Thiết kế mạch phân cực

Khi thiết kế mạch phân cực, người ta thường dùng các định luật căn bản về mạchđiện như định luật Ohm, định luật Kirchoff, định lý Thevenin..., để từ các thông số đãbiết tìm ra các thông số chưa biết của mạch điện. Phần sau là một vài thí dụ mô tảcông việc thiết kế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế mạch phân cực2.6. THIẾT KẾ MẠCH PHÂN CỰC Khi thiết kế mạch phân cực, người ta thường dùng các định luật căn bản về mạchđiện như định luật Ohm, định luật Kirchoff, định lý Thevenin..., để từ các thông số đãbiết tìm ra các thông số chưa biết của mạch điện. Phần sau là một vài thí dụ mô tảcông việc thiết kế. 2.6.1. Thí dụ 1: Cho mạch phân cực với đặc tuyến ngõ ra của BJT như hình 2.9.Xác định VCC, RC, RB.Từ đường thẳng lấy điện: VCE=VCC-RCIC ta suy ra VCC=20V Ðể có các điện trở tiêu chuẩn ta chọn: RB=470KΩ; RC=2.4KΩ. Chọn RB=1,2MΩ 2.6.3. Thiết kế mạch phân cực có dạng như hình 2.11 Ðiện trở R1, R2 không thể tính trực tiếp từ điện thế chân B và điện thếnguồn. Ðể mạch hoạt động tốt, ta phải chọn R1, R2 sao cho có VB mong muốn và saocho dòng qua R1, R2 gần như bằng nhau và rất lớn đối với IB. Lúc đó3.5 THIẾT KẾ MẠCH PHÂN CỰC DÙNG FET: Công việc thiết kế mạch phân cực dùng FET thật ra không chỉ giới hạn ở cácđiều kiện phân cực. Tùy theo nhu cầu, một số các điều kiện khác cũng phải được để ýtới, nhất là việc ổn định điểm tĩnh điều hành. Từ các thông số của linh kiện và dạng mạch phân cực được lựa chọn, dùng cácđịnh luật Kirchoff, định luật Ohm... và phương trình Schockley hoặc đặc tuyến truyền,đường phân cực... để xác định các thông số chưa biết. Tổng quát trong thực hành, để thiết kế một mạch phân cực dùng FET, người tathường chọn điểm điều hành nằm trong vùng hoạt động tuyến tính. Trị số tốt nhấtthường được chọn là hoặc . Ngoài ra, VDS cũng không đượcvượt quá trị số tối đa mà FET có thể chịu đựng được. Thí dụ: Trong mạch điện hình 3.18a, chọn ID = 2.5 mA, VD = 12v. Dùng FET có IDSS = 6mA, VGS(off) =-3v. Xác định RD và RS. Từ đặc tuyến truyền ⇒ Khi ID = 2.5mA thì VGS=-1v. Vậy: VGS=-RSID (RS =-VGS/ID =0.4kΩ (chọn RS = 390Ω) Chương 5 ÐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA BJT VÀ FET Trong các chương 2, 3, 4 ta đã phân tích các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùngBJT và FET. Việc phân tích đó chỉ đúng trong một dải tần số nhất định, ở đó ta giả sửcác tụ liên lạc ngõ vào, ngõ ra và phân dòng có dung kháng không đáng kể và được xemnhư nối tắt ở tần số của tín hiệu. Ngoài ra ở dải tần số đó ảnh hưởng của các điệndung liên cực trong BJT và FET không đáng kể. Dải tần số này thường được gọi là dảitần số giữa. Trong chương này ta sẽ khảo sát ảnh hưởng của các tụ liên lạc, phân dòng (cóđiện dung lớn) ở tần số thấp và các tụ liên cực (có điện dung nhỏ) ở tần số cao lêncác thông