ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ ĐIỆN
LÊN DẢI BĂNG TẦN CỦA
BỘ KHUẾCH ĐẠI
ÑAÙP ÖÙNG TAÀN SOÁ


I- ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH
KHUẾCH ĐẠI
1.1
1.2
1.3
1.4

Sơ lược giản đồ Bode.
Phân tích mạch khuếch đại ở tần số trung bình.
Phân tích mạch khuếch đại ở tần số thấp.
Phân tích mạch khuếch đại ở tần số cao.


1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF GIỚI
THIỆU

•
•
•
•
•
•
•
•
•

f  0, f L 

: Vùng tần số thấp của mạch khuếch đại.
f  ( f , f ) : Vùng tần số trung bình của mạch khuếch đại.
f   f ,  : Vùng tần số cao của mạch khuếch đại.
Trong đó:
fL: tần số cắt dưới của mạch khuếch đại.
fH: tần số cắt trên của mạch khuếch đại.
Độ rộng băng tầng của mạch:
L

H

H

BW: bandwidth.

BW  f H  f L


Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.
Vo
AV 
Vi
a  jb
AV 
a1  jb1
 a 2  b2
20 lg | AV | 20 lg 

 a 2  b2
 1 1
| dB | G ( R, L, C ,  )






Đáp ứng tần số phụ
thuộc vào các thông
số R, L, C và tần số
của tín hiệu AC


Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.

f  0, f L 
f  fL , fH 
f   f H , 


1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.
1. Mạch lọc thông cao (HPF)
là hằng
f  f1 :Với
AV f10dB
 Vo số
 Vi

f  f1 : A  3dB  V  0.707Vi
1
f1 
V
2 RCo

f1
được
f  f1 : AV Ta có20log
10
f f
| A |   10 log 1  
f  0.1 f1 : AV  20dB  f
V

dB

10

1 



2





1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.
Vớif : A  0dB  V  V
f 
2
V
o
i

f
f
f

1
f 2f 2: AV  3dB  Vo  0.707Vi
2 RC

f
V  20log10
 f2

Ta fcó: A

2

 f  
| AV |dB  10log10 1    
 10 f 2 : AV  20dB   f 2  
2

1.2 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số trung bình.
Tại vùng tần số trung bình:
• Các tụ liên lạc có giá trị trở kháng thấp, xem
như ngắn mạch.
• Các điện dung kí sinh có giá trị trở kháng
cao, xem như hở mạch.
Cc   : X Cc 

1
 0
jCc

C S   : X CS 

1
 0
jCS 

C E   : X CE 

1
 0
jC E 


 Một mạch khuếch đại lý tưởng thì độ rông băng tần
(BW) là vô cùng.
 Thực tế một mạch khuếch đại chỉ làm việc giới hạn
trong một dãy tần số nào đó, do ảnh hưởng bởi các tụ
liên lạc, tụ bypass và các tụ kí sinh (trong các chuyển

tiếp pn của transistor).
 Độ rộng băng tần của mạch bò giới hạn bởi tần số cắt
dưới và tần số cắt trên
 Tần số cắt của mạch là tại đó độ lợi của mạch giảm
đi căn bậc hai của hai hay nói cách khác giảm đi 3dB.
 Tần số cắt dưới bò ảnh hưởng bởi các tụ liên lạc và tụ
bypass (CE)
 Tần số cắt trên bò ảnh hưởng bởi các tụ kí sinh trong
các chuyển tiếp pn của transistor.


Thường đáp ứng tần số của mạch khuếch đại được
khảo sát dưới dạng giản đồ Bode.


Tại sao tần số cắt của mạch là tại đó độ lợi của mạch giảm
đi căn bậc hai của hai hay nói cách khác giảm đi 3dB?
• Công suất tín hiệu ra tại vùng tần số trung bình:
POmid 

VO2
RO



AVmid Vi

2

RO

• Công suất tín hiệu ra tại tần số cắt:
POH , L 

2
O

V

RO



 AVmid



V

2 i
RO

2

 0.5

AVmid Vi

2

RO

• Vậy tần số cắt là tại đó công suất tín hiệu ra giảm đi một
nữa so với tín hiệu tại dải tần trung bình của mạch.


