Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 2: Phân tích mạch không tuyến tính

Bài giảng "Điện tử cơ bản - Chương 2: Phân tích mạch không tuyến tính" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm phi tuyến, các phần tử phi tuyến, phương pháp phân tích mạch, phân tích tín hiệu nhỏ, phân tích bằng tuyến tính từng mảnh, phương pháp phân tích gia tăng ( tín hiệu nhỏ),... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 2: Phân tích mạch không tuyến tínhGT ÑIEÄN TÖÛ CÔ BAÛN Ch2 PHAÂN TÍCH MAÏCH KHOÂNG TUYEÁN TÍNH 1 I. Khái niệm phi tuyến• Trong chương trước, ta đã phân tích mạch điện tuyến tính, là mạch có đặc tuyến v – i là đường thẳng• Mạch điện phi tuyến là mạch có đặc tuyến v - i là đường cong (không thẳng).• Các linh kiện điện tử thường là các linh kiện có đặc tính phi tuyến ở chế độ tín hiệu lớn như diod, transistor lưỡng cực nối, transistor trường… Với mạch phi tuyến, ta có thể tuyến tính hoá khi xét ở chế độ tín hiệu nhỏ. Chú ý: Các định lý Chồng chập, Thevenin,Norton, chỉ áp dụng cho mạch tuyến tính.• 2• II. Các phần tử phi tuyến• Đặc tuyến của iD  aebvD iD  I S evD vT  aebvD R + D• V iD a - 0 vD• Hoặc đặc tuyến của MOSFET loại tăng: iD K   GS TH   khi vDS  VTH 2 v viD   2 0 khi vDS  VTH  0 vTH vDS 3• Phương trình dòng diod • Đặc tuyến diod  iD  I S e vD / VT  1 iD• IS dòng bảo hoà ngược• Điện thế nhiệt: kT - vD 0 vD VT  q• hằng số Boltzmann - iD k = 1,38.10-23 J/oK• Điện tích điện tử: q = 1,6.10-19 C Ở t = 25oC cho VT = 0,025 V• Nhiệt độ tuyệt đối: Ở t = 27oC, cho VT = 0,026 V ToK = 273oC + toC 4• Thí dụ:• Xác định dòng điện diod iD có diện thế hai đầu diod vD = 0,5 V; 0,6V; 0,7 V.Cho biết diod có điện thế nhiệt VT = 0,025 V và dòng điện bảo hoà ngược Is =1 pF.• Giải: Dòng diod cho bởi:   iD  I S evD /VT  1 Thay các trị số đã cho vào, được với v = 0,5 V D   iD  1x1012 eo,5/ 0,025  1  0, 49mA Tương tự với vD = 0,6V cho iD = 26 mA; vD = 0,7 V, iD= 1450 mA. Lưu ý khi vD tăng ngoài 0,6V, dòng iD tăng rất nhanh.• Khi vD = -0,2 V, tính được:   iD  1x1012 e0,2 / 0,025  1  0.9997 x1012 A Dòng iD rất nhỏ, xem như không đáng kể 5• Thí dụ 2 Cho MOSFET có VTH = 1V, K = 4 mA/V2. Tính iD khi vDS = 2V, 4V.• Giải:• Với VDS = 2V, cho: K 4 x103 iD   vDS  VTH    2  1  2mA 2 2 2 2• Với vDS = 4V, cho: K 4 x103 iD   vDS  VTH    4  1  18mA 2 2 2 2• Khi vDS = 0,5V,cho:• vDS < VTH, iD =0• Theo hai thí dụ trên, iD không tăng tuyến tính theo vD. 6III. Phương pháp phân tích mạch1. Phương pháp toán học ( giải tích) R• Theo mạch điện diod ta có: vD  V 1 + D  iD  0 V iD R - iD  aebvD (2)Giải phương trình bằng: Thử đúng hay sai V  vD v V Phương pháp toán số  iD  D  iD R R vD  V vD  V  iD  0  aebvD  0 R R 7• Thí dụ:• Xét mạch diod ở trên, nhưng với iD = kvD2.• Giải: vD  V  kvD2  0 R iD RkvD2  vD  E  0• Chọn trị số dương: E/R nghiệm vật lý 1  1  4 R ...