Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 11 pptx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (363.79 KB, 7 trang )


71

Khi s

d

ng FET trong các m

ch
đ
i

n t

, c

n l
ư
u ý t

i m

t s


đặ
c
đ
i


m chung
nh

t sau
đ
ây:
- Vi

c
đ
i

u khi

n
đ
i

n tr

kênh d

n b

ng
đ
i

n áp U
GS

trên th

c t
ế
g

n nh
ư
không làm
t

n hao công su

t c

a tín hi

u,
đ
i

u này có
đượ
c do c

c
đ
i

u khi


n h

u nh
ư
cách li v


đ
i

n v

i kênh d

n hay
đ
i

n tr

l

i vào c

c l

n (10
9
÷10

13
Ω so v

i lo

i tranzito bipolal
dòng
đ
i

n dò
đầ
u vào g

n nh
ư
b

ng không, v

i công ngh

CMOS
đ
i

u này g

n
đạ

t
t

i lí t
ưở
ng. Nh

n xét này
đặ
c bi

t quan tr

ng v

i các m

ch
đ
i

n t

analog ph

i làm
vi

c v


i nh

ng tín hi

u y
ế
u và v

i m

ch
đ
i

n t

digital khi
đ
òi h

i cao v

m

t
độ
tích
h

p các ph


n t

cùng v

i tính ph

n

ng nhanh và chi phí n
ă
ng l
ượ
ng
đ
òi h

i th

p c

a
chúng.
-
Đ
a s

các FET có c

u trúc

đố
i x

ng gi

a 2 c

c máng (D) và ngu

n (S). Do
đ
ó các
tính ch

t c

a FET h

u nh
ư
không thay
đổ
i khi
đổ
i l

n vai trò hai c

c này.
- v


i JFET và MOSFET ch
ế

độ
nghèo, dòng c

c máng
đạ
t c

c
đạ
i I
D
I
Dmax
, lúc
đ
i

n áp
đặ
t vào c

c c

a b

ng không U

GS
= 0. Do v

y chúng
đượ
c g

i chung là h

FET
th
ườ
ng m

. Ng
ượ
c l

i, v

i MOSFET ch
ế

độ
gi

u, dòng I
D
=0 lúc U
GS

= 0 nên nó m

i
đượ
c g

i là h

FET th
ườ
ng khoá. Nh

n xét này có ý ngh
ĩ
a khi xây d

ng các s
ơ

đồ

khoá ( m

ch lôgic s

) d

a trên công ngh

MOS.

-Trong vùng g

n g

c c

a h


đặ
c tuy
ế
n ra c

a FET khi U
DS


1,5V, dòng c

c
máng I
D
t

l

v

i U

GS
. Lúc
đ
ó, FET t
ươ
ng
đươ
ng nh
ư
m

t
đ
i

n tr

thu

n có giá tr

thay
đổ
i
đượ
c theo U
GS
. Dòng I
D
càng nh


khi khi U
GS
càng âm v

i lo

i kênh n, ho

c
ng
ượ
c l

i I
D
càng nh

khi U
GS
> 0 càng nh

v

i lo

i kênh p. Hình 2.54 mô t

h



đặ
c
tuy
ế
n ra c

a FET trong vùng g

n g

c.

