›
›

Bài giảng tóm tắt Điện tử 2 - Phạm Hồng Liên

pdf 56 trang hapham 320
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng tóm tắt Điện tử 2 - Phạm Hồng Liên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_tom_tat_dien_tu_2_pham_hong_lien.pdf

Nội dung text: Bài giảng tóm tắt Điện tử 2 - Phạm Hồng Liên

  1. MẠCH ĐIỆN TỬ 2
  2. BAØI GIAÛNG TOÙM TAÉT MOÂN : ÑIEÄN TÖÛ 2 Ngöôøi soaïn : TS.Phaïm Hoàng Lieân Chöông 1 : ÑAÙP ÖÙNG TAÀN SOÁ THAÁP CUÛA MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI GHEÙP RC I. Ñaùp öùng taàn soá thaáp cuûa boä khueách ñaïi duøng tranistor : 1. Tuï ñieän bypass emitter : H.1_1 Vcc Rb Rc Ñaët R b' = + hib (1) 1+ hfe Cc2 ->oo Cc1 ->oo (khi khoâng coù r i) ri // Rb R R = + hib (1') Rb L b' i r 1+ hfe i i + Re Vbb C E (khi coù r i) R i = b )2( ie ic i' > < Rb Rb + hib R Re 1+ hfe i' 1+hfe Ce ie Rc L i hib (khi khoâng coù r i) R // r R i '= b i )'2( ( khi coù r } E1 i R // r i b i + hib 1+ hfe R C E2 E Ñaët bieät khi coù R ,R nhö hình veõ : e1 e2 ri // Rb * ta seõ coù R b' = + hib + R 1( ) (coù r i,coù R E1 ) 1+ hfe E1 R // r i '= b i 2( * ) ( coù r ,coù R ) i R // r i E1 b i + h + R 1+ hfe ib E1 1
  3. s + ω1 Daïng haøm truyeàn toång quaùt : A i=A im )3( s + ω2 Rb Rb Aim =- =- )4( (khoâng coù r i,khoâng coù R L) R R b' b + hib 1+ hfe Rb // ri Rb // ri Aim =- = − )'4( (coù r i, khoâng coù R L) R R // r b' b i + hib 1+ hfe Rb // ri Rb // ri Aim =- = − )"4( (coù r i, coù R E1 , khoâng coù R L) R R // r b' b i + hib + R 1+ hfe E1 Rb // ri RC RC Rb // ri • Aim =-  = −  4( ) R R + R R + R R // r b' C L C L b i + hib + R 1+ hfe E1 (coù r , coù R vaø coù caû R ) i E1 L Ai 1 ω1 = )5( RECE 1 ω 2 = ω L = )6( Aim CE (RE // R'b ) Aio ω(rad / s) ( R' b thay ñoåi nhö treân) ω1 Aio =A im )7( ω ω2 1 ω2 =ωL 2
  4. 2. Tuï gheùp C c1 : H 1-7 Vcc Rc Cc2 ->oo Cc1 iL Rb R i r L i i + Re Vbb Cc1 hie ib ic ∞ hoaëc R E = 0 ) s Daïng haøm tryeàn cô baûn : A i=A im (2) s + ω L ri // R'b Aim =- (3) ( khoâng coù tuï C E, khoâng coù R L) hib + RE ri // R'b Aim =- (3') ( coù tuï C E, hoaëc R E=0) hib Ai RC ri // R'b Aim =- • (3") R + R hib + R C L E Aim ( khoâng coù tuï C E, coù R L) 1 ω = (4) 0 L (r+ R ' ) C i b C 1 ω L ω(rad / s) 3. Cacù tuï gheùp cöïc neàn (C c1 ) vaø tuï gheùp collector (C c2 ) : 3
  5. Vcc Rc Cc2 Cc1 i > L Rb R L i r i i + Re Vbb Cc1 ib hie ic Cc2 > iL il Rc i r (1+ hfe) R i i Rb h ib L Re fe Haøm truyeàn cô baûn : s s Ai Ai=A im ⋅ (1) im s + ω1 s + ω2 A RC ri // R'b Aim =-  (2) 0 ω R + R hib + R ω L C L E 1 1 ω1 = )3( &ω 2 = )4( (ri + R'b )Cc1 (RC + RL )Cc2 Tröôøng hôïp ωo = ω1 = ω 2 khi ñoù : Ai 2 s Aim Ai=A im (5); 2 (s + ωo ) ω L = ,1 55ωO (6) 0 ω 1 ω 2 ω L ω Tröôøng hôïp ω ≠ ω : 1 2 4
  6. ω 2 + ω 2 ω 4 + 6ω 2ω 2 + ω 4 ω 2 = 1 2 + 1 1 2 2 (7) L 2 2 4. Aûnh höôûng keát hôïp cuûa caùc tuï gheùp vaø tuï bypass : Vcc Rc 1 Cc2 B1 : f L = f L Cc1 iL CE > 2Π(ri + R'b )CE tính C E Rb R L i r 1 i i + Re Ce B2 : f L = f L = f L Vbb Cc1 Cv 2 10 CE 1 B3 : Tính Cc2 vaø Cc1 theo : f = (3) LCc1 2Π(ri + R'b )Cc1 1 A im f = (4) LCc 2 2Π(ri + R'b )Cc2 0 ω ω L II. Ñaùp öùng taàn soá thaáp cuûa boä khueách ñaïi duøng FET : 1. Tuï bypass cöïc nguoàn : VDD Cs /(µ + )1 Rd V µV 'i L Cc2 ->oo rds ri Cc1->oo - R + L (µ + )1 Rs R Vi Rg Rd Rs l - Cs + µ = gmrds (1) Rg V 'i = vi ≈ vi (2) vì R g >>r i Rg + ri 5
