Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 10 - Lưu Đức Trung

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 10 - Lưu Đức Trung cung cấp cho học viên các kiến thức về đáp ứng tần số và phản hồi; đáp ứng tần số khuếch đại; khuếch đại điện áp – phản hồi nối tiếp – sơn; khuếch đại điện trở truyền đạt – phản hồi sơn – sơn; khuếch đại dòng – phản hồi sơn – nối tiếp; khuếch đại điện dẫn truyền đạt – phản hồi nối tiếp – nối tiếp;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

BÀI 10 ĐÁP  NG T N S  VÀ PH N H I  Ứ Ầ Ố Ả Ồ

10.1 Đáp  ng t n s  khu ch đ iứ ầ ố ế ạ

10.2 Khu ch đ i đi n áp – ph n h i n i ti p – s nế ạ ệ ả ồ ố ế ơ

10.3 Khu ch đ i đi n tr  truy n đ t – ph n h i s n –ế ạ ệ ở ề ạ ả ồ ơ  

s nơ

10.4 Khu ch đ i dòng – ph n h i s n – n i ti pế ạ ả ồ ơ ố ế

10.5 Khu ch đ i đi n d n truy n đ t – ph n h i n i ế ạ ệ ẫ ề ạ ả ồ ố

ti p – n i ti pế ố ế  

BÀI 10 ĐÁP  NG T N S  VÀ PH N H I Ứ Ầ Ố Ả Ồ

10.1 Đáp  ng t n s  c a b  khu ch đ i ứ ầ ố ủ ộ ế ạ

Hình  10.1.1  là   đ   th   Bode   cho   biên   đ   c a   h   sồ ị ộ ủ ệ ố khu ch đ i đi n áp c a m t khu ch đ i lý thuy t. Khôngế ạ ệ ủ ộ ế ạ ế  

k  đ n các đi m c c và đi m không, hàm truy n đ t đi nể ế ể ự ể ề ạ ệ  

áp A v (s) có th  để ược vi t b ng t  s  c a hai đa th c theo ế ằ ỷ ố ủ ứ s:

n n

m m v

s b s

b s

b b

s a s

a s

a

a s

D

s

N s

A

2 2 1

0

2 2 1

Có th  k t h p thành hàm  ể ế ợ F L (s) và các đi m cùng v iể ớ  đáp  ng t n s  cao trên vùng trung t n có th  đứ ầ ố ầ ể ược nhóm 

thành hàm F H (s). Dùng F L  và F L , A v (s) có th  để ược vi t l iế ạ  là:

A v (s) = AmidF L (s)F H (s) (10.1.2)

Hình 10.1.1 Đ  th  Bode cho hàm truy n đ t khu ch đ iồ ị ề ạ ế ạ  

t ng quátổ

Trong đó  Amid  là  h  s  khu ch đ i trung t nệ ố ế ạ ầ   trong 

vùng gi a  ữ các t n s  c t trênầ ố ắ   và  dướ   (ωi L  và  ωH  tươ  ngng). V i  

ứ ớ Amid  rõ ràng trong phương trình  10.1.2,  F L (s) và 

F H (s) ph i đả ược vi t thành hai d ng chu n đ c bi t đế ạ ẩ ặ ệ ượ  cxác đ nh trong các phị ương trình 10.1.3 và 10.1.4:

L Pk

L P

L P

L Zk

L Z

L Z L

s s

s

s s

s s

F

2 1

2

H Pl

H P

H P

H Zl

H Z

H Z H

s s

s

s s

s s

F

1

1 1

1

1 1

2 1

2 1

Ta ch n d ng ọ ạ F L (s) đ  cho biên đ  c a nó ti n t i 1 ể ộ ủ ế ớ ở các t n s  l n h n ầ ố ớ ơ ωL