Hình 2.54a: Đặc tuyến ra vùng gần gốc
I
D
U
DS
U
GS

72


Hình 2.54b: Dạng đóng vỏ MOSFET trong thực tế
S

d

ng tính ch


t này c

a FET, có th

xây d

ng các b

ph

n áp có
đ
i

u khi

n
đơ
n gi

n nh
ư
hình 2.55.
Khi
đ
ó h

s


chia áp là: η =
vao
ra
U
U
=
)U(r+R
)U(r
dKDS
dKDS
(2-98b)
ph

thu

c vào
đ
i

n áp
đ
i

u khi

n U
dK
, th
ườ
ng ch


n R>> r
DS0

để
d

i η
đủ
r

ng. L
ư
u ý
là khi U
DS
> 1V tính ch

t tuy
ế
n tính gi

a I
D
và U
DS
( v

i các U
GS

khác nhau ) không còn
đ
úng n

a. N
ế
u s

d

ng c

vùng xa g

c h
ơ
n 1V, c

n tuy
ế
n tính hoá theo m

ch hình
2.55b.
Đ
i

n tr

R

2

đư
a m

t ph

n
đ
i

n áp U
DS
t

i c

c c

a b

sung cho U
GS
bù l

i
ph

n cong c


a r
DS
. Khi ch

n R
2
= R
3
>> r
DS
thì
U
GS
=
2
1
(U
dK
+ U
DS
) (2-99)
và h


đặ
c tuy
ế
n ra
đượ
c tuy

ế
n tính hoá trong m

t
đ
o

n U
DS
t

1V t

i 1,5V.

73



Hình 2.55: Nguyên lí bộ phân áp có điều khiển dùng JFET
-T
ươ
ng t

nh
ư
v

i tranzito l
ưỡ

ng c

c, t

n t

i 3 ki

u m

c FET trong các m

ch
khu
ế
ch
đạ
i là máng chung MC, ngu

n chung NC và c

a chung. Tuy nhiên m

ch c

a
chung r

t ít g


p trong th

c t
ế
. Hai d

ng MC và NC cho trên hình 2.56 v

i các tham s


tóm t

t c

a t

ng lo

i trong ý ngh
ĩ
a là m

t t

ng khu
ế
ch
đạ
i

đ
i

n áp (xem thêm

m

c
2.3).

M

ch ngu

n chung M

ch máng chung
H

s

khu
ế
ch
đạ
i
đ
i

n áp

K
u
=
[ ]
)//(1
1
DSS
rRS+

K
u
= -S(R
D
//r
DS
) = -SR
D

Đ
i

n tr

vào
R
vào
= r
GS




R
vào
= r
GS



Đ
i

n tr

ra R
ra
= (R
D
//r
DS
) R
ra
= R
S
//(1/S)
(2-100) (2-101)
-Khi thay th
ế
các FET kênh n b

ng lo


i FET kênh p trong các m

ch
đ
i

n, c

n
thay
đổ
i c

c tính các
đ
i

n áp ngu

n c
ũ
ng nh
ư
c

c tính các
đ
iôt và t


hoá
đượ
c s


d

ng trong
đ
ó. Lúc
đ
ó các ch

c n
ă
ng ch

y
ế
u c

a m

ch không thay
đổ
i, c
ũ
ng gi

ng

nh
ư
v

i hai lo

i tranzito l
ưỡ
ng c

c npn và pnp t
ươ
ng

ng
đ
ã xét.

74


Hình 2.56: Nguyên lí mạch Sc và Dc
2.3. KHUẾCH ĐẠI
2.3.1. Những vấn đề chung
a – Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại
M

