Bài giảng Mạch điện tử: Chương 4 - ĐH Bách khoa TP. HCM

Bài giảng "Mạch điện tử - Chương 4: Mạch khuếch đại liên tầng" cung cấp cho người học các kiến thức: Mạch khuếch đại Cascade, mạch khuếch đại vi sai (difference amplifier), mạch khuếch đại Darlington, mạch khuếch đại Cascode. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Mạch điện tử: Chương 4 - ĐH Bách khoa TP. HCM11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1 MẠCH ĐIỆN TỬ Chương 4. MẠCH KHUẾCH ĐẠI LIÊN TẦNG11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 2NỘI DUNG• Mạch khuếch đại Cascade• Mạch khuếch đại vi sai (difference amplifier)• Mạch khuếch đại Darlington• Mạch khuếch đại Cascode11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 3Mạch khuếch đại Cascade• Xét mạch ghép AC (ac-coupling) sau11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 4Mạch khuếch đại Cascade• Phân tích DC, xác định tĩnh điểm: • Hai tầng độc lập (do ghép AC)• Có thể gây méo dạng.• Phân tích AC (tín hiệu nhỏ): Mạch tương đương iL iL ib 2 ib1  h fe 2 RC 2   h fe1Rb 2   Rb 1  • Độ lợi dòng: Ai       ii ib 2 ib1 ii  RC 2  RL   Rb 2  hie 2   Rb 1  hie1 11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 5Mạch khuếch đại CascadeVí dụ 1: Xác định độ lợi áp và biên độ dao động cực đại điện ápngõ ra. Giả sử hfe = 10011/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 6Mạch khuếch đại Cascade• Xác định tĩnh điểm: • Tầng 2: • Tầng 1: Rb1 = R1 // R2 = 9.09K; VBB = VCCR1/(R1 + R2) = 1.82V V BB  V BEQ I CQ1   1.3mA Re1  Rb1 / h fe1• Mạch tương đương tín hiệu nhỏ VT VT hie1  h fe1  1920 hie2  h fe 2  260 I CQ1 I CQ 211/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 7Mạch khuếch đại Cascade• Độ lợi áp:11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 8Mạch khuếch đại Cascade• Xét mạch khuếch đại ghép trực tiếp11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 9Mạch khuếch đại Cascade• Ảnh hưởng DC giữa 02 tầng • Không bị méo dạng.• Xác định tĩnh điểm: • Để đơn giản, xem IB = 0 trong các tính toán tĩnh điểm. • VBE1 = 0.7V  I3 = 0.7/600 = 1.17 mA  IC2 = IE2 = I3 = 1.17 mA  VCE2 = 9 – (1.17mA)(1.3K + 1.8K + 0.6K) = 4.7V • VE2 = (1.17mA)(1.8K + 0.6K) = 2.8V • VC1 = VB2 = VBE + VE2 = 0.7 + 2.8 = 3.5V = VCE1  IC1 = (9 – 3.5)/2.2K = 2.5 mA11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 10Mạch khuếch đại Cascade• Mạch tương đương tín hiệu nhỏ: V V hie1  h fe1 T  1K hie2  h fe 2 T  2.14 K I CQ1 I CQ 2 v L v L ib2 ib1   100  2.2   1 (0.6 // 0.8) Av     100  1.3K    v i ib2 ib1 v i  2.2  hie2   0.2 K  (0.6 // 1.8 // hie1 ) K (0.6 // 0.8)  1Av = 400011/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 11Mạch khuếch đại vi sai• Xét mạch khuếch đại11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 12Mạch khuếch đại vi sai• Phân tích tĩnh điểmVE1 = VE2 = (IE1 + IE2)Re – VEE = 2IE1Re – VEE = 2IE2Re – VEE• Do tính đối xứng, tách thành 2 mạch (Re  2Re) VCEQ1 = VCEQ2 = VCC + VEE – ICQ(Rc + 2Re)11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 13Mạch khuếch đại vi saiVí dụ 4: Trong mạch bênCho VCC = VEE = 10V; Rb = 0.2K; Re = 0.9K; Rc = 0.2K; RL = 10.Theo phân tích tĩnh điểm:ICQ = (10 – 0.7) / (20.9) = 5.17 mAVCEQ = 10 + 10 – 5.17(0.2 + 20.9) = 9.66V11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 14Mạch khuếch đại vi sai• Phân tích tín hiệu nhỏ : • Phản ánh mạch cực B (nguồn i1 và i2) về cực E: • Đặt i0 = (i1 + i2)/2 và i = i2 – i1  i1 = i0 – (i/2) và i2 = i0 + (i/2)11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 15Mạch khuếch đại vi sai• Dùng phương pháp chồng chập cho mạch tương đương tín hiệu nhỏ, tách thành 2 mode:• Mode chung (common mode): i1 = i2 = i0• Tách đôi: Re  2Re• Do đối xứng: ie1c = ie2c  iRe = 2ie1c = 2ie2c  ve = (2Re)ie2c11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 16Mạch khuếch đại vi sai• Mode vi sai (differential mode): i2 = - i1 = i/2• ie1d = - ie2d  iRe = 0  ve = 0• Ngắn mạch Re 11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 17Mạch khuếch đại vi sai• Chồng chập tín hiệu: Rb Rb • ie2 = ie2c + ie2d = i0  i 2 Re  hib  Rb / h fe 2(hib  Rb / h fe )  Rc • iL = iie 2 = Aci0 + Adid Rc  RL• Trong đó:  Rc Rb • Độ lợi mode chung Ac  Rc  RL 2 Re  hib  Rb / h fe  Rc Rb • Độ lợi mode vi sai: d A  Rc  RL 2(hib  Rb / h fe )11/26/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 18Mạch khuếch đại vi sai• Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha CMRR (Common Mode Rejection Ratio) • Mạch khuếch đại vi sai lý tưởng: Ac = 0: iL = AdI • Định nghĩa: Ad CMRR  Ac• Mạch thực t ...