Mạch điện tử - Chương 5

.Mạch điện tử cơ bản là giáo trình được biên soạn theo đề cương do Sở Giáo dục và Đào tạo thành phố Hà Nội xây dựng và thông qua. Đây là giáo trình dành cho chuyên ngành đào tạo hệ kỹ thuật v

Chương 5: MẠCH TRANSISTOR GHÉP LIÊN TẦNG

5.1 Giới thiệu

5.2 Ghép Cascade các mạch khuếch đại

5.3 Mạch khuếch đại vi sai (difference amplifier)

5.4 Cấu hình Darlington

5.5 Mạch khuếch đại ghép Cascode

Chương 5

http://www.khvt.com

5.1 Giới thiệu

Yêu cầu thiết kế: Độ lợi (gain), công suất ra, đáp ứng tần số, — Sử dụng nhiều hơn một TST

e Mạch khuếch đại DC: Ghép trực tiếp (direct coupling)

e Mạch khuếch đại AC: Ghép dién dung (capacitive coupling)

5.2 Ghép Cascade các mạch khuếch đại

Ghép Cascade: s Ngõ ra của tầng 1 là ngõ vào của tầng 2,

e Mạch có thể gồm nhiều cấu hình ghép cascade (vd: CE-CC, CE-CE, )

e Phân tích DC, xác định tĩnh điểm: Hai tầng độc lập (do ghép AC): Chương 2, 3

e Phân tích AC (tín hiệu nhỏ): Mạch tương đương: Chương 4

e Biên độ dao động cực đại điện áp ngõ ra:

MaxSwing = min(MaxSwingp , Ayo x MaxSwing;) vdi Avs : D6 Idi điện áp tầng 2

http://www.khvt.com

Từ DCLL và ACLL của tầng 1 =>

MaxSwing, = 2.6V

Zin? + Z out! (1 jor + (Rey ụ R,) + hie

« Suy ra: MaxSwing = 2.6V

Chương 5

http://www.khvt.com

Ví dụ 2: Cho mạch khuếch đại ghép trực tiếp sau Xác định tính điểm, độ lợi áp, maxswing ngõ ra

VoEi

=> Ie1 = (9 — 3.5)/2.2K = 2.5 MA

e Xac dinh MaxSwing:

Vi tang 2 mac CE (A, thudng >> 1) > MaxSwing = MaxSwingp

Ổn định phân cực: Mạch khuếch đại AC: Các tầng độc lập DC: Chương 3

Mạch khuếch đại DC: Big problem !!!

Ví dụ 3: Xác định thay đổi của dòng tĩnh gây ra do ảnh hưởng của nhiệt độ lên Vạz trong ví dụ 2

e Hồi tiếp:

e Xác định độ ổn dinh: Alc; /AT va Alco /AT:

Vee = 9V - 2.2K(lc: + laa) = 9 — 2.2K(Io1 + Ico / Nieo)

=> Veo = Vee — Vee2 = 9 — 2.2K(c+ + lca / h;ea) — Vpez

Mat khac: Veo = 1.8K xleo + Vee1 = 1.8K xIloo + Vey

— lca(1.8K + 2.2K / h;¿a) = 9 — 2.2Kxlc+ — Vgr; — Vpra

Tại B†1: lca © leo = Ip1 + Vpe1 / 0.6K > lc¡ / h;¿; + Vprz¡ / 0.6K

http://www.khvt.com

—> lc¡(2.2K + 1.8K / Niet + 2.2K / (h;¿¡h;¿a)) =9- Vgr;(1 + 1.8K /0.6K + 2.2K / (h;¿a0.6K)) - Vpra

Vi du 4: Trong mach trén, cho Vcc = Vege = 10V; Rp = 0.2K; Re = 0.9K; R, = 0.2K; Rp = 10Q Tinh

dao động cuc dai dong tai Xem 2R, >> Ry / hie

Theo phân tích tính đểm: lca = (10 — 0.7) / (2x0.9) = 5.17 mA

Vego = 1Ô + 10 — 5.17(0.2 + 2x0.9) = 9.66V

l¿ c2, mÁ

DCLL: Roc = Rc + 2R¿ = 2K

XE foad line: slope =~ ag ACLL: Rac = Re // Ry = 102 (277)

