ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ ĐIỆN LÊN DẢI BĂNG TẦN CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐÁP ỨNG TẦN SỐ... I- ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1 Sơ lược giản đồ Bode.. 1.2 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số trung b

ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ ĐIỆN LÊN DẢI BĂNG TẦN CỦA

BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐÁP ỨNG TẦN SỐ

I- ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH

KHUẾCH ĐẠI

1.1 Sơ lược giản đồ Bode.

1.2 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số trung bình 1.3 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số thấp.

1.4 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số cao.

1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF GIỚI THIỆU

• : Vùng tần số thấp của mạch khuếch đại.

• : Vùng tần số trung bình của mạch khuếch đại.

• : Vùng tần số cao của mạch khuếch đại.

• Trong đó:

• fL: tần số cắt dưới của mạch khuếch đại.

• fH: tần số cắt trên của mạch khuếch đại.

• Độ rộng băng tầng của mạch:

BW  

Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.

số R, L, C và tần số của tín hiệu AC

Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.

 

 

0, , ,

1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.

1.1 Sơ lược giản đồ Bode của LPF và HPF.

2

1 2

2 2

1.2 Phân tích mạch khuếch đại ở tần số trung bình.

Tại vùng tần số trung bình :

• Các tụ liên lạc có giá trị trở kháng thấp , xem

 Một mạch khuếch đại lý tưởng thì độ rông băng tần (BW) là vô cùng

 Thực tế một mạch khuếch đại chỉ làm việc giới hạn trong một dãy tần số nào đó, do ảnh hưởng bởi các tụ liên lạc, tụ bypass và các tụ kí sinh (trong các chuyển tiếp pn của transistor)

 Độ rộng băng tần của mạch bị giới hạn bởi tần số cắt dưới và tần số cắt trên

 Tần số cắt của mạch là tại đó độ lợi của mạch giảm

đi căn bậc hai của hai hay nói cách khác giảm đi 3dB

 Tần số cắt dưới bị ảnh hưởng bởi các tụ liên lạc và tụ bypass (CE)

 Tần số cắt trên bị ảnh hưởng bởi các tụ kí sinh trong các chuyển tiếp pn của transistor

Thường đáp ứng tần số của mạch khuếch đại được

khảo sát dưới dạng giản đồ Bode

Tại sao tần số cắt của mạch là tại đó độ lợi của mạch giảm

đi căn bậc hai của hai hay nói cách khác giảm đi 3dB?

• Vậy tần số cắt là tại đó công suất tín hiệu ra giảm đi một

nữa so với tín hiệu tại dải tần trung bình của mạch.

O

i Vmid O

O Omid

R

V A

R

V P

2 2





O

i Vmid O

i Vmid

O

O L

OH

R

V A

R

V A

R

V P

2

2 2

• Công suất tín hiệu ra tại vùng tần số trung bình:

• Công suất tín hiệu ra tại tần số cắt:

II PHÂN TÍCH GIẢN ĐỒ BODE CỦA MẠCH

LỌC THÔNG THẤP VÀ THÔNG CAO:

• 1 Mạch lọc thông cao:

fRC j

jX R

R V

V A

C i

O V



2

1 1

2 1

A V

f

f arctg 1

2 1

10 )

1

1 log

20

f f f

f

A

dB V

dB A

f

f  1 : V   20 log10 1

dB A

AV tính theo ñôn vò dB:

Đáp ứng biên độ và đáp ứng pha của mạch lọc thông cao

2 Mạch lọc thông thấp

fRC j

jX R

jX V

V A

C

C i

A V



Vậy:

Biên độ của AV:

A V

2

f

f arctg

2

10 )

1

1 log

20

f f f

f

A

dB V

dB A

f

f  V  

dB A

Đáp ứng biên độ và đáp ứng pha của mạch lọc thông thấp.

III PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẠI

VÙNG TẦN SỐ TRUNG BÌNH

1 Mạch khuếch đại dùng BJT

Xét mạch khuếch đại như hình sau:

Tại vùng tần số trung bình là vùng tần số tại đó các tụ liên lạc có giá trị trở kháng thấp nên xem như bị ngắn mạch (không ảnh hưởng) và các điện dung kí sinh có giá trị trở kháng cao (xem như hở mạch).

Ta có:

o

C r R

i e

L C

S

O mid

vs

R R

R r

R R

V

V A

2 Mạch khuếch đại dùng FET

Xét mạch khuếch đại như hình sau:

i L

D m

S

O mid

vs

R R

R R

R

g V

V A

IV PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI Ở TẦN SỐ THẤP

1 Mạch khuếch đại dùng BJT

Xét ảnh hưởng của tụ CS

ie

R  1 // 2 //

S C i

S

i

jX R

R

R V

i

i e

L C

VS

jX R

R

R r

R

R A

i e

L C

S

O mid

vs

R R

R r

R R

V

V A

Suy ra tần số cắt dưới của mạch là:

LS

C R R

CS S

i

i mid

VS

VS

R

R R

jX R

R

R A

i

S i

mid VS

VS

jX R

R

R R

Kết luận mạch khuếch đại ở tần số thấp ảnh

hưởng tụ Cs.

