sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đạ
i
• Phương pháp khảo sát: Để đơn giản cho việc khảo sát ta tách ra
ghép RC riêng biệt
¾ Ghép tụ byp
sát đáp tuyến tần số trên mạch này như các bước đã nêu trên
Ghép tụ ngõ vào và ra (Coupling capacitor)
ý:
 Do đặc điểm chức năng của mỗi loại tụ ghép trong mà nó quyết định
 n các giá trị C coupling sao cho

• Ví dụ: khảo sát đáp tuyến tần số thấp c a mạch khuếch đại sau

sự ảnh hưởng đến hoạt động của mạch khuếch đại. Tụ Emitter quyết
định tần số cắt dưới của mạch. Tụ coupling chỉ đóng vai trò là tụ lien
lạc giữa ngõ vào và ra.
Khi thiết kế mạch ta chọ
)coupling(L)terBypassemit(L
ff >>
ủ
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2
10w
w(Rad/s)
- 45
o
- 90
o
θ
θ

90
o
10
1
w
1
10w
10
2
w
2
10w
w(rad/s)
θ
o
4
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Vcc
0
Re
Rc
Cc
R2 Ce
R1
Cb
ri
RLi
1K
60

2k
2k
10k
100
Beta = 100
hie = 1K

a. Đáp ứng của tụ Bypass
Bỏ qua ảnh hưởng của các tụ Coupling bằng cách nối tắt chúng, xét mạch
tương đương tín hiệu nhỏ như sau:
i
i
b
i
β
b
i
β
i
i
Rc
1k
Re
60
hie
Rb
1k
ri
10k
RL

100
Ce

i
i
b
i
β
b
i
β
i
ri
10k
hie
Rb
1k
Rc
1k
Re
60
Ce
RL
100

b
i
β
i

b
i
L
iBi
iRr )//(
Rc
1k
Re
60
ri//Rb
hie
RL
100
Ce

5
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Rc
1k
RL
100
Re
60
Ce
i
L
i
e

iBi
iRr )//(
β
)//(
ieBi
hRr +

Ta có,
i
bii
bii
e
e
L
i
L
i
i
)R//r(i
)R//r(i
i
i
i
i
i
A ××==

)R//r(
Cj
1

R
Cj
1
R
)hr//R(
1
RR
R
bi
e
e
e
e
ieiB
LC
C
×
ω
+
ω
×
+
β
+
×
+
−=

e
e

e
i
ei
e
e
LC
biC
Cj
R
Cj
R
RR
Cj
1
R
RR
)R//r(R
ω
+
ω
+
ω
+
×
+
−=
, với
Ω=
β
+

= 20
)hr//R(
R
ieiB
i

[]
)R//R(jC1)RR(
RCj1
RR
)R//r(R
eieei
ee
LC
biC
×ω++
ω
+
×
+
−=
Hay,
[]
)R//R(jC1
RCj1
)RR)(RR(
)R//r(R
A
eie
ee

eiLC
biC
i
×ω+
ω
+
×
++
−=

2
1
j1
j1
)6020)(100K1(
)K1//K10(K1
ω
ω
+
ω
ω
+
×
++
−=
, Với
⎪
⎪
⎩
⎪

⎪
⎨
⎧
==ω
==ω
s/Rad23.133
C)R//R(
1
s/Rad3.33
CR
1
eie
2
ee
1

6
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Vậy,
2
1
i
j1
j1
33.10A
ω
ω
+
ω

ω
+
×=
, hoặc
2
1
i
f
f
j1
f
f
j1
33.10A
+
+
×=
, với
⎩
⎨
⎧
=
=
Hzf
Hzf
25.21
3.5
2
1
2

2
2
1
dB
i
1log201log2020A
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
ω
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
ω
++=
(dB)
Độ lợi trung tần (hệ số khuếch đại trung tần): Được định nghĩa là

giá trị của hệ số khuếch đại tại tần số cắt dưới của mạch, hay
.
)f(AA
Liim
=
Biểu đồ Bode
20
)(dBA
i
33.3
20dB/decade
133.23
Mid-bank gain
32dB
L
ω
w(rad/s)
)(dBA
i
w(Rad/s)
w
1
10w
1
20
20dB/decade
w
2
10w
2

