1.1.1 Diode lý tưởng Ký hiệu và đặc tuyến hoạt động: phi tuyến Mạch chỉnh lưu bán kì (nửa sóng) Mạch chỉnh lưu toàn kì (toàn sóng) 1.1.2 Diode thực tế Nguyễn Thanh Tuấn (nttbk97@yahoo.com) Cấu tạo Đặc tuyến hoạt động và các thông số Các mô hình tương đương (gần đúng) 1.1.3 Phân tích mạch diode Đường tải: DCLL và ACLL Chế độ tín hiệu nhỏ: Tuyến tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điều kiện Diode ở chế độ AC điện trở động CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn nguyên lý xếp chồng https://fb.com/tailieudientucntt NỘI DUNG a) Kí hiệu và đặc tuyến hoạt động Diode chỉnh lưu Kí hiệu Lý tưởng Đặc tuyến hoạt động Thực tế Diode Zener b) Giải tích mô hình dùng diode lý tưởng o Nếu diode được phân cực thuận, sụt áp trên diode là 0. vD=0 với iD>o .Ta được mô hình tương đương : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt o Nếu diode được phân cực nghịch, dòng qua diode là 0. iD=0 với vD<0 .Ta được mô hình tương đương : Khi ngõ vào Vi dương diode được phân cực thuận Vo=Vi Khi ngõ vào Vi âm diode được phân cực nghịch Vo=0 c) Bài tập ví dụ Cho mạch như hình vẽ, tìm dòng qua diode. Ta được dạng sóng Vo (t) : Giải Giả sử diode ON => VD=0 với ID>0 Trị DC được tính như sau : (Giả sử Vi= Vim sint) ID >0 (đúng với giả thiết) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt e) Mạch chỉnh lưu toàn kì (dùng diode lý tưởng) Chỉnh lưu toàn kì dùng 2 diode. Sơ đồ mạch: Cho mạch như hình vẽ, tìm dòng qua diode. Giải Giả sử diode OFF => ID=0 với VD<0 10=104.ID - VD =>VD=-10v , ID=0 (đúng với giả thiết) d) Mạch chỉnh lưu bán kì (dùng diode lý tưởng) Sơ đồ mạch Ngõ vào Vi CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ở bán kì dương ideal_1 phân cực thuận, ideal_2 phân cực nghịch =>Vo = Vi CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ở bán kì âm ideal_1 phân cực nghịch, ideal_2 phân cực thuận => Vo=-Vi Ở bán kì âm D1, D2 phân cực nghịch và D3,D4 phân cực thuận => Vo = -Vi Từ đó ta có dạng sóng Vo(t) : Từ đó ta có dạng sóng Vo(t) : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Chỉnh lưu toàn kì dùng 4 diode. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Trị DC được tính như sau :(Giả sử Vi= Vim sint) Sơ đồ mạch: Nhận xét: Ở bán kì dương D1, D2 phân cực thuận và D3,D4 phân cực nghịch =>Vo = Vi CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Chỉnh lưu toàn kì có ưu điểm là không gây thất thoát áp ở bán kì âm, vì vậy trị DC của áp ra gấp 2 lần so với chỉnh lưu bán kì. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt 1.1.2.2) Đặc tuyến hoạt động và các thông số 1.1.2.1) Cấu tạo của diode thực tế Trên một miến bán dẫn tạo ra một vùng loại P và một vùng loại N. Thì ngay tại mặt tiếp xúc sẽ có sự khuyếch tán điện tử : các etừ lớp N sẽ nhảy sang lớp P lấp vào lỗ trống của vùng P. . Như vậy bên lớp N bị mất e- trở thành ion dương còn bên lớp P nhận thêm etrở thành ion âm. CuuDuongThanCong.com A+ Nguyễn Thanh Tuấn a) Các thông số quan trọng của diode CT P N K- Tiếp giáp p-n https://fb.com/tailieudientucntt Điện áp ngưỡng: VZ (VPIV) Điện áp mở: Vf CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt *) Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện của diode i D I 0 (e Hiện tượng này kết thúc khi hai lớp ion trái dấu này đạt đến giá trị đủ lớn làm ngăn cản sự chuyển động của các e- từ N tràn sang P (hai lớp ion này hình thành một lớp điện trường ngăn cản sự chuyển động của các r từ N sang P) Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối sẽ tạo thành một điện áp tiếp xúc, gọi là hàng rào điện thế hay trường điện trường tiếp xúc hướng từ NP CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt qvD nKT 1) I0 : Dòng điện bão hòa ngược, amperes (A) iD : Dòng điện diode, amperes (A) K : Hằng số Bosman K=1.38x10-23 [J/K] T : Nhiệt độ tuyệt đối Kelvin q : Điện tích electron , 1.6x10-19 [C] n : Hằng số có giá trị trong khoảng từ 1 đến 2 vD: hiệu điện thế giữa 2 đầu diode, volt (V) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Khi định nghĩa : VT Từ biểu thức: iD I 0 (e qvD nKT KT q - Điện trở tĩnh của diode: i D I 0 (e 1) vD nVT RD = VD/ID - Điện trở thực của diode : R’D = RD + rB ( rB = 0,1 với Diode công suất ; rB = 2 với Diode nhỏ) 1) - Công suất tiêu hao cực đại : Pmax = ID.VD *) Sự ảnh hưởng điện dung của diode X i D I 0 (e vD nVT Nguyễn Thanh Tuấn *) Điện trở của diode iD I 0 (e ở nhiêt độ phòng 250c CuuDuongThanCong.com : https://fb.com/tailieudientucntt vD nVT 1) e Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CJ : diện dung tiếp xúc: CJ = .A/d . ảnh hướng lớn đến diode chưa dẫn CD = dQ/dV. Điện dung khuyếch tán do điện tích phun vào vùng dẫn khi diode dẫn Nguyễn Thanh Tuấn • Phân cực thuận https://fb.com/tailieudientucntt iD(mA) Phân cực thuân qvD nKT iD I 0 (e ) (2) i D 1 I0 nVT nV n.25mV T I 0 iD iD iD VT 25mV Tần số thấp XC lớn hở mạch b) Đặc tuyến của diode (1) vD nVT Tần số cao XC nhỏ gây ngắn mạch CuuDuongThanCong.com di D I (e ) 0 dv D nVT rD Thế (2) vào (1) 2 .p . f .t C0 = CJ +CD vD nVT - Điện trở động của diode: Từ biểu thức: 1 ) ở nhiêt độ phòng 250c V : T 25mV CuuDuongThanCong.com C VD (V) 0 I0 Vf Vf = 0.7v (Si) Vf = 0.4v (Ge) -Khi ta nối điện áp(+) vào Anôt và điện áp (-) vào Katôt, dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, Vf đạt 0,7V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,4V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng Đặc tuyến Von-Ampe của Diode không => Diode bắt đầu dẫn điện. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt • Phân cực ngược b)Mô hình gần đúng thứ 2: iD(mA) Mô hình tương đương cho phép tính gần đúng thứ 2 là 1 công tắc mắc nối tiếp với Vf và điện trở của diode rD . Phân cực nghịch 0 Vz I0 Khi ta nối điện áp (+) vào Katôt, điện áp(-) vào Anôt, dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp.Kết quả dòng điện qua D=0A Vùng gãy - Điện áp ngược (Vz ) lớn hơn mức cho Đặc tuyến Von-Ampe của Diode phép diode sẽ bị đánh thủng. KẾT LUẬN : Diode chỉ dẫn điện theo một chiều nhất định(khi phân cực thuận) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt c) Các mô phỏng tương đương của mạch diode thực tế (gần đúng) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt c. Mô hình 3 với tín hiệu xoay chiều a) Mô hình gần đúng thứ 1: mạch tương đương như 1 công tắc có Vf * Mô hình đơn giản cho kiểu xoay chiều của diode phân cực ngược.(hình a) * Mô hình xoay chiều của diode phân cực thuận. (hình b) -Nếu V(nguồn) lớn hơn Vf thì công tắc đóng lại . -Nếu V(nguồn) nhỏ hơn Vf thì công tắc mở ra. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt - rD : điện trở động của diode. -Rr : điện trở phân cực ngược, Rr >= 2.106 Ohm -Cj : điện dung tiếp xúc. - CD : điện dung khuyếch tán của diode CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt a. Đường tải: DCLL và ACLL Khi ở tín hiệu AC thì Vth thay đổi theo thời gian. VD: Vth Vm sin t Ta xét mạch DC cơ bản sau (các mạch khác cũng có thể chuyển về dạng này bằng cách biển đổi Thevenin): Ta có đặc tuyến Diode như hình vẽ với iD f (u D ) Vth uD iD R th CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ứng với từng thời điểm khác nhau thì Vth có giá trị khác nhau nên có đường tải khác nhau. Tập hợp các đường tải này lại ta được họ các đường tải AC (ACLL) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ta có điểm tỉnh hoạt động Q chính là giao của 2 đường này và đường thẳng chính là DCLL CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt b. Chế độ tín hiệu nhỏ: Một nguồn thông thường gồm cả AC và DC: Vth VDC Vm sin t Do đoạn ab có độ dài rất bé nên có thể coi nó như 1 đường thẳng, lúc bấy giờ quan hệ u và i là quan hệ tuyến tính (giải thích vì sao có thể coi Diode lúc này như một phần tử tuyến tính – coi như điện trở). Giá trị điện trở này là: rd Khi Vm VDC thì nguồn AC sẽ không ảnh hưởng nhiều đến sự phân cực của Diode, điểm hoạt động Q sẽ di động trong một vùng rất nhỏ và trong vùng rất nhỏ này ta có thể xem nó như một phần tử tuyến tính. du D diD Từ phương trình Lúc này theo phương pháp đồ thị ta sẽ có được kết quả như sau: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Q iD I 0e Do phụ thuộc vào giá trị (động). CuuDuongThanCong.com I CQ uD m.VT rd mVT ICQ nên điện trở này là điện trở thay đổi Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ xét mạch sau: Vim Vdc Giả sử Vim VDC Do đó mạch được xét trong chế độ tín hiệu nhỏ và quan hệ u và i có thể coi là tuyến tính với nhau. Xét DC: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt VDC VD I DQ r R ; I DQ i 1 I f (V ); D DQ CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt rd mVT I CQ 1.2.1 Diode Zener Ký hiệu và đặc tuyến thực tế Do lúc bấy giờ qua hệ của u và i là tuyến tính nên ta hoàn toàn có thể coi diode tương đương với điện trở rd Vùng ổn áp và các thông số Mô hình lý tưởng AC: VZ không đổi VZ thay đổi tuyến tính: rZ 1.2.2 Mạch ổn áp Sơ đồ mạch Dễ dàng tính được: CuuDuongThanCong.com iAC vi ri rd R1 Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Điều kiện ổn áp Đánh giá chất lượng CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ký hiệu và đặc tuyến thực tế: Kết quả cuối cùng ta có: Ký hiệu: iC ICQ i AC Mạch căn bản dùng diode Zener CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tuyến i – u của diode Zener VZ không thay đổi: - Khi Vi cố định, trạng thái ngưng hoặc dẫn của diode Zener phụ thuộc vào điện trở tải RL. Theo mạch hình 1.30: V = VZ - Trị số tối thiểu của RL để cho Zener có thể dẫn điện ứng với - Ứng với RL = RLmin , dòng qua tải RL sẽ đạt cực đại và là ILmax CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Vùng ổn áp và các thông số Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt - Do R cố định, khi diode Zener dẫn điện, điện thế VR ngang qua • Điện áp ổn định VZ khi dòng điện qua Zener thay đổi trong khoảng IZmin đến Izmax . • Điện trở động tại điểm làm việc: điện trở R sẽ cố định: VR = Vi – VZ - Do đó dòng IR cũng cố định: - Dòng IZ sẽ nhỏ nhất khi IL lớn nhất. Dong IZ sẽ được giới hạn Diode Zener lí tưởng được coi có rd gần bằng 0. • Điện trở tĩnh: • Hệ số ổn định: CuuDuongThanCong.com CuuDuongThanCong.com bởi IZM do nhà sản xuất cho biết, do đó dòng điện qua R L là ILmin phải thỏa mãn: - Sẽ ứng với RL lớn nhất RLmax : Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt VZ thay đổi: - Nếu ta giữ RL cố định, Vi phải đủ lớn thì Zener mới dẫn điện. Trị số tối thiểu của Vi để Zener có thể dẫn điện được xác định: - Trị số tối đa của Vi được giới hạn bởi dòng tối đa IZM qua Zener: Vì: Vậy: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích mạch trên: Nhờ vào tính chất duy trì được điện áp VZ ở 2 cực thay đổi nhỏ khi có dòng điện ngược thay đổi trong phạm vi cho phép IZmin IZmax nên diode Zener được dùng khá phổ biến trong các mạch ổn áp. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ta có iR= iZ + iL = (vS – vZ)/ Ri iZ = (vS – vZ)/ Ri – iL Với vZ và Ri không đổi ta có : iZIZminiLILmax và vS VSmin (1) iZIZmaxiLILmin và vS VSmax (2) Ri = (vS – vZ)/(iZ+iL) Với (1) và (2) ta có : Ri = (VSmin – VZ)/(IZmin + ILmax) hay Ri = (VSmax – VZ)/(IZmax + ILmin) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt (a) (b) Từ (a) và (b) ta có: (VSmin – VZ)/(IZmin + ILmax) = (VSmax – VZ)/(IZmax + ILmin) (VSmin – VZ)(IZmax + ILmin) = (VSmax – VZ)(IZmin + ILmax) Phương trình trên có 2 giá trị chưa xác định là IZmin và IZmax. Nếu chọn IZmin = 0,1 IZmax, giải phương trình ta tìm được IZmax tính theo công thức sau: Phân tích mạch: Thiết kế cần chọn giá trị thích hợp cho Ri và mức công suất tiêu tán cho Zener. a) Từ công thức (c) ta có: Từ công thức (b) ta có: Cần xét đến công suất tiêu tán trên điện trở Ri: (c) Thay (c) vào (a) hoặc (b) ta tính được điện trở hạn dòng Ri. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ 1.2.2a: Thiết kế bộ ổn định điện áp dùng diode Zener có vZ = 10v cho các điều kiện sau: a) Dòng điện tải có tầm từ 100200mA và điện áp nguồn vs thay đổi từ 14 20V. b) Dòng điện tải có tầm từ 20 200mA và điện áp nguồn thay đổi từ 10.2 14V. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Công suất tiêu tán trên diode Zener: b) Tương tự câu a): Giá trị âm của Izmax chứng tỏ rằng trong điều kiện xấu nhất của ngõ vào 10,2V và dòng tải 200mA, diode Zener không duy trì được điện áp 10V ở tải, nên không thể thiết kế cho trường hợp này. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ 1.2.2b: Cho Vdc =12V;VZ=7,2V dòng tải từ 10 đến 100mA. Hãy tìm Ri cần thiết để duy trì dòng tải này. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích mạch trên Chọn iZmin = 0,1ILmax = 10mA Ta có : Trong ví dụ 1.2.2a nếu diode Zener được giả định thực tế hơn với điện trở RZ=2ohm như mạch sau: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Từ kết quả phân tích mạch ở ví dụ 1.2.2a, giả sử IZmin = 0,1IZmax=0,0533A thì điện áp trên tải không còn duy trì là hằng số 10V mà có thêm phần điện áp trên RZ: Vomin = VZ + IZminRZ = 10 + 0,0533x2 = 10,1V Vomax = VZ + IZmaxRZ = 10 + 0,533x2 = 11,1V Phần trăm độ điều hòa,%Reg được định nghĩa như là tầm dao động điện áp so với danh định. Độ điều hòa này càng bé thì mạch càng có khả năng ổn áp cao, với ví dụ này: Và : iZIZmin iL ILmax Khi mạch ổn áp: VL = VZ = 7,2V; Công suất tiêu tán trên Zener có thể đạt đến giá trị lớn nhất khi IL= 0 IZ=110mA: PZ = VZIZ = 7,2. 0,11 =0,792W CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt a. Cổng OR 1.3.1 Mạch logic số 1.3.2 Mạch xén – kẹp • Giả sử D1, D2, D3 là các Diode lý tưởng: Khi V1 (hoặc V2, hoặc V3) >0 D1 dẫn (hoặc D2, D3 dẫn) Vout>0 – Ta có mức HIGH Khi V1 và V2 và V3 <= 0 D1 và D2 và D3 tắt Vout<= 0 – Ta có mức LOW 1.3.3 Mạch ghim 1.3.4 Mạch tách sóng đường bao 1.3.5 Mạch nhân đôi điện áp + Cổng OR Biểu thức dạng logic: Yout=A + B + C CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com MÔ HÌNH CỔNG OR VÀ AND Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt b. Cổng AND + + - - • Giả sử D1, D2, D3 là các Diode lý tưởng: Khi V1(hoặc V2, hoặc V3)< Vcc D1 dẫn (hoặc D2, D3 dẫn) Vout =Vinput – Ta có mức LOW Khi V1 và V2 và V3 > Vcc D1 và D2 và D3 tắt Vout=Vcc – Ta có mức HIGH + - Cổng AND Cổng OR CuuDuongThanCong.com Cổng AND Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Biểu thức dạng logic: Yout=A.B.C CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt - Mạch xén có nhiệm vụ chỉ cho 1 phần tín hiệu ngõ vào đi đến ngõ ra - Có 3 loại mạch xén : + Mạch xén trên (mạch xén dương). + Mạch xén dưới ( mạch xén âm). + Mạch xén 2 mức độc lập (mạch xén kết hợp). CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt b) Mạch xén dưới + Khi Vi > -Vγ ,D tắt =>V0=Vi + Khi Vi < -Vγ ,D dẫn =>V0=-Vγ Từ đó ta có đặc tuyến truyền đạt và dạng sóng Vo(t). CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt c) Mạch xén 2 mức độc lập(giả sử 2 diode giống nhau) a) Mạch xén trên + Khi Vi < Vγ ,D tắt =>Vo=Vi + Khi Vi > Vγ ,D dẫn =>Vo=Vγ Từ đó ta có đặc tuyến truyền đạt và dạng sóng Vo(t). • Giả sử D1, D2 tắt =>Vo=Vi + uD1<0 =>-Vγ - Vo <0 =>Vi > -Vγ + uD2<0 =>Vo – Vγ <0 =>Vi < Vγ Vậy –Vγ < Vi < Vγ thì Vo=Vi • Giả sử D1 dẫn, D2 tắt =>Vo=-Vγ CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn + iD1>0 =>-(Vi+Vγ )/R>0 =>Vi < -Vγ +u D2<0 =>Vo – Vγ < 0 =>-2Vγ < 0 Vậy Vi < -Vγ thì Vo=-Vγ https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt 2. Các tính chất: • Giả sử D1 tắt, D2 dẫn =>Vo=Vγ + uD1<0 =>-Vγ - Vo <0 =>-2Vγ<0 + iD2>0 =>(Vi – Vγ)/R >0 =>Vi > Vγ Vậy Vi > Vγ thì Vo=Vγ Từ đó ta có đặc tuyến truyền đạt và dạng sóng Vo(t). Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt + _ Khảo sát áp trên Diode •Nhận xét: + Vpp luôn bằng 2Vi + Mạch ghim áp với đỉnh âm + Thành phần DC bị dời xuống khỏi trục hoành (Đối với mạch mắc như trên) Dạng sóng ra Vout_diode Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com 2. Các tính chất (tiếp theo): 1. Mô hình mạch: i https://fb.com/tailieudientucntt i + i Khảo sát áp ra trên tụ Thực tế, Vc gần bằng Vi vì sụt áp trên Vd=0.5 Sơ đồ mạch ghim áp CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Dạng sóng ra trên tụ Vc Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt _ Mô hình mạch: Dạng sóng ra của mạch: + - Mạch tách sóng đường bao CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn Dạng sóng ra V_out của mạch https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Hoạt động của mạch: Ở bán kỳ dương, D1 dẫn Tụ C nhanh chong được nạp tới giá trị Vi nào đó (tùy thuộc vào biên độ sóng AM) Ở bán kỳ âm, D1 tắt, tụ C xả điện qua điện trở R VC giảm Chú ý: Thời gian xả phụ thuộc vào thời hằng RC Ở bán kỳ dương tiếp theo, tụ lại tiếp tục nạp đầy, quá trình tiếp tục lặp lại ở các bán kỳ tiếp theo. - Mạch tách sóng đường bao Sơ đồ mạch nhân đôi điện áp CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt a. Xét nửa bán kỳ âm: b. Xét nửa bán kỳ dương: i X + i X - Mạch ở bán kỳ âm CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt X Ở bán kỳ âm D2 phân cực ngược Không có dòng qua i nhánh bên phải D1 phân cực thuận D1 dẫn Tụ C1 được nạp nhanh chóng đến giá trị bằng VC1=Vi=2V vì VC1=-(-Vi) (Thực tế, VC1 ≈ Vi do sụt áp Vγ VC1 ≈ Vi – Vγ = 2-0.1=1.6 V ) CuuDuongThanCong.com Mạch ở bán kỳ dương X Mạch ở bán kỳ âm Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com Ở bán kỳ dương Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt i D1 phân cực ngược Tụ C1 không có đường xả (VC1=Vi) D2 phân cực thuận D2 dẫn Tụ C2 được nạp nhanh chóng đến giá trị bằng VC2= VC1+ Vi=2Vi (vì VC1=Vi) (Thực tế, VC2 ≈2Vi do sụt áp Vγ trên D2 và VC1 ≈Vi ) VC 2 VC1 Vi 1.6 2 0.4 3.2V + Mạch ở bán kỳ dương Chú ý: Áp phân cực ngược trên VD1 (Vreverse) lúc này cũng bằng VC1+Vi https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập c. Dạng sóng ra của mạch: Khảo sát dạng sóng ra Dạng sóng ra V_out CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn Nhận xét: Thực tế, VC2≈2Vi ≈4V nhưng do sụt áp Vγ trên D2 và VC1≈Vi nên VC2≈3.2V (xem slide trước) Dạng sóng ra gần giống với mạch ghim áp https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt CuuDuongThanCong.com CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Đáp án Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nội dung 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4.1. Mô hình tương đương mạng 2 cửa dạng hybrid 2.4.2. Mô hình tương đương B chung 2.4.3. Mô hình tương đương B chung 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT Nguyễn Thanh Tuấn (nttbk97@yahoo.com) 2.5.1 Mạch E chung 2.5.2 Mạch E chung 2.5.3 Mạch E chung Nguyễn Thanh Tuấn Nội dung 2.1 Nguyên lý hoạt động 2.1 Nguyên lý hoạt độngMạch phân cực 2.2 Mạch phân cực 2.2.1. Dùng 2 nguồn đơn 2.2.2. Dùng 1 nguồn đôi 2.2.3. Dùng 1 nguồn đơn 2.2.4. Ổn định phân cực 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.3.1. Đường tải DC và AC 2.3.2. Dao động lớn nhất không méo 2.3.3. Mạch có tụ thoát (bypass) 2.3.4. Mạch có tụ ghép (liên lạc) Nguyễn Thanh Tuấn Cấu tạo: 2 lớp tiếp xúc p-n ghép đối đầu nhau Phân loại: pnp & npn Ký hiệu: 3 cực B, C & E Hoạt động phân cực: tắt, bão hòa, dẫn khuếch đại & đảo Dòng chảy trong BJT ở chế độ dẫn khuếch đại Họ đặc tuyến B chung (pnp) Họ đặc tuyến E chung (npn) Mô hình tương đương Ebers-Moll Nguyễn Thanh Tuấn 2.1)Nguyên lí hoạt động của BJT: e)Dòng chảy trong BJT ở chế độ dẫn khuếch đại: a)Cấu tạo của BJT: Với BJT-npn: Bao gồm 2 lớp tiếp xúc P-N ghép đối đầu nhau. Hình dạng BJT trong thực tế Có các dòng khuếch tán, dòng lỗ trống dòng ngược. Với BJT-pnp: Cấu tạo thực tế Của 1 BJT-npn b)Phân loại BJT và kí hiệu: Bao gồm các loại pnp và npn: Kí hiệu 3 cực của 2 loại BJT: Như hình vẽ sau đây: c)Hoạt động phân cực của BJT: Vùng tắt:Mối ghép B-E phân cực nghịch. Vùng bão hòa:Mối ghép B-E phân cực thuận,mối ghép B-C phân cực thuận. Vùng khuếch đại:B-E phân cực thuận,B-C phân cực nghịch. d)Chế độ dẫn khuếch đại: Ta có: I I E I B IC I C B I B . 1 IC I E Với β là hệ số khuếch đại dòng. 1 α 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.98 0.99 β 9 10.11 11.5 13.3 15.7 19 49 99 f)Đặc tuyến của BJT: Đặc tuyến E chung của BJT-npn: Đặc tuyến B chung của BJT pnp: 2.2 Mạch phân cực Mô hình T của BJT (mô hình Ebers-Moll) Ta có thể tương đương mô hình BJT như sau: zin(base) = vbe vbe = iere’ zin(base) = Mối nối B-E: VBB RB I B V i ib iere’ 2.2.1. Dùng 2 nguồn đơn: zin(base) ib ib IB c re’ Nguyễn Thanh Tuấn RB I E IC I B V ie zin(base) = re’ VBB V Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2 nguồn đơn/1 nguồn đôi 2.2.1. Dùng 2 nguồn đơn: Mối nối B-C Điều kiện để tiếp xúc B-C phân cực ngược Ổn định phân cực β thay đổi điện trở Nguồn phân cực thay đổi diode Zener Vγ thay đổi diode VCB VC VB RC I C VCC V VCC RC I C V BE V CB Có thể kiểm tra theo VCE VCE VC VE VCC RC I C VCEsat Nguyễn Thanh Tuấn RB 0 do đó điều kiện VBB V Tiếp xúc pnp phân cực thuận mặc định V=0.7V 2.2 Mạch phân cực 1 nguồn đơn VBB V Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2.2 Mạch phân cực 2.2.1. Dùng 2 nguồn đơn: 2.2.2. Dùng 1 nguồn đôi: Tại mối nối B-C (phân cực ngược) Ta kiểm tra theo điều kiên VCE Ví dụ: cho VBB 2V RB 10k VCC 12V 100 VCE VC VE VCC RC I C ( RE I E VEE ) Tìm Rc để mạch phân cực đúng Giải: V V 2 0.7 I C BB 100. 