Đáp ứng tần số cao của mạch khuyếch đại ghép RC

8

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


I. Bộ khuếch đại transistor ở tần số cao
:
1. Mạch tương đương hình
Π
:
bb'
be
'
be
'
bc
'
h ib'
fe
1/hoe
C
C
r
A
r
B

• Tần số cắt 3db:

ebebcbcbeb
CrCCr
f
'''''
2
1
)(2
1
Π
≈
+Π
=
β
(3)(C
b’c
<<C
b’e
)
• Tần số giới hạn của transistor ( tại đó h
fe
=1)
feT
hff .
β
=
(4) g
m
=
EQ
ibeb

fe
I
hr
h
40
1
'
==
(5)
2. Bộ khuếch đại cực phát chung ở tần số cao-Điện dung Miller :
->o
L
o
->oo
ii
Cc2
R
Ce
Vcc
Cc1
i
r
R2
R1
Re
Rc

'
'
M

m
'
'
Vbe
i
i
RL
RcgVbe
C
Cbe
Rbe

Hàm truyền tổng quát : A
i
= A
im
H
j
ω
ω
+1
1
(4)
A
im
=-g
m
R
b'e
(5) ( coi R

c
>>R
L
)
r
bb'

≈
10
÷
50
Ω
(1)

h
ie
= r
bb'
+ r
b'e

= r
bb
+ h
fe
EQ
I
3
1025
−

⋅

(2)
i
i
'
=i
i
i
bbb
b
i
rR
R
≈
+
'

(1)
coi r
bb'
0
≈
;
L
cb
R
C
>>
'

1
ω

mcb
gC
<<
'
ω
ta có :
R
b'e
=r
b'e
//R
b
(2)(không có r
i
)
R
b'e
=r
i
//r
b'e
//R
b
(2') (có r
i
)
C

M
=C
b'c
(1+g
m
Lc
Lc
RR
RR
+
) (3)


9

A
im
=-g
m
R
b'e
Lc
c
RR
R
+
(5'0 ( khi có R
c
~R
L

)
)(
1
'' Mebeb
H
CCR
+
=
ω
(6)
)'//(
1
bEE
L
RRC
=
ω
(7)
II. Bộ khuếch đại FET ở tần số cao
:
1. Bộ khuếch đại nguồn chung ở tần số cao :

L
i
-
>
o
o
>
i

L
-
>
o
o
+
Cc2
+
Cc1
Rd
VDD
Cs
Rs
+
-
Vi
r
R
Rg


Vi
r
i
g Vgs
m
>
i
L
M

<
id
G
C
Cgs
RL
Rd
rds
+
-

Coi R
g
>> r
i
, ω <<
)//(
1
ddsgd
RrC
và ω <<
gd
m
C
g

C
M
= C
gd

[1 + g
m
(r
ds
//R
d
)] (1) (không có R
L
)
C
M
= C
gd
[1 + g
m
(r
ds
//R
d
//R
L
)] (2) (có R
L
)
A
v
= A
vm
H
j

ω
ω
+1
1
(2); A
vm
= -g
m
(r
ds
//R
d
) (3) (không có R
L
)
A
vm
= -g
m
(r
ds
//R
d
//R
L
) = -g
m
R
//
(3') (có R

L
)
ω
H
=
)(
1
Mgsi
CCr +
(4)
A
im
Ai
HL
ω
ω
0
ω

A
vm
0
H
ω
ω


10

(-g

m
+j
ω
C
gd
)V
i
R
//
Cgd

A
v m
A
o
A
v
H
ω
'
H
ω
ω
* Nếu r
i
= 0 ta có sơ đồ tương đương như sau :
R
//
= r
ds

//R
d
(1) (không có R
L
)
R
//
= r
ds
//R
d
//R
L
(1') (có R
L
)
A
v
= A
vm
H
H
j
j
ω
ω
ω
ω
+
+−

1
1
(2)
A
vm
= -g
m
R
//
(3);
ω
H
=
//
1
RC
gd
(4);
gd
m
H
C
g
=
'
ω
(5*)
A
vo
= A

vm
'
H
H
ω
ω
(6)

III. Bộ khuếch đại đa tầng RC
:
1. Bộ khuếch đại đa tầng RC dùng transistor :
Trong đó : R
1
= r
i
//R
b1
//r
b'e1
(1)
R
2
= R
c2
//R
b2
//r
b'è
(2)
C

1
= C
b'e1
+ (1 + g
m1
R
2
)C
b'c1
(3)
C
2
= C
b'e2
+ [1+g
m2
(R
c2
//R
L
)]C
b'c2
(4)
ω
1
=
11
1
CR
(5); ω

2
=
22
1
CR
(6); q=
1
''
C
CC
cbeb
+
(7)
Dạng hàm truyền cơ bản :
A
i
=








+









+








++
1
''
21
2
21
11
1
C
CC
s
s
A
cbeb
im
ωωωω
(8)

A
i
= (-g
m
)
2
.
Lc
c
RR
R
+
2
2
.R
1
R
2
(9)
Nếu R
1
=R
2
=R
3
và R
c2
>> R
L
ta có A

im
= (-g
m
.R)
2
(9')

11


22
2
1
1
2
2
1
1
2
2
21
2
4)1(2)1(2
2
qqq
q
h
+







−+++














−++−=
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ωωω
ω

(10)
* Nếu cho C
b'c
= 0; R
1
= R
2
= R; C
1
= C
2
= C ta có hàm truyền :
A
i
=
2
0
1








+
ω
s
A

im
(8)
A
im
= (-g
m
R)
2
Lc
c
RR
R
+
2
2
(9); ω
0
=
RC
1
(5)
2. Bộ khuếch đại đa tầng RC dùng FET :
R
1
= r
i
//R
g1
(1); R
2

= R
d1
//r
ds1
//R
g2
(2); R
//
= r
ds2
//R
d2
//R
L
(3)
C
1
= C
gs1
+ C
gd1
(1 + g
m
R
2
) (4); C
2
= C
gs2
+ C

gd2
(1 + g
m
R
//
) (5)
A
v
=








+








+









++
121
2
21
11
1
C
CC
s
s
A
gdgs
vm
ωωωω
(6)
A
vm
= (-g
m
)
2
.R
1
R
2

R
//
(7) ; nếu R
1
= R
2
= R
//
=R ta có :
A
vm
= (-g
m
)
2
R
3

ω
1
=
11
1
CR
(8); ω
2
=
22
1
CR

(9); q=
1
C
CC
gdgs
+
(10)

12


22
2
1
1
2
2
1
1
2
2
21
2
4)1(2)1(2
2
qqq
q
h
+







−+++














−++−=
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ωωω
ω

IV. Tích số độ lợi khổ tần (GBW)
:
1. Tích số độ lợi khổ tần của mạch khuếch đại đơn tầng :
* Dùng transistor : GBW =
Him
fA .
(1)
Khi transistor lý tưởng : GBW
max
= f
T

=
eb
m
C
g
'
2
π
(2)
* Dùng FET : GBW =
Hvm
fA .
(1)
2. Tích số độ lợi khổ tần của mạch khuếch đại đa tầng dùng transistor :
Giả thiết r
bb'
= C

b'c
= 0; R
L
<< R
C
.
R
b'e
= R
C
//R
b
//r
b'e
= r
i
//R
b
//r
b'e
(1); ω
1
=
ebeb
CR
''
1
(2)
A
im

= (-g
m
R
b'e
)
n
(3);
12
1
11
−==
n
HH
f
f
ω
ω
(4)