Để xét ảnh hưởng của tụ CS, xem như

E

C

C C

Xét ảnh hưởng của tụ CC:

b fe C

L O

O L

jX R

R

R R

C L

C

C L

S

i i

O S

O VS

R R

R r

jX R

R

R R

V

V V

V V

V A

S i

i e

L C

S

O mid

vs

R R

R r

R R

V

V A

 C L  C

LC

C R

C

C L

VSmid

VS

jX R

R

R R

L C

C L

C

C L L

C C

L C

C L

VSmid

VS

R R

R R

jX R

R

R R R

R jX

R R

R R

A

A

C C

//

1 )

(

Vậy:

Suy ra:

Kết luận mạch khuếch đại ở tần số thấp ảnh

Xét ảnh hưởng của tụ CE:

R h

jX R

h

R R

h jX

R h

h jX

R h

h R

R A

2 1

//

//

) 1 (

) //(

//

//

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) //

(

S

i i

O S

O VS

V

V V

V V

h jX

R h

R h

jX R

h h

jX R

h

h R

R A

) //(

//

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) //

(

Đặt:

12 2

E ie

fe CE

E ie

fe CE

E ie

fe CE

E ie

fe CE

E ie

fe L

C VS

R R

h jX

R h

R h

jX R

h

R h

jX R

h

R h

jX R

h

h jX

R h

h R

R A

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) //

(

Ta có:

 

 //( ) ( 1 ) 12  12 //( )( 1 ) 12

) //

(

R h

jX R

h R

R h

jX R

h

R h R

R A

fe CE

E ie

S fe

CE E

ie

fe L C

ie fe

CE E

ie S fe

CE E

ie VSmid

VS

h R

R h

R h R

h jX

R h

R R

h jX

R h

R A

A

//

) //

( )

1 (

) //(

) 1 (

)

12 12

) 1 (

) //(

) 1 (

) //(

) (

R h

jX R

h R R

h jX

R h

h R

R h

R A

A

fe CE

E ie

S fe

CE E

ie

ie S

ie VSmid

) 1 (

) (

) 1 (

) (

) (

R jX

R

h jX

R h

R

R jX

R

h jX

R h

h R

R h

R A

A

CE E

fe CE

E ie

S CE

E

fe CE

E ie

ie S

ie VSmid

) 1 (

) (

) 1 (

) (

) (

R jX R

R h

jX R

h jX R

h R R h

jX R

h jX R

h

jX R

h R R h R A

A

CE E

fe CE E

ie CE E

ie S fe

CE E

ie CE E

ie

CE E

ie S

ie VSmid

ie S CE

E fe

ie CE E

ie

CE E

ie S

ie VSmid

VS

R R jX R

R R h

R jX R

R h jX R

h R R jX R h

R h jX R

R

h

jX R

h R R h R A

A

12 12

12 12

12

12 12

) 1 (

) (

) (

) 1 (

) (

) (

12 12

12 12

12

12 12

S E

fe S

ie S

ie CE S

ie S ie

E

CE E

ie S

ie VSmid

VS

R R

R h

R h R R R

h jX R

R h

R R

h R

jX R

h R

R h

R A

S ie

CE S

S ie

E

CE E

S

S ie

VSmid

VS

R

h R

R

R R h

jX R

R

R R h

R

jX

R R

R

R R h

A

A

) 1 (

12

12 12

12

12 12

S ie

E CE fe

S

S ie

E

CE E

fe S

S ie

VSmid

VS

h

R R

R R h

R

jX h

R R

R R h

R

jX

R h

R R

R R h

A

A

1 1

1

12

12 12

12

12 12

E CE fe

S ie

E

CE E

fe

S ie

VSmid

VS

h

R R

h R

jX h

R R

h R

jX

R h

R R

h A

12

CE E

e S

CE E

e S

VSmid

VS

r

R R

jX R

r R

jX R

r R

'

E e

S

CE E CE

E e

S

e

S E

CE

E CE VSmid

VS

R r

R

jX

R jX

R r

R

r

R R

jX

R jX

A

A

// 1

Vậy hàm truyền bao gồm:

* Một điểm cực có giá trị:

E e

LE

C R

LE

C R

Kết luận mạch khuếch đại ở tần số thấp ảnh

Đáp ứng tần số của mạch

2 Mạch khuếch đại dùng FET:

Xét ảnh hưởng của tụ CG:

G i

sig

LG

C R

R

f

) (

R0  ||

LC

C R

Xét ảnh hưởng của tụ CS:

m

S eq

g

R

R  || 1

S eq

LS

C R

f

 2

1



IV PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẠI VÙNG TẦN SỐ CAO

1 Mạch khuếch đại dùng BJT:

• Xét ảnh hưởng của các tụ kí sinh

Mô hình tương đương của transistor ở tần số cao

Sơ đồ tương đương của mạch ở tần số cao

CWi, CWo: điện dung của dây dẫn ngõ vào và ngõ ra của mạch khuếch đại thường các điện dung này rất bé có thể bỏ qua.

CMi và CMo điện dung do ảnh hưởng của hiệu ứng Miller

ở ngõ vào và ngõ ra

bc V

Phân tích mạch khuếch đại ở tần số cao.

i Th

Hi

C R

Th R R R R

R 1  || 1 || 2 ||

0 2

2

1

C R

Phân tích mạch khuếch đại ở tần số cao.

Mạch khuếch đại dùng FET:

Sơ đồ mạch tương đương tại vùng tần số cao.

i Th

Hi

C R

2

1

C R

VI ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH

ĐẠI ĐA TẦNG:

• Một mạch khuếch đại gồm nhiều tầng khuếch đạighép với nhau thì đáp ứng tần số của toàn mạchkhuếch đại sẽ bị ảnh hưởng bởi đáp ứng tần số củatất cả các tầng khuếch đại trong mạch

định bởi tầng khuếch đại có tần số cắt dưới cao

nhất

xác định bởi tầng khuếch đại có tần số cắt trên thấp nhất

• Ảnh hưởng của sự gia tăng số tầng khuếch

đại trên tần số cắt và băng tần của mạch khuếch đại.

Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại: a.Ghép R-C;b

Biến áp; c.Ghép trực tiếp