  7. ' VL s + ω1 Av = = Avm (3) Avm=-gmR// (4) V 'i s + ω 2 1 R//=r ds //R d//R L (5) ; ω1 = (6) RsCs 1 ω 2 = ω L = (7) rds + (Rd // RL ) Cs Rs [ ] (µ + )1 Rs + rds + (Rd // RL ) s + ω1 AV Av o=Avm (8) AVm s + ω2 ω 0 ω = ω 2. Tuï gheùp cöïc maùng : ω1 2 L VDD Rg V' I= Vi ≈ Vi (1) Rd ri + Rg Cc2 + iL r Cc1->oo > Haøm truyeàn cô baûn : i + s R Av=Avm (2) + L Vi Rg Rs s +ϖ L - Cs ->oo Avm=-g R// (3) m 1 ϖ L = (4) Cc [RL + (rds + Rd )] ri 2 V A Vgs L v + g Vgs Vi Rg m rds Rd RL Avm - ω L ω 3. Tuï gheùp cöïc coång : VDD Rd Cc2 ->oo + iL r Cc1 > i + R + L Vi Rg Rs - Cs ->oo 6
  8. ri Cc1 iL + > Vgs + g Vgs Rg m Vi rds Rd RL - s Av=Avm (1) s +ϖ L Avm=-gmR// (2); R // =r ds //R d//R L (3) Avm 1 ϖ = (4) L C (r + R ) c1 i g Vì R g thöôøng raát lôùn neân ϖ L raát nhoû. Ñoái vôùi FET meùo taàn soá thaáp chuû yeáu do C s gaây ra. 7
  9. Chöông 2 : ÑAÙP ÖÙNG TAÀN SOÁ CAO CUÛA MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI GHEÙP RC I. Boä khueách ñaïi transistor ôû taàn soá cao : 1. Maïch töông ñöông hình Π : r C' B bb' bc rbb' ≈ 10 ÷ 50 Ω (1) h ib' hie = r bb' + r b'e fe r 1/hoe −3 be' Cbe' 25 ⋅10 = r bb + h fe (2) I A EQ • Taàn soá caét 3db: 1 1 f β = ≈ (3)(C b’c oo i i ≈ ii Rb + rbb' Cc1->oo 1 coi r bb' ≈ 0 ; >> RL R i r R1 L ωCb'c i i Re Ce ωCb'c >R L) 8
  10. Rc Aim =-gmRb'e (5'0 ( khi coù R c~R L) Ai Rc + RL 1 ω H = (6) Aim Rb'e (Cb'e + CM ) 1 0 ω L = (7) ω L ω H ω CE (RE // Rb )' II. Boä khueách ñaïi FET ôû taàn soá cao : 1. Boä khueách ñaïi nguoàn chung ôû taàn soá cao : VDD Rd A vm Cc2 - o + iL r Cc1 - >o > i + o >o + R Vi Rg L Rs - Cs ω 0 H ω ri G id iL + g Vgs Cgs m Vi CM rds Rd RL - 1 gm Coi R g >> r i , ω << vaø ω << Cgd (rds // Rd ) Cgd CM = C gd [1 + g m(r ds //R d)] (1) (khoâng coù R L) CM = C gd [1 + g m(r ds //R d//R L)] (2) (coù R L) 1 A = A (2); A = -g (r //R ) (3) (khoâng coù R ) v vm ω vm m ds d L 1+ j ω H Avm = -gm(r ds//R d//R L) = -gmR// (3') (coù R L) 1 ωH = (4) ri (Cgs + CM ) 9
  11. * Neáu r i = 0 ta coù sô ñoà töông ñöông nhö sau : R// = r ds //R d (1) (khoâng coù R L) R// = r ds //R d//R L (1') (coù R L) ω −1+ j ω H (-gm+j ω Cgd )V i Av = A vm (2) R ω Cgd // 1+ j ω H Avm = -gmR// (3); A v 1 ' gm ωH = (4); ω H = (5*) Cgd R// Cgd A v m ω H A o Avo = A vm (6) ω ' H ω H ω H ' ω III. Boä khueách ñaïi ña taàng RC : 1. Boä khueách ñaïi ña taàng RC duøng transistor : Trong ñoù : R 1 = r i//R b1 //r b'e1 (1) R 2 = R c2 //R b2 //r b'eø (2) C 1 = C b'e1 + (1 + g m1 R2)C b'c1 (3) C2 = C b'e2 + [1+g m2 (R c2 //R L)]C b'c2 (4) 1 1 Cb'e + Cb'c ω1 = (5); ω2 = (6); q= (7) R1C1 R2C2 C1 Daïng haøm truyeàn cô baûn : A A = im (8) i 2  1 1   s  Cb'e + Cb'c  1+ s +  +    ω1 ω2  ω1ω 2  C1  R 2 c2 Ai = (-gm) . .R 1R2 (9) R + R c2 L 2 Neáu R 1=R 2=R 3 vaø R c2 >> R L ta coù A im = (-gm.R) (9') 10
  12. ω ω  ω ω  ω ω  ω 2 = 1 2 −  2 + 1 + 1(2 − q) + 2 + 1 + 1(2 − q)2 + 4q 2 h 2      2q   ω1 ω 2  ω1 ω 2  (10) * Neáu cho C b'c = 0; R 1 = R 2 = R; C 1 = C 2 = C ta coù haøm truyeàn : Aim Ai = 2 (8)  s  1+   ω0  R 2 c2 1 Aim = (-gmR) (9); ω0 = (5) R + R RC c2 L 2. Boä khueách ñaïi ña taàng RC duøng FET : R1 = r i//R g1 (1); R 2 = R d1 //r ds1 //R g2 (2); R // = r ds2 //R d2 //R L (3) C1 = C gs1 + C gd1 (1 + g mR2) (4); C 2 = C gs2 + C gd2 (1 + g mR// ) (5) A A = vm (6) v 2  1 1   s  Cgs + Cgd  1+ s +  +    ω1 ω2  ω1ω2  C1  2 Avm = (-gm) .R 1R2R// (7) ; neáu R 1 = R 2 = R // =R ta coù : 2 3 Avm = (-gm) R 1 1 Cgs + Cgd ω1 = (8); ω2 = (9); q= (10) R1C1 R2C2 C1 11
