Chương 5 Khuếch đại tín hiệu nhỏ

Giáo trình Điện tử cơ
bản
Chương 5. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ


I. Mạch khuếch đại Transistor
K hich
o tín hiệ
u ( ac
) tá c độ
n g vào
m ạchh
) u ếch
đạiđã được
p hân

•

+ VCC

cực tr ước ( H)))
)á c dòn g điệ
n và

RC

điện t hế s ẽ t ha) đổi

iC

chun g qu an h điểm t ĩ n h

•

điều hàn h Q ( H))))
)á) )òn) ))) )) gồ
m có
t hàn h p hầ
n D) và cả

•

RB

t hàn h p hầ
n ))

+
vs
-

)á) )))n t)) v)) ) v))
))m )ó )) t)àn) p))n ))
và ) )
ả

t)àn) p))n ))

iB

VBB

+

H))

Q
+
vBE
-

vo
+
vCE
-


•

K hu ếch
đạitín hiệ
u n hỏ

i)

ic

))

))Q
ib

))Q

)

)

+ Vcc

t
Rc

ICQ
+icb
Co

R1

v))

IBQ +ib

Ci

v be

+
VBEQ
+vbe
_

v))
+

V))Q

-

t
t

R2

RE

+
VCEQ
+vce

vo

v))

_

IEQ
+ie

+

vi

)

t

CE

V))Q

)


•

)á c tr ị s ố dòn g điện và điện t hế đều là t ổn g cộn g
t)àn) p))n xo)) ))))u ( ))) v)) t)àn) p))n ) ))))u ( )))) và
được v iết n hư s au)

iB = I

•
•
•

+ ib

(1a )

i C = I CQ + i c

(1b)

BQ

v CE = V

CEQ

+ v ce

v BE = V

BEQ

+ v be

( 1c )
( 1d )

)b) ))) vbe) v)) là tr ị s ố t ức t hời của t hàn h p hần xo a)
))))u ( ))))
))) ))) v))) v)) là tr) s) t)) t))) t)n) ))n) ))m )) t)àn) p))n
)) và t)àn) p))n )) )
))Q) ))Q) V))Q) V))Q là t)àn) p))n )) ( là tr) s) )))m t)n)
)))u )àn) Q)



) hân giải bằn g đồ t hị

)) ( m))
(u))

))

)

))=

))u)

))

))

ib

ic
)

))

))Q)
Q

Q

))Q
))

)

))

))

))))

)

)
V))Q

)

))

))

)) v))(V)

V)) v be
v))

)

)))) V ))Qv))(V)
)))))

•

T)

) ó ) á)

tr) s) u)

Điểm t ĩn h điều hàn h Q ())=))u)) ))Q=)m)) V))Q= )V )
)á)

tr) s) t) ) ) ) ) )

( ) ) ))

v)) = ))))V – ))))V= )))))V = ))mV
)) = ))u) – ))u)= ))u)
)) = )m) – )m) = )m)
v))= )V – ))V = )V

•

Tín)

)))) )

) ) l) )

) òn) ) ))=

) ) l) )

t) ) )

= )))i) = )m))))u) = )))

)v =v)))v))=) )V) ))))V = ) )))

T ổn g tr ở vào R ) = v)))))=))mV) ))u)=))
T)n) tr) r) ) Ro = v))))) = )V))m) = ))

β

Ω

Ω


2mA
−6V
I
V
c
o
= 100 Av =
=
= −200
Ai = =
I b 20µ A
V i 0, 03V

) hân giải bằn g đồ t hị
))

( m))
)) (u))

)
))=

))u)

))

ic
)

))
))

))

))Q)

Q
Q

))Q
))
)
))

))
))))

)

)
) ))
)))) V ))Qv))(V)

))

)) v))(V)

V)) v be

V))Q
)))))

v))

)


Mạch tương đương của mạch khuếch đại
điện thế
RS
+
_

vS

Rout
+
vin
–

Av in
R in

+
+
_

RL

vL
–


2.Sơ đồ đơn giản mạch khuếch đại
RS
+
+
_

vS (t )

Gain, A

RL

v L (t )
–

Source

Amplifier

Load


))))) ạch t ươn g đươn g tron g chế độ độn g

•

T heo m ạch điện ở h)))vùn gn ền)p hát cho
V))+vs = ))R)+v))
V))+vs = ())Q+)b)R)+ (V))Q+v)))

())
())

s ắp x ếp l ại)
V)))))Q)V))Q= ))R)+v)))vs

())

) hi cho v ế p hải của ()) bằn g zero) còn l ại)
vs = ))R) + v))

())

là p hươn g trìn h vòn g n ền)p hát v ới m ọi s ố hạn g D) cho
))n) ))ro)

•

T ươn g t ự v ới p hươn g trìn h vòn g t hu – p hát)