Dựa vào đồ thị: lcamax = 5.17 MA => limax = 5.17 MA

Dùng phương pháp chồng trập cho mạch tương đương tín hiệu nhỏ, tách thành 2 mode:

e Mode chung (common mode): i; = Io = Io

e Mode vi sai (differential mode): ip = - i; = Ai/2

RẺ Ns ha sẻ he = | : le1d =- lead => IRe =0— Vạ hà Aj

5.3.1 Tỷ số triét tin higéu d6ng pha CMRR (Common Mode Rejection Ratio):

Mach khuếch đại vi sai ly tuéng: A, = 0: i, = AgAi

Ví dụ 5: Cho mạch trong ví dụ 4 Tính CMRR Gia su ig = †1uA, xác định giá trị tín hiệu ngõ vào

mode vi sai để ngõ ra mode vi sai tối thiểu lớn hơn 100 lần ngõ ra mode chung

5.3.2 Nguồn dòng cực phat (Emitter)

Để tăng CMRR: Tăng R¿ : Sử dụng nguồn dòng tại cực E

Vegoa = Vcạ — Ves = (— 0.7 - ) - (-WVee + Relcas)

e Phan tich tin hiéu nho:

Tuong tu phan trén, thay R, bang 1/N¢e

Nhận xét: 1/hạ¿ rất lớn: CMRR được tăng đáng kể

Chỉnh cân bằng: (Balance control)

Điều kiện cân bằng: lco+ = lcoas

KVL: Huls‡ + Var‡ + Rilgo‡ = Hplsa + Vgsea + Halzoa

=> (Rob / Mier + R1)leqi + Veer = (Rb / Neo + Ra)leqe + Vee2

Gia sU Vee = Vee2, Can bang => Ry / Ne: + Ri = Ry / Neo + Ra

Mat khac: R; + Ro = Ry,

Phân tích tín hiệu nhỏ:

Khi cân bằng: ÍcQi = loge => Nips = Nine = Nip

Mạch tương đương tín hiệu nhỏ: Giống trường hợp đối xứng, trong đó

Ví dụ 6: Thiết kế mạch sau để có CMRR = 100 (40dB) Tải 1K ghép AC TST cé hie = 100

Theo hinh vé: Ry = Re = 50 Q; hye = Neo =

Yêu cầu: CMRR > 100 = R, = 100(60 + hip)

Gia sU Icq1 = Icq2 = IMA => hip = 25 OQ => R, = 8.5K Chon Ry = 10K

Tinh Vee: Vee = Roile: + Veer + Riles + Re(21,) = 20.8V

Vv DCLL cho To: Voc = Vere + HRc(lct + lc:) + RalEa

Do loy © leq = IB2 = Ie2 / Nie2 << Io2 = lor + Io2 ® Ico © lee

= Voc = Voe2 + (Re + Re)Ic2

Tĩnh điểm: loge = h;ezlcoi => Nieo = h fer —T— = h fer + = T = Nips

Suy ra: A, = ip A pe2Re h joy (Rp /P jer) eRe Nye Ry

RFR, (Rp / Ayer) + hig + Mien = Re + Rr Ry + 2A yor hiny

Ví dụ 7: Xác định tĩnh điểm của mạch sau Gia sti hye = 100

Mạch d6i xing: leg = loa = Iog / 2 = 0.45 MA

=> ca = les = los / Nie = 4.5 uA

=> |p1 = Ip2 = Io1 / Nie = 45 NA

KVL: Voi = Vo2 = Ves = Vea = Voc — 10K(Ic3 +

lc¡) = 7.5V

Veq = Veo = O — (10°)(45x10°) — 0.7 = -0.7V

=> Veg = Vea = Ve1 — 0.7 = -1.4V Vos = Veg — 50Io3 = -1.4 — 50(0.45x10) ~ - 1.4V

18 http://www.khvt.com

5.5 Mạch khuếch đại ghép Cascode

Phân tích DC:

Giả sử bỏ qua lg¡ và lp;:

Vai = VocoR: / (Ri + Re + Rs)

=> Ver = Vei - Vee1 = Vai — 0.7

Vp, — 0.7

—= lci= = Ice

e

Vp2 = Voc(Ri + Ra) / (Ry + Re + Rs)

= Veo = Vee - Vee2 = Vee — 0.7

=> Voe1 = Vor - Ver = (Ve2 — Relo1) — Vi

Vce2 = Veo — Veo = (Vcc — Rilc2) — Vex

Xác định vị / vẹ:i : Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của Tạ: Phan anh tré khang Eo > Bz , trong dé

Ros = 1/hop3 IA tong trở nhìn vào cực C của Tạ (CB)

Vr A for 1/ Ngp3)

~ 1

VI hioo + h fer x 3.3K + h fer (17 2p )

— Mạch Cascode (T;, Tạ) chỉ làm thay đổi mức DC ngõ ra mà không thay đổi độ lợi áp của mạch