  13. ω ω  ω ω  ω ω  ω 2 = 1 2 −  2 + 1 + 1(2 − q) + 2 + 1 + 1(2 − q)2 + 4q 2 h 2      2q   ω1 ω 2  ω1 ω 2  IV. Tích soá ñoä lôïi khoå taàn (GBW) : 1. Tích soá ñoä lôïi khoå taàn cuûa maïch khueách ñaïi ñôn taàng : * Duøng transistor : GBW = Aim . f H (1) gm Khi transistor lyù töôûng : GBW max = f T = (2) 2πCb'e * Duøng FET : GBW = Avm . f H (1) 2. Tích soá ñoä lôïi khoå taàn cuûa maïch khueách ñaïi ña taàng duøng transistor : Giaû thieát r bb' = C b'c = 0; R L << R C. 1 Rb'e = R C//R b//r b'e = r i//R b//r b'e (1); ω1 = (2) Rb'eCb'e 1 n ω H f H n Aim = (-gmRb'e ) (3); = = 2 −1 (4) ω1 f1 12
  14. Chöông 3 : KHUEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT AÂM TAÀN (KÑCSAÂT) I. Caùc lôùp khueách ñaïi vaø hieäu suaát : * Ñaëc ñieåm cuûa cheá ñoä A : tín hieäu toàn taïi trong caû chu kyø. + Öu : meùo phi tuyeán nhæ. +Khuyeát : hieäu suaát thaáp : η A ≤ 25% : duøng taûi laø R  η A ≤ 50% : duøng taûi laø bieán aùp * Ñaëc ñieåm cuûa cheá ñoä B : tín hieäu chæ toàn taïi trong nöûa chu kyø. + Öu : hieäu suaát cao : ηB ≤ 78,5 % + Khuyeát : meùo phi tuyeán lôùn ⇒ Caùch khaéc phuïc : maéc ñaåy-keùo ñeå giaûm meùo phi tuyeán. II. Boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñôn duøng bieán aùp : Maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä lôùp A. Heä soá gheùp bieán aùp : Vcc V N Np Ns N = C = p (1) iL R2 R VL N s L Cc i → ∞ ⇒ V C = NV L (1') Ni C = -iL (2) ii ri C → ∞ R1 RE E VC VL ⇒ = −N = -NR L (3) NiC i L VC 2 ' ⇒ − = N RL = RL (4) : Ñieän trôû taûi phaûn aùnh töø thöù caáp iC veà sô caáp. * Coâng suaát nguoàn cung caáp moät chieàu laø : PCC = P S = V CC .I CQ (W) (5) * Coâng suaát xoay chieàu ñöôïc cung caáp treân R L (hay coøn goïi laø coâng suaát höõu ích treân taûi) : 13
  15. 1 2 1 2 1 2 ' PL = I .R = (NI ) .R = I .R 2 Lm L 2 Cm L 2 Cm L P * Hieäu suaát : η = L (7) PCC * Coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi treân collector : 1 2 ' PC = P CC – P L = I CQ .V CC - I R (8) 2 cm L Caùc coâng thöùc (5), (6), (7), (8) ñuùng cho moïi tröôøng hôïp. iC icmax =2I CQ DCLL (-1/R DC ) PCC Q PC ICQ PLmax ADCLL (-1/R AC ) PL 0 VCEQ VCC VCE 0 ICmax ICm ÔÛ ñieàu kieän tín hieäu cöïc ñaïi (soùng ra max-swing) ta coù : V V I = I = CC = CC (9) cmmax CQ ' 2 RL N RL V CEQ = V CC – I CQ RE ≈ VCC (10) (do R E raát nhoû) Khi ñoù : 2 VCC VCC + P = V CC = (5’) CCmax ' 2 RL N RL 2 1 V  1 V 2 1 V 2 + P =  CC  .R ' = CC = CC (6’) Lmax  '  L ' 2 2  RL  2 RL 2 N RL P Lmax + ηmax = = 0,5 = 50 % (7’) P CCmax 2 VCC + P = P CC = khi P L = 0 Cmax 2 N RL 14
  16. 1 V 2 + P = P − P = CC (8’) Cmin CCmax Lmax 2 2 N RL PC (Ñeå choïn transistor ngöôøi ta duøng chæ soá phaåm chaát : max = 2 P Lmax Ví duï : P = 4W → P = 2W ) Cmax Lmax III) BOÂ KHUEÁCH ÑAÏI COÂNG SUAÁT AÂM TAÀN ÑAÅY KEÙO LÔÙP B:  Boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B duøng bieán aùp : • Nguyeân lyù hoaït ñoäng : 1 + T > 0 → Q1 daãn : i C1 ≠ 0; Q 2 taét : i C2 = 0. 2 1 + T < 0 → Q1 taét : i C1 = 0; Q 2 daãn : i C2 ≠ 0. 2 + Trong caû hai nöûa chu kyø doøng chaûy trong bieán aùp ra ngöôïc chieàu vôùi nhau neân ta coù : i L = N(i C2 – i C1 ) → keát quaû ta thu ñöôïc daïng soùng sine nhö hình veõ. + Daïng soùng sine seõ bò meùo xuyeân taâm neáu maïch nhö hình veõ (nghóa laø V BB = 0). 15