V))=))R) + v))

())

V)) = ())Q+)))R)+ ( V))Q+v)))

())

V)) – ))QR)) V))Q = ))+v))

())

Ha))

))o v) )ên p))) ()) ))n) ))ro t) )ó)
))R)+v)) = )
v)) = ) ))R)

()) à

()))

là p)))n) trìn) vòn) t)u)p)át v)) m)) s) ))n) )) ))n) ))ro )
) hươn g trìn h ()) và ())) l iên qu an đến cá c t hôn g s ố ac
tron g m ạch
) )á c p hươg
n trìn h nà) có được
tr ựct iế
p bằ
n g cá ch
cho t ất cả cá c dòn g và t hế D) bằn g zero)


•

L)u ý r)n) )
)))) n)) t)t ))o )))n t)) ))n) ))ro V=)
)))) )) ))o )òn) )))n ))n) ))ôn) ) =))

N hữn g ) ết qu ả trên là hệ qu ả tr ực t iếp của s ự áp
dụn g n gu)ên lý chồn g chập vào m ạch tu) ến tín h)

•

K)t qu) t) )ó m)))
t))n) )))n) ) )))
độ ac) và m ọi tr ị s ố

RC

)òn) và t)) là tín

ic

hiệu t ha) đổi t heo

RB

t hời gian)

vs

+
-

Q

+
ib vbe
-

+
vce
-

vo


•

) ạch
điệ
n ở chế
độđộ
n g ()))

vo

Q
vi

RC

+
RB
-

•

Để có t hể áp dụn g cá c địn h lu ật ) hm và địn h
lu ật K ir chh
o ff
)t a p hải
t ha
) tr ans istor bằ
n g mô hìn h
t hôn g s ố(v ật lý ho ặctoán học
)

)ô hìn h t hôn g s ố của Tr ans istor

•)ó

n)))u lo)) mô )ìn) t)ôn) s) n)))
)ô hìn h chử T ( t hôn g s ố r ))
)ô hìn h t hôn g s ố hỗn t ạp
)ô )ìn) t)ôn) s) ))n t)p ))
)ô )ìn) t)ôn) s) ))

)

π

………………………………

•

T ất cả cá c mô hìn h trên chỉ áp dụn g tron g
tr ườ
n g hợ
p ) hu ếch
đạitu) ến tín h v ớitín hiệ
n n hỏ
)
) au đâ) t a s ẽ xét đến ) mô hìn h t hườn g gặp là
t)ôn) s) ))) T) ))n t)p
) ))n t)p ))

π

1. Mô hình thông số r ( chử T)
•

Do p hân cực t hu ận)nên n ối n ền p hát có điện tr ở độn g cho
bới)
re = VT ) ))Q

•

B
+

Do p hân cực n ghịch nên n ối t hu – p hát có điện tr ở n ghịch
r) r ất l ớn )và có dòn g i) chạ) qu a)

ic

rbb

rc

ib
ie
vbe

re

c

à

+

C +

B
+
vbe ib

rbe

vce

)o) vb
e = -r))i
e )+r))) = r))e_=(

v ce = r)))+ r))) = r) )) =

-

-

+)) r)))=r))))
E
r) ))

Bib

ic
rc vce

β
β


2.Mô hình thông số
•
•
•

π

hỗn tạp

X em tr ans istor có tín h tu) ến tín h ở chế độ tín hiệu n hỏ )
t he
o lý t hu) ết t ứ cực
t a có )
Ở m ạch n ền – p hát

)

) m))) t)u – p)át )

rπ =

•

i c  i c   v be 
β = =  ÷ ÷ = g m r π
i b  v be   i b 
I CQ
ic
=
r)t l)n
• gro
m ==) V)+V)Q))))Q
v
V
V) điệnbet hế ) aTrl)
π

)m

được gọi là hệ s ồ tru) ền dẫn

v be
VT
= β re = β
ib
I CQ

B
+
vbe
E

-

ib

ic
rbe

gmvbe ro

C
+
vce
-

E


3.Mô hình thông số hỗn tạp h
•

Xét cá c hàm s au)
V)) = f ( ) ) ) V)))
)) = ) ( )) )

V)))

())
())

Đạo hàm r iên g p hần cho)

∂V BE
dV BE =
∂I B

∂V BE
dIB+
dV CE
∂V CE =h.s
=
h
.
s
V CE
IB

∂I C
∂I C
d
=
d
+
d
V CE
I
I
C
b
dV )) =v)) ) d)
) = )) ) ))) = ))) )V)) = v))

∂ I B = h. s
∂V CE =h.s
V CE
IB

tron g đó)


Đặt)

•

∂V BE
h ie =
∂I B

V CE = h.s.