t

ng d


ng quan tr

ng nh

t c

a tranzito là s

d

ng nó trong các m

ng
để
làm
t
ă
ng c
ườ
ng
độ

đ
i

n áp hay dòng
đ
i


n c

a tín hi

u (mà th
ườ
ng g

i là m

ch khu
ế
ch
đạ
i). Th

c ch

t khuy
ế
ch
đạ
i là m

t quá trình bi
ế
n
đổ
i n
ă

ng l
ượ
ng c

a ngu

n cung c

p
1 chi

u (không ch

a
đự
ng thông tin)
đượ
c bi
ế
n
đổ
i thành d

ng n
ă
ng l
ượ
ng xoay
chi


u (có quy lu

t bi
ế
n
đổ
i m

ng thông tin c

n thi
ế
t).Nói cách khác,
đ
ây là m

t quá
trình gia công x

lí thông tin d

ng analog.
Hình 2.57
đư
a ra c

u trúc nguyên lí
để
xây d


ng m

t t

ng khu
ế
ch
đạ
i.Ph

n t

c
ơ

b

n là ph

n t


đ
i

u khi

n (tranzito) có
đ
i


n tr

thay
đổ
i theo s


đ
i

u khi

n c

a
đ
i

n áp
hay dòng
đ
i

n
đặ
t t

i c


c
đ
i

u khi

n baz
ơ
c

a nó, qua
đ
ó
đ
i

u khi

n quy lu

t bi
ế
n
đổ
i
dòng
đ
i

n c


a m

ch ra bao g

m tranzito và
đ
i

n tr

R
C
và t

i l

i ra ví d

l

y gi

a 2
c

c colect
ơ
và emit
ơ

, ng
ườ
i ta nh

n
đượ
c m

t
đ
i

n áp bi
ế
n thiên cùng quy lu

t v

i tín
hi

u vào nh
ư
ng
độ
l

n
đượ
c t

ă
ng lên nhi

u l

n.
Để

đơ
n gi

n, gi

thi
ế
t
đ
i

n áp vào
c

c
đ
i

u khi

n có d


ng hình sin. T

s
ơ

đ
ò hình 2.57, ta th

y r

ng dòng
đ
i

n và
đ
i

n
áp

m

ch ra (t

l

v

i dòng

đ
i

n và
đ
i

n áp tín hi

u vào) c

n ph

i coi nh
ư
là t

ng các
thành ph

n xoay chi

u (dòng
đ
i

n và
đ
i


n áp) trên n

n c

a thành ph

n m

t chi

u I
O

và U
O
(h.2.57). Ph

i
đả
m b

o sao cho biên
độ
thành ph

n xoay chi

u không v
ượ
t quá

thành ph

n m

t chi

u, ngh
ĩ
a là I
0


I
m
và U
0


U
m
. N
ế
u
đ
i

u ki

n
đ

ó không
đượ
c tho


mãn thì dòng
đ
i

n

m

ch ra trong t

ng kho

ng th

i gian nh

t
đị
nh s

b

ng không và
s


làm méo tín hi

u d

ng ra.