A
1
A
2
A
0
Theo tính chất của biểu đồ Bode tần số cắt dưới của mạch
, hay
s/Rad23.133
L
=ω Hz25.21f
L
=

Biểu đồ pha
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2

10w
w(Rad/s)
90
o
- 45
o
- 90
o
θ
θ

Biểu đồ pha tổng hợp
7
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

ứng của tụ coupling
b. Đáp
ypass bằng cách nối tắt nó, ta xét mạch tương
Bỏ qua ảnh hưởng của tụ B
đương tín hiệu nhỏ như hình dưới.

Dùng phép biến đổi tương đương Thevenin ta được

(error: nguồn áp, thiếu ký hiệu i
0
)
Ta có,
i
ii

ii
0bbLL
i
iiiii
A ×××
0bbi
i
ir
iriiii
β
×==
β

i
ieb
b
i
ieB
B
C
LC
C
r
h//R
Cj
1
r
1
hR
R

Cj
1
RR
R
×
+
ω
+
×
+
×β×
ω
++
−=

[][ ]
)h//Rr(Cj1)RR(Cj1
CjCj
hR
rRR
iebibCLC
bC
ieb
ibC
+ω+×+ω+
ω
×
ω
×
+

β
−=
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2
10w
w(rad/s)
90
- 45
o
- 90
o
θ
1
θ
2
o
0

27
Rc
1k
RL
100
Rb
1k
ri
10k
hie
Cb Ce
i
b
b
i
β
i
L
i
i
Cb Ce
ri
Rc
1k
hie
RL
100
Rb
1k
10k

i
b
b
i
β
i
L
ii
ir
8
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Để đơn giản ta chỉ cần xét các tần số cắt dưới:
)RR(C
CLC
1L
+
1
=ω
, và
)h//Rr(C
iebib
2L
+
1
=ω

Do mục đích thiết kế là các tụ Coupling chỉ đóng vai trò tụ liên lạc
giữa ngõ vào và ra. N mạch hoạt động ổn ịnh, tức các tần số cắt do
của ta

ên để đ
tụ coupling sẽ không ảnh hưởng đến tần số cắt dưới của mạch (f
L
ứng với
tụ Bypass), thì:
2L1L
,
ω
ω <<
L
ω
.
Thường ta chọn các tụ C
C
và C
B
sao cho:
L2L1L
10
1
ω=ω=ω

1.4. Khả sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại FET ghép RC
Cho mạch khuếch đại FET đặc trưng như hình vẽ
o

0

Vcc
2
3
1
Vi
1MEG
Rd
Rs
ri
RL
Rg
Cs
Cg
Cd
Các linh kiện FET trong
ực tế có các giá trị:
s

Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạ
BJT, ta chia mạch làm hai trường hợp: Đáp ứng c ng
ương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
th
g
m
: trở dẫn (khoảng vài
mili 1/Ω)
r
d
: Trở kháng ngõ ra DS
(vài chục - vài trăm KΩ)

C
gs
: giá trị cảm kháng ngỏ
vào GS (vài PF - vài chục
PF)
C
gd
: giá trị cảm kháng ngõ
ra GD ( 0.1 PF - vài PF)
ch FET cũng giống như với
ủa cụ Bypass C
s
và đáp ứ
của tụ Coupling.
a. Đáp ứng của tụ Bypass
Mạch tương đ
9
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

0
1MEG
Vi
RdRs
ri
RL
Rg
Cs
gsm
vg
G

S
r
ds
D
i
L
i
0

Mạch tương đương thevenin
0
1MEG
Vi
Cs
Rs Rd
ri
RL
Rg
D
i
L
i
0
G
S
r
ds
gsdsm
vrg
+

_

Ta có, , và dặt
sggs
vvv −=
dsm
rg
=
μ

0
Rd
RLCs
Rs
S
r
ds
D
i
L
i
0
i
v
μ
+
_
+
_
S

v
μ

Dùng phép biến đổi tương đương Thevenin cho đoạn mạch MO
0
Cs
Rs
RL
Rd
S
r
ds
i
v
μ
+
_
+
_
S
v
μ
D
i
0
i
L
M
10

Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

0
Rd
RL
s
R)1(
μ
+
)1(
μ
+
s
C
i
v
μ
+
_
D
i
0
i
L
r
ds
M

Vậy,
i

i
i
0
0
LL
i
L
v
v
v
v
i
i
iR
v
v
A
μ
×
μ
×−==
()
μ×
ω
μ+++
×
+
−=
)]
Cj

1
//(R[1R//Rr
1
RR
RR
S
SLdds
Ld
dL

SS
SdLds
dL
SS
S
dLds
dL
CRj1
R
)1(
R//Rr
1
)R//R(
)1(
CRj1
R)1(
R//Rr
1
)R//R(
ω+

+
μ+
+
μ+
μ
=
ω+
μ+
++
μ−=

Đặt
)1(
R//Rr
R
dLds
i
μ+
+
=

Ta có,
SSiSi
SS
dL
SS
S
i
dLv
RCRRjR

CRj1
)R//R(
)1(
CRj1
R
R
1
)R//R(
)1(
A
+ω+
ω+
μ+
μ
=
ω+
+
μ+
μ
=

S
Si
iS
SS
Si
dL
SiSSi
SS
dL

C
RR
RR
j1
CRj1
RR
R//R
)1(CRRjRR
CRj1
)R//R(
)1(
+
ω+
ω+
+μ+
μ
=
ω++
ω
+
μ+
μ
−=

Hay,
SSi
SS
Si
dL
v

C)R//R(j1
CRj1
RR
R//R
)1(
A
ω+
ω
+
+μ+
μ
−=

Viết gọn lại ta được:
11
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

(
)
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=ω
=ω

−=
SSi
2
SS
1
dLdsmvm
C)R//R(
1
CR
1
R//R//rgA

2
1
vmv
s
s
AA
ω+
ω+
=
, trong đó
b. Đáp ứng của tụ ghép cực máng
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
L
d
+
R
V
-

i
-
Vi
g
r
L
gs
V
V
ds
r
g
gs
R
m
+
Cd
R

Hàm truyền của mạch:

i
gs
gs
L
i
L
v
v
v

v
v
v
v
A ×==

ig
g
d
Ldds
d
L
Lm
v
rR
R
sC
1
R//R//r
sC
1
R
Rg
A
+
×
⎥
⎦
⎤

⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+×
+
−=

Vì rất lớn do đó
g
R 1
rR
R
ig
g
≈
+

L
vmv
s
s
AA

ω+
=
. Trong đó:
(
)
()
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=ω
−=
ddsLd
L
dLdsmvm
R//rRC
1
R//R//rgA

c. Đáp ứng của tụ ghép cực cổng
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
12
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

L
i
d
+

R
V
Cd
- -
Vi
g
r
L
gs
V
V
ds
r
g
gs
R
m
+
R

Hàm truyền của mạch:

()
d
ig
g
Lddsmv
i
gs
gs

L
i
L
v
sC
1
rR
R
R//R//rgA
v
v
v
v
v
v
A
++
×−=
×==

L
vmv
s
s
AA
ω+
=
. Trong đó:
(

)
()
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=ω
−=
gid
L
dLdsmvm
RrC
1
R//R//rgA

Giá trị thường rất lớn nên
g
R
L
ω
rất nhỏ vì vậy Cd ảnh hưởng rất ít đến méo tần số
thấp, méo chỉ ảnh hưởng do Cs gây ra.
13
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Bài tập chương 1
1.1 Cho mạch như hình:
Ii

Re
Rb
RL
100
Ce
5uF
4K 1K
I
L

Cho biết
.50h ;K1h
feie
=Ω=
a. Vẽ mạch tương tín hiệu nhỏ tần số thấp
b. Tìm hàm truyền
)s(i
)s(i
A
i
L
i
=
c. Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha
1.2 Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha của hàm truyền:

()( )
(
)
()( )( )

⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+++
+++
=
2000s12s2s
400s300s10s
10A
4