Đáp  ng t n s  th p ứ ầ ố ấ

Trong r t nhi u thi t k , các đi m không c a ấ ề ế ế ể ủ F L (s) có 

th  để ược đ t   các t n s  đ  th p đ  không  nh hặ ở ầ ố ủ ấ ể ả ưở  ng

đ n t n s  c t dế ầ ố ắ ướ ωi  L. H n n a, m t trong các c c t n sơ ữ ộ ự ầ ố 

th p trong hình ấ 10.1.1, là ωP2, có th  để ược thi t k  l n h nế ế ớ ơ  nhi u các c c khác. V i các đi u ki n này, ph n t n sề ự ớ ề ệ ầ ầ ố 

th p c a hàm truy n đ t có th  đấ ủ ề ạ ể ược vi t x p x  làế ấ ỉ

R t nhi u đi m không c a  ấ ề ể ủ F H (s) thường   t n s  vôở ầ ố  

h n hay r t cao mà chúng không  nh hạ ấ ả ưởng đ n giá tr  c aế ị ủ  

F H (s) g n  ầ ωH. H n n a, n u m t trong các  ơ ữ ế ộ t n s  đi mầ ố ể  

c cự  ­ ch ng h n nh  ẳ ạ ư ωP3 trong hình 10.1.1 ­ nh  h n nhi uỏ ơ ề  

so v i các đi m khác, thì s  t n t i ớ ể ẽ ồ ạ đi m c c t n s  caoể ự ầ ố  

ch  đ oủ ạ  trong đáp  ng t n s  cao và ta có th  bi u di nứ ầ ố ể ể ễ  

F H (s) b ng cách tính x p x :ằ ấ ỉ

F H (s)  1 1s (10.1.12)

10.2 Khu ch đ i đi n áp ­ ph n h i n i ti p – s n ế ạ ệ ả ồ ố ế ơ

Chúng ta s  b t đ u phân tích v i c u trúc này (xem hìnhẽ ắ ầ ớ ấ  18.3). Trong phân tích này, rõ ràng là các tham s  ố h là các 

tham s  hai c ng phù h p đ  phân tích c u trúc này.ố ổ ợ ể ấ

Hình 10.2.1 Khu ch đ i ph n h i n i ti p­s n.ế ạ ả ồ ố ế ơ

Tính h  s  khu ch đ i đi n áp ệ ố ế ạ ệ

Phân tích b t đ u b ng vi c mô t  b  khu ch đ i vàắ ầ ằ ệ ả ộ ế ạ  

m ch ph n h i v i các mô t  hai c ng tham s  ạ ả ồ ớ ả ổ ố h:

2 22 1

21 2

2 12 1

11 1

v h i

h i

v h i

h

v

A A

A

A A

A

(10.2.1)

và

v h i

h

Đi n áp vào t ng th  ệ ổ ể v 1 c a khu ch đ i ph n h i s  làủ ế ạ ả ồ ẽ  

t ng các đi n áp vào c a t ng c ng hai c c:ổ ệ ủ ừ ổ ự

F

v

Và do đ u ra m c s n, nên dòng t ng ầ ắ ơ ổ i 2   đ u ra là t ngở ầ ổ  

c a các dòng đi n   đ u ra c a t ng c ng 2 c c:ủ ệ ở ầ ủ ừ ổ ự

F

i

Thay các phương trình 10.2.1 và 10.2.2 vào các phươ  ngtrình 10.2.3 và 10.2.4, ta s  thu đẽ ược công th c hai c ng choứ ổ  toàn b  khu ch đ i ph n h i:ộ ế ạ ả ồ

2 22 22

1 21 21

2

2 12 12

1 11 11

1

v h h

i h h

i

v h h

i h h

v

F A

F A

F A

F

A

(10.2.5) đây chúng ta th y s  h p lý đ ng sau vi c ch n các

tham s  h là chúng cho phép các tham s  c a hai m ch cóố ố ủ ạ  

m ch   luôn   đi   cùng   nhau   trong   phạ ương   trình  10.2.5,   nên chúng ta s  đ nh nghĩa m t ký hi u g n h n:ẽ ị ộ ệ ọ ơ

F ij

A ij

21 2

2 12 1

11 1

v h i

h i

v h i

h

v

T T

T T

(10.2.7)

H   s   khu ch   đ i   đi n   áp   vòng   đóng   đệ ố ế ạ ệ ược   tính   từ 

phương trình 18.2 b ng cách gi i ằ ả v2 theo vi:

L

T

T I

F A

A i

v

G h

h R

h h

h v

v A

22 11

12 21

21

B ng cách chia c  t  s  và m u s  cho s  h ng t  sằ ả ử ố ẫ ố ố ạ ử ố 

th  hai, phứ ương trình 18.16 có th  để ượ ắc s p x p l i thànhế ạ  

d ng chu n c a m t h  th ng ph n h i:ạ ẩ ủ ộ ệ ố ả ồ

A h

G h

h R

h

G h

h R

h A

F L T

T I

A

L T

T I

22 11

21

(10.2.9)Trong đó

L T

T I

A

G h

h R

h A

22 11

21  và  h12F (10.2.10)

10.3 Các khu ch đ i đi n tr  truy n đ t ­ Ph n h i ế ạ ệ ở ề ạ ả ồ  

s n s n ơ ơ

Khu ch đ i đi n tr  truy n đ tế ạ ệ ở ề ạ   là m t lo i quanộ ạ  

tr ng n a c a khu ch đ i, đọ ữ ủ ế ạ ượ ử ục s  d ng r ng rãi trong cácộ  

h  th ng truy n thông quang h c đ  bi n đ i các tín hi uệ ố ề ọ ể ế ổ ệ  quang t  cáp quang thành tín hi u đi n. Ví d ,  ừ ệ ệ ụ i i   và  R I  là 

m t mô hình cho b  dò diod quang   đ u ra c a cáp quang.ộ ộ ở ầ ủ  

M ch khu ch đ i đi n tr  truy n đ t đạ ế ạ ệ ở ề ạ ượ ạc t o b ng cáchằ  dùng cách m c ph n h i s n­s n trong hình ắ ả ồ ơ ơ 10.3.1, trong đó 

cung c p đi n tr  vào th p đ n m c t t c  các dòng đi nấ ệ ở ấ ế ứ ấ ả ệ  

t  ngu n ừ ồ i i vào m ch khu ch đ i cũng nh  đi n tr  ra th pạ ế ạ ư ệ ở ấ  

đ  đi u khi n các t i ngoài. Do các đi n áp c ng vào nhể ề ể ả ệ ổ ư nhau và các đi n áp c ng ra cũng gi ng nhau cho m chệ ổ ố ạ  khu ch đ i và các m ch hai c ng ph n h i, nên các tham sế ạ ạ ổ ả ồ ố 

y là phù h p cho phân tích c u t o này.ợ ấ ạ

21 2

2 12 1

11 1

v y v

y i

v y v

y

i

A A

A

A A

A

 và 

2 22 1

21 2

2 12 1

11 1

v y v

y i

v y v

y

i

F F

F

F F

F

(10.3.1)Trong đó các ch  s  trên l i bi u di n m ch khu ch đ iỉ ố ạ ể ễ ạ ế ạ  

(A) và ph n h i (ả ồ F).

D a trên các cách n i   c ng ra và vào, dòng vào ự ố ở ổ i 1 và ra 

1 11 11

(10.3.3)

Do các tham s  tố ương  ng c a c  hai m ch l i xu tứ ủ ả ạ ạ ấ  

hi n cùng nhau trong phệ ương trình  10.3.3, nên ta s  đ nhẽ ị  nghĩa m t đ i lộ ạ ượng g n h n:ọ ơ

F ij

A ij

21 2

2 12 1

11 1

v y v

y i

v y v

y

i

T T

T T

(10.3.3b)

Đi n tr  truy n đ t:ệ ở ề ạ

T

T I

F A

A tr

G y

y G

y y

y A

22 11

12 21

G y

y G

y

G y

y G

y i

v A

F L T

T I

A

L T

T I

22 11

21

Trong đó  v y A  và  F (10.3.6)

10.4  Khu ch đ i dòng ­ ph n h i s n ­ n i ti p ế ạ ả ồ ơ ố ế

Các khu ch đ i dòngế ạ   là lo i khu ch đ i có ích n a;ạ ế ạ ữ  chúng ta đã g p m t  ng d ng thông thặ ộ ứ ụ ường nh t c a cácấ ủ  khu ch đ i dòng vòng m    d ng các gế ạ ở ở ạ ương dòng. B ngằ  cách s  d ng ph n h i, chúng ta có th  t o ra m t khu chử ụ ả ồ ể ạ ộ ế  

đ i dòng mà nó còn lý tạ ưởng h n c  gơ ả ương dòng c  b n.ơ ả  

Ph n h i s n   c ng vào t o ra đi n tr  vào r t nh  vàả ồ ơ ở ổ ạ ệ ở ấ ỏ  

ph n h i n i ti p   c ng ra s  t o đi n tr  ra r t l n.ả ồ ố ế ở ổ ẽ ạ ệ ở ấ ớ

Các tham s  ố g  s  đẽ ược dùng đ  phân tích các m chể ạ  

ph n h i s n­n i ti p. Tuy nhiên, ph i c n th n   đây.ả ồ ơ ố ế ả ẩ ậ ở  Chúng ta s  khám phá đ  khó khi áp d ng lý thuy t haiẽ ộ ụ ế  

c ng s n­n i ti p vào m ch nhi u tranzitor do chúng khôngổ ơ ố ế ạ ề  

th  để ược v  chính xác nh  các hai c ng.ẽ ư ổ

Tính h  s  khu ch đ i dòng ệ ố ế ạ

Phân tích m ch khu ch đ i dòng ph n h i trong hìnhạ ế ạ ả ồ  

A i i

i1 1 1  và v2 v2A v2F (10.4.1)

V i trớ ường h p này, m ch khu ch  đ i và ph n h iợ ạ ế ạ ả ồ  

được bi u di n b ng các tham s  ể ễ ằ ố g c a nó, gi  s  ủ ả ử g21A  >> 

F

g21 và  g12F  >>  g12A  ta có:

2 22 1

21 2

2 12 1

11 1

i g v

g v

i g v

g

i

T A

A ij

T

Thay i1 = ii – v1G I và v2 = – i2R L vào phương trình 10.4.2 

ta có:

2 22

1 21

2 12 1

11

i g v

g G

i

L

T A

F

T I

i

(10.4.4)

Hình 10.4.1 Khu ch đ i ph n h i s n­n i ti pế ạ ả ồ ơ ố ế

H  s  khu ch đ i dòng vòng đóng đệ ố ế ạ ược tính tr c ti pự ế  

t  phừ ương trình 10.4.4:

L

T

T I

f A

A i

R g

g G

g g

g i

i A

22 11

12 21

21 1

Bi n đ i l i phế ổ ạ ương trình 10.4.5 thành d ng chu n choạ ẩ  khu ch đ i ph n h i ta có:ế ạ ả ồ

A R

g g

G

g

T T

A

21

(10.4.6)

v y nó c n có đi n tr  vào cao cũng nh  đi n tr  ra cao.ậ ầ ệ ở ư ệ ở  

Đ  có để ược các đ c tính này, ph n h i n i ti p đặ ả ồ ố ế ược sử 

d ng   c  hai c ng vào và ra nh  trong hình  ụ ở ả ổ ư 10.5.1. V iớ  

trường h p này, các dòng đi n c ng vào b ng nhau và cácợ ệ ổ ằ  dòng đi n c ng ra cũng b ng nhau cho các c ng c a m chệ ổ ằ ổ ủ ạ  khu ch đ i và ph n h i; các tham s  ế ạ ả ồ ố z  là h p lý đ  phânợ ể  tích cách m c này. ắ

Hình 10.5.1 M ch khu ch đ i ph n h i n i ti p­n i ti pạ ế ạ ả ồ ố ế ố ế  

(khu ch đ i đi n d n truy n đ t).ế ạ ệ ẫ ề ạ

Phân tích đi n d n truy n đ t ệ ẫ ề ạ

V i m ch trong hình ớ ạ 10.5.1, đi n áp t ng th  vào ệ ổ ể v1 và 

ra v2 có th  để ược vi t là:ế

21 2

2 12 1

11 1

i z i

z v

i z i

z

v

T T

T T

(10.5.2)

Dùng v1 = vi – i1R I và v2 = – i2R L và gi  s  ả ử z21A  >>  z21F  và 

F

z12  >>  z12A , ta s  có d ng rút g n chu n:ẽ ạ ọ ẩ

2 22

1 21

2 12 1

11

i z i

z R

v

L

T T

T

T I

i

(10.5.4)

H  s  khu ch đ i vòng đóng c a khu ch đ i đi n d nệ ố ế ạ ủ ế ạ ệ ẫ  truy n đ t có th  tìm đề ạ ể ượ ừc t  phương trình 10.5.4:

A z

R z

z R

z

R z

z R

z v

i

A

F L

T

T I

A

L

T

T I

21

22 11

A

R z

z R

z A

22 11

21  và  z12F (10.5.6)