số của mạch khuếch đại. Trước khi đi vào chi tiết, ta cần biết qua một sốkhái niệm cần thiết như là một công cụ khảo sát.5.1 DECIBEL: Ta xem mạch tương đương 2 cổng hình 5.1 Công suất ngõ vào được định nghĩa: Pi=vi.ii Công suất ngõ ra được định nghĩa: P0=v0.i0 Trong kỹ nghệ người ta thường đưa ra một đơn vị là decibel (dB) đểdiễn tả độ lợi công suất. Ðơn vị căn bản ban đầu là Bel và được định nghĩa:5.2 MẠCH LỌC THƯỢNG THÔNG R.C: Dạng mạch căn bản như hình 5.2 Tụ C được xem như nối tắt (short-circuit), kết quả là: v0 ≈ vi - Ở khoảng giữa 2 tần số này, độ lợi điện thế A V=v0 /vi thay đổi nhuhình 5.3. Khi tần số tăng, dung kháng của tự C giảm và tín hiệu ở ngỏ ra v 0 lớn dần.Ðiện thế ngõ vào và ngõ ra liên hệ với nhau bằng công thức: Tại AV=1 ⇒v0=vi (trị tối đa) AV(dB)=20Log1=0dB Vậy tần số cắt là tần số tại đó độ lợi giảm đi lần hay giảm đi3dB. Nếu phương trình độ lợi được viết dưới dạng số phức: Khi f Với công thức gần đúng này ta thấy: Mạch lọc nêu trên có độ lợi giảm đi 20dB khi tần số giảm đi 10 lần hayđộ lợi giảm 6dB khi tần số giảm phân nửa được gọi là mạch lọc 6dB/octave hay20dB/decade5.3 MẠCH LỌC HẠ THÔNG RC: Dạng mạch căn bản như hình 5.6. Ở khoảng giữa 2 tần số này, độ lợi điện thế thay đổi như hình 5.7.Khi tần số tăng dần, dung kháng của tụ C càng giảm và v0 càng giảm. Tương tự như mạch lọc hạ thông, khi f>>fi thì AV(dB) =-20log(f/fi) vàđộ dốc của giản đồ cũng là 20dB/decade.7.3.3 Mạch lọc tích cực: (Active filter) Có 4 loại mạch chính: - Mạch lọc hạ thông. - Mạch lọc thượng thông. - Mạch lọc dải thông. - Mạch lọc loại trừ (dải triệt). a/ Mạch lọc hạ thông(Low pass Filter-LPF) * Mạch lọc hạ thông căn bản: Dạng mạch Nếu ta chọn R2=R1 thì |AV0|=1 Ðáp tuyến tần số độ dốc -20dB/dec vì khi tần số tăng lên 10 lần thì độkhuếch đại giảm đi 10 lần tức -20dB. Người ta hay dùng mạch voltage follower đểlàm mạch lọc như hình 7.41. Ðây là mạch khuếch đại không đảo, nhưng do không cóđiện trở nối mass ở ngõ vào (-) nên độ lợi bằng +1. Người ta thường chọn Rf=R để giảm dòng offset. * Mạch lọc hạ thông -40dB/dec: Trong nhiều ứng dụng, ta cần phải giảm nhanh độ lợi của mạch khi tầnsố vượt quá tần số cắt, có nghĩa là độ dốc của băng tần phải lớn hơn nữa. Ðó là mụcđích của các mạch lọc bậc cao. Dạng mạchNếu chọn C2=2C1, ta có: Ở mạch này độ khuếch đại sẽ giảm đi 40dB khi tần số tăng lên 10 lần (độ lợigiảm đi 100 lần khi tần số tăng lên 10 lần). * Mạch lọc hạ thông -60dB/dec: Ðể đạt được độ dốc hơn nữa-gần với lý tưởng-người ta dùng mạch lọc-20dB/dec mắc nối tiếp với mạch lọc -40dB/dec để được độ dốc -60dB/dec (độ lợigiảm đi 60dB khi tần số tăng lên 10 lần-góc pha tại tần số cắt là -1350). Dạng mạch căn bản như hình 7.44 b/ Mạch lọc thượng thông (high-pass filter) Ðây là một mạch mà độ lợi của mạch rất nhỏ ở tần số thấp cho đếnmột tần số nào đ ...