13mA RB VCC VEE I C ( RC RE ) VCEsat 10k RC IC VCC VCEsat RC VCC 12 1k I C 3m Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2.2 Mạch phân cực 2.2.2. Dùng 1 nguồn đôi: 2.2.3. Dùng 1 nguồn đơn: dùng biến đổi Thevenin Tại mối nối B-E V RE I E VEE 0 IE V VEE V VEE V RE 0 V Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2.2 Mạch phân cực 2.2.3. Dùng 1 nguồn đơn: Trong đó: 2.2.4. Ổn định phân cực: RB R1/ / R2 VBB R1.R 2 R1 R 2 R2 VCC R1 R 2 Mạch tương tự với trường hợp 2 nguồn I E IC I B VBB V RB 0 VCE VC VE VCC RC I C VCEsat Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2.2 Mạch phân cực 2.2.4. Ổn định phân cực: Trường hợp thay đổi: thêm RE Đối với mạch: 2.2.4. Ổn định phân cực: IC I B VBB V RB I B RE I E VBB V RB Mạch hoạt động không ổn định do I C phụ thuộc chủ yếu vào Mắc thêm điện trở RE Nguyễn Thanh Tuấn ( IC I E ) IC VBB V R RC B Mong muốn I C thì RB Gần đúng: RB R 10 E 1 R RE B 10 Nguyễn Thanh Tuấn RE 2.2 Mạch phân cực 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.2.4. Ổn định phân cực: Nguồn phân cực thay đổi: Đường tải DC và AC Mắc thêm diode zener Dao động lớn nhất không méo Điểm phân cực tĩnh Q có sẵn Điểm phân cực tĩnh Q thiết kế Mạch có tụ thoát (bypass) Mạch có tụ ghép (liên lạc) Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.2 Mạch phân cực 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.2.4. Ổn định phân cực: V thay đổi: mắc thêm diode 2.3.1 Đường tải DC và AC: Diode dùng ổn định mối nối B-E IC VBB V D V BE R RE B V D và V BE cùng thay đổi Xét mạch BJT phân cực như hình bên: Ta có: Ic I CQ icAC I CQ I CM sin( 2ft ) BJT hoạt động trong miền Nguyễn Thanh Tuấn dẫn khuếch đại. 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị Phương trình đường tải DCLL: VCC RC IC VCE . RE IC 2.3.2 Dao động lớn nhất không méo: Điểm phân cực tĩnh Q thiết kế V V V V I C CC CE CC CE RC RE RDC Phương trình đường tải DC có 1 độ dốc là R DC Khi R1 và R2 thay đổi,ta có Q sẽ chạy trên DCLL. Phương trình đường tải ACLL: Thiết kế Q là trung điểm của ACLL I Cmms I CQ 0 ( RC RE )iAC VceAC iCAC VceAC V ceAC RC RE RAC Phương trình đường thẳng ACLL có độ dốc là : RAC VCEMms VCEQ VCESat RAC ICm 1 RAC 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.3.2 Dao động lớn nhất không méo: VCEQ VCESat 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.3.3 Xét mạch có tụ thoát: Điểm phân cực tĩnh Q có sẵn Mạch có tụ thoát. C E Phân tích ở DC,ta có: mạch tương đương sau: RDC RC RE +Ta có: I CMms V VCEsat min I CQ , CEQ RAC VCEMms min VCEQ VCEsat , RAC .I CQ RAC RC Phân tích ở AC tương tự như mạch phân cực đã xét ở trên 2.3 Phân tích mạch BJT bằng đồ thị 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.3.4 Mạch có tụ ghép: 2.4.1 Mạng 2 cửa Mạng 2 cửa : v1, i1, v2, i2 Các thông số đặc trưng : Trở kháng ( impedance ), dẫn nạp ( Xét mạch BJT như sau: addmittance ), hybrid … Các thông số hybrid : Khi đó ta có: RDC RC R AC RC .RL RC RL v1 = h11i1 + h12v2 v2 = h21i1 + h22v2 Lúc đó,áp trên tải R1 sẽ có dạng như sau: VL VCE .RAC VCEM sin( 2ft ) Nguyễn Thanh Tuấn 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ Mô hình tương đương mạng 2 cửa dạng hybrid Mô hình tương đương E chung Mô hình tương đương B chung Phân tích mạch chế độ tín hiệu nhỏ Mạch CE Mạch CB Mạch CC Kỹ thuật phản ánh trong BJT: bảo toàn áp Mô hình tương đương mạch khuếch đại 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4.1 Mạng 2 cửa Với TST : v2 h f i1 ho v2 Định nghĩa : v hi 1 v 0 Trở kháng ngõ vào khi ngắn mạch ngõ ra. i1 2 hr v1 v2 hf i2 i1 Nguyễn Thanh Tuấn v1 hi i1 hr v2 ho i1 0 Độ lợi áp ngược khi hở mạch ngõ vào. v2 0 Độ lợi dòng thuận khi ngắn mạch ngõ ra. i2 v2 i1 0 Dẫn nạp ngõ ra khi hở mạch ngõ vào. Nguyễn Thanh Tuấn 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4.2 Mô hình của BJT dạng E chung 2.4.2 Mô hình tương đương E chung Mạng 2 cửa : 4 chân ( 4 cực ). BJT : 3 chân 1 chân dùng chung cho 2 cửa hie 25mV ( rd ) I CQ h fe hre 0 hoe 0 Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4 Chế độ tín hiệu nhỏ 2.4.2 Mô hình của BJT dạng E chung 2.4.3 Mô hình tương đương B chung Các thông số mô hình dạng E chung : hie vbeAC ibAC h fe icAC ibAC vceAC 0 hre vbeAC vceAC hoe icAC vceAC vceAC 0 ibAC 0 ibAC 0 vbe ib vce vCEQ ic ib vbe ib vce vCEQ vbe vce ic vce ib I BQ ib I BQ vce vCEQ Chứng minh tương tự mô hình E chung, ta có : 25mV 25mV I BQ I CQ h fb 1 hib 0 0 Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn hie h 25mV ie 1 h fe h fe I CQ 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.1 Mạch E chung Mạch khuếch đại dòng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.1 Mạch E chung Xét chế độ AC : Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ AC Phân cực DC Z in Khuếch đại AC Z ' i ' Z out Z out Tìm iL theo ii Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.1 Mạch E chung Ta có : iL iLDC I Lm Sin(2 ft ) 2.5.1 Mạch E chung Xét chế độ AC ILDC = 0 vì có tụ ngăn DC Xét chế độ DC Tìm điểm tĩnh Q : I CQ RB R1 / / R2 DCLL : Độ lợi dòng ( AC) : Ai VBB V RE R1.R2 R1 R2 RB VBB VCEQ VCC (RC RE ) ICQ VCESat Nguyễn Thanh Tuấn Ta có : R2 VCC R1 R2 Ai iL ii RC r / / R1 / / R2 iL h feib h fe i h feib ii RC RL ri / / R1 / / R2 hie Ai < 0 dao động ngược pha. |Ai| >> 1 mạch E chung là mạch khuếch đại dòng. Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.1 Mạch E chung 2.5.2 Mạch B chung Xét chế độ AC : h feib V V 1 AV L L RC / / RL h fe Độ lợi áp : Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ AC Vi h feib Vi hie Trở kháng ngõ vào của mạch khuếch đại : Zin Vin R1 / / R2 / / hie iin ' Z in Vb hie ib Trở kháng ngõ ra của mạch khuếch đại : Z out Vout iout Vi 0 RC ' Zout Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.2 Mạch B chung 2.5.2 Mạch B chung Độ lợi áp : Ta có : AV VL VL ie Ve Vi ie Ve Vi AV R2 / / RL R1 / / hib 1 h ib R1 / / hib ri Trở kháng ngõ vào của mạch khuếch đại : Trở kháng ngõ ra của mạch khuếch đại : Nguyễn Thanh Tuấn Zin Vin R1 / / hib hib iin Z out Nguyễn Thanh Tuấn Vout iout Vi 0 R2 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT Mạch khuếch đại dòng : Mạch khuếch đại áp : Ta có : Ta có : iL Aio Zo Zo r iin Aio i ii Z o RL Z o RL ri Zi VL Nguyễn Thanh Tuấn Zi RL AVo Vi Z o RL ri Z i Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT Mạch khuếch đại dòng : RC ri R1 / / R2 iLAC hfe ii Viết lại ta có : RC RL R1 / / R2 hie R1 / / R2 hie Mạch khuếch đại áp : R1 / / hib R R 1 AV L 2 Viết lại ta có : RL R2 hib R1 / / hib ri Suy ra : Aio h fe R1 / / R2 R1 / / R2 hie Suy ra : Z in R1 / / R2 / / ri Nhận xét : Z o R2 Nhận xét : Nguyễn Thanh Tuấn RL hib Z in R1 / / hib Z o RC Zo rất lớn , nếu lý tưởng Zo = ∞ Zi đủ nhỏ AVo Zo nhỏ , nếu lý tưởng Zo = 0 Zi lớn , nếu lý tưởng Zi = ∞ Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.3 Mạch C chung 2.5.3 Mạch C chung V A Độ lợi áp : V V V i i V R / / R2 ib AV L L e b th Re / / RL (1 h fe ) 1 Vi ie ib Vth Vi ri R1 / / R2 Vth V L i Ta có : Vth Rth .ib hie ib (Re / / RL )ib ib 1 Vth Rth hie (1 hfe )Re / / RL R1 / / R2 Vi R1 / / R2 ri R1 / / R2 / / ri Với : Vth Rth Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT 2.5.3 Mạch C chung Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ ở chế độ AC : 2.5.3 Mạch C chung Kĩ thuật phản ánh trong BJT : Phản ánh về cực B ( giữ ib) : Z in Z out Nguyễn Thanh Tuấn B E* : Cực B : giữ nguyên Cực E* : thay đổi Trở kháng x ( 1 + hfe). Nguồn dòng / ( 1 + hfe). Nguồn áp : giữ nguyên. Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT Tóm tắt 2.5.3 Mạch C chung Phản ánh trở kháng về cực B : Độ lợi áp : * Re* / / RL* V VL VL AV * th * Vi Vi Re / / RL hie Rth Vi Trở kháng ngõ vào : Zin Trở kháng ngõ ra : Z out V out iout Vin R1 / / R2 / /(hie Re* / / RL* ) iin * Z out Re* / /(hie R1 / / R2 / / ri ) Vi 0 Z out * Z out 1 h fe Nguyễn Thanh Tuấn 2.5 Phân tích mạch khuếch đại dùng BJT Nguyễn Thanh Tuấn Bài tập 2.5.3 Mạch C chung Phản ánh về cực E : E B* : Cực E : giữ nguyên. Cực B* : thay đổi Trở kháng / ( 1 + hfe ). Nguồn dòng x ( 1 + hfe). Nguồn áp không đổi. Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn Đáp án NOÄI DUNG Nguyeân lyù hoaït ñoäng Maïch phaân cöïc (DC) Maïch tín hieäu nhoû (AC) Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-2 3.1 Nguyeân lyù hoaït ñoäng Chöông 3: FET CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ñaëc ñieåm - Phaân loaïi - Kyù hieäu FET keânh n FET keânh p Caáu taïo vaø hoaït ñoäng phaân cöïc JFET MOSFET (IGFET) CuuDuongThanCong.com 1 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-3 Hoaït ñoäng phaân cöïc JFET Ñaëc ñieåm – Phaân loaïi – Kyù hieäu Keânh baùn daãn ñöôïc ñieàu khieån bôûi ñieän aùp. FET keânh p FET keânh n 3 cöïc Cöïc coång G Cöïc nguoàn S Cöïc maùng D Vùng điện trở. Vùng khuếch đại (bão hòa). P N Phi tuyeán VGS = 0 VGS = -1 VGS = -2 = -Vp0 Vùng tắt. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-4 Chương 3-6 Hoaït ñoäng phaân cöïc JFET (tt) Caáu taïo JFET Drain (D) Gate (G) P N P Drain (D) N P - Vpo ≤ VGS ≤ 0 Vp = Vpo + VGS ≤ VDS Gate (G) Source (S) CuuDuongThanCong.com Hoï ñaëc tuyeán JFET keânh n vaø ñieàu kieän hoaït ñoäng ôû vuøng daãn khueách ñaïi (baõo hoøa). N 0 ≤ IDS = Ip ≤ Ipo Source (S) https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-5 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-7 Caáu taïo MOSFET Hoï ñaëc tuyeán MOSFET keânh n vaø ñieàu kieän hoaït ñoäng ôû vuøng daãn khueách ñaïi (baõo hoøa). - Vpo ≤ VGS Vp = Vpo + VGS ≤ VDS 0 ≤ IDS = Ip ≤ Ipo CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-8 Chương 3-10 Hoaït ñoäng phaân cöïc MOSFET VGS = 0 -Vp0 < VGS < 0 VGS > 0 Ví duï tìm doøng vaø aùp ngheõn cuûa FET Cho FET có phương trình đặc tính dòng áp là IDS = 2.10-4 (1+0.25 VGS )2 (A) Vùng điện trở. Vùng khuếch đại (bão hòa). a. Tìm dòng và áp nghẽn khi VGS =0. b. Tìm dòng và áp nghẽn khi VGS = -1, -2, -4 (V). c. Tìm dòng và áp nghẽn khi VGS =1, 2, 4 (V). Giải Cách 1: Ta có: IDS = 2.10-4 (1 + 0.25 VGS )2 (1). Mặt khác: IDS = Ipo (2). Vùng tắt. Đồng nhất (1) và (2) ta có : Ipo =2. 10-4 (A), Vpo = 4 (V) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-9 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-11 Ví duï tìm doøng vaø aùp ngheõn cuûa FET (tt) Maïch phaân cöïc cho JFET Ta có: 0 = RG IG + VGS + RS ID = 0 + VGS + RS ID Cách 2: VGS = 0 thì I = 2.10-4 (1+0.25 . 0 )2 = 2.10-4 (A) = Ipo. IDS = 0 thì 2.10-4 (1+0.25 . VGS )2 = 0 giải PT ta được VDS = -4 (V) Vpo = 4 (V). VGS = - RS ID (Đường phân cực ) (1) JFET VGS Ip= IDS -4 0 -2 0.5 Vp= VDS 0 2 -1 0 1 1.125 2.10-4 3.125 3 4 5 2 4.5 4 8 6 8 MOSFET CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tuyến truyền: IDS =ID = Ipo (2) Từ (1) và (2) cho ta hệ PT hai ẩn IDSQ và VGSQ. Giải hệ ta có điểm Q. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-12 Chương 3-14 3.2 Maïch phaân cöïc Ví duï maïch phaân cöïc JFET Cho mạch như hình vẽ : Ipo = 0.1 mA , Vpo = 4 V. Tìm Q (IDS , VGS , VDS)? Maïch phaân cöïc cho JFET Maïch phaân cöïc cho MOSFET Cheá ñoä ngheøo Cheá ñoä taêng cöôøng Giải Ta có: VGS = VG - VS = - VS = - RS IDQ (IG =0) VGSQ = - RS IDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) Từ (1) và (2) ta có : 6.25x10-3 (VGSQ)2 + 1.05 VGSQ + 0.1 = 0 VGSQ = -0.095V VGSQ= - 168V ( Lọai vì < -Vpo) VDS = VDD - IDQ (RS + RD )= 19.81 (V) CuuDuongThanCong.com Nhận xét: RG không ảnh hưởng đến sự phân cực do IG =0. https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-13 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-15 Maïch phaân cöïc cho MOSFET VDS = VDD - ID (RS + RD ) Ví duï maïch phaân cöïc MOSFET Cho mạch như hình vẽ: Ipo = 6mA , Vpo = 3V. Tìm Q? VG = VDD R2 / (R1 + R2) Giải Ta có : VG = VDD R2 / (R1 + R2) = 1.5 V VGSQ = VG - RS IDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) VG = RG IG + VGS + RS ID = 0 + VGS + RS ID VGS = VG - RS ID (Đường phân cực ) Đặc tuyến truyền: IDS =ID = Ipo Điểm tĩnh Q: Từ (1) và (2) ta có : 0.1 (VGSQ)2 + 1.6 VGSQ -0.6 = 0 VGSQ = 0.366 V VGSQ= - 16.366 V (Lọai vì < -Vpo) IDQ = Ipo và VGSQ = VG - RS IDQ Giải hệ trên tìm được Q (IDQ , VGSQ ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-16 Chương 3-18 Maïch phaân cöïc cho MOSFET (tt) Ví duï maïch phaân cöïc MOSFET (tt) Cho mạch như hình vẽ : Ipo = 4mA, Vpo = 4V. Tìm Q? VDS = VDD - ID RD Giải Ta có: VGS = VDD –RDID – RGIG = VDD –RDID (IG =0) VGSQ = VDD –RDIDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) Ðường phân cực xác định bởi: VGS = VDS = VDD –RDID (1) Đặc tuyến truyền: IDS =ID = Ipo Từ (1) và (2) ta có : 0.5(VGSQ)2 + 5 VGSQ – 10 = 0 VGSQ = 1.7 V VGSQ= - 11.7 V ( Lọai vì < -Vpo) (2) Từ (1) và (2) ta có hệ PT hai ẩn IDSQ và VGSQ. Giải hệ ta có điểm Q CuuDuongThanCong.com Nhận xét: RG không ảnh hưởng đến sự phân cực do IG =0. https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-17 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-19 3.3 Maïch tín hieäu nhoû Phaân tích maïch CS Moâ hình töông ñöông cuûa FET: daïng S chung Caùc thoâng soá AC cuûa FET Moâ hình nguoàn doøng phuï thuoäc aùp Moâ hình nguoàn aùp phuï thuoäc aùp Phaân tích maïch tín hieäu nhoû (CS – CD – CG) Tính toaùn ñoä lôïi doøng-aùp vaø trôû khaùng vaøo-ra Kyõ thuaät phaûn aùnh trong FET: baûo toaøn doøng iDS Moâ hình töông ñöông cuûa maïch khueách ñaïi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-20 Chương 3-22 Moâ hình töông ñöông cuûa FET CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phaân tích maïch CS (tt) CuuDuongThanCong.com Chương 3-21 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-23 Phaân tích maïch CS (tt) Phaân tích maïch CS (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-24 Chương 3-26 Phaân tích maïch CS (tt) Phaân tích maïch CS (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-25 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-27 Phaân tích maïch CS (tt) Phaân tích maïch CD (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-28 Chương 3-30 Phaân tích maïch CD CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phaân tích maïch CD (tt) CuuDuongThanCong.com Chương 3-29 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-31 Phaân tích maïch CD (tt) Phaân tích maïch CD (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-32 Chương 3-34 Phaân tích maïch CD (tt) Phaân tích maïch CD (tt) mạch CD dùng làm mạch đệm, để cách ly áp giữa các tầng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-33 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-35 Kyõ thuaät phaûn aùnh trong FET Kyõ thuaät phaûn aùnh trong FET (tt) + Cực S: giữ nguyên + Cực D*: Trở kháng: /(µ + 1) Nguồn áp : /(µ + 1) Nguồn dòng giữ nguyên CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-36 Chương 3-38 Kyõ thuaät phaûn aùnh trong FET (tt) Phaân tích maïch CD duøng phaûn aùnh Từ những chỗ khác nhau giữa (1) và (2) ta đưa ra nguyên tắc phản ánh như sau: * Phản ánh về D (S giả): + Mạch D S* + Cực D: giữ nguyên + Cực S*: Trở kháng: (µ + 1) Nguồn áp : (µ + 1) Nguồn dòng giữ nguyên CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-37 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-39 Phaân tích maïch CD duøng phaûn aùnh (tt) Phaân tích maïch CD duøng phaûn aùnh (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-40 Phaân tích maïch CD duøng phaûn aùnh (tt) Chương 3-42 Phaân tích maïch CD duøng phaûn aùnh (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-41 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-43 Phaân tích maïch CG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phaân tích maïch CG duøng phaûn aùnh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-44 Phaân tích maïch CG (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-46 Phaân tích maïch CG duøng phaûn aùnh (tt) CuuDuongThanCong.com Chương 3-45 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-47 Phaân tích maïch CG duøng phaûn aùnh (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-48 Chương 3-50 Phaân tích maïch CG duøng phaûn aùnh (tt) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Moâ hình töông ñöông cuûa MKÑ doøng CuuDuongThanCong.com Chương 3-49 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-51 TOÙM TAÉT Moâ hình töông ñöông cuûa MKÑ aùp Nguyeân lyù hoaït ñoäng Maïch phaân cöïc (DC) Maïch tín hieäu nhoû (AC) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-52 Chương 3-54 BAØI TAÄP 1 So saùnh MKÑ duøng BJT vaø FET Cách ghép Hai IGFET được nối với nhau song song như trong hình B9.3. Nếu kết quả cho thấy thiết bị 3 đầu cuối này là JGFET thì hãy tìm gm. Ứng với mỗi IGFET ta có: Sơ đồ mạch CS vs CE <0 <0 CD vs CC >0 CG vs CB >0 CuuDuongThanCong.com >0 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-53 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-55 BAØI TAÄP 2 BAØI TAÄP 4 Thiết kế một mạch khuếch đại có độ lợi là 10. Điện áp cung cấp là 24V. Sử dụng linh kiện 2N3796 (gm=4m mho, rds=17KΩ, µ=68). CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-56 Chương 3-58 BAØI TAÄP 3 BAØI TAÄP 5 Bộ kéo theo nguồn được thiết kế sử dụng trong mạch điện hình B9.8. JFET 2N4223 được sử dụng trong mạch này. Độ lợi lớn hơn 0,8. Tìm R1,RS1 và Rs2. VDD 20V 88k 1.5k G 10K C --> D S C --> 2k 12k 500 a/ Tìm điểm hoạt động Q khi sử dụng 2N3796 b/ Tính µ, rds, gm c/ Tính độ lợi vL/vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-57 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-59 BAØI TAÄP 6 BAØI TAÄP 8 Đặc tuyến vi của khuếch đại CG cho trong hình B 9.9 được mô tả xấp xỉ từ phương trình: a) b) c) d) e) Cho T1 và T2 đồng nhất có cùng thông số. (H.B9.11) a) Tìm vd2 như là một hàm của v1 và v2. b) So sánh CMRR của FET và BJT. c) Cho Rs =10k, Rd=10k, gm=5 m mho và rds=10kΩ, hãy tính CMRR và Zo tại cực máng của T2. Vẽ đặc tuyến Tìm điểm Q bằng đồ thị Tính gm Cho rds = 10k, hãy tính µ Xác định Zi, Zo và độ lợi vd/vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-60 Chương 3-62 BAØI TAÄP 7 Cả 2 FET đều được xác định trước các thông số gm, µ và rds. Hãy tính a/ iL như là một hàm của v1 và v2 b/ v01, v02, v03 c/ điện trở ngõ ra nhìn từ đầu cuối S1S2’ CuuDuongThanCong.com BAØI TAÄP 9 VDD Cấu hình Darlington có thể được xây dựng lại bằng cách sử dụng JFET và BJT như hình. a/ Xác định Zif và Zof b/ Tìm dạng mô phỏng của độ lợi vc/vi RL D G S V2 Rd VGG2 8 D G VDD C G ri D S Vi B C E Re1 Re1 S V1 Re2 VGG2 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-61 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-63 BAØI TAÄP 10 ÑAÙP AÙN 2 Ba transistor T1, T2 và T3 tạo thành một mạch khuếch đại vi sai. JFET T4 là bộ khuếch đại Darlington được sử dụng để đạt được tổng trở ngõ vào cao. (H.B9.15) a) Nếu điện trở nhìn từ collector của T3 là vô cùng lớn, hãy xác định Zi. b) Tính vL/vi . CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-64 Chương 3-66 ÑAÙP AÙN 1 CuuDuongThanCong.com ÑAÙP AÙN 3 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-65 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-67 ÑAÙP AÙN 3 (tt) ÑAÙP AÙN 4 (tt) D G rds 10k Vi 12k 1.5k 2k Av= + VL - 88k Thay giá trị µ=68 vào. µVg S 5 0,5 88(1+µ)k 0 0 6,8( ) =17k+ 5,8( ) =17k Ω = 4.41k Ω CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-68 Chương 3-70 ÑAÙP AÙN 4 ÑAÙP AÙN 5 Để thuận lợi cho bài toán ta chọn Rs=0 Để tính R1,R2 ta chọn giá trị VGSQ=6 V Ta có: VGS=VG-VS=VG = → 18R1= 6R2 →R2=3R1 Vậy Rb= CuuDuongThanCong.com >>10k https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-69 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-71 ÑAÙP AÙN 6 ÑAÙP AÙN 6 (tt) b) Tìm điểm Q gồm c)Tính Dựa vào mạch ta tìm được Thay vào ta được = 0,4 mΩ = Thay =15 V, ta được phương trình sau CuuDuongThanCong.com d) Cho =10k Ta tính µ dựa vào công thức = 0,4.10=4 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-72 Chương 3-74 ÑAÙP AÙN 6 (tt) ÑAÙP AÙN 6 (tt) biến đổi = = = 7,5k = = = 15k Điều kiện = -1 V Loại giá trị -4 chọn giá trị 1 =1 +1=2V Thay =1V vào đồ thị,chiếu lên trục tung ta tính được = 4. mA CuuDuongThanCong.com = https://fb.com/tailieudientucntt = CuuDuongThanCong.com Chương 3-73 = =0,57 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-75 ÑAÙP AÙN 7 ÑAÙP AÙN 8 RL rd V2 µ1Vgs1 Rd rd V1 µ2Vgs2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-76 Chương 3-78 ÑAÙP AÙN 7 (tt) ÑAÙP AÙN 8 (tt) b) Trong mạch FET: Trong mạch BJT: Đối với FET, giá trị này phụ thuộc cơ bản vào: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-77 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-79 ÑAÙP AÙN 8 (tt) ÑAÙP AÙN 8 (tt) Vì 2 FET này giống nhau nên có chung hệ số µ. = = = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-80 Chương 3-82 ÑAÙP AÙN 8 (tt) ÑAÙP AÙN 9 CMRR Mà µ = Vậy CMRR CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-81 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 3-83 Nội dung ÑAÙP AÙN 10 Ghép giữa các tầng khuếch đại Cascade Darlington CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 3-84 Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt 4.0 Ghép giữa các tầng khuếch đại Ghép trực tiếp: Nguyễn Thanh Tuấn (nttbk97@yahoo.com) Ưu: Đơn giản Không mất năng lượng Không méo Băng thông rộng Nhược: Chú ý ảnh hưởng DC giữa các tầng Hay sử dụng trong IC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ghép giữa các tầng khuếch đại(tt) Cascade (tt) Ghép dùng tụ Dùng tụ ghép đầu ra tầng trước với đầu vào tầng sau Ưu: Dùng tụ lớn tránh méo Cách ly DC Nhược: Cồng kềnh Hạn chế tầng số thấp Dùng trong các mạch riêng lẻ CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com 4.1 Cascade Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Cascade(tt) Đặc tính: Ngõ ra tầng trước tương ứng với ngõ vào tầng sau 4.1.1 Ghép dùng tụ liên lạc:phân cực độc lập ở mỗi tầng khuếch đại. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Cascade(tt) Cascade(tt) Phân cực DC: V I bb1 h ie1 V 11 R11 R21 bb1 1 25 i R V cc CQ1 A V 1 (mA) R b1 h I CQ1 CuuDuongThanCong.com fe1 (mA) V I bb2 CQ 2 h ie 2 R V cc 12 R12 R22 V 2 25 bb2 V 2 R (mA) b2 h I Nguyễn Thanh Tuấn CQ 2 i i h i h i i h i h i i l i ( fe 2 b 2 l fe 2 b 2 R C2 RC 2 RL fe1 b1 i R // R // R R // R // R h ) ( C1 C1 Z i r i // R Z o RC 2 // RL 11 // 21 21 22 22 R 21 ) ( ie 2 r // R // R r // R // R h i 11 i 11 21 21 ) h fe1 h fe 2 ie1 // hie fe 2 (mA) https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Cascade(tt) Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Cascade(tt) Chế độ AC: CuuDuongThanCong.com fe1 b1 4.1.2 Ghép không dùng tụ: lưu ý ảnh hưởng DC giữa các tầng khuếch đại. Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Cascade(tt) Cascade(tt) Tính VCEQ1 và VCEQ2 Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt V CEQ1 V CC I RC1 RC1 V CEQ 2 V cc RC 2 I CQ 2 AC không thay đổi, tính lại DC V I bb1 V cc CQ1 V cc r // R r // R R i i 21 2 I Kiểm tra lại ic1 (t) có méo hay chưa, nếu chưa méo thì chọn giá trị này BQ 2 Tương tự giả sử il giao động lớn nhất theo BJT 1, làm như trên BQ 2 CuuDuongThanCong.com Cascade(tt) Tính ic1 (t) RC1 I RC1 V 2 Re2 I https://fb.com/tailieudientucntt Lúc đó: ic2 (t) = min(ICQ2 , VCEQ2 / RAC2 )sin(2πft) I RC1 I BQ 2 CQ1 C2 Giả sử il giao động lớn nhất không méo theo BJT2 Từ 2 phương trình trên tính được: I L 4.1.3 Giao động lớn nhất không méo: 11 11 L Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com Cascade(tt) R R R Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt 4.2 Ghép Darlington Ghép Darlington(tt) Đặc tính: Tăng thông số khuếch đại của BJT theo cấp số nhân Mô hình tương đương DC 2 BJT có thể coi như 1 BJT tương đương với: 1 2 V V V 1 V I V CE 2 V CE1 V 2 CE CQ 2 2 I CQ V bb V R R h b e fe I CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ghép Darlington(tt) CQ1 I CQ 2 2 CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ghép Darlington(tt) Tín hiệu nhỏ AC CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ghép Darlington(tt) Ghép Darlington(tt) Z ( R // R ) h h Z R i 1 o c 2 ie1 ie 2 (1 h fe1) Re (1 h fe1)(1 h fe 2) h i h i i h i h i i i Ai l i i h i fe1 b1 i i l fe1 b1 Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt fe 2 b 2 R c R R i l ((h fe1 h fe 2) h fe1 h fe 2) R // R ( R // R ) h h (1 h ) R (1 h 1 1 CuuDuongThanCong.com fe 2 b 2 h fe 2 ib 2 ((h fe1 h fe 2) h fe1 h fe 2) ib1 c i fe1 b1 l 2 ie1 fe1 e Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com Ghép Darlington(tt) ie 2 2 )(1 h fe 2) fe1 https://fb.com/tailieudientucntt Ghép Darlington(tt) Điều kiện giới hạn: Ta có: VCE(n) = VCE(n-1) + 0.7 Vậy ghép thêm một tầng thì VCE tăng 0.7 V Lại có: Vcc = IC(RC +RE)+ VCE Khi ghép quá nhiều tầng thì không được vì VCE vượt quá Vcc CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Ghép Darlington (tt) Kết luận : Hai BJT giống nhau hoạt động như một BJT Ghép Darlington làm tăng độ khuếch đại lên theo cấp số nhân. Tổng trở vào rất lớn Không được ghép quá nhiều tầng CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Giả sử 2 con BJT giống nhau RB1 = RB2 VBB1= VBB2 RC1 = RC2 hfe1 = hfe2 Ta có : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN TÍCH AC : MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG TÍN HIỆU NHỎ Làm tương tự ta có : Trong trường hợp này ta có : Làm tương tự ta có : Trong trường hợp này ta có : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Phản ánh từ cực B về cực E ta có CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Các dòng điện có thể chia thành 2 thành phần : Loại chung ( common mode ) io Loại vi sai (differential mode ) Δi Chế độ chung: Ac Biến đổi thevenin ta có : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Chế độ chung: Ac Chế độ chung: Ac Xét mạch ở chế độ chung ( common mode ) : có io và Δi = 0 Khi xét mạch cân bằng , nguồn đối xứng bằng nhau CuuDuongThanCong.com CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Vì RB1 = RB2 , hie1 = hie2 , i1 =i2 nên ta có mạch tương đương sau : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Chế độ vi sai : Ad Xét mạch ở chế độ vi sai ( differential mode ): có io = 0 và Δi ≠ 0 Khi xét mạch cân bằng , nguồn đối xứng bằng nhau CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mà ta có : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Chế độ vi sai : Ad Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha CMMR và CMMR (dB ) CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Sử dụng BJT Sử dụng nguồn dòng ở cực phát : tạo nguồn dòng ở cực phát : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Trong trường hợp muốn cải tiến chất lượng vi sai : người ta sẽ sử dụng ở cực phát 1 BJT đã ổn định phân cực DC . Từ ví dụ trên ta có : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Trong mạch này : người ta sẽ sử dụng ở cực phát 1 nguồn dòng DC Để tăng CMMR thì ta nên sẽ tăng RE Ở mạch này thì RE → ∞ CMMR → ∞ Để tăng CMMR thì ta nên sẽ tăng RE Ở mạch này thì RE = 1 \ hob3 rất lớn CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn CMMR rất lớn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP Để đơn giản ta chọn R1 = R2 Ta dễ dàng suy ra được CMMR như sau : Rõ ràng ta thấy lúc này CMMR nhỏ hơn mạch ban đầu . Người ta sử dụng mạch này để thiết kế mạch khi biết trước CMMR CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tính: có kết nối giữa ngõ ra và ngõ vào nhằm khuếch đại và ổn định tín ngõ ra Nguồn tín hiệu: có thể là nguồn điện thế Vs nối tiếp với một nội trở Rs hay nguồn dòng điện Is song song với nội trở Rs. Khi sử dụng mạch hồi tiếp thì độ lợi ( Av ) giảm , nhưng đổi lại mạch ổn định hơn khi có hfe thay đổi Ảnh hưởng của hồi tiếp đến khuếch đại và ổn định : Hồi tiếp âm : ổn định cho mạch hoạt động Hồi tiếp dương : tăng cường khuếch đại , hệ số khuếch đại có thể rất lớn CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP PHÂN LOẠI HỒI TIẾP Hệ thống hồi tiếp: Thường là một hệ thống 2 cổng thụ động (chỉ chứa các thành phần thụ động như: điện trở, tụ điện, cuộn dây). Mạch lấy mẫu: Lấy một phần tín hiệu ở ngõ ra đưa vào hệ thống hồi tiếp. 1. Trường hợp tín hiệu điện thế ở ngõ ra được lấy mẫu thì hệ thống hồi tiếp được mắc song song với ngõ ra . 2. Trường hợp tín hiệu dòng điện ở ngõ ra được lấy mẫu thì hệ thống nối tiếp được mắc nối tiếp với ngõ ra CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt - Hồi tiếp áp – sai lệch áp : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra Vo và đưa ra điện áp hồi tiếp Vb về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào Vin của bản thân bộ khuếch đại. Nguyễn Thanh Tuấn CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN LOẠI HỒI TIẾP PHÂN LOẠI HỒI TIẾP CuuDuongThanCong.com - Hồi tiếp áp – sai lệch dòng : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra là Vo và đưa ra điện áp hồi tiếp Vb về ghép song song với dòng điện ngõ vào iin của bản thân bộ khuếch đại. https://fb.com/tailieudientucntt Hồi tiếp dòng– sai lệch dòng : lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra i0 và đưa ra dòng điện hồi tiếp về ghép song song với dòng điện ngõ vào iin của bản thân bộ khuếch đại CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN LOẠI HỒI TIẾP Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Từ mạch trên ta có : Dòng sai lệch : Dòng tải : Hồi tiếp dòng – sai lệch áp: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io Và đưa ra điện áp hồi tiếp về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào Vin của bản thân bộ khuếch đại. CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN LOẠI HỒI TIẾP CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Theo định nghĩa, độ lợi dòng thuận của mạch khuếch đại có hồi tiếp: Theo định nghĩa, độ lợi dòng thuận của mạch khuếch đại không có hồi tiếp: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Theo định nghĩa trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: Độ lợi vòng T : Vậy : Với Z’i là trở kháng ngõ vào khi không hồi tiếp : Gi = 0 CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng Theo định nghĩa trở kháng ngõ ra : Nhận xét : 0 < T < 1 : Hồi tiếp dương Aif > A’i : tăng cường khuếch đại T = 1 : Aif = ∞ tạo xung dao động => ứng dụng trong mạch tạo sóng T< 0 : Hồi tiếp âm Aif < A’i T < < -1 : mong muốn hoạt động khi đó : Aif = A’i \ (-T) = 1 \ ( RL . Gi ) không phù thuộc vào Ai nên mạch ổn định hơn CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt VD: xác định Aif của mạch khuếch đại hồi tiếp áp sai lệch dòng? Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Đưa điện trở Rf về ngõ vào và ra, mạch tương đương CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Biến đổi tương đương Thevenin-Notron CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Từ mạch trên ta có : Điện áp sai lệch : Điện áp tải : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Theo định nghĩa, độ lợi áp thuận của mạch khuếch đại có hồi tiếp: Nhận xét : T < < -1 : mong muốn hoạt động khi đó : Avf = A’v \ (-T) = 1 \ Kv không phù thuộc vào AV nên mạch ổn định hơn Theo định nghĩa, độ lợi áp thuận của mạch khuếch đại không có hồi tiếp: CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn Theo định nghĩa trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Độ lợi vòng T : Với : Vậy : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Mạch tương đương Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp Theo định nghĩa trở kháng ngõ ra : Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Với : CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt VD: xác định Avf của mạch khuếch đại hồi tiếp sau. Giả sử ro<<R2? CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt Đáp án Đặc tính: có kết nối giữa ngõ ra và ngõ vào Phân loại Hồi tiếp áp/dòng Sai lệch áp/ dòng Hồi tiếp âm/dương Phân tích mạch hồi tiếp áp Sai lệch dòng Sai lệch áp CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập Chöông 5: Ñaùp öùng taàn soá CuuDuongThanCong.com Nguyễn Thanh Tuấn https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1 NOÄI DUNG Ñaùp öùng bieân ñoä vaø pha | A | a 2 b2 Ñaùp öùng taàn soá toång quaùt Ñaùp öùng taàn soá thaáp Ñaùp öùng taàn soá cao 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 Nguyên nhân của việc đáp ứng tần số là do: Bên ngoài: tụ ghép và tụ bypass (vùng tần số thấp) Bên trong: điện dung ký sinh (vùng tần số cao) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-2 Chương 5-4 5.1 Ñaùp öùng taàn soá toång quaùt Ñaùp öùng taàn soá cuûa maïch khueách ñaïi RC |A| Ñaùp öùng bieân ñoä vaø pha Ñaùp öùng taàn soá toång quaùt cuûa maïch khueách ñaïi RC Phöông phaùp veõ tieäm caän Thang logarith Trôû khaùng töông ñöông RC Song song Noái tieáp Am Am ------- 2 https://fb.com/tailieudientucntt B fH fL fH f Ở dãy tần số thấp: các tụ gắn bên ngoài. Ở dãy tần dãy giữa: không xét ảnh hưởng của tụ. Ở dãy tần số cao: các điện dung ký sinh bên trong của linh kiện. CuuDuongThanCong.com Chương 5-3 Tần số cao Tần số giữa fL CuuDuongThanCong.com Tần số thấp https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-5 Phöông phaùp veõ tieäm caän Thang logarith 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: A( ) Am |A|dB j z 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 CuuDuongThanCong.com -2 -1 0.01 0.1 0 1 1 10 2 3 100 1000 lgω ω (rad/s) << p: 20lg p https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-6 Chương 5-8 Phöông phaùp veõ tieäm caän (tt) Trôû khaùng töông ñöông (2) (1) (3) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-7 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-9 5.2 Ñaùp öùng taàn soá thaáp AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt Moâ hình töông ñöông cuûa BJT vaø FET AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp Tuï gheùp ngoõ vaøo Tuï gheùp ngoõ ra Tuï gheùp ngoõ vaøo vaø ngoõ ra CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-10 Chương 5-12 Moâ hình töông ñöông cuûa BJT vaø FET AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt (tt) Ai (s) Rb / / Ri RC iL iL ib . h fe . ii ib ii RC RL Rb / / Ri hie Re* / /Ce* Rb / / Ri RC Ai (s) h fe . . RC RL Rb / / Ri hie s CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-11 1 Re .Ce 1 Ce*.( Re* / /( Rb / / Ri hie ) s https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-13 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt (tt) s z1 Ai ( s) Aim . s p1 • Aim = Ai (jω)| ω => +∞ = h fe • ωz1 = •ωp1 = 1 Re .Ce |Ai |dB (s j ) RC Rb / / Ri . RC RL Rb / / Ri hie zero của hàm truyền đạt 1 C .( R / /( Rb / / Ri hie ) * e AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt (tt) * e ωz1 cực của hàm truyền đạt CuuDuongThanCong.com Trong đó: Aio Aim * https://fb.com/tailieudientucntt ωp1 = ωL z1 p1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-14 Chương 5-16 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt (tt) AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt (tt) Giản đồ bode của hàm truyền: ωz1 < ωp1 Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL : Ta có biểu thức: 2 z21 | Ai ( ) |dB 20log(| Ai ( j) |) 20log(| Aim | . ) 2 2p1 | Ai (L ) | L2 z21 | Aim | | Aim | | Aim | 2 2 L2 p21 | Ai () |dB 20log | Aim | 20log 2 z21 20log 2 2p1 2(L2 z21) L2 p21 z1 | Ai ( ) |dB Aio 20log(| Aim | L2 p21 2z21 z1 ) Độ dốc 0dB/decac p1 z1 p1 | Ai ( ) |dB 20log(| Aim |. p1 | Ai () |dB 20log(| Aim |) CuuDuongThanCong.com 1 ) 20log p1 Độ dốc 20dB/decac 2 2 Nhận xét : điều kiện để có ωL >0: p1 2z1 Độ dốc 0dB/decac Thực tế: p21 2z21 nên L p1 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-15 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-17 AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp (tt) Ai ( s) Aim . s s . s p1 s p 2 •Aim = Ai (jω)| ω => +∞ = h fe • ωp1 = •ωp2 = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ( s j) Rb RC Ri . . * RC RL Rb hie Re Ri R" 1 Cc .( RC RL ) 1 Cb .( Ri R" ) CuuDuongThanCong.com là các cực của hàm truyền đạt https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-18 Chương 5-20 AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp (tt) AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp (tt) Giả sử ta có ωp1 < ωp2 |Ai |dB |Aim | 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 CuuDuongThanCong.com s 1 Cc .( RC RL ) . Rb Ri . . * Rb hie Re Ri R" s ωp1 ωp2 ≈ ω L ω(rad/s) s 1 Cb .( Ri R" ) https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-19 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-21 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) AÛnh höôûng cuûa tuï gheùp (tt) Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL : | Ai (L ) | | Aim | |A | L2 | Aim | im 2 2 L2 2p1 . L2 p2 2 2L4 (L2 2p1 ).(L2 p2 2 ) Đặt : Ztd = Rb //(hie+R* e //C* e ) L4 ( p21 p2 2 ).L2 p21. p2 2 0 iL iL ib i Ai ( s ) . . ii ib i ii Giả sử ωp1 << ωp2 => nếu gần đúng: . 0 2 p1 L4 2p 2 .L2 0 CuuDuongThanCong.com 2 p2 L p 2 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-22 Chương 5-24 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) iL Rc hfe. ib Rc RL 1 ib Rb Rb R Ce* Rb s z1 . . 1 Re i Rb hie s Rb hie s p1 Rb hie * * * * Ce ( Re / /(hie Rb ) 1 Re Ce s CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt i ii Ri Ri 1 Cb s * e Ri * Z td Ri 1 Cb s Rb ( hie Re * * 1 Re Ce ) * Rb hie * * * * * * 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 ) Rb Cb s[ Re hie(1 sCe Re )] CuuDuongThanCong.com Chương 5-23 s https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-25 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) * i ii 1 ) C ( R / /( Rb hie) as 2 bs c RbCb ( Rb hie)s ( s * e iL iL ib i Ai ( s) . . ii ib i ii * e a CbCe*Re*[Ri ( Rb hie) Rb hie] b Cb [ Rb ( R hie) Ri (Rb hie R )] C R ( Rb hie) c Rb hie Re* i* R C ( R hie) s( s z 2 ) Nhận xét : ωp1 = ωz2 b b b . * e ii a * e * e * e b c s2 s a a Ai ( s) Aim. https://fb.com/tailieudientucntt Vì: ωp1 = ωz2 Rb Ri ( Rb hie) Rc . . Rc RL Rb hie Ri ( Rb hie) Rb hie CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-28 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) iL iL ib i Ai ( s ) . . ii ib i ii Để ý ta có thể thấy rằng mỗi tụ sẽ gây ra 1 cực và 1 zêro: (Khi xét ảnh hưởng của tụ này ta sẽ ngắn mạch tụ còn lại và ngược lại) 1 1 C [ R / /(hie Ri / / Rb )] Cb ( Ri Rb / / hie) iL Rc hfe. ib Rc RL i Rb s z1 b . i Rb hie s p1 * e Rb hie Re* c a CbCe*Re*[ Ri (Rb hie) Rb hie] 1 * * CbCe Re ( Ri Rb / / hie).( Re* / /( Rb hie)) CuuDuongThanCong.com s(s z1) b c s2 s a a Chương 5-26 ( Re* hie)( Ri Rb ) Ri Rb Rb hie * * Ce Re [hie( Ri Rb ) Ri Rb ] Cb [Ri ( Rb hie) Rb hie] * e Rb s z1 Ri ( Rb hie) s ( s z 2 ) Rc . . . . Rc RL Rb hie s p1 Ri ( Rb hie) Rb hie s 2 b s c a a Aim hfe. Rb hie b Rb ( Re* hie) Ri ( Rb hie Re* ) a Ce* Re*[ Ri ( Rb hie) Rb hie] Cb [ Ri ( Rb hie) Rb hie] Ai ( s ) hfe. Ri ( Rb hie) i* s( s z 2 ) . ii Ri ( Rb hie) Rb hie s 2 b s c a a CuuDuongThanCong.com AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) https://fb.com/tailieudientucntt (s z 2 )(s z 3 ) Ri i* . 2 ii Ri Rb / / hie s s( p 2 p3 ) . p 2 . p3 CuuDuongThanCong.com Chương 5-27 1 z1 Re Ce 1 p1 * * Ce ( Re / /( Rb hie) https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-29 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ vaøo (tt) AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ ra (tt) (s z 2 )(s z 3 ) Ri i* . 2 ii Ri Rb / / hie s s( p 2 p 3 ) . p 2 . p3 1 z 2 * * Ce ( Re / /( Rb hie) 1 p 2 Ce*[ Re* / /(hie R / / Ri )] b . p 2 . p 3 CuuDuongThanCong.com 0 z 3 1 p3 C ( R R / / hie) i b b c 1 * * a CbCe Re ( Ri Rb / / hie).(Re* / /( Rb hie)) Ri / / Rb RC i i i A(s) L L . b hfe. . ii ib ii RC RL ZCc Ri / / R hie RE* / /CE* b Ri / / Rb RC A( s) hfe. . . RC RL Ri / / Rb hie s https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com 1 Ce .Re . 1 1 s * * CC ( RC R L ) C E .( RE / /(hie Ri / / Rb) s s https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-30 Chương 5-32 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ ra AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ ra (tt) A(s) Aim . s s z 2 . (s j ) s p1 s p 2 •Aim = Ai (jω)| ω => +∞ = hfe. RC . Ri / / Rb • ωp1 = C .( R 1 RC RL Ri / / Rb hie RL ) 1 •ωp2 = C* .(R* / /(hie là các cực của hàm truyền đạt Ri / / Rb) E E c • ωz2 = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt C 1 Re .Ce CuuDuongThanCong.com Chương 5-31 zero của hàm truyền đạt https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-33 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ ra (tt) |Ai |dB 5.3 Ñaùp öùng taàn soá cao Giả sử ωp1 < ωz2 < ωp2 |Aim | CuuDuongThanCong.com ωp1 ωz2 ωp2 ≈ ω ω(rad/s) Moâ hình töông ñöông cuûa BJT vaø FET Ñònh lyù Miller Maïch CE (CS) – Hieäu öùng Miller L https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-34 Chương 5-36 AÛnh höôûng cuûa tuï thoaùt vaø tuï gheùp ngoõ ra (tt) Moâ hình töông ñöông cuûa BJT vaø FET Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL L L2 z22 | Aim | |A | | Ai (L ) | | Aim | im 2 2 L2 p21 . L2 2p 2 2L2 (L2 z22 ) (L2 2p1).