  17. + Daïng soùng sine seõ khoâng bò meùo xuyeân taâm neáu ta maéc theâm R 1, R1 R2 vaøo maïch vôùi : V BB = .VCC = 7,0 V . R1 + R2 + Neáu V BB > 0,7 V maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä AB thì meùo phi tuyeán giaûm nhöng ñoàng thôøi hieäu suaát cuõng seõ giaûm. • Doøng ñieän treân taûi coù giaù trò ñænh laø: icc ic1 ic2 ic1 ic2 N p IpL = I Lm = I = I N p cm s ITB NI Cm (1) vaø ñieän aùp treân taûi coù giaù trò 0 t ñænh laø : N p VCm VpL = V Lm = V p = (2) N s N • Trong caû hai nöûa chu kyø doøng ñieän chaûy qua VCC cuøng chieàu vôùi nhau, neân ta coù coâng suaát cung caáp moät chieàu treân taûi : P CC = I TB .V CC = 2I p I = .V = 2 Cm .V (3) π CC π CC 1 2 1 2 2 • Coâng suaát höõu ích treân taûi : P L = I .R = I .N R (4) 2 Lm L 2 Cm L • ÔÛ ñieàu kieän tín hieäu cöïc ñaïi ic (max-swing) ta coù : DCL VCC VCC ICmax I = = (5) Cmmax ' 2  −1 RL N RL ACLL    '  Khi ñoù :  RL  2 V 2 V 2 vCE +P = . CC .V = . CC (3’) CC 2 CC 2 π N RL π N RL VCC 2V CC 16
  18. 2 1 V  1 V 2 + P = . CC  .R ' = . CC (4’) Lmax  '  L 2 2  RL  2 N RL P • Hieäu suaát cuûa maïch khueách ñaïi ñaåy keùo : η = L (5) PCC P Lmax π vaø ηmax = = = ,0 785 = 78 5, % (5’) PCC 4 ⇒ Ñaây laø öu ñieåm lôùn nhaát cuûa boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B. • PCC vaø P L ta tính ôû treân laø trong caû chu kyø, nghóa laø cho caû Q 1 vaø Q2 neân ta coù coâng suaát tieâu taùn treân collector laø : 2 1 ' 2 2P C = P CC – P L = V I − R I (6) π CC Cm 2 L Cm Giaù trò cöïc ñaïi cuûa P C ñöôïc tìm baèng caùch vi phaân P C theo I Cm vaø cho baèng 0 nhö sau :  dP  2   ' 2   = VCC − RL I Cm = 0 (7)  dI cm  π 2 V Suy ra : I = . CC . Cm 2 π N RL Thay vaøo (6) ta ñöôïc : 2 2  2 V  R'  2 V  2 V 2 2 P = .V  . CC  − L  . CC  = . CC (9) Cmax CC  '   '  2 ' π π RL  2 π RL  π RL Nhö vaäy coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi treân moãi transistor seõ laø : 1 V 2 1 V 2 V 2 P = . CC ≈ . CC ≈ .1,0 CC (10) Cmax 2 ' 2 2 π RL 10 N RL N RL • Khi thieát keá ñeå choïn Transistor ngöôøi ta duøng chæ soá phaåm chaát : PC 2 1 max = ≈ (11) P 2 5 Lmax π 17
  19. Nghóa laø neáu transistor coù P =4W thì coù theå taïo ra P = 20W. Cmax Lmax Ñaây laø öu ñieåm noåi baät thöù hai cuûa boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B so vôùi boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp A.  Boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B duøng Transistor boå phuï : • Nhöôïc ñieåm cuûa maïch khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo duøng bieán aùp ra laø giaù thaønh xao vaø coàng keành. Vì vaäy, ñoái vôùi caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn coù coâng suaát khoâng lôùn laém, ngöôøi ta thöôøng duøng boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn khoâng bieán aùp ra duøng Transistor boå phuï. • Caëp Transistor boå phuï laø hai Transistor khaùc cöïc tính daãn ñieän NPN vaø PNP nhöng coù caùc tham soá gaàn gioáng nhau. a) Boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo OTL (OUTPUT TRANSFORMERLESS) V i 0 t iC 1 0 t iC 2 0 t i L 0 t * Nguyeân lyù hoaït ñoäng : 1 + T > 0 → Q1 daãn : i C1 ≠ 0; Q 2 taét : i C2 = 0; i C1 naïp cho tuï C c ñeán 2 VCC giaù trò (C o ñöôïc choïn khaù lôùn). 2 18
  20. 1 + T < 0 → Q1 taét : i C1 = 0; Q 2 daãn : i C2 ≠ 0 do tuï C c phoùng ñieän 2 qua Q 2. + Trong caû hai nöûa chu kyø doøng i C1 vaø i C2 chaûy ngöôïc chieàu nhau tr ên taûi R L neân ta coù i L = i C1 – i C2 vaø i L coù daïng soùng sine. Do Q 1 coù caùc tham soá nhö Q 2 neân I Cm1 = I Cm2 . * Hai diode D 1 vaø D 2 taïo phaân cöïc vaø oån ñònh nhieät ñoä cho Q 1 vaø Q2 . R , R cuõng ñeå taêng ñoä oån ñònh nhieät ñoä cho Q 1, Q 2. Q 1, Q 2 maéc E1 E2 theo kieåu collector chung (maïch phaùt theo) ñeå phoái hôïp trôû khaùng vôùi taûi R L (thöôøng coù giaù trò 4 Ω hoaëc 8 