THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG (3 TẦNG) VỚI TÍN HIỆU VÀO NHỎ

Mạch khuếch đại tầng là một mạch có hai giai đoạn bao gồm một mạch khuếch đại siêu dẫn tiếp theo là một mạch khuếch đại đệm. Mạch này có rất nhiều ưu điểm so với các mạch khuếch đại đơn như cách ly đầu ra tốt hơn, cực cửa điều khiển dòng điện tốt hơn, băng thông được cải thiện, trở kháng đầu vào cao hơn, trở kháng đầu ra cao hơn, ổn định hơn, tỷ lệ hàng loạt cao hơn vv... Lý do đằng sau sự gia tăng băng thông là làm giảm hiệu ứng Miller. Mạch khuếch đại tầng thường được xây dựng lên bằng cách sử dụng FET (transistor trường) hoặc BJT (transistor lưỡng cực). Giai đoạn đầu sẽ được dẫn ở chế độ nguồn thông thường chế độ cực phát chung và giai đoạn khác thì sẽ được dẫn ở chế độ cơ sở phổ biến chế độ cực phát chung.

ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-∞∞ -

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN TT MẠCH TƯƠNG TỰ

(CT135)

ĐỒ ÁN 01 - ĐỀ TÀI SỐ 3: THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG (3 TẦNG)

VỚI TÍN HIỆU VÀO NHỎ

Nhóm: N01-CT3 Tiểu nhóm: 01

Sinh viên thực hiện:

Cần Thơ, ngày 10 tháng 10 năm 2020

I ĐỀ TÀI VÀ YÊU CẦU

1 Đề tài :

Đồ án 1 - Đề tài số 3: Thiết kế mạch khuếch đại đa tầng (3 tầng) với tín hiệu vào nhỏ

2.Yêu cầu :

 Dùng BJT NPN (cho cả 3 tầng) liên lạc bằng tụ điện với tầng đầu

và cuối được ráp theo kiểu cực phát chung, tầng giữa ráp theo kiểu cực thu chung sao cho độ lợi toàn mạch: AVT khoảng 100

 Dùng nguồn VCC = +12V

3 Linh kiện sử dụng:

- Transistor NPN : C1815

- Điện trở : 33kΩ, 5.6kΩ, 4.7kΩ, 330Ω, 100Ω, 560Ω, 1MΩ, 1kΩ.

- Tụ điện : 47µF, 100µF

II THIẾT KẾ MẠCH:

1 Chọn dạng mạch thiết kế:

 Tầng 1 và 3 được ráp theo kiểu cực phát chung, chọn phân cực theo

kiểu cầu chia điện thế

 Tầng 2 được ráp theo kiểu cực thu chung, chọn phân cực theo kiểu

hồi tiếp điện thế

2 Thiết kế mạch phân cực:

 Điều kiện thiết kế mạch:

 Nguồn Vcc=+12V

 VCE # 1

2Vcc = 6V

 VE # 1

10Vcc = 1V

 Ic = 1mA

 β = 100

 re = 26𝑚𝑉

𝐼𝑐 = 26Ω

 Tính toán phân cực tầng 1 và 3 theo kiểu cầu chia điện thế:

Ta có RE = 𝑉𝐸

𝐼𝐸 = 1kΩ

VC = VCE + VE = 7V

 RC = 𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑐

𝐼𝑐 = 5 kΩ

 Chọn Rc = 4.7 kΩ

*Xét βRE≥10R2  Chọn R2=5.6 kΩ

VB = VBE + VE = 1.7V

VB = VCC

𝑅2

𝑅1+𝑅2 = 1.7V  R1=33 kΩ (Chọn R1=33 kΩ)

 Tính toán phân cực tầng 2 theo kiểu hồi tiếp điện thế:

Ta có RE2 = 𝑉𝐸

𝐼𝐸 = 1kΩ

VB2 = VBE + VE = 1.7V

 RB2 = 𝑉𝑐𝑐−𝑉𝐵2

𝐼𝑐/𝛽 = 100 kΩ

 Chọn RB2 = 100 kΩ

III TÍNH KHUẾCH ĐẠI

*Theo yêu cầu đề tài: A VT = A V1 A V2 A V3

* Do tầng 1 và 3 lắp theo kiểu cực phát chung nên Av≈ −𝑅𝐶

𝑅𝐸+𝑟𝑒

* Để đạt độ lợi theo yêu cầu ta tách RE1 thành 2 điện trở RE11 và RE12 mắc nối tiếp,

RE3 thành 2 điện trở RE31 và RE32 mắc nối tiếp

* Tầng 1 chọn AV1=-10

Do điện trở Zi2=RB2 ở tầng 2 rất lớn so với RC1 nên trở tương đương (Zi2 // RC1 )≈RC1

=> Khi đó: AV1 = −𝑅𝐶1

𝑅𝐸11+𝑟𝑒= -10 => RE11 = 444 Ω (Chọn RE11= (330+100)Ω)

=> RE12 = 570 Ω (Chọn RE12= 560 Ω)

* Tầng 2 là mạch cực thu chung nên AV2≈ 𝑅𝐸

𝑅𝐸+𝑟𝑒 ≈ 1

* Tầng 3 chọn AV3=-5 => Khi đó: AV3 = −𝑅𝐶3

𝑅𝐸31+𝑟𝑒= -10 => RE31 = 444 Ω (Chọn RE31= (330+100)Ω)

=> RE32 = 570 Ω (Chọn RE12= 560 Ω)

Mạch tương đương xoay chiều

Theo mạch tương đương xoay chiều, ta có tầng 1 và 3:

Av1,3 = 𝑉𝑜

𝑉𝑖 = −𝑅𝑐

−𝑅𝑒+𝑟𝑒 (2) Thế RC = 4.7kΩ, RE=430Ω và re = 26 vào (2), ta được:

Av1,3 = 𝑉𝑜

𝑉𝑖 =-10 Theo mạch tương đương xoay chiều, ta có tầng 2:

Av2 = 𝑉𝑜

𝑉𝑖 = 𝑅𝑒

IV MẠCH HOÀN CHỈNH

1 Mô phỏng trên Multisim

Kết quả mô phỏng

Kết quả: Mạch hoạt động ổn định.Tuy nhiên, độ lợi điện thế Av gần đúng khoảng 100 theo yêu cầu đề bài

Nhận xét: Để mạch hoạt động tốt ở thực tế ta nên chọn giá trị phù hợp để nếu tín hiệu có sai lệch hoặc bị nhiễu vẫn không ảnh hưởng quá lớn đến mạch

2.Vẽ mạch in

2 Mạch thực tế

Kq mp tt