Đáp ứng tần số Mạch điện cơ bản

Chöông 5:
Ñaùp öùng taàn soá

1


NỘI DUNG
Đáp ứng tần số tổng quát
 Đáp ứng tần số thấp
 Đáp ứng tần số cao


Chương 5-2


5.1 Đáp ứng tần số tổng quát






Đáp ứng biên độ và pha
Đáp ứng tần số tổng quát của mạch khuếch đại RC
Phương pháp vẽ tiệm cận
Thang logarith
Trở kháng tương đương RC
 Song song
 Nối tiếp

Chương 5-3

Đáp ứng biên độ và pha
| A | a 2  b2


A = a+bj = |A|∠A

b
A  arctg ( )
a

Zc = 1/jωC = 1/2πfC là một hàm theo f
 f = 0: Zc = ∞: Chế độ DC
 f ≠ 0: Chế độ AC
 Ngun nhân của việc đáp ứng tần số là do:


Bên ngồi: tụ ghép và tụ bypass (vùng tần số thấp)
 Bên trong: điện dung ký sinh (vùng tần số cao)


Chương 5-4


Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại RC
|A|
Am
Am

-------

2

Tần số
thấp

Tần số giữa

fL




Tần số
cao

B  fH  fL

fH

f

Ở dãy tần số thấp: các tụ gắn bên ngồi.
Ở dãy tần dãy giữa: khơng xét ảnh hưởng của tụ.
Ở dãy tần số cao: các điện dung ký sinh bên trong của
linh kiện.
Chương 5-5

Phöông phaùp veõ tieäm caän
1) Tìm độ lợi |Ai|, chuyển sang |Ai|dB
2)Vẽ từng thừa số, sau đó cộng các đồ thị riêng lẻ lại với nhau
VD:

j  z
A( )  Am
j   p

Chuyển sang dB:

A( ) dB  20lg Am  20lg  2  z 2  20lg  2   p 2
(1)

Hằng số

(2)

(3)

>> z: 20dB/dec

>> p: 20dB/dec

<<Z: 20lg Z

<< p: 20lg p
Chương 5-6

Phöông phaùp veõ tieäm caän (tt)
(2)
(1)

(3)
Chương 5-7


Thang logarith

|A|dB

-2

-1

0.01 0.1

0

1

1

10

2

3

100 1000

lgω

ω (rad/s)

Chương 5-8


Trôû khaùng töông ñöông

Chương 5-9


5.2 Đáp ứng tần số thấp





Mô hình tương đương của BJT và FET
Ảnh hưởng của tụ thoát
Ảnh hưởng của tụ ghép
Ảnh hưởng của tụ thoát và tụ ghép
 Tụ ghép ngõ vào
 Tụ ghép ngõ ra
 Tụ ghép ngõ vào và ngõ ra

Chương 5-10

Moâ hình töông ñöông cuûa BJT vaø FET

Chương 5-11


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt

Chng 5-12


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt (tt)

Rb / / Ri
RC
iL iL ib
Ai (s) . h fe
.
ii ib ii
RC RL Rb / / Ri hie Re* / /Ce*
1
Rb / / Ri
RC
Re .Ce
Ai (s) h fe
.
.
1
RC RL Rb / / Ri hie s
Ce*.( Re* / /( Rb / / Ri hie )

s

Chng 5-13


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt (tt)
s z1
Ai ( s) Aim .
s p1

Aim = Ai (j)| => + =

z1

RC
Rb / / Ri
h fe
.
RC RL Rb / / Ri hie

1
=
Re .Ce

p1 =

(s j )

1
Ce* .( Re* / /( Rb / / Ri hie )

zero ca hm truyn t
cc ca hm truyn t

Chng 5-14


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt (tt)

Gin bode ca hm truyn: z1 < p1
Ta cú biu thc:
2 z21
| Ai ( ) |dB 20log(| Ai ( j ) |) 20log(| Aim | .
)
2
2
p1


| Ai ( ) |dB 20log | Aim | 20log 2 z21 20log 2 p21

z1
z1 | Ai ( ) |dB Aio 20log(| Aim |
) dc 0dB/decac
p1
z1 p1 | Ai ( ) |dB 20log(| Aim | .