Ω). * Taàn soá caét thaáp phuï thuoäc vaøo C c ñöôïc tính nhö sau : 1 f1(C c) = (Hz) (1) 2π (RL + RE )Cc * Do coù R E neân doøng taûi ñænh laø : V p VLm IpL = I Lm = = (2) RE + RL RE + RL * ÔÛ ñieàu kieän tín hieäu cöïc ñaïi (max-swing) ta coù : V V I = CC (2’) ( V = CC ) Lmmax Lmmax (2 RE + RL ) 2 * Giaù trò trung bình cuûa doøng cung caáp laø : V p ITB = I STB = (3) π (RE + RL ) V Khi max-swing ta coù : I = CC (3’) TBmax 2π (RE + RL ) * Coâng suaát cung caáp moät chieàu treân taûi : VCC .V p VCC .VLm PCC = P S = V CC . I STB = = (4) π (RE + RL ) π (RE + RL ) V 2 Khi max-swing ta coù : P = CC (4’) CCmax 2π (RE + RL ) * Coâng suaát AC trung bình ñöôïc phaân phoái treân taûi laø : 19
  21. 2 1 1 V p .RL P = I 2 .R = I 2 .R = (5) L pL L Lm L 2 2 2 (2 RE + RL ) 1 V 2 .R Khi max-swing ta coù : P = . CC L (5’) Lmax 2 8 (RE + RL ) P π R V p * Hieäu suaát cuûa maïch : η = L = . L . (6) PCC 2 RE + RL VCC VCC π RL Khi max-swing ta coù : V p = neân ηmax = . (6’) 2 4 RE + RL π Neáu R E = 0 ta coù : ηmax = = 0,785 = 78,5 % (6*) 4 Vaäy ñoái vôùi boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B thì ηB ≤ 78 5, % . Khi maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä AB ñeå giaûm meùo phi tuyeán thì η = 60 ÷ 70 %. * Coâng suaát tieâu taùn treân collector : P C = P CC - P L (7) P = P CC (7’) khi P L = 0 Cmax * Öu ñieåm cuûa maïch OTL : tieát kieäm do chæ duøng moät nguoàn cung caáp. Av * Khuyeát ñieåm : _ Meùo taàn soá thaáp do tuï C C Av0 gaây ra (do C c khoâng theå tieán tôùi ∞ ) _ Meùo phi tuyeán lôùn do 2 taàng Q 1, Q 2 khoâng thaät ñoái xöùng (do V khoâng phaûi luùc naøo cuõng 0 D C t V D ' ñuùng baèng CC ). 2 _ Baêng thoâng bò co heïp do tuï C c (D < D’). Ñeå khaéc phuïc nhöõng khuyeát ñieåm treân ta duøng boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo kieåu OCL (khoâng coù tuï C C). b) Boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo OCL : 20
  22. Maïch OCL chæ khaùc maïch OTL ôû choã khoâng coù tuï ra C C neân khoâng coù caùc khuyeát ñieåm nhö maïch OTL, nhöng laïi phaûi caàn ñeán hai nguoàn cung caáp +V CC vaø –VCC . Nguyeân lyù hoaït ñoäng , daïng soùng vaø taùc duïng cuûa caùc linh kieän nhö D 1, D 2, R E1, R E2 ñeàu gioáng maïch OTL. Caùc coâng thöùc (2), (3), (4), (5), (6) ñeàu ñuùng , chæ khaùc laø ôû cheá ñoä max-swing thì V = V CC , neân caùc coâng thöùc (2’), (3’), (4’),(5’), Lmmax (6’) seõ coù daïng nhö sau : V I = I = CC (2’) pLmax Lmmax RE + RL V I = I = CC (3’) STBmax TBmax π (RE + RL ) V 2 P = CC (4’) CCmax π (RE + RL ) 2 1 V .RL P = . CC (5’) Lmax 2 2 (RE + RL ) π RL ηmax = . (6’) 4 RE + RL Khi P L = 0 thì 21
  23. P = P vaø P = P − P Cmax CCmax Cmin CCmax Lmax c) Caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo buø cô baûn : * Do Transistor coâng suaát thöôøng coù heä soá khueách ñaïi doøng ñieän nhoû, β nhoû (ñaëc bieät taïi caùc möùc doøng ñieän cao) neân ngöôøi ta thöôøng thay theá caùc transistor ñôn baèng caëp Darlington maéc CC (phaùt theo). Khi ñoù β > β1.β2 vaø doøng ñieän coù theå ñaït tôùi 20 A. * Khi coâng suaát ra yeâu caàu lôùn, caùc transistor coù theå ñöôïc maéc song song ñeå taêng khaû naêng keùo doøng cho boä khueách ñaïi. Khi ñoù ta coù hai boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B maéc song song vôùi : ICm = I Cm1 = I Cm3 = I Cm2 = I Cm4 vaø I Lm = I Cm1 + I Cm3 = I Cm2 + I Cm4 Coâng suaát ra treân taûi R L seõ laø : 1 2 1 2 2 PL = I R = .(2I ) .R = 2I R 2 Lm L 2 Cm L Cm L 2 VCC 2VCC Khi max-swing : I Cm = neân P = .R Lmax 2 L RE + RL (RE + Rl ) * Ñoái vôùi caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn coâng suaát lôùn, ta coù theå maéc caàu caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo lôùp B OTL hoaëc OCL (goïi laø BTL) 22