75



Hình 2.57: Nguyên lý xây dựng tầng khuếch đại

Để

đả
m b

o công tác cho t

ng khu
ế
ch
đạ
i m

ch ra c

a nó ph

i có thành ph


n
dòng m

t chi

u I
0

đ
i

n áp m

t chi

u U
0
. T
ươ
ng t

,

m

ch vào, ngoài ngu

n tín
hi


u c

n khu
ế
ch
đạ
i, ng
ườ
i ta
đặ
t thêm
đ
i

n áp m

t chi

u U
V0
(hay là dòng
đ
i

n m

t
chi


u I
vo
). Thành ph

n dòng
đ
i

n và
đ
i

n áp m

t chi

u xác
đị
nh ch
ế

độ
t
ĩ
nh c

a t

ng
khu

ế
ch
đạ
i. Tham s

c

a ch
ế

độ
t
ĩ
nh theo m

ch vào (I
vo
, U
vo
) và theo m

ch ra (I
o
, U
o
)
đặ
c tr
ư
ng cho tr


ng thái ban
đầ
u c

a s
ơ

đồ
khi không có tín hi

u vào.
b – Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại

Để

đ
ánh giá ch

t l
ượ
ng c

a 1 t

ng khuy
ế
ch
đạ
i, ng

ườ
i ta
đị
nh ngh
ĩ
a các ch

tiêu
và tham s

c
ơ
b

n sau:
H

s

khu
ế
ch
đạ
i
K=
Đạ
i l
ượ
ng
đầ

u ra /
Đạ
i l
ượ
ng
đầ
u vào
Nói chung vì t

ng khu
ế
ch
đạ
i có ch

a các ph

n t


đ
i

n kháng nên K là m

t s


ph


c:
K= K exp(j )
k
ϕ

Ph

n mô
đ
un
K
th

hi

n quan h

v

c
ườ
ng
độ
(biên
độ
) gi

a các
đạ
i l

ượ
ng
đầ
u
ra và
đầ
u vào, ph

n góc pha
k
ϕ
th

hi

n
độ
d

ch pha gi

a chúng và nhìn chung
độ

l

n c

a K và
k

ϕ
ph

thu

c vào t

n s


ω
c

a tín hi

u vào. N
ế
u bi

u di

n K = f
1
(
ω
)
ta nh

n
đượ

c
đườ
ng cong g

i là
đặ
c tính biên
độ
- t

n s

c

a t

ng khu
ế
ch
đạ
i.
Đườ
ng
bi

u di

n
k
ϕ

=f
2
(
ω
)
đượ
c g

i là
đặ
c tính pha - t

n s

c

a nó.
Th
ườ
ng ng
ườ
i ta tính K theo
đơ
n v

logarit g

i là
đơ
n v



đ
exiben (dB)

76

K (dB) = 20lg K (2-103)
Khi ghép liên ti
ế
p n t

ng khu
ế
ch
đạ
i v

i các h

s

khu
ế
ch
đạ
i t
ươ
ng


ng là
k
1
…k
n
thì h

s

khu
ế
ch
đạ
i t

ng c

ng c

a b

khu
ế
ch
đạ
i xác
đị
nh b

i:

K= k
1
,k
2
,…,k
n

Hay K (dB) =
1
k (dB) + … +
n
k (dB) (2-104)

Hình 2.58: Đặc tuyến biên độ - tần số và pha của tầng khuếch đại


Đặ
c tính biên
độ
c

a t

ng khu
ế
ch
đạ
i là
đườ
ng bi


u di

n quan h

U
ra
=f
3
(U
vào
)
l

y

m

t t

n s

c


đị
nh c

a d


i t

n s

tín hi

u U
vào
.
D

ng
đ
i

n hình c

a K = f
1
(
ω
) và U
ra
= f
3
(U
vào
)
đố
i v


i m

t b

khu
ế
ch
đạ
i
đ
i

n áp
t

n s

th

p cho trên hình 2.58:

Tr

kháng l

i vào và l

i ra c


a t

ng khu
ế
ch
đạ
i
đượ
c
đị
nh ngh
ĩ
a:
Z
vào
=
vao
vao
I
U
; Z
ra
=
ra
ra
I
U
(2-105)
Nói chung chúng là các
đạ

i l
ượ
ng ph

c : Z= R + jX

Méo không
đườ
ng th

ng do tính ch

t phi tuy
ế
n các ph

n t

nh
ư
tranzito gây ra
th

hi

n trong thành ph

n t

n s



đầ
u ra là t

n s

l

(không có m

t


đầ
u vào). Khi
U
vào
ch

có thành ph

n t

n s


ω
, U
ra

nói chung có các thành ph

n n
ω
(n = 0,1,2…)

77

v

i các biên
độ
t
ươ
ng

ng là U
nm
lúc
đ
ó h

s

méo không
đườ
ng th

ng do t


ng
khu
ế
ch
đạ
i gây ra
đượ
c
đ
ánh giá là:

