Chương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tải

Trong các chương trước, chúng ta đã phân tích và tính toán các thông số của mạch khuếch đại dùng BJT và FET khi không có tải và nguồn tín hiệu được xem như lý tưởng (không có nội trở). Thực tế, nguồn tín hiệu luôn có nội trở RS và mạch có tải RL. Nội trở RS và tải RL như vậy sẽ làm thay đổi các thông số của mạch như tổng trở vào, tổng trở ra, độ lợi điện thế và độ lợi dòng điện. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tảiChương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tảiChương 4 ẢNH HƯỞNG CỦA NỘI TRỞ NGUỒN TÍN HIỆU (RS) VÀ TỔNG TRỞ TẢI (RL) LÊN MẠCH KHUẾCH ÐẠI Trong các chương trước, chúng ta đã phân tích và tính toán các thông số của mạchkhuếch đại dùng BJT và FET khi không có tải và nguồn tín hiệu được xem như lý tưởng(không có nội trở). Thực tế, nguồn tín hiệu luôn có nội trở RS và mạch có tải RL. Nội trởRS và tải RL như vậy sẽ làm thay đổi các thông số của mạch như tổng trở vào, tổng trở ra,độ lợi điện thế và độ lợi dòng điện. Nội dung của chương này là khảo sát ảnh hưởng củaRS và RL lên các thông số.4.1 HỆ THỐNG 2 CỔNG (two-port systems) Người ta thường xem BJT và FET như một hệ thống 2 cổng (hay tứ cực) như hình 4.1 Trong đó vi, ii, Zi lần lượt là điện thế (tín hiệu), dòng điện và tổng trở của ngõ vào.v0, i0, Z0 là điện thế, dòng điện và điện trở của ngõ ra. AVNL, AINL là độ lợi điện thế và độlợi dòng điện của hệ thống. Toàn bộ các thông số này được định nghĩa khi ngõ ra khôngmắc tải và không có điện trở nguồn RS. Áp dụng định lý Thevenin ở hai cực của ngõ ra, ta có: Zth=Z0=R0 Nguồn điện thế Thevenin Eth là điện thế mạch hở giữa 2 đầu ngõ ra, đó là v0. Vậy: Nên Eth=AVNL.vi Ta có thể dùng Ri=Zi=vi/ii để biểu diễn mạch ngõ vào và dùng nguồn TheveninEth=AVNL.Vi và Z0=R0 để biểu diễn ngỏ ra của hệ thống 2 cổng.Trương Văn Tám IV-1 Mạch Điện TửChương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tải Ðể thử lại mạch tương đương này, ta thử tìm Z0 và AVNL. Ðể tìm Z0, ta nối tắt ngõvào tức vi=0v, từ đó AVNL.vi=0v và tương đương với mạch nối tắt, do đó Z0=R0 như đãđịnh nghĩa phía trên. Sự vắng mặt của tải sẽ đưa đến i0=0 và điện thế giảm qua R0 làVR0=0. Do đó ở ngõ ra hở chính bằng nguồn AVNL.vi. Thí dụ: Cho mạch phân cực cố định như hình 4.3. Hãy vẽ mạch tương đương 2cổng. Giải: Phân giải mạch này ta tìm được: Zi=1.07kΩ; Z0=3kΩ; AVNL=-280.11 (xem lạichương 2) Dùng các dữ kiện này ta vẽ lại mạch tương đương 2 cổng như hình 4.4. Dấu trừ trong nguồn điện thế phụ thuộc có nghĩa là nguồn điện thế thật sự ngược vớinguồn điều khiển chỉ định trên hình vẽ. Nó cũng cho thấy độ lệch pha 1800 giữa điện thếngõ vào và ngõ ra. Trong thí dụ trên, điện trở RC=3kΩ được đưa vào để xác định độ lợi điện thế khôngtải. Sự phân tích trong chương này sẽ xem các điện trở phân cực là thành phần của độ lợikhông tải, tải RL sẽ được nối vào các cực của ngõ ra.4.2 HIỆU ỨNG CỦA TỔNG TRỞ TẢI RL Phần này, ta xem ảnh hưởng của tổng trở tải RL đối với kiểu mẩu 2 cổng. (xemhình 4.5) Áp dụng công thức cầu chia điện thế ở mạch ngõ ra ta có:Trương Văn Tám IV-2 Mạch Điện TửChương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tải Tuy Ri thay đổi tùy theo dạng mạch, nhưng dòng điện ngõ vào luôn luôn được xácđịnh bởi: Ðộ lợi dòng điện như vậy có thể tìm được từ độ lợi điện thế, tổng trở vào vàđiện trở tải. Ðường thẳng lấy điện động: (xoay chiều)được xem như nối tắt và tải của mạch điện được xem là RL và điện trở cực thu RC mắcsong song với nhau. Tác dụng của điện trở tải RL làm cho đường thẳng lấy điện động códốc đứng hơn dòng điện lấy điện tĩnh. Ðiểm chú ý quan trọng là cả 2 đường thẳng nàyđều qua cùng một điểm Q.Trương Văn Tám IV-3 Mạch Điện TửChương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tải Khi chưa mắc tải RL, nếu ta áp một tín hiệu nhỏ hình sin vào cực nền của transistor ,dòng điện cực nền của transistor sẽ biến động từ IB1đến IB3 nên điện thế ngỏ ra VCE cũngbiến động như hình vẽ. Nếu ta mắc tải RL vào, vì sự biến động của IB vẫn không thay đổi Bnhưng độ dốc của đường thẳng lấy điện đã thay đổi (đứng hơn) nên tín hiệu ra VCE nhỏhơn.4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA NỘI TRỞ NGUỒN RS Bây giờ ta quay lại ngõ vào của hệ thống 2 cổng và khảo sát ảnh hưởng của nội trởcủa nguồn tín hiệu lên độ lợi của mạch khuếch đại. Hình 4.8 mô tả một nguồn tín hiệu VS có nội trở RS được áp vào ngõ vào của hệthống 2 cổng căn bản.Trương Văn Tám IV-4 Mạch Điện TửChương 4: Ảnh hưởng của nội trở nguồn và tổng trở tải Từ định nghĩa của Zi và AVNL ta thấy chúng không bị ảnh hưởng bởi nội trở RSnhưng tổng trở ra có thể bị ảnh hưởng bởi RS. Từ hình 4.8, ta thấy tín hiệu vi đưa vào hệ thống 2 cổng bây giờ là: Như vậy nếu nội trở nguồn RS càng lớn thì độ lợi của mạch càng nhỏ (do tín hiệuvào vi nhỏ). Với hệ thống 2 cổng bên trên ta có:4.4 ẢNH HƯỞNG CHUNG CỦA RS VÀ RL: Hình 4.9 là một nguồn tín hiệu với nội trở RS và một tải RL được m ...