  24. 1 1 PL = ILm .V Lm = (2I Lm1 ).(2V Lm1 ) = 2I Lm1 .V Lm1 = 4P L1 2 2 Khi maéc caàu coâng suaát treân taûi seõ taêng gaáp 4 so vôùi moät boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaáy keùo OTL 1 hoaëc OCL 1, nhöng maïch naøy raát nhaïy, chæ caàn moät nhaùnh cuûa sô ñoà bò ñieàu chænh leäch seõ gaây chaùy taûi, neân chuùng chæ ñöôïc duøng trong caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn chuyeân duïng coù coâng suaát lôùn. * Caùc boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn ñaåy keùo gaàn buø duøng moät caëp Darlington maéc ñaåy keùo vôùi moät caëp giaû Darlington nhö sau : 23
  25. Chöông 4 : KHUEÁCH ÑAÏI COÄNG HÖÔÛNG I) BOÄ KHUEÁCH ÑAÏI COÄNG HÖÔÛNG ÑÔN : rb’e Giaû thieát r bb’ = 0. 1 Rp = ω0LQ C (1); ω0 = (2) LC RC RL C = C’ + C b’e + C b’c1 (1 + g m. ) (3) A im RC + RL R = r i // R p // R b // r b’e (4); Q i = ω0RC (5) ωL ω0 ωH ω Aim 1 A i = (6); BW ' =  ω ω  RC  0  1+ jQi  −  ω0 ω  24
  26. RC Aim = -gm.R. (7) RC + RL 1 g m RC BW = (8); GBW = Aim .BW = . (9) 2πRC 2πC RC + RL II) PHOÁI HÔÏP TRÔÛ KHAÙNG ÑEÅ TAÊNG ÑOÄ LÔÏI : ' ' Rb Rb = R b // r b’e (1) R = r i // R p // (2) a 2 ' RC RL 2 ' Cb = Cb'e + Cb'c 1( + g m . ) (3); C = C’ + a C b (5) RC + RL V n Tyû soá bieán aùp : a = b'e = 1 < 1 (4) V1 n2 25
  27. 1 1 Q = ω RC (6); ω 2 = = (7) i 0 0 2 ' L'C L (' C'+a Cb ) Aim RC Ai = (8);A im = -ag m.R. (9’) (R C~R L)  ω ω  R + R 1+ jQ  − 0  C L i   A =-ag R(9) (R >>R ) (9) ω0 ω  im m C L 1 BW = f H – f L = (10); GBW = A .BW (11) 2πRC im * Ví duï H 4-8 V n V n V n a = b'e = 1 (1); Lm = (2); Lm = (3) V1 n2 V1 n2 Vb'e n1 Vb'e VLm Vb'e  n  n1  n1 a = = . =    = V1 V1 VLm  n2  n  n2 2 R R  n  ' C L   Cb = Cb'e + Cb'c 1( + g m . ) (4); C’ =   C '' (5) RC + RL  n2  2  n  R R 2 '   2 2 C L C = C’ + a C b =   C '' + a Cb’e + a Cb'c 1( + g m . ) (6)  n2  RC + RL 2 2  n2  '  n2  ' L’ = L   (7); R p = R p   (8); Rb = Rb // rb'e (9)  n   n  26
  28. 2 1 Aim ω0 = (10); A i = (11) A im L'C  ω ω   0  1+ jQi  −  ω0 ω  ' ' Rb R = r i // R p // (12) ωL ω0 ωH ω a 2 BW RC 1 ' Aim = -ag m.R. (13); BW = (14) RC + RL 2πRC III) MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI CASCODE : Giaû thieát maïch naøy laøm vieäc ôû phaïm vi taàn soá : fβ L Vbe' C g Vbe1' hfb ie M~2C' m R hib 2 2 i L 1C1 R 1 bc Rc1 Rc2 R i Cbe1 E2 2 L 27
  29. R= r i// R p // r (1); C = C [1 + g (R // R // h )] ≈ 2C (2) b'e1 M1 b'c1 m1 C1 E2 i b'c1 b2 ' 2 1 C=C + C + 2 C (3) Q i = ω RC (5) ω = (4) b'e1 b'c1 0 0 LC Aim Rc2 Ai = (5) Aim = -g R. .h fb2 (6)   m1 R + R ω ω 0 c2 L 1+ jQi  −  ω 0 ω  R c2 1 GBW = |A im |.BW ≈ - g R. . (7) m1 R + R 2πR(C'+C + 2C ) c2 L b'e1 b'c1 Neáu C' = 0; vì C >> 2 C vaø R >> R L, ta coù : b'e1 b'c1 C2 g m GBW ≈ − ≈ fT (8) 2πC b'e1 Öu ñieåm chính cuûa sô ñoà laø giaûm ñieän dung kyù sinh do ñoù phaân caùch ngoõ vaøo vôùi ngoõ ra vaø laøm taêng tích soá ñoä lôïi baêng thoâng nhöng ñoä lôïi doøng ñieän thì töông töï nhö moät maïch ñôn taàng CE. IV) PHÖÔNG PHAÙP TRUNG HOØA : D9 Vcc Lch C bc' Cc2 ->o o Cc1 ->o o iL i r L C' Rp R i i ' + L R C ->o o Vbb E E Zf -A rbb' i A ' Vt i Z ' Zf -vL Z z f t Z t + rbb' 28