1.3 Cho mạch như hình:
VCC
Ii
I
L
10uF
4K
10K
10K
1K

Cho biết
.100h ;K1h
feie
=Ω=
a. Tìm hàm truyền

)s(i
)s(i
A
i
L
i
=

b. Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha
1.4 Cho mạch như hình:
14
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

1K
+
Vi
-
Vcc=10V
Ve
1K
Cc
1K
5K
5K

Biết .
100h
fe
=
a. Tính toán phân cực cho mạch

(
)
CE,CQ
VI
b. Vẽ mạch tương tín hiệu nhỏ tần số thấp
c. Tìm hàm truyền
)s(i
)s(i
A
i
L
i
=
d. Xác định Cc để tần số cắt thấp 3dB là 5Hz.
1.5 Cho mạch như hình:
R1
10K
Ce
Cb
RL
47K
180
Vcc (12V)
i
ri
0
Rc
Re
1K
Cc

100uF
1K

Biết g
m
= 5.10
-3
, C
gs
= 20pF, C
gd
= 0.5pF, r
ds
=17KΩ
a. Vẽ mạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp của mạch điện trên
b. Tính
i
L
i
i
i
A =

c. Vẽ biểu đồ Bode và pha cho đáp ứng miền tần số thấp của mạch

15
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

1.6 Cho mạch như hình:
-
Vdd
Q2
FET N
5K
Vi
100K 250
5K
250
100K
L
V
+
100uF

Biết
-13
mds
10.5g ;K5r Ω=Ω=
−
a. Tìm
i
L
v
V
V
A =

b. Tìm

i
L
v
V
V
A =
nếu tụ Bypass ở cực nguồn nối song song cả hai điện trở 250
Ω

16
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

Chương 2
ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CAO CỦA MẠCH
KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC

2.1 Bộ khuếch đại transistor ở tần số cao
Ở tần số thấp mạch khuếch đại có đáp ứng phụ thuộc tụ ghép và bypass. Ở tần số
cao đáp ứng tần số đáp ứng tần số bị giới hạn do các điện dung bên trong của BJT,
FET
2.1.1 Mạch tương đương hình PI của BJT

Trong đó:
• r
bb’
: điện trở tỷ lệ trực tiếp với độ rộng base r
bb’
Ω
÷
≈

5010
• : điện trở mối nối
e'b
r
EQ
fe
e'b
I
h025.0
r =
(T= ) K300
ο
•
oe
h
1
:trở kháng ra
L
oe
R
h
1
>>
•
EQ
fe
'bbe'b'bbie
I
h025.0
rrrh +=+=

(T= ) K300
ο
Tần số cắt(cut off frequency)

Tần số cắt β là tần số cắt 3dB của độ lợi dòng ngắn mạch ngõ ra
0v
i
c
CE
i
i
=

17
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

()
e'be'bc'be'be'b
Cr2
1
CCr2
1
f
π
=
+π
=
β

Giới hạn tần số cao : là tần số mà tại đó độ lợi dòng mạch CE bằng 1

T
f
fe
2
feT
hf1hff
ββ
≈−=

Mô hình CB ở tần số cao

Tần số cắt α: là tần số cắt 3dB của độ lợi dòng ngắn mạch ngỏ ra

và
βα
=
fhf
fe

Mô hình trên không tồn tại tại và tần số cắt có thể xác định bằng:
T
f
β
=
ωω+
≈
hi
=

fe
fb
0v
i
sc
i
h/j1i
A
cb
()()
1; to2.0 ,fh1f1f
feT
=λλ+≈λ+=
βα
giá trị tiêu biểu là 0.4
Mô hình PI với nguồn áp:

Trong đó:
EQ
EQ
e'b
fe
m
I40
025.0
I
r
h
g =≈=
(T= ), K300

ο
ib
m
h
1
g =

Tóm tắt các phần tử mạch tương đương PI:
• r
bb’
Ω÷≈ 5010
•
EQ
fe
e'b
I
h025.0
r =