γ
=
m1
2
1
2
nm
2
m3
2
m2
U
)U+ +U+U(
% (2-106)
Trên
đ
ây nêu m

t s


ch

tiêu quan tr

ng nh

t c

a 1 t

ng hay (m

t b

khu
ế
ch
đạ
i
g

m nhi

u t

ng). C
ă
n c


vào các ch

tiêu này, ng
ườ
i ta có th

phân lo

i các b


khu
ế
ch
đạ
i v

i các tên g

i và
đặ
c
đ
i

m khác nhau. Ví d

theo h

s


K có b

khu
ế
ch
đạ
i
đ
i

n áp (v

i yêu c

u c
ơ
b

n là có K
umax
, Z
vào
>> Z
nguồn
và Z
ra
<< Z
tải
, b


khu
ế
ch
đạ
i
công su

t (K
pmax
,Z
vào


Z
nguồn
, Z
ra


Z
tải
) hay b

khu
ế
ch
đạ
i dòng
đ

i

n (v

i K
imax
,Z
vào

<< Z
nguồn
, Z
ra
>> Z
tải
).
C
ũ
ng có th

phân lo

i theo d

ng
đặ
c tính
K
= f
1

(
ω
), t


đ
ó có các b

khu
ế
ch
đạ
i
1 chi

u, khu
ế
ch
đạ
i t

n s

th

p, b

khu
ế
ch

đạ
i t

n s

cao , b

khu
ế
ch
đạ
i ch

n l

c t

n
s

… ho

c theo các ph
ươ
ng pháp ghép t

ng…
c – Các chế độ làm việc cơ bản của một tầng khuếch đại

Để

ph

n t

khu
ế
ch
đạ
i (tranzito) làm vi

c bình th
ườ
ng, tin c

y

m

t ch
ế

độ
xác
đị
nh c

n hai
đ
i


u ki

n c
ơ
b

n:

Xác l

p cho các
đ
i

n c

c baz
ơ
, colect
ơ
và emit
ơ
c

a nó nh

ng
đ
i


n áp 1 chi

u
c


đị
nh, g

i là phân c

c tính cho ph

n t

khu
ế
ch
đạ
i.
Đ
i

u này
đạ
t
đượ
c nh

các

ph
ươ
ng pháp phân c

c ki

u dòng hay ki

u
đị
nh áp nh
ư

đ
ã trình bày

ph

n 2.2.3 khi
nói t

i tranzito.



n
đị
nh ch
ế


độ
t
ĩ
nh
đ
ã
đượ
c xác l

p
để
trong quá trình làm vi

c, ch
ế

độ
c

a
ph

n t

khu
ế
ch
đạ
i ch


hoàn toàn ph

thu

c vào
đ
i

n áp
đ
i

u khi

n
đư
a t

i l

i vào.
Đ
i

u này th
ườ
ng
đượ
c th


c hi

n nh

các ph
ươ
ng pháp h

i ti
ế
p âm thích h

p (s

nói
t

i

ph

n ti
ế
p sau).

Khi tho

mãn hai
đ
i


u ki

n trên,
đ
i

m làm vi

c t
ĩ
nh c

a tranzito s

c


đị
nh

1 v


trí trên h


đặ
c tuy
ế

n ra xác
đị
nh
đượ
c b

ng cách sau:
T

hình v

2.57 có ph
ươ
ng trình
đ
i

n áp cho m

ch ra lúc U
vào
=0 là:
U
Ceo
= I
co
R
c
= E
c

(2-107)
Khi U
vào


0 U
CE
+ I
c
E
c
(2-108)
Ph
ươ
ng trình (2-107) cho ta xác
đị
nh 1
đườ
ng th

ng trên h


đặ
c tuy
ế
n ra c

a
tranzito g


i là
đườ
ng t

i 1 chi

u c

a t

ng khu
ế
ch
đạ
i. Ph
ươ
ng trình (2-108) cho xác
đị
nh
đườ
ng th

ng th

hai g

i là
đườ
ng t


i xoay chi

u
đặ
c tuy
ế
n ra
độ
ng c

a t

ng
khuy
ế
ch
đạ
i (h.2.59).
Đ
i

m làm vi

c t
ĩ
nh P xác
đị
nh b


i các t

a
độ
(I
co
U
CEO
) hay (U
CEO
, U
BEO
) tùy theo
v

trí c

a P trên
đườ
ng th

ng t

i, ng
ườ
i ta phân bi

t các ch
ế


độ
làm vi

c khác nhau
c

a m

t t

ng khu
ế
ch
đạ
i nh
ư
sau:

×