  30. 1 z' = rI // r P // X L' // X C' (1) Z t = r b'e // (2) s(Cb'e + Cb'c ) Z b'e ' rb'e Vt = . V (3) Z b'e = r b'e // X ≈ (4) L Cb'e 1 1+ srb'e .Cb'e Z b'e + sCb'c Zf coù daïng R, C noái tieáp vôùi : Cb'e Cb'c R f = Ar bb' (1 + ) (5) vaø C f = (6) C r b'c A 1( + bb' ) rb'e Cb'c Neáu r bb' = 0 ta coù R f = 0 vaø C f = A trong ñoù A laø heä soá truyeàn ñaït trong maïch hoài tieáp, thöôøng A C b'c . V) KHUEÁCH ÑAÏI ÑIEÀU HÔÏP ÑOÀNG BOÄ : Thöôøng chæ ñöôïc aùp duïng cho transistor tröôøng do chuùng coù trôû khaùng vaøo raát lôùn, seõ khoâng laøm suy giaûm heä soá phaåm chaát cuûa khung coäng höôûng.  Khueách ñaïi ñieàu hôïp ñoàng boä ñôn duøng FET: Vcc Rd Cd ->oo r n:n Cg ->oo iL i 2 1 + R Vi R L C' L' g - Rs Cs ->oo Giaû söû caùc taàng ñoàng nhaát vaø ñieàu hôïp ôû taàn soá ω 0 . Ta coi R g → ∞ .(H4_16) 29
  31. r G id i i L + Vi ' 2 C Rp L' a Cgs a2 CM gm Vg r Rd RL - ds VL 2 C i = a {C gs + C gd [1+g m(r ds //R d//R L)]} (1) C = C'+C i (2); R=r i // R p (3) 2 1 Q i = ω 0 (r i // R p)(C' + C i) = ω 0 RC (4); ω 0 = (5) L(C'+Ci ) 1 R p A v = A vm (6); A vm = -ag mR// . (7)  ω ω  r + R  0  i p 1+ jQi  −  ω 0 ω  1 vôùi R // = r ds // R d // R L (8); BW = (9) 2πRC ag m R// 1 GBW = Avm .BW = . (10) 2πri C'+Ci  Khueách ñaïi ñieàu hôïp ñoàng boä hai taàng duøng FET : (H4-17) V DD Rd2 Rd1 C3 ->oo C2 ->oo n:n n:n2 1C1 ->oo 2 1 Cs2 ->oo r Rg Rs2 R Vi C Rg C"L /r i i ' Cs ->oo Rs 1 1 Vi R C r R /r L' g R C L Rd2 i m 1 ' gm 2 ds L Vg Vg 30
  32. Ñaây laø maïch khueách ñaïi ñieàu hôïp neân ta coù : R = r i // R // r // R // R (1) p1 ds1 g2 p2 2 C = C' + C i = C' + a {C gs + C gd [1+g m(r //R //R L)]} (2) ds2 d2 2 1 ω 0 = (4); Q i = ω 0 R(C' + C i) (5) L(C'+Ci ) Aim 2 2 R p A i = 2 (6); A im = a g m .R.R // . (7) ri + R p   ω ω 0  1+ jQi  −   ω 0 ω  vôùi R // = r // R // R L (8) ds2 d2 f 0 1 BW = 0,643 = 0,643 BW 1 (9) vôùi BW 1 = (10) Qi 2πRC Khi coù N taàng coäng höôûng ñoàng boä : N í N ω 0 N 1/2 Avm = (−a) .g .R (11) vaø BW = (2 -1) (12) ∏ m j j j=1 2πQi 31
  33. Chöông 5 : CÔ BAÛN VEÀ KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN I) KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN LYÙ TÖÔÛNG : - aV VN=V d Vo + - AOL = a = ∞ = (1) ⇒ V d = V - V = 0 IN =0 a Vd VD + + - Vp=V ⇒ V = V (2) Vo Vd Ip=0 Z i = r d = ∞ = (3) ⇒ i d = i N =i P = 0 (4) id Zo = r 0 = 0 (5) II) CAÙC CAÁU HÌNH KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN CÔ BAÛN :  Khueách ñaïi khoâng ñaûo : - R1 I1 v R2 I2 < < V+ Vo + V+ a V + Vi V V o Vi - D - V D - R Vi Vo 2 R + R 2 1( + )Vi - R1 + − AOL = ∞ ⇒ V = V = Vi )1(  Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 )2( − − V0 −V Vo −Vi V Vi I2 = = (3) ; I 1 = = (4) R2 R2 R1 R1 Vo −Vi Vi Vo 1 1 Töø 2 : = (5) ⇒ = Vi ( + ) (6) R2 R1 R2 R2 R1 32
  34. R2 Vo R2 ⇒ Vo = 1( + )Vi (7) ⇒ Avf = = 1+ (8) R1 Vi R1 A = ∞ ⇒ V+=V - (1) V- oL Rs + Maët khaùc : V =V s (20 V+ - + V = V L (3) Vs RL V L V - Do ñoù V =V L (4) s L ⇒ Avf = = 1 Vs Hay töø (8) cho R 2=0 ta coù A vf =1; khi maïch KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : R 1 A = 1( + 2 ) (9) vf R R 1 1+ 2 R 1+ ( 1 ) a 2. Boä khueách ñaïi ñaûo : R2 + − I1 R1 I2 AoL = ∞ ⇒ V = V = 0 (1) + Vi V- Vo Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 (2) - V − − Vi −V V −Vo Vi Vo RM=R1//R = )3( ⇒ = − )4( 2 R1 R2 R1 R2 Vo R2 Avf+= = − (5) RM=R 1//R 2 (6) ñeå caân baèng moät chieàu Vi R1 R2 1 Khi boä KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : A = − . (7) vf R1  R2  1 +  1+  R1   a      3. Boä khueách ñaïi toång : 33