•
EQ
EQ
e'b
fe
m
I40
025.0
I
r
h

g =≈=

18
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

•
T
m
T
EQ
e'bT
fe
e'b
w
g
w
I40
rw
h
C ===

• tỉ lệ
(
với p=1/2 đến 1/3
c'b
C
)
p
'cb
V

−

Ta tham khảo datasheet của BJT C1815

2.2 Phân tích mạch khuếch đại BJT ở tần số cao
2.2.1 Đặc tính Transistor ở tần số cao
Ở dãy tần số cao, đáp ứng tần số của transistor bị giới hạn do các điện dung kí
sinh giữa các lớp tiếp giáp PN. Thông thường các C
b’e
có giá trị vài trăm ÷ vài
chục pF, với BJT cao tần C
b’e
khoảng vài chục pF.
C
b’e
,

C
b’c
,

quyết định tần số giới hạn trên trong đáp ứng cao tần.
C
b’c
có giá trị vài chục ÷ vài pF, với BJT cao tần C
b’c
< 1 pF

Tần số cắt trên
()
c'be'be'b
CCr2
1
f
+π
=
β

19
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

Tần số giới hạn trên của BJT
β
β
=
ff
T

Các thông số được cung cấp của nhà sản xuất cho BJT cao tần
maxBEmaxTc'be'b
V,P,f,C,C,β
2.2.2 Phương pháp khảo sát
Dạng mạch tổng quát
RL
Rc
Vcc
+
R2

ri
i
+
Re
Cb
i
Cc
Ce
R1

Mạch tương đương AC

Giá trị các tụ ghép thường được chọn
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
>>
Ω==
be
ccb
CC
10
1
X,CC

Sơ đồ tương đương Miller

, và
LCL
ebBieb
R//RR
r//R//rR
=
′
=
′′
T
m
eb
w
g
C ≈
′

C
Ii
Rc
R'L
CMCb'e
+v b'e
RL
R
Rb'e gm v b'e
eQ
ieeb

I
mV25
mhr β=≈
′
,
eb
m
r
g
′
β
=
20
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

cbLmM
C)Rg1(C
′
′
+=

)
C
C
1(
r
R
cb
ebe'b
′

′
+
β
=

cbebm
CRgC
′′
=

Lưu ý: R và C chỉ dùng để tính trở kháng ngõ ra
)jwC1R//(RZ
)CC//(RZ
C0
cbebebin
+=
+=
′′′

Hàm truyền

i
eb
eb
ebm
ebm
L
i
L
i

i
V
V
Vg
Vg
i
i
i
A
′
′
′
′
××==

)]CC(jwR1[
1
RR
R
RgA
MebLC
C
ebmi
eb
++
×
+
−=⇒
′
′

′

)j1(
1
AA
H
imi
ω
ω
+
×=⇒

Với
()
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
+
=ω
+
−=
′
′
′
Meb

eb
H
LC
ebCm
im
CCR
1
RR
RRg
A

Tần số cắt trên của mạch là
()
Meb
eb
H
CCR2
1
f
+π
=
′
′
(Hz)

Đáp tuyến tần số

f
dB

i
A
H
f

2.2.3 Ví dụ: Xác định đáp ứng tần số cao của mạch sau
21
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

Mạch tương đương DC :

C
1u
c
e
VCC=12V
L
C
Q1
Q2SC1815
0
R1
33k
10u
R
c
r
0

R
b
V4
100mVac
220
1u
C
0
e
470
1k
R2
6.8k
i
R
00
1k
BB
220
VCC=12V
0
R
1k
R1
33k
R
0
VCC=12V
c
Q2

Q2SC1815
0
220
0
V
Q3
Q2SC1815
e
B
R
R
R2
6.8k
e
c
R
1k

K6.5
K8.6K33
K8.6Kx33
R
B
=
+
=

V1.2

K8.6K33
K8.6
x12V
BB
=
+
=

Transistor C1815 có
300
=
β

mA8.5
K22.0
300
K6.5
7.01.2
R
R
VV
I
E
B
BEBB
C
≈
+
−
=

+
β
−
=

()
ECCCCCE
RRIVV
+
−=

05V0.22)5.8(1-12 >
=
+= (Transsistor làm việc ở chế độ KĐ)
Mạch tương đương tần số cao:
22
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

C
m
b'e
R
C
v
C
M
b'e
R
i
b'e