Mạch điện tử - Chương 6.2

Chương 6
14


6.6 Giải tích tín hiệu nhỏ
6.6.1 Mạch tương đương tín hiệu nhỏ:
Mạch tương đương tìn hiệu nhỏ (tần số dải giữa):

 Điện trở gate-source:
h
i
= r
gs
=
∞→
∂
∂
Q
G
GS
i
v
: Hở mạch
 Hệ số khuếch đại áp ngược: h
r
≈ 0
Chương 6
15


 Độ xuyên dẫn (transconductance):

g
m
=
Q
GS
DS
v
i
∂
∂
(S)
Từ công thức:
2
2
1][
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=−=
po
GS
poTNGSnDS
V
v
IVvki

⇒
g
m
=
DSQn
Ik2

 Điện trở drain-source:
r
ds
=
Q
DS
DS
i
v
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∂
∂

Lý thuyết: r

ds

→

∞

Thực tế: r
ds

≈
20 – 500 K
Ω
; r
ds

∼
1/I
DQ

 Hệ số khuếch đại:

Q
GS
DS
v
v
∂
∂
−=
µ

= g
m
r
ds


6.6.2 Mạch khuếch đại áp cực nguồn chung (CS):
Mạch CS
:
Chương 6
16



Mạch tương đương tín hiệu nhỏ
:

Trở kháng vào nhìn từ nguồn: Z
i
= R
3
+ (R
1
// R
2
)
Trở kháng ra nhìn từ tải: Z
o
= R
d

// r
ds

Hệ số khuếch đại áp:
ii
i
oLm
i
L
v
rZ
Z
ZRg
v
v
A
+
−== )//(

Chương 6
17


Ví dụ: Xác đònh A
v
, Z
i
, Z
o
của mạch KĐ dùng MOSFET sau:

Mạch tương đương tín hiệu nhỏ:

Tại D:
Lds
ds
gsm
f
dsgs
Rr
v
vg
R
vv
i
//
+=
−
=

Chương 6
18


Với v
gs
= v
i

⇒

)//(
1
//
1
)/1(
1
Ldsm
fLds
fm
i
ds
v
Rrg
RRr
Rg
v
v
A −≈
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−−==
−

= - 12
Z
i
=
v
f
fdsi
ii
A
R
Rvv
v
i
v
−
=
−
=
1/)(
= 7,7 K
Ω

Z
o
=
dsf
v
o
ds
rR

i
v
i
//
0
=
=
= 13 K
Ω


6.6.3 Mạch theo nguồn (Source follower – CD):
Mạch CD
:

DCLL: V
DD
= v
DS
+ i
DS
(R
s1
+ R
s2
)
Điện áp phân cực: V
GSQ
= - I
DSQ

R
s1

Thông thường, để Q nằm giữa DCLL: v
DS

≈
(V
DD
/ 2) >> V
GSQ

⇒
R
s1
<< R
s2

Chương 6
19


Mạch tương đương tín hiệu nhỏ: (Giả sử bỏ qua R
1
rất lớn)

 Trở kháng ngõ ra (nhìn từ R
s
):
0=

=
i
v
o
s
o
i
v
Z

Ngõ ra: v
s
=
µ
v
gs
+ i
o
r
ds

Do v
i
= 0
→
v
gs
= - v
s

⇒
v
s
= -
µ
v
s
+ i
o
r
ds

⇒
Z
o
=
1+
µ
ds
r

≈

m
g
1
(Giả sử
µ
>> 1)
 Độ lợi áp hở mạch (không có R

s
):
g
s
R
v
v
v
A
s
=
∞→
'

Ngõ ra: v
s
=
µ
v
gs
=
µ
(v
g
– v
s
)
⇒

1

'
+
=
µ
µ
v
A

≈
1 (Giả sử
µ
>> 1)
Chương 6
20


 Trở kháng ngõ vào:
i
g
i
i
v
Z =

Để xác đònh Z
i
, sử dụng nguồn tương đương Thevenin ngõ ra:

⇒

sm
sm
sm
sv
g
s
i
s
v
Rg
Rg
Rg
RA
v
v
v
v
A
+
×
+
=
+
===
11/1
'
µ
µ

Với giả sử R

1
>> R
s2
: i
i
R
1
= v
g
– v
a

≈
v
g
-
s
ss
s
v
RR
R
12
2
+
= v
g
-
gv
ss

s
vA
RR
R
12
2
+

⇒

i
g
i
i
v
Z =

≈

21
2
1
1
1
ss
s
RR
R
R
+

×
+
−
µ
µ

≈
(
µ
+ 1)R
1
(Giả sử R
s2
>> R
s1
)
 Nhận xét: Giống như mạch Emitter Follower (BJT): Z
i
lớn; Z
o
nhỏ; A
v

≈
1