II. PHÂN TÍCH GIẢN ĐỒ BODE CỦA MẠCH
LỌC THÔNG THẤP VÀ THÔNG CAO:

• 1. Mạch lọc thông cao:

Ta có:

VO
R
1
AV 


Vi R  jX C 1  j 1
2fRC

Đặt:

1
f1 
2RC

Vậy:

AV 

1
1 j

f1

f


Biên độ:

AV 
.

Pha

1
f
1   1 
 f

AV tính theo ñôn vò dB:
AV

( dB )

 20 log10

f1

  arctg
f

2

2

 f1  
1
 10 log10 1    
2
  f  
f


1
1 

f



f  f1 : AV  0dB

  45

f  f1 : AV  3dB

f  f1 : AV  20 log10

  00

f1
f

f  0.1 f1 : AV  20dB
vaäy AV giaûm 20dB/decade

0

  90 0


Đáp ứng biên độ và đáp ứng pha của mạch lọc
thông cao


2. Mạch lọc thông thấp

Ta có:

Đặt:
Vậy:

VO
 jX C
1
AV 



Vi
R  jX C 1  j 2fRC

1
f2 
2RC

1
AV 
1 j f

f2


AV

Bieõn ủoọ cuỷa AV:
Pha:

2

f 1
f
2

f
arctg
f2

AV tớnh theo ủụn vũ dB:

AV

Khi

1

( dB )

20 log10

f f 2 : AV 0dB
00

2



1
f
10 log10 1
2
f 2
f 1
f
2

f f 2 : AV 3dB

45 0

f f 2 : AV 20 log10

f
f2

f 10 f 2 : AV 20dB vaọy AV giaỷm 20dB/decade
90 0


Đáp ứng biên độ và đáp ứng pha của mạch lọc
thông thấp.


III. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẠI
VÙNG TẦN SỐ TRUNG BÌNH
1. Mạch khuếch đại dùng BJT

Xét mạch khuếch đại như hình sau:

Tại vùng tần số trung bình là vùng tần số tại đó các tụ liên lạc có
giá trò trở kháng thấp nên xem như bò ngắn mạch (không ảnh hưởng)
và các điện dung kí sinh có giá trò trở kháng cao (xem như hở
mạch).


Ta coù: Ri  R1 // R2 // hie
R0  RC // ro
RS

VS

Avs _ mid

VO
RC // RL
Ri



VS
re
Ri  RS

Ib
R2

R1

hie

hfe Ib

RC

RL


2. Mạch khuếch đại dùng FET
Xét mạch khuếch đại như hình sau:

Rsig

VS

RG

Vgs

gm Vgs

RD
RL

Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại


Ta coù:

Ri  RG
R0  RD

Avs _ mid

VO
Ri

  g m ( RD // RL ) 
VS
Ri  RS

IV. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI Ở TẦN SỐ
THẤP
1. Mạch khuếch đại dùng BJT

Xét ảnh hưởng của tụ CS

Ta có:
Nên:

Vậy:

Ri  R1 // R2 // hie
Vi 

Ri
VS
RS  Ri  jX C

RC // RL
Ri
AVS  

re
Ri  RS  jX C

Và

Avs _ mid

VO
RC // RL
Ri



VS
re
Ri  RS


Vậy:

AVS
AVS _ mid

Hay:

AVS
AVS _ mid

Ri
Ri  RS


Ri  RS  jX CS
Ri

Ri  RS


Ri  RS  jX CS

Suy ra tần số cắt dưới của mạch là:
f LS 

1
2 RS  Ri C S


Kết luận mạch khuếch đại ở tần số thấp ảnh
hưởng tụ Cs.

Để xét ảnh hưởng
Ta có
của tụ CS, xem như
R1||R2

Ri

Vi

hie   re

Ri  R1 || R2 || hie
CE  
Ri
Vi  CC   VS
RS  Ri  jX C

1

f LS 
2  RS  Ri  CS


Xét ảnh hưởng của tụ CC:

Ta có:

RO
VO   RL
h fe I b
RO  ( RL  jX CC )

VO VO Vi
RC
Ri
AVS 

   RL

VS Vi VS
RC  ( RL  jX CC ) re Ri  RS



Avs _ mid

VO
RC // RL
Ri




VS
re
Ri  RS