p1 | Ai () |dB 20log(| Aim |)

1

) 20log

p1
dc 20dB/decac

dc 0dB/decac
Chng 5-15


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt (tt)
|Ai |dB

z1

p1 = L

z1
Trong ú: Aio Aim *
p1
Chng 5-16


Anh hửụỷng cuỷa tuù thoaựt (tt)

Tỡm tn s ct thp L = 2fL :
L2 z21 | Aim |
| Aim |
| Ai (L ) |
| Aim |

2
2
2
2
L p1

2(L2 z21 ) L2 p21
L2 p21 2z21


2
2
Nhn xột : iu kin cú L >0: p1 2z1



2
2
L p1


2

Thc t: p1
z1 nờn

Chng 5-17

Anh hửụỷng cuỷa tuù gheựp

Chng 5-18


Anh hửụỷng cuỷa tuù gheựp (tt)

Rb
RC
iL iL ib i*
Ri
Ai (s) . * . h fe
.
.
*
ii ib i ii
RC RL ZCc Rb hie Re Ri ZCb R"
Ai (s) h fe

RC
.
RC RL s

s
1
Cc .( RC RL )

.

Rb

Ri
.
.
"
*
Rb hie Re Ri R s

s
1
Cb .( Ri R" )
Chng 5-19


Anh hửụỷng cuỷa tuù gheựp (tt)
s
s
Ai (s) Aim .
.
s p1 s p 2

Aim = Ai (j)| => + =

p1 =

p2 =

h fe

(s j )

Rb
RC
Ri
.
.
RC RL Rb hie Re* Ri R"

1
Cc .( RC RL )
1
Cb .( Ri R" )

l cỏc cc ca hm truyn t

Chng 5-20


Anh hửụỷng cuỷa tuù gheựp (tt)
Gi s ta cú p1 < p2
|Ai |dB

|Aim
|

p1

p2

L

(rad/s)

Chng 5-21


Anh hửụỷng cuỷa tuù gheựp (tt)

Tỡm tn s ct thp L = 2fL :
| Aim |
|A |
L2
| Ai (L ) |
| Aim |
im
2
2
L2 p21 . L2 p2 2

2L4 (L2 p21 ).(L2 p2 2 )
L4 ( p21 p2 2 ).L2 p21. p2 2 0

Gi s p1 << p2
L4 p2 2 .L2 0

2
2

.

=> nu gn ỳng: p1 p 2 0

L p 2
Chng 5-22


Ảnh hưởng của tụ thoát
và tụ ghép ngõ vào

Chương 5-23


Ảnh hưởng của tụ thoát
và tụ ghép ngõ vào (tt)

Đặt : Ztd = Rb //(hie+R* e //C* e )


iL iL ib i
Ai ( s)   .  .
ii
ib i ii

Chương 5-24


Ảnh hưởng của tụ thoát
và tụ ghép ngõ vào (tt)
iL
Rc
  hfe.

ib
Rc  RL

1
ib
Rb
Rb
Re*Ce*
Rb
s   z1
 

.

.
1
Re
i
Rb  hie s 
Rb  hie s   p1
Rb  hie 
Ce* ( Re* / /(hie  Rb )
1  Re*Ce* s



i
ii

s

Ri


Ri 

1
Cb s

Ri



*

 Z td
Ri 

1
Cb s

Rb ( hie 


Rb  hie

Re

)

*
*
1  Re Ce
*
Re

*
*
1  Re Ce

*
* *
Ri [ sCb [ Re  ( Rb  hie)(1  sCe Re )]]

*
* *
*
* *
*
* *
Ri [ sCb [ Re  ( Rb  hie)(1  sCe Re )]]  Re  ( Rb  hie)(1  sCe Re )  RbCb s[ Re  hie (1  sCe Re )]
Chương 5-25