(L2 p2 2 ) L4 ([ p21 2p 2 ] z22 ).L2 p21. p2 2 0 Giả sử ωp1 < ω z2 << ωp2 => nếu gần đúng: L4 2p 2 .L2 0 L p 2 CuuDuongThanCong.com 2 2 2 p 2 p1 z 2 2 2 p1. p 2 0 2p 2 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-35 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-37 Caùc thoâng soá taàn soá cao cuûa BJT Maïch CE taàn soá cao CuuDuongThanCong.com I1 Y V1 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-40 Ñònh lyù Miller Maïch CE taàn soá cao (tt) I2 I2 V2 CuuDuongThanCong.com Chương 5-38 I1 V1 Y1 Y2 V2 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-39 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-41 Maïch CE taàn soá cao (tt) Maïch CE taàn soá cao (tt) Để tăng tính ổn định, người ta thường gắn thêm 1 tụ CBC từ cực B sang cực C có giá trị tầm vài nF để hồi tiếp âm. Khi đó tổng điện dung giữa cực B và E là C = Cbe + C’M Với C’M là điện dung Miller có được khi áp dụng định lý Miller với Cbc//CBC C’M= (CBC+Cbc)( 1 + gmR’L ) sẽ được ảnh hưởng nhiều nhất bởi tụ CBC , do đó ta chủ động điều chỉnh được đáp ứng của mạch khuếch đại bằng cách điều chỉnh CBC C’M ≈ CBC( 1 + gmR’L ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-42 Chương 5-44 Maïch CE taàn soá cao (tt) Maïch CS taàn soá cao Điện dung Miller (cách phân tích giống như mạch BJT 20lg|A| (dB) 20lgAim Mạch CS với hồi tiếp được loại bỏ ω5 ω (rad/s) Mạch tương đương với CM ở trên chỉ tồn tại khi điều kiện sau thỏa mãn: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-43 1 C gd rds || Rd gm C gd https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-45 Maïch CS taàn soá cao (tt) Mạch SF ở tần số cao (bỏ qua phân cực) v 1 Av d g m rds || Rd vi 1 jri C gs CM fh Zi ' 1 2ri C gs CM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Av Maïch CD (SF) taàn soá cao Mạch tương đương SF ở tần số cao 1 1 g m rds || Rs rds || Rs jC i gs vgd CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-46 Chương 5-48 Maïch CS taàn soá cao (tt) Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) 1 jC gd / g m vd g m rds || Rd vi 1 jC gd rds || Rd Mạch nguyên vẹn khi g m rds || Rd 1 Mạch khi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt g m / Cgs CuuDuongThanCong.com Chương 5-47 Mạch khi g m / Cgs https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-49 49 Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) vs vs vg Av vi vg vi Mạch tương đương SF ở tần số cao jC gs 1 vs g m rds || Rs gm 1 vg 1 g m rds || Rs rds || Rs 1 jC gs 1 g m rds || Rs Mạch tương đương SF ở tần số cao 1 Zi jC gd 1 1 jC ' rds || Rs 1 1 1 1 j rds || Rs C ' C gd CuuDuongThanCong.com vg vi hoac https://fb.com/tailieudientucntt 1 1 jri Cgd C gs /1 g m (rds || Rs 1 ri || rds || Rs vi ri 1 jC gd ri || rds || Rs vg CuuDuongThanCong.com vì g m rds || Rs 1 khi g m / C gs khi g m / C gs https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-50 Chương 5-52 Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) gm = 10-3 mho rds = 10 kΩ Cgs = 100 pF Cgd = 1 pF Tìm ωH Mạch tương đương SF ở tần số cao Z o' vi io' vi 0 CuuDuongThanCong.com 1 j C gd C gs ri 1 g m 1 jC gs / g m 1 jri C gd https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-51 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-53 TOÙM TAÉT Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) Ñaùp öùng taàn soá toång quaùt Ñaùp öùng taàn soá thaáp Ñaùp öùng taàn soá cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-54 Chương 5-56 BAØI TAÄP 1 Maïch CD (SF) taàn soá cao (tt) Cho các thông số: Vcc=20v, R1=10k, R2=100k, ri=10k, Re=0.1k, RC=1k, RL=1k, Ce=10 μF , Cc=20 μF, hfe=50. a) Vẽ sơ đồ bé tín hiệu tương đương ở tần số thấp. b) Xác định độ lợi Ai, c) Vẽ biểu đồ Bode . CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-55 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-57 BAØI TAÄP 2 BAØI TAÄP 4 Cho transistor như trong hình, wT =109 rad/s, hfe = 20, Cbe =6pF, rbb’ =0 và IEQ =1mA. Hãy tìm độ lợi áp dãy giữa và tần số cắt trên 3dB. a) Tính độ lợi dãy giữa Aim b) Tìm tần số 3 dB fh Các thông số của mạch: Vcc= 20v ωr=109 rad/s hfe= 100 Cb’c= 5 pF rbb’=0 ICQ= 10 mA CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-58 Chương 5-60 BAØI TAÄP 3 BAØI TAÄP 5 Các phép đo đạc chỉ ra rằng mạch khuếch đại chỉ ra hình B.11.1 có độ lợi dãy giữa là 32dB, tần số cắt trên 3dB là 800Hz và dòng tĩnh emitter là 2mA. Giả sử rằng rbb = Cb’c = 0, tìm hfe, rb’e và Cb’e. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tìm độ lợi dòng dãy giữa và tần số cắt trên 3dB cho mạch khuếch đại hình dưới. Giả sử các transisitor có các đặc tuyến cho trong bài 11.4. CuuDuongThanCong.com Chương 5-59 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-61 BAØI TAÄP 6 BAØI TAÄP 8 Tính và vẽ |Yo| cho bộ kéo theo nguồn cho trong hình B11.11 Cho transistor trong hình b11.6 rbb ' 20, rb'e 1K , Cb 'e 1000 pF , Cb 'e 10 pF và gm 0,05mho Hãy tìm và vẽ trên đó biểu đồ tiệm cận cho độ lợi điện áp. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-62 Chương 5-64 BAØI TAÄP 7 ÑAÙP AÙN 1 Cho bộ kéo theo nguồn cho trong hình B11.10, hãy vẽ: a) | Z i | theo b) |Z0 | theo c) | Av | vi theo v0 Ai S Zi CuuDuongThanCong.com Rb=R1//R2= 10k // 1o0k =10k VBB = VCC.R1/(R1+R2)=20.10/110= 1.81V ICQ = (VBB -0.7)/(Rb /hfe + Re)=3.7 mA 24 Suy ra hie=o.34k 16 Z1=(hfe +1).[Re // 1/sCe] =51.(o.1 // 1o5/s)= 51.105 / (s + 105 ) Z2= RL + 1/sCc = 103 + 5.104 /s 0 Zo https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-63 25 1o3 1485 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-65 ÑAÙP AÙN 2 ÑAÙP AÙN 4 Rb=R1//R2=10k//1k= 0.9k gm=40ICQ= 0.4 mho Cb’e=gm/ωT= 400 pF CM = [1 + gm.(Rc//RL)]Cb'c = 1000 (pF) a) Dễ thấy : Avm = Aim= -gm.[Rc/(RC+ RL)].[ rb’e.( ri // Rb) / ( ri // Rb + rb’e)] = -38 ωh=3.64 (Mrad/s) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b) Av = VL 1 Vi VL VL Vb' = Vi Vb' Vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-66 Chương 5-68 ÑAÙP AÙN 3 ÑAÙP AÙN 4 (tt) 25 Ta có : rb’e = 2 hfe = 12,5hfe Ve 0.04+0.002+jw40x10-12 Ta có V = 0.04+0.004+jw40x10-12 1 b' Từ (1) và (2) suy ra : Với w < wβ 1000hfe – 500hfe = 32x 103 Ve 1 Vb' = 1+jw3x10-9 hfe = 64 rb’e = 800Ω 1 Mặc khác : Tần số cắt wβ = (R //r )C b b'e b'e 1 Cb’e = (R //r )w = 44,76µF b b'e β CuuDuongThanCong.com Aim = Vb' 1 Lấy w = wβ = 50x106 V = 1+jw0.15 1 i iL Rb = -gmrb’e = -32 ii Rb+rb'e https://fb.com/tailieudientucntt Từ 13.1 -26c (SGK) w>wβ CuuDuongThanCong.com Chương 5-67 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-69 ÑAÙP AÙN 4 (tt) ÑAÙP AÙN 5 (tt) Áp dụng Miller : -2 Vb' 1+5500(2x10 ) = -2 Vi 1+s[(500+500)2x10 +500(6pF)]+s2(500x2x10-12)3x10-9 Đối với transistor 1: CM = Cb’e1(1+0.4hib) = 6(1+0.4x5) 12pF 1+s10-9 1+50x10-10s+s23x10-18 -18 2 CT = CM + Cb’e1 = 52pF Tần số cắt : -18 2 2 -18 2 2(1+10 w h) = (1-3x10 w h) +25x10 w -36 4 -18 2 = 1+9x10 w h+19x10 w 1 1 Wh1 = (R //r )C = 333(52x10-12) i b'e1 T h h = 57.7Mrad/s wh = 2.45x108 rad/s 1 1 Wh2 = (R //R )C = 500(6x10-12) c2 L b'e2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com = 333Mrad/s https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-70 Chương 5-72 ÑAÙP AÙN 5 ÑAÙP AÙN 6 h vb ' 1 1 11 3 vi 1 j 10 10 1 j108 Độ lợi dòng dãy giữa : Aim = vb ' 50 1 vi 51 IL IL 0.4Vb'e2 0.4Vb'e1 = ii 0.4Vb'e2 0.4Vb'e1 ii =- CuuDuongThanCong.com Rc2 Rc1 Ri 0.4 0.4 -6.6 Rc2+RL Rc1+hib Ri+rb'e1 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-71 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-73 ÑAÙP AÙN 6 (tt) h ve 50k j 6 vi 52k 1/ ( j 20 10 ) 1 j 9 10 C' 20 pF 1 0, 05(1000) AT ÑAÙP AÙN 8 vb ' 1 j103 2 1011 3 vi 1 j[2 10 2 10 11 103 1011 ] 2103 (2 1011 )108 1 j 2 108 1 j 108 2 2 1016 vgs v g v1 1000 0,625v1 103 1 j 2 10 9 vg v1 v 5 9 1 1000 1 10 1 j 8 10 1 j 2 10 9 j 6 1012 5 1 j 10 6 vg v1 800 1 j8 109 5 1 j 2 10 9 vg 1 j 2 10 9 800 vgs ( 1) v1 v 1 vi 1 j8 109 1 j8 10 9 h ;2(1 4h 2 ) (1 2h2 ) 25h2 h 27 Mrad / s CuuDuongThanCong.com i3 j 6 10 https://fb.com/tailieudientucntt 12 v gs vi ( j 6 10 CuuDuongThanCong.com 12 1 j 2 10 9 ) 1 j8 109 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-74 Chương 5-76 ÑAÙP AÙN 7 ÑAÙP AÙN 8 (tt) Cgs=6pF;Cgd=2pF;gm=3 10-3;rds=83k v1 4000 9 i 1 1 j 2 10 9 12 1 j 2 10 y0 1 gm j 6 10 v1 rds 1 j8 109 1 j8 10 9 i4 [1+3 10-3 (800) z =800+ jω6 10-12 , i z,0 =330 vg vi = v v 1+jω8 10-9 ;A v = g g -9 -9 (1+jω2×10 )(1+jω2×10 ) v i vg y0 800//1000 1 1 =0,445 -12 1000 1+(1+jω2×10 (800//1000) 1+jω890×10-12 g m (rds //R s )=2,4 vs 2,4 1+jω×10 = vg 3,4 1+jω×10(1+jω0,89 ×10-9 ) CuuDuongThanCong.com rds 83k ; g m 3 10 3 ; z0 i1 -9 1 (1 j 2 109 ) 2 3 103 4000 1 j8 10 9 v1 ii v1 i2 g mvgs rds i2 i3 i4 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-75 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5-77 6.1 Giôùi thieäu Op-Amp Chöông 6: Op-Amp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Teân goïi Caáu taïo Kyù hieäu Ñaëc tính Ñaëc tuyeán Moâ hình Op-Amp lyù töôûng Maïch so saùnh Moät soá Op-Amp thöïc teá CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1 Chương 6-3 NOÄI DUNG Teân goïi Op-Amp Vi mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier) – ký hiệu là OpAmp đầu tiên được dùng để nói về các mạch khuếch đại có khả năng thay đổi theo mạch ghép nối bên ngoài để thực hiện các phép biển đổi toán học như cộng trừ, biến đổi tỷ lệ, vi tích phân... trong các máy tính tương tự. Giới thiệu Op-Amp Mạch Op-Amp cơ bản Mạch Op-Amp naâng cao Nhờ sự phát triển của công nghệ bán dẫn, Op-Amp ngày càng trở nên tin cậy, kích thước nhỏ, ổn định nhiệt, vì vậy, ngày nay opamp được sử dụng như là thành phần cơ bản của các ứng dụng khuếch đại, biến đổi tín hiệu, các bộ lọc tích cực, tạo hàm và chuyển đổi. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-2 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-4 Caáu taïo Op-Amp Cơ sở của vi mạch khuếch đại thuật toán là các tầng khuếch đại vi sai. Các vi mạch khuếch đại thuật toán bao gồm ba phần: Khuếch đại vi sai: Dùng khuếch đại tín hiệu vào, có đặc điểm là khuếch đại nhiễu thấp, trở kháng vào cao, thường đầu ra vi sai. Khuếch đại điện áp: Tạo ra hệ số khuếch đại điện áp cao, thường đầu ra đơn cực. Khuếch đại đầu ra: Dùng với tín hiệu ra, cho phép khả năng tải dòng lớn, trở kháng ra thấp, có các mạch chống ngắn mạch và hạn chế dòng điện. CuuDuongThanCong.com Ñaëc tính Op-Amp Một bộ vi mạch khuếch đại thuật toán khuếch đại vi sai điện áp vd= v1 – v2 giữa 2 tín hiệu vào. Hệ số khuếch đại điện áp hở mạch được tính theo công thức: AOL=V0/Vd vd: ngõ vào vi sai AOL độ lợi áp vòng hở Rd điện trở vào R0 điện trở ra BW=f1-f2 :bandwidth CMRR 20log Avd (dB) AVC 1 Vc V o AdV d 1 CMRR V d https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-5 Chương 6-7 Kyù hieäu Op-Amp Ñaëc tuyeán Op-Amp +/- Vs ngưỡng điện thế ngõ vào (rất bé vài trăm micro vol) +/-V0max giá trị cực đại ngõ ra ΔVi < -Vs: vùng bão hòa âm ΔVi > -Vs: vùng bão hòa dương -Vs< ΔVi<+Vs: Vùng khuếch đại tuyến tính Vi+: ngõ vào không đảo Vo: ngõ ra Vi-: ngõ vào đảo +/-VS cung cấp nguồn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-6 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-8 Moâ hình Op-Amp lyù töôûng AV Ri Maïch so saùnh duøng Op-Amp (tt) Mạch so sánh đảo: Ro 0 Để tránh tín hiệu ra bảo hòa khi tín hiệu vào quá nhỏ , không dùng cách khuếch đại vòng hở khi không cần thiết. Để tín hiệu vào lớn và tín hiệu ra không bị bão hoà ( không bị xén) khuếch đại hồi tiếp ( cho 1 phần tín hiệu ra vào lại ngõ vào) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điện thế chuẩn Vref > 0V đặt ở ngõ vào (+) Điện thế so sánh Ei đưa vào ngõ vào (-) Khi Ei > Vref thì V0 = -Vsat Khi Ei < Vref thì V0 = +Vsat CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-9 Chương 6-11 Maïch so saùnh duøng Op-Amp Maïch so saùnh duøng Op-Amp (tt) So sánh không đảo: Mạch khuếch đại có hồi tiếp: Lúc này do vin so sánh với tín hiệu ngõ vào v+ là điện thế trên mạch phân áp R4-R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của vout, mạch hồi tiếp cũng có hai ngưỡng so sánh là VH và VL. Điện thế chuẩn Vref > 0V đặt ở ngõ vào (-) Điện thế so sánh Ei đưa vào ngõ vào (+) Khi Ei > Vref thì V0 = +Vsat Khi Ei < Vref thì V0 = -Vsat CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-10 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-12 Moät soá Op-Amp thoâng duïng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Op-Amp ñôn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-13 Chương 6-15 Moät soá Op-Amp thoâng duïng (tt) Op-Amp keùp LM381: low noise dual amp., audio. Voltage gain= 112dB; BW = 75KHz; Rin= 100K; Rout= 150. LM380: audio power amp. Voltage gain= 34dB; BW= 100KHz; out-put power = 2W MC1553: Video amp. Voltage gain= 52dB; BW=20MHz LM703: RF/IF amp. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-14 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-16 Op-Amp 4 Maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo R V R Vo 1 2 Vi A o 1 2 Vi R1 R1 Nhận xét: Ngõ ra Vo cùng pha với ngõ vào Vi được gọi là ngõ vào không đảo. R2 đóng vai trò hồi tiếp âm để tăng độ khuếch đại AV. Khi R2 =0, ta có: A=1 => Vo =Vi hoặc R1=∞ ta cũng có A=1 và Vo= Vi . Lúc này mạch được gọi là mạch “voltage follower” thường được dùng làm mạch đệm (buffer) vì có tổng trở vào lớn và tổng trở ra nhỏ như mạch cực thu chung ở BJT. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-19 6.2 Maïch Op-Amp cô baûn Maïch khueách ñaïi ñaûo Maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo Maïch khueách ñaïi ñaûo Maïch khueách ñaïi toång Maïch khueách ñaïi vi sai Maïch tích phaân Maïch vi phaân Maïch taïo haøm muõ Maïch taïo haøm logarith CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-17 i i 0 V0 0 0 Vi v v R2 R1 V R 0 2 Vi R1 Nhận xét: Vo và Vi sẽ lệch pha 180 độ (nên được gọi là mạch khuếch đại đảo và ngõ vào ( - ) được gọi là ngõ vào đảo). R2 đóng vai trò mạch hồi tiếp âm. R2 càng lớn (hồi tiếp âm càng nhỏ) độ khuếch đại của mạch càng lớn. Mạch có khả năng khuếch đại điện áp DC lẫn AC https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-18 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-20 Maïch khueách ñaïi coäng v v 0 Maïch khueách ñaïi vi sai V V V1 V2 ... n 0 0 R1 R2 Rn R f Vo V V V Vo R f 1 2 ... n Rn R1 R2 Nhận xét : Rf •Nếu R1=R2=…=Rn= R thì Vo V1 V2 ... Vn Rf 1 R2 Rg R1 Rg Rf V1 V2 R 1 Nhận xét: R •Nếu Rf=R thì Vo là tổng của tất cả các ngỏ vào Vi (Tổng này phải nhỏ hơn Vsat của op-amp) Nếu Rf R1 Rg R2 thì Vo Rf R1 V2 V 1 Nếu Rg=Rf =R1=R2 thì Vo =V2-V1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-21 Chương 6-23 Maïch khueách ñaïi coäng (tt) Maïch tích phaân Vn V1 V2 ... R f R1 R2 Rn Vo 1 1 1 1 RN R1 R 2 ... R n t 1 1 Vo Vi t dt Vi t dt Vo t 0 RC RC 0 Nhận xét: Giá trị ngõ ra Vo tỉ lệ với tích phân giá trị ngõ vào. Nhận xét •Nếu R1=R2=…=Rn thì Tần số cắt: Rf Vo 1 RN V1 V2 ... Vn 1 RC Nên mạch tích phân chỉ hoạt động đúng ở một dãy tần số nhất định. Ngoài ra chúng ra còn có thể lấy tích phân của một tổng. •Giá trị ngỏ ra Vo bằng tổng các ngỏ vào khi và chỉ khi Rf=0 hoặc RN=∞. CuuDuongThanCong.com fc https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-22 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-24 Maïch vi phaân Maïch taïo haøm logarith v v 0 dvi dvi Vo Vo RC dt C dt R V Vo V ln i V ln Vi V ln RI s Is R Nhận xét: Giá trị điện áp ngõ ra Vo tỉ lệ với vi phân điện áp vào . Tần số cắt: fc 1 RC : điện áp rơi trên hai đầu diode I s : dòng ngược bão hòa V Mạch vi phân hoạt trong trong một dãy tần số nhất định, tại đó đặc tuyến biên độ-tần số: Vo f có độ dốc 20dB/decade. Vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-25 Chương 6-27 Maïch taïo haøm muõ 6.3 Maïch Op-Amp naâng cao Vo R.I s .e k R.I s .e Vi V k .eVi 1 V Maïch chuyeån ñoåi doøng sang aùp Maïch chuyeån ñoåi aùp sang doøng Maïch khueách ñaïi doøng Maïch khueách ñaïi instrumentation : điện áp rơi trên hai đầu diode I s : dòng ngược bão hòa V CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-26 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-28 Maïch chuyeån ñoåi doøng sang aùp Maïch khueách ñaïi doøng Còn gọi là bộ khuếch đại biến đổi điện trở, có đầu vào là ii và đầu ra là: vo =Aii trong đó: A là độ lợi của mạch. Xem hình trên ta có: ii +(vo -0)/R=0 hay vo = -Rii Ai CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com i o R2 1 ii R1 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-29 Chương 6-31 Maïch chuyeån ñoåi aùp sang doøng Maïch khueách ñaïi instrumentation AoL V V Vi (1) Z i id 0 io I (2) V Vi 1,2 io I (3) R R Vo = A(v2 – v1) A = A1 .A2 = (1+2R3/RG).(R2/R1) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-30 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-32 BAØI TAÄP 1 Maïch khueách ñaïi instrumentation (tt) Hãy tìm V+, V- và Vo trong mạch điện hình sau cũng như công suất phát ra từ nguồn 4V. Hãy tìm ra 1 phương pháp để kiểm tra kết quả. vo = -R2v3 /R1 +(1+R2)v2 /R1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-33 Chương 6-35 TOÙM TAÉT BAØI TAÄP 2 a) Hãy tìm V+ và Vo trong mạch điện ở hình sau. b) Làm lại câu (a) với điện trở 5kΩ được nối giữa A và B. Giới thiệu Op-Amp Mạch Op-Amp cơ bản Mạch Op-Amp naâng cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-34 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-36 BAØI TAÄP 3 BAØI TAÄP 5 a) Hãy tìm V-, V+, Vo cho mạch điện sau nếu vs = 9V. b) Hãy tìm điện trở R sao cho khi nó được nối giữa 2 chân ngõ vào đảo của KĐTT với đất thì làm cho Vo tăng lên gấp đôi. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-37 Chương 6-39 BAØI TAÄP 4 BAØI TAÄP 6 Một mạch âm tần cho trong hình B14.25 được sử dụng để thay đổi vị trí của tín hiệu giữa các kênh stereo trái và phải liên tục. a) Nghiên cứu hoạt động của mạch. b) Xác định R1 và R2 sao cho VL/Vi = -1V/V khi xoay nút được kéo xuống hoàn toàn VR / Vi=-1V/V khi xoay nút được kéo lên tối đa và VL/Vi= -1/√2 khi nút xoay ở vị trí giữa. a) Tìm vn, vp, vo trong mạch điện sau nếu is = 1mA. b) Làm lại câu (a) với điện trở 3kΩ mắc nối tiếp với nguồn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-38 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-40 BAØI TAÄP 7 BAØI TAÄP 9 1/ Dùng 2 Op_Amp ,thiết kế 1 mạch có 2 nguồn dòng i 1 và i2 song song với R1, R2 và cho v0=(0.1V/µA) x (i1-i2) trên tải RL bất kể R1, R2, RL. Chiều của cả hai dòng điện là từ đất đi vào mạch. Cố gắng cực tiểu số điện trở cần dùng. 2/ Thiết kế mạch biến dòng từ 4mA-20MA ở đầu vào thành áp từ 0V -10V đầu ra. Chiều cho trước của dòng từ đất vào mạch, mạch được cấp nguồn V. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giả sử mạch Howland trong hình có điện trở R3 không còn nối đất và đồng thời cấp 1 điện áp v1 vào R3 và một điện áp v2 vào R2. Chứng tỏ rằng mạch này là vi sai biến đổi V-I với i0=(1/R1)(v2 - v1) – (1/R0)vL, trong đó R0 cho bởi phương trình 6.8 trong tập lý thuyết. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-41 Chương 6-43 BAØI TAÄP 8 BAØI TAÄP 10 Cho 1 bộ biến đổi V-I có tải thả nổi như hình a) Tính i0=vi/(R1/k), k=1+R2/R3 b) Chỉ ra gái trị điện trở chuẩn 5% cho độ nhạy 1mA/V và Ri = 1MΩ, trong đó Ri là điện trở nhìn bởi nguồn. c) Nếu ± Vsat = ±13V ,tìm điện áp cho phép của mạch. CuuDuongThanCong.com Tìm độ lợi cũng như trở kháng ra của mạch. https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-42 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-44 ÑAÙP AÙN 1 vp ÑAÙP AÙN 3 30k vo 0.6vo 30k 20k vn v p vn v p 0.6vo i1 vn v p 1V vo 5V 4V vo 0.6vo 0.4vo vo 10V 9 0.2vo 0.2vo vo 50k 20k 10k 0.2vo 10k 40k vo 10V v p vn 6V vn 6 0.6mA 10k 10k 9 Psource 4Vx0.6mA 2.4mW vn v p 2V R 2 2 10 8 R 50 50 R 20 20 R 50 Giải ra ta có R = 11,11k CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-45 Chương 6-47 ÑAÙP AÙN 2 ÑAÙP AÙN 4 v p 1k ( 1m) 1V vp vn v p 1V v A 3v p 3vn vn vo 4k 1m vo 4 1 1m vo 5V Nếu có điện trở 5kΩ nối giữa A và B thì ta dùng mạch tương đương Thevenin đưa về nguồn áp 5V nối tiếp điện trở 5kΩ,khi đó : vn 5k (i) 5 v p v p 5 i 1mA 5k CuuDuongThanCong.com 1k v vA A 3k 3 v A vn v A v p 2v p 2v p 2 1 ( )v p 3k 2k 3k 2k 3k 1k v p vn 0.6V vo vn 4k v p 1k ( 1m) 1V https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 5-46 v A vn 3 0.6 0.6 0.6 4 1V 3k 3 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-48 ÑAÙP AÙN 4 (tt) ÑAÙP AÙN 6 a. Nghiên cứu hoạt động của mạch: mỗi opamp là một mạch khuếch đại đảo, điều chỉnh biến trở là điều chỉnh các điện áp V1,V2. Nếu biến trở nằm chính giữa thì V1=V2, nếu lên trên thì V1 nhỏ hơn, xuống dưới thì V1 lớn hơn. Do đó kéo theo sự sai lệch giữa VL và VR ở ngõ ra 2 opamp. 3 v A 3 3v p v A vn v A v p 2 1 vp 3k 3k 3k 2k 2k 1k v A 3v p 3vn v p vn 0.375V v A 1.125V vo vn 4k v A vn 1.125 0.375 0.375 4 0.625V 3k 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-49 Chương 6-51 ÑAÙP AÙN 5 ÑAÙP AÙN 6 (tt) b,Khi nút kéo xuống hoàn toàn : V2 =0 => VR=0 Ta có : VL= Suy ra : V1= A CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt R2 V1 (khuếch đại đảo ) 10 K 5K vi 5K R1 R 2 5K cho A=-1 => R2 =2(5K+R1) 10K 5K R1 CuuDuongThanCong.com Chương 6-50 (1) https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-52 ÑAÙP AÙN 6 (tt) ÑAÙP AÙN 7 (tt) *Khi nút kéo lên hoàn toàn ,tương tự như trên vì mạch đối xứng *Khi nút xoay nằm chính giữa : V1=V2= 5K ||10 K vi 5K ||10 K R1 Mà VL= R2 V1 10 K Nên A R3 R R v1 3 R1is 1 (15v) R2 R2 R4 15 is 4mA v0 0 4 R4 3.57 k R4 v0 R2 3.33K 1 =>R2=2.127(3.33K+R1) R1 3.33K R1 2 (4) cho R2 R3 10 k ; v0 R1 (is 4mA) Giải (3) và (4) ta được R1=57K ,R2 =23.5K . CuuDuongThanCong.com v0 10v R1 (20 4) R1 https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com 10 625 16 https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-53 Chương 6-55 ÑAÙP AÙN 7 ÑAÙP AÙN 8 a) i0 iR2 iR3 iR1 iR3 ;R R1 1 R2 / R3 b) Ri R1 R1 1M ; Cho R2 R1 1M v1 R3i1 R R R v0 R5 5 v1 R5 3 i1 i2 R4 R4 0.1 R3 R4 R5 6 100 k 10 CuuDuongThanCong.com vI R2 vI 1 R1 R3 R R 1 vI 2 vI R1 R1 R3 xv 103 ; ta có: 1mA 103 10 6 1 10 6 / R3 R3 1k c) v1 13 v I https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com Chương 6-54 volt https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-56 ÑAÙP AÙN 9 KCL : io io v2 vL vo vL v2 vo 1 1 ( ) R1 R2 R1 R2 R1 R2 v2 R 1 1 1 R 4 v1 vL ( 4 ) R1 R2 R3 R1 R2 R2 R2 R3 1 R R v R R 1 R R v (v2 1 4 v1 ) L ( 2 4 ) (v2 1 4 v1 ) L ; R1 R2 R3 R2 R1 R3 R1 R2 R3 Ro Ro R2 R2 / R1 R4 / R3 R4 R 1 2 i0 v2 v1 và R0 R3 R1 R1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-57 ÑAÙP AÙN 10 v p ( Rs / / R2 )is KCL i0 Rs vL Rs R2 v p vL R1 / / R2 Rs / / R2 vs Rs vL is 1 Ais R1 / / R2 R1 / / R2 Rs R2 R0 R R2 1 R2 / R1 A ; R0 s 1 R2 / R3 1 R2 / R1 i0 R A 1 R2 / R1 và R 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 6-58