v be
=
ib

t ổn g tr ở vào n ối t ắt (

vce = 0
t ỉ s ố điện t hế n ghich m ạch hở

∂V BE
v
= be

∂V CE = h.s. v ce ib =0
IB
∂I C
ic
=
h fe =
∂I B V CE = h.s . i b vce =0

h re =

∂I C
ic
=
h oe =
∂V CE I C = h.s. v ce ic =0

độ l ợi dòn g t hu ận n ối t ắt

t ổn g dẫn r a m ạch hở ( ) )

)
Ω


•

T ha) vào trên t a có)

v be = h iei b + h rev ce

(1)

i c = h fei b + h oe v ce
•

và được biểu diễn bởi m ạch s au)

B

+

hie
ib

-

•

C

-

+

ic

+

vbe

•
•
•

(2)

hrevce

hfeib

1/hoe

E

E
T hôn g s ố hỗn t ạp h có t hể tí n h được t ừ

vce

cá c đặc tu) ến

T hôn g s ố hỗn t ạp h t ha) đổi t heo n hiệt độ)
T hôn g sô hỗn t ạp h được cho bởi n hà s ản xu ất )
xá c tron g p hân giải
m ạch
và ch
o cá c biễ
u t hức
dễn hớ
)

có tr ị chín h

)ó t hể su) r a cá c t hôn g s ố t ừ t hôn g s ố hỗn t ạp h)


Nhận xét:
•

T ha) mô hìn h t hôn g s ố tr ans istor vào m ạch t ươn g đươn g )
áp dụ
n g cá c địn h lu ật m ạch
điệ
n để p hân giảiạch
m
ở chế
độđộ
n g ( ac
))

a)Tron g tr ườn g hợp gần đún g ( cho hre = ) ) t hì cá c mô hìn h
t hôn g s ố giố
n g n ha
u )

B

à

+

ic

ib

vbe
T)
)ó )

rbe

Bib

+

ro vce
-

-

B
+
vbe

C
+

ic

ib

hie

hfeib

1/hoe vce

-

-

N ếu có t hêm điều ) iện ho) r ất n hõ) t a có p hép gần đún g t hứ ))

E

E

r be = r π = hie ; β = h fe ; r o = r c = 1/ h oe

E


IV. Phân giải mạch khuếch đại với
thông số h
•
•

Xét m ạch ) hu ếch đại ráp cực p hát chun g ())))
V ai trò cá c l in h ) iện )l há c)
T ụ ) i ) )o

Vcc

là t ụ l iên l ạc

( n găn dòn g dc cho
)òn) )) qu)
T)

Rc

)

)oá )) có tr ị s ố l ớn
Ci

là t ụ p hân dòn g ( b)p ass)
n ối t ắt ở chế độ ac)
X c = )) ( w) )=

Q

vo

+
Rs

vi

R2

+

+
vs

RE
-

1
=
≈ 0Ω
2π fC

Co

R1

-

CE


•

) ạch điện t ươn g đươn g ở chế độ độn g ( ac)

Zs
Rs

Rc

R1

à

+

Rs

vs

NPN

-

+

R2

vs

is

Q
+
vi

ic

ib

RB

-

+

io

vo

Rc
= ZL

E

-

Rs (Zs)
+ is

+
vi

vs
-

-

hie
ib

RB

+
-

hrevo

+
ic vo Rc
(ZL)
hfeib 1/hoe
-


•

•

Hiải

m ạch )

T ừ ()))

V i = V be = h ie I b + h reV o

(1)

I o = I C = h fe I b + h oeV o

(2)

V i V be
Vo
=
= h ie + h re
(3)
Zi =
Ii
Ib
Ib
V o = V ce = − Z L I o ⇒ I o = −Y LV o (4)
•

•

−V Y L = h fe I i + h oeV o

T ha) ()) vào o
()))

h fe
Vo
=−
h oe + Y L
Io

(5)

(6)

T ha) ()) vào ()))

h fe h re
h fe h re Z L
= h ie −
Z i = h ie −
h oe + Y L
1 + h oe Z L

(7 & 8)


•

Độ l ợi dòn g điện)
T ha
) ()) vào ()))

I o = h fe I i − h oe ( Z L I o ) ⇒ I o ( 1 + h oe Z L ) = h fe I i

I o = h fe = h feY L
=
A
)
• Độ il ợiIđệin t1hế+
h oe Z L h oe + Y L

(9) ⇒

(10 &11)

T ha) ()) vào ()))

T)))

 1 + h oe Z L 
Vi =
h ie ())))
÷I o + h reV o
())
vào
h fe



(12)

 1 + h oe Z L   V o 
V i = h ie 
÷ −
÷+ h reV o ⇒
h fe

 Z L 

h ie ( 1 + h oe Z L ) 
V o  h re −
÷ = V i (13) ⇒
h fe Z L


