bài giảng mạch khuếch đại ghép tầng (powerpoint)

Phải phối hợp tương đồng các hệ số khuếch đại của các tầng khuếch đại để bảo đảm tín hiệu ngõ ra không bị méo.. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP BẰNG TỤ LIÊN LẠC GHÉP RC Ưu điểm là cách ly dc giữa

CHƯƠNG 7:

MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP

LIÊN TẦNG

I GIỚI THIỆU:

• Để ghép nối tiếp nhiều tầng khuếch đại ta có thể dùng một trong ba cách ghép như sau:

- Ghép bằng tụ liên lạc (ghép RC)

- Ghép biến áp

- Ghép trực tiếp

• Sơ đồ khối của mạch khuếch đại bao gồm nhiều tầng

khuếch đại

 Khi ghép các tầng khuếch đại với nhau, phải bảo đảm các yêu cầu sau:

1 Các tầng khuếch đại phải ở trạng thái khuếch đại

2 Công suất của các tầng phải ổn định

3 Phải phối hợp tương đồng các hệ số khuếch đại của các tầng khuếch đại để bảo đảm tín hiệu ngõ ra không bị méo

4 Phối hợp các dãi thông của các tầng khuếch đại tương

đương nhau

Các thông số của mạch khuếch đại ghép nhiều tầng khuếch

đại:

• Hệ số khuếch đại điện áp:

• Hệ số khuếch đại dòng điện:

• Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra:

1

L

i V

i i

i i

i

R

Z A

A A

A A

A

T n

3 2

1

1

i i

O

O

V I

II MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP BẰNG TỤ LIÊN LẠC

(GHÉP RC)

Ưu điểm là cách ly dc giữa các tầng khuếch đại

Khuyết điểm là do đặc tuyến tần số là tổng hợp các đặc tuyến tần số của từng tầng do đó nguyên nhân này làm giảm độ lợi băng thông của toàn mạch so với từng tầng thành viên Ngoài ra còn gây lệch pha giữa tín hiệu vào và ra được đặc tưng bởi độ méo pha

• Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra:

• Hệ số khuếch đại điện áp:

1 1

1 ie || B

i i

0 O C

i O

O

V I

ie

i C

fe V

h

Z R

h

2 2

ie

L C

fe V

h

R R

h

L

i VT i

i iT

R

Z A

A A

III MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP BIẾN ÁP

• Ưu điểm: là dạng ghép này là cách ly dc rất tốt và ghép biến áp có hiệu quả hơn ghép RC do R C trong mạch ghép biến áp gần như

bằng không dó đó hiệu suất của mạch được cải tiến.

• Khuyết điểm: là kích thước mạch lớn và đáp ứng tần số của mạch

bị giảm do cảm kháng của cuộn dây, giá thành cao.

Đặc điểm của máy biến áp:

a N

N v

v

S

p s

p





L L

Tổng trở vào:

Tổng trở ngõ ra:

Hệ số khuếch đại điện áp:

1 2

2 2

0

a

r Z

I

V

O V

O

O

O  i  

2 1

ie

ie O

fe V

h

h a r

h

A  

2

2 2 2

2( || )

2

ie

L O

fe V

h

R a r

h

A 

L

i V

i i

i

R

Z A

a A

a A

A   1   2 

2 1

IV MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP TRỰC TIẾP

• Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo dưới dạng IC mạch tích hợp-

integrated circuit Đáp ứng được với tín hiệu tần số thấp Ví dụ tín hiệu DC

• Khuyết điểm: Không cách ly DC, mạch khó phân tích và

thiết kế phân cực

V MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP DARLINGTON

Hai transistor npn mắc Darlington Mạch tương đương

Hệ số khuếch đại dòng điện dc của

transistor Q1 và Q2 là:

I  

1 1

1 ( 1 ) B

1 1

2 2

1 2

1 1

1 2

1 1 2

1 2

Vậy hai transistor mắc darlington sẽ tương đương một transistor có hệ số khuếch đại dòng rất lớn (“super-

”) vậy đâu là ưu điểm của mạch mắc darlington?

Xét đối với tín hiệu ac:

Xét đến điện trở ngõ vào giữa cực B và E (r e ) đối với tín hiệu nhỏ của transistor tương đương

T e

I I

I

2 2

026

0

E

e

I r

• Tổng điện trở nhìn vào từ cực B và E của transistor tương đương, hay điện trở ngõ vào của transistor tương đương là:

• Vậy ưu điểm thứ hai của mạch ghép darlington là có điện trở ngõ vào rất lớn Trong trường hợp mạch mắc CC nếu sử dụng hai transistor mắc darlington sẽ cho điện trở ngõ vào lớn hơn nhiều so với trường hợp sử dụng một transistor

1 2

2 2

I    

2 2 2

2 1

026

0

e E

2 1

h       

2 2

1

2 2

2

e e

IV MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CASCODE

• Sơ đồ tương tương tín hiệu nhỏ của mạch

) //

(

ie

C L

fe v

h

R R

2 1 1

1 1

1

) //

(

e

e ie

e fe ie

C L

fe v

r

r h

r

h h

R R

r

R

2 2

i

VII MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP VI SAI.

 Có hai ngõ vào có các tín hiệu vào

gồm:

• Tín hiệu cách chung (common):

nếu hai tín hiệu ngõ vào giống hệt

nhau (cùng pha và cùng biên độ):

• Tín hiệu vi sai (differential): nếu

hai tín hiệu ngõ vào ngược pha với

nhau và cùng biên độ:

Hay

• Có hai ngõ ra đơn cực (vo1 , vo2) vàø

một ngõ ra vi sai (vo12 )

ic ic

2 1

 Xét phân cực DC

)(7,0

V E   BE 

E

EE E

EE E

E

R

V R

V V

I   ( )   0,7

2

2 1

E C

C

I I

E E C

E EE

CC CE

2

2 1

Hoạt động của mạch với tín hiệu ac

• Xét với tín hiệu cách chung

Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của mạch vi sai với tín hiệu

vào là cách chung.

• Ta có

• và hệ số khuếch đại đối với tín hiệu cách chung là:

C fe O

E fe

ie

C fe C

O C

VC VC

R h

h

R h v

v A

A

A

) 1 (

2

2 1

•Xét với tín hiệu vi sai

Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của mạch vi sai với tín hiệu vào

là vi sai.

• Ta cóù hệ số khuếch đại đối với tín hiệu vi sai của tầng 1

• và hệ số khuếch đại đối với tín hiệu vi sai của tầng 2

• Đặt:

ie

C fe id

O Vd

h

R

h v

v

1 1

ie

C fe id

O Vd

h

R h V

V

A   

2 2

ie

C fe d

h

R h

• Vì vậy

• Suy ra

• Tỉ số triệt tín hiệu đồng pha (CMRR: Common Mode

Rejection Ratio)

Trong khuếch đại vi sai thì một bộ khuếch đại vi sai lý

tưởng có AVC =0, hay nói cách khác tín hiệu nhiễu tại mỗi ngõ ra đơn cực phải bằng không, nhưng thực tế khó đạt được

vì để AVC =0 thì RE =>∞ Để đo sự sai lệch so với lý tưởng người ta định nghĩa một hệ số gọi là tỉ số triệt tín hiệu đồng pha (CMRR):

 Biện pháp làm tăng hệ số CMRR

Để tăng CMRR biện pháp thường dùng là thay bằng một nguồn dòng

2

1 C iC d id O

v A v

A

2

2 C iC d id O

v A v

A

id d O

Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng.