Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM
Khoa Công Nghệ Điện Tử
Bài giảng



L
v



-
Mục lục Chương 1: Đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại ghép RC 3
1.1 Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại 3
1.2 Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại 3
1.3 Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại BJT ghép RC 6
1.4 Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại FET ghép RC 11
Bài tập chương 1 16
Chương 2: Đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC 19
2.1 Bộ khuếch đại transistor ở tần số cao 19
2.2 Phân tích mạch khuếch đại BJT ở tần số cao 21
2.3 Phân tích mạch khuếch đại FET tần số cao 26
2.4 Mạch khuếch đại đa tần RC dùng BJT 29
2.5 Mạch khuếch đại đa tần RC dùng FET 31
2.6 Tích số độ lợi khổ tần GBW 32
Bài tập chương 2 35
Chương 3: Mạch khuếch đại cộng hưởng 38
3.1 Mạch cộng hưởng đơn dùng BJT transistor 38
3.2 Mạch cộng hưởng đơn dùng FET 43
3.3 Mạch khếch đại ghép biến áp dùng BJT thông dụng 46
3.4 Mạch khuếch đại điều hợp đồng bộ dùng FET 47
3.5 Mạch khuếch đại điều hợp đồng bộ dùng FET ghép 2 tầng 49

gọi là A
i
hay A
v
.
• Đáp tuyến băng thông của mạch khuếch đại
)(dBA
x
f(Hz)
A
2
m
A
f
L
f
H
M
idband

1.2. Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại
Các bước khảo sát:
i. Bước 1: Vẽ mạch tương đương ở vùng tần số hoạt động
ii. Bước 2: Thiết lập biểu thức của hàm truyền hệ số KĐ
iii. Bước 3: Vẽ biểu đồ Bode cho tần số và pha

Ví dụ: Cho mạch điện tương đương sau
0
Vo
I1

i
e
e
e
v
+
×
+
×−=×−==

1
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

)R//R(jwC1
)jwCR1(
RR
Rc
jwC
)RR(
RR
)
jwC
1
R(
RcA
21
2
21
21
21

w,
CR
1
w
21
2
2
1
==
=>
)
w
w
j1(
)
w
w
j1(
RR
Rc
A
2
1
21
v
+
+
×
+
−=

w
w
(arctg
21
−=θ (2)
• V u đồ Bode cho tần số tín hiệu
Khai triển decibel ta được:
ẽ biể
()
2
2
2
121
v
v
lg20A +
)
w
w
(1lg20)
w
w
(1)
RR
Rc
lg(20Alg20dB +−+
+
==
(dB)
Hay

1
1

Biểu đồ Bode cho A1
2
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại Biểu đồ Bode cho các A0, A1, A2

)(dBA
1
w(rad/s)Biểu đồ Bode tổng của Av
• Biểu đồ Bode cho pha tín hiệu Ta có
)
w
w
(arctg)
w
w
(arctg −=θ
21
Đặt
21

o
1ểu đồ Bode cho θ1, θ2
Bi
w 10w
20
20dB/deca
)(dBA
x
w(rad/s)
W
1
10w
1
20
20dB/deca
W
2
10w
2
A1
A2
A0
)(dBA
v
w(rad/s)
W
1

sự ảnh hưởng đến hoạt động của mạch khuếch đại. Tụ Emitter quyết
định tần số cắt dưới của mạch. Tụ coupling chỉ đóng vai trò là tụ lien
lạc giữa ngõ vào và ra.
Khi thiết kế mạch ta chọ
)coupling(L)terBypassemit(L
ff >>
ủ
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2
10w
w(Rad/s)
- 45
o
- 90
o
θ
θ

2k
2k
10k
100
Beta = 100
hie = 1K

a. Đáp ứng của tụ Bypass
Bỏ qua ảnh hưởng của các tụ Coupling bằng cách nối tắt chúng, xét mạch
tương đương tín hiệu nhỏ như sau:
i
i
b
i
β
b
i
β
i
i
Rc
1k
Re
60
hie
Rb
1k
ri
10k
RL

b
i
L
iBi
iRr )//(
Rc
1k
Re
60
ri//Rb
hie
RL
100
Ce5
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Rc
1k
RL
100
Re
60
Ce
i
L
i
e

R
Cj
1
R
)hr//R(
1
RR
R
bi
e
e
e
e
ieiB
LC
C
×
ω
+
ω
×
+
β
+
×
+
−=

e
e

= 20
)hr//R(
R
ieiB
i

[]
)R//R(jC1)RR(
RCj1
RR
)R//r(R
eieei
ee
LC
biC
×ω++
ω
+
×
+
−=
Hay,
[]
)R//R(jC1
RCj1
)RR)(RR(
)R//r(R
A
eie
ee

⎪
⎨
⎧
==ω
==ω
s/Rad23.133
C)R//R(
1
s/Rad3.33
CR
1
eie
2
ee
1

6
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Vậy,
2
1
i
j1
j1
33.10A
ω
ω
+
ω

2
2
1
dB
i
1log201log2020A
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
ω
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
ω
++=
(dB)
Độ lợi trung tần (hệ số khuếch đại trung tần): Được định nghĩa là

A
1
A
2
A
0
Theo tính chất của biểu đồ Bode tần số cắt dưới của mạch
, hay
s/Rad23.133
L
=ω Hz25.21f
L
=

Biểu đồ pha
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2

ii
0bbLL
i
iiiii
A ×××
0bbi
i
ir
iriiii
β
×==
β

i
ieb
b
i
ieB
B
C
LC
C
r
h//R
Cj
1
r
1
hR
R

β
−=
45
o
10
1
w
1
w
1
10w
10
2
w
2
w
2
10w
w(rad/s)
90
- 45
o
- 90
o
θ
1
θ
2
o
0

i
b
b
i
β
i
L
ii
ir
8
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

Để đơn giản ta chỉ cần xét các tần số cắt dưới:
)RR(C
CLC
1L
+
1
=ω
, và
)h//Rr(C
iebib
2L
+
1
=ω

Do mục đích thiết kế là các tụ Coupling chỉ đóng vai trò tụ liên lạc
giữa ngõ vào và ra. N mạch hoạt động ổn ịnh, tức các tần số cắt do
của ta

Vcc
2
3
1
Vi
1MEG
Rd
Rs
ri
RL
Rg
Cs
Cg
Cd
Các linh kiện FET trong
ực tế có các giá trị:
s

Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạ
BJT, ta chia mạch làm hai trường hợp: Đáp ứng c ng
ương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
th
g
m
: trở dẫn (khoảng vài
mili 1/Ω)
r
d
: Trở kháng ngõ ra DS
(vài chục - vài trăm KΩ)

S
r
ds
D
i
L
i
0

Mạch tương đương thevenin
0
1MEG
Vi
Cs
Rs Rd
ri
RL
Rg
D
i
L
i
0
G
S
r
ds
gsdsm
vrg
+

v
μDùng phép biến đổi tương đương Thevenin cho đoạn mạch MO
0
Cs
Rs
RL
Rd
S
r
ds
i
v
μ
+
_
+
_
S
v
μ
D
i
0
i
L
M
10

i
i
0
0
LL
i
L
v
v
v
v
i
i
iR
v
v
A
μ
×
μ
×−==
()
μ×
ω
μ+++
×
+
−=
)]
Cj

+
μ+
+
μ+
μ
=
ω+
μ+
++
μ−=

Đặt
)1(
R//Rr
R
dLds
i
μ+
+
=

Ta có,
SSiSi
SS
dL
SS
S
i
dLv
RCRRjR

C
RR
RR
j1
CRj1
RR
R//R
)1(CRRjRR
CRj1
)R//R(
)1(
+
ω+
ω+
+μ+
μ
=
ω++
ω
+
μ+
μ
−=

Hay,
SSi
SS
Si
dL
v

−=
SSi
2
SS
1
dLdsmvm
C)R//R(
1
CR
1
R//R//rgA

2
1
vmv
s
s
AA
ω+
ω+
=
, trong đó
b. Đáp ứng của tụ ghép cực máng
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
L
d
+
R
V
-

v
v
v
v
A ×==ig
g
d
Ldds
d
L
Lm
v
rR
R
sC
1
R//R//r
sC
1
R
Rg
A
+
×
⎥
⎦
⎤

ω+
=
. Trong đó:
(
)
()
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=ω
−=
ddsLd
L
dLdsmvm
R//rRC
1
R//R//rgA

c. Đáp ứng của tụ ghép cực cổng
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ như hình vẽ
12
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

L
i
d
+

L
i
L
v
sC
1
rR
R
R//R//rgA
v
v
v
v
v
v
A
++
×−=
×==L
vmv
s
s
AA
ω+
=
. Trong đó:
(

Re
Rb
RL
100
Ce
5uF
4K 1K
I
L

Cho biết
.50h ;K1h
feie
=Ω=
a. Vẽ mạch tương tín hiệu nhỏ tần số thấp
b. Tìm hàm truyền
)s(i
)s(i
A
i
L
i
=
c. Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha
1.2 Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha của hàm truyền:

()( )
(
)
()( )( )

)s(i
)s(i
A
i
L
i
=

b. Vẽ biểu đồ Bode cho biên độ và pha
1.4 Cho mạch như hình:
14
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại

1K
+
Vi
-
Vcc=10V
Ve
1K
Cc
1K
5K
5K

Biết .
100h
fe
=
a. Tính toán phân cực cho mạch

100uF
1K

Biết g
m
= 5.10
-3
, C
gs
= 20pF, C
gd
= 0.5pF, r
ds
=17KΩ
a. Vẽ mạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp của mạch điện trên
b. Tính
i
L
i
i
i
A =

c. Vẽ biểu đồ Bode và pha cho đáp ứng miền tần số thấp của mạch
15
Chương 1: Đáp ứng tần số thấp mạch khuếch đại


i
L
v
V
V
A =
nếu tụ Bypass ở cực nguồn nối song song cả hai điện trở 250
Ω

16
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

Chương 2
ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CAO CỦA MẠCH
KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC

2.1 Bộ khuếch đại transistor ở tần số cao
Ở tần số thấp mạch khuếch đại có đáp ứng phụ thuộc tụ ghép và bypass. Ở tần số
cao đáp ứng tần số đáp ứng tần số bị giới hạn do các điện dung bên trong của BJT,
FET
2.1.1 Mạch tương đương hình PI của BJT

Trong đó:
• r
bb’
: điện trở tỷ lệ trực tiếp với độ rộng base r
bb’
Ω
÷
≈

(T= ) K300
ο
Tần số cắt(cut off frequency)

Tần số cắt β là tần số cắt 3dB của độ lợi dòng ngắn mạch ngõ ra
0v
i
c
CE
i
i
=

17
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

()
e'be'bc'be'be'b
Cr2
1
CCr2
1
f
π
=
+π
=
β

Giới hạn tần số cao : là tần số mà tại đó độ lợi dòng mạch CE bằng 1

fe
fb
0v
i
sc
i
h/j1i
A
cb
()()
1; to2.0 ,fh1f1f
feT
=λλ+≈λ+=
βα
giá trị tiêu biểu là 0.4
Mô hình PI với nguồn áp:

Trong đó:
EQ
EQ
e'b
fe
m
I40
025.0
I
r
h
g =≈=
(T= ), K300

g =≈=

18
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

•
T
m
T
EQ
e'bT
fe
e'b
w
g
w
I40
rw
h
C ===

• tỉ lệ
(
với p=1/2 đến 1/3
c'b
C
)
p
'cb
V

Tần số cắt trên
()
c'be'be'b
CCr2
1
f
+π
=
β

19
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

Tần số giới hạn trên của BJT
β
β
=
ff
T

Các thông số được cung cấp của nhà sản xuất cho BJT cao tần
maxBEmaxTc'be'b
V,P,f,C,C,β
2.2.2 Phương pháp khảo sát
Dạng mạch tổng quát
RL
Rc
Vcc
+
R2

Sơ đồ tương đương Miller

, và
LCL
ebBieb
R//RR
r//R//rR
=
′
=
′′
T
m
eb
w
g
C ≈
′

C
Ii
Rc
R'L
CMCb'e
+v b'e
RL
R
Rb'e gm v b'e
eQ
ieeb

′
+
β
=

cbebm
CRgC
′′
=

Lưu ý: R và C chỉ dùng để tính trở kháng ngõ ra
)jwC1R//(RZ
)CC//(RZ
C0
cbebebin
+=
+=
′′′

Hàm truyền

i
eb
eb
ebm
ebm
L
i
L
i

′)j1(
1
AA
H
imi
ω
ω
+
×=⇒

Với
()
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
+
=ω
+
−=
′
′
′
Meb

i
A
H
f

2.2.3 Ví dụ: Xác định đáp ứng tần số cao của mạch sau
21
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại
Mạch tương đương DC :

C
1u
c
e
VCC=12V
L
C
Q1
Q2SC1815
0
R1
33k
10u
R
c
r
0

Q2SC1815
0
220
0
V
Q3
Q2SC1815
e
B
R
R
R2
6.8k
e
c
R
1k
K6.5
K8.6K33
K8.6Kx33
R
B
=
+
=

V1.2

+
β
−
=

()
ECCCCCE
RRIVV
+
−=

05V0.22)5.8(1-12 >
=
+= (Transsistor làm việc ở chế độ KĐ)
Mạch tương đương tần số cao:
22
Chương 2: Đáp ứng tần số cao mạch khuếch đại

C
m
b'e
R
C
v
C
M
b'e
R
i
b'e

=

K3.1
I
mV25
hr
CQ
iee'b
=β==K5.0K3.1//K6.5//K1r//R//rR
e'bBie'b
=
=
=

K3.0K47.0//K1R//RR
LC
'
L
===

23.0
1300
300
r
g
e'b
m

A
ω
ω
+
×

Với:

()
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
×=
+
=
−=
+
××
−=
+
−=
′
′
′
)s/rad(104.7
CCR