  35. I1 R1 V1 > A = ∞ ⇒ V + = V − = 0 (1) I2 R2 Rf oL V2 > If Z = ∞ ⇒ i = 0 ⇒ I + I + I = I (2) R3 i d 1 2 3 f V3 > Vo V V V V I3 1 + 2 + 3 = − o (3) R1 R2 R3 R f R =R1//R2//R3// M  V V V  Rf −V = R  1 + 2 + 3  (4) o f    R1 R2 R3  +Neáu R 1=R 2=R 3=3R f töø 4 ta coù : V +V +V −Vo = 1 2 3 (6) : Boä khueách ñaïi laáy trung bình 3 4. Khueách ñaïi vi sai (khueách ñaïi tröø) : R2 I2  + − > AoL = ∞ ⇒ V = V )1(  I1 R1  I = I )2( V1 Vo 1 2 > Zi = ∞ → id = 0 →  V2  > I 3 = I 4 )3( R3 I3   I4 V −V − V − −V R4 :)2( 1 = o )4( R1 R2 V V  1 1  R  R  o 1 −   2 −  2  (5) = − +V  +  ⇒ Vo = − V1 +V 1+  R2 R1  R1 R2  R1  R1  + + + + V2 −V V V2 V V + R4 = ⇒ = + ⇒ V = V2 (6) R3 R4 R3 R3 R4 R4 +R 3 Töø(1 thay 6 vaøo 5 ta ñöôïc : R2 R4 R1 Vo = − V1 + . V 2 (7) R1 R3 + R4 R1 + R2 Neáu R 1=R 2=R 3=R 4 hoaëc R 1=R 2;R 3=R 4 ta coù V o=V 2-V1 (8)-> goïi laø maïch vi sai hay laø boä tröø. 34
  36. Boä khueách ñaïi tröø coù theå coù nhieàu ñaàu vaøo, phöông phaùp tìm V o theo caùc ñieän aùp ñaàu vaøo töông töï nhö treân. 5. Boä vi phaân : + − AoL = ∞ → V = V = )1(0 C Vi Ic IR R Zi = ∞ → id = 0 ⇒ I c = I R )2( > > dV d(V − )0 dV (t) i c i i V- >d Vo I c = C = C = C )3( V+ dt dt dt − V −Vo 0 −Vo Vo I c = = = − )4( R R R dVi(t) V dV (t) (2) ⇒ C = − o )5( ⇒ V = −RC i )6( dt R o dt dV (t) Neáu RC=1 ta coù : V = − i )7( o dt 6. Boä tích phaân : C + − Vi IR R Ic AoL = ∞ → V = V = )1(0 > > Zi = ∞ → id = 0 ⇒ I R = I c )2( - id V > Vo dV d 0( −V ) dV V+ I = C c = C o = −C o )3( C dt dt dt V −V − V I = i = V −V − = i )4( R R i R V dV dV V t (2) ⇒ i = −C o )5( ⇒ o = − i )6( ⇒ tích phaân caû 2 veá ∫ R dt dt RC 0 1 ta coù Vo = − V dt (7); Neáu RC=1 ⇒ V = − V dt (8) RC ∫ i o ∫ i 35
  37. Chöông 6 : Maïch Khueách Ñaïi Thuaät Toaùn Vôùi Hoái Tieáp Ñieän Trôû I. Boä bieán ñoåi töø doøng sang aùp : A = ∞ ⇒ V +=V -=0 (1) i oL R R > Zi= ∞ ⇒i d = 0 ⇒ ii = I R (2) id − i V −V 0 −V V i - Vo o o o V I R = = = − (3) V+ R R R Vo 2⇒ ii = − − )4( ⇒ Vo = −ii R (5) R Hình 6_1 Boä bieán ñoåi I_V cô baûn I R R1 + − 1 I1 A = ∞ ⇒ V = V = 0 (1) >R V > oL I id 2 i = i )2( i R2 i R i V- Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  I R = I1 + I 2 )3( V+ Vo V − −V V 1,2 ⇒ i = I = − 1 = − 1 )4( i R R R V1 V1 V1 −Vo ⇒ V1=-ii.R(5) Töø 3 : − = + (6) R R1 R2 V V V V  R R  o 1 1 1  2 2  ⇒ = + + )7( ⇒ Vo = V1  + +1 (8) R2 R R1 R2  R R1  R2 R2 ⇒ Vo=-kRi i (8) vôùi k = 1+ + (9) R1 R Boä bieán ñoåi doøng sang aùp ñöôïc duøng laøm boä taùch soùng quang 36
  38. II. Boä bieán ñoåi aùp sang doøng : R I Taûi io > A = ∞ ⇒ V = V = )1(0 id oL Vi V- Z = ∞ ⇒ i = 0 ⇒ I = i )2( - + i d o V Vo V −V − V 1,2 → i = i )3( ⇒ i = i )4( R o R o ⊗ Caùc boä bieán ñoåi taûi noái ñaát : + − R3 I3 I4 R4 AoL = ∞ ⇒ V = V )1( > > i I = I ≈ I )2( d Vo  3 4 2 V- Zi = ∞ → id = 0 ⇒  I + I = i )3( V+ I2  1 2 o I1 R1 R2 V −V + V −V − > i + o = i )4( i o + o + R1 R2 Vi taûi VL Vi Vo + 1 1 - io = + −V ( + )( )5 - R1 R2 R1 R2 V − V − −V V 1 1 Maët khaùc töø (2) : − = o )6( ⇒ o = V − ( + )( )7 R3 R4 R4 R3 R4 37
  39. − R4 + - : ⇒ V = Vo )7( Thay vaøo (5) do V =V R3 + R4 Vi Vo Vo .R4 R1 + R2 io = + − . R1 R2 R3 + R4 R1.R2 R R Khi caùc ñieän trôû taïo thaønh maïch caàu : 1 = 2 )9( ta coù ; R3 R4 V V V  R  1 V i o o  2  i io = + − 1+  = (10) R R2  R4   R1  R2 R 1+   R3  Nghóa laø maïch trôû thaønh nguoàn doøng coù ngoõ ra ñoäc laäp vôùi V o III. Khueách ñaïi doøng : R2 I R1 V- 2 Vo I1 > > Khueách ñaïi thuaät toaùn coù ñaëc tính truyeàn ñaït cuûa khueách ñaïi doøng : ii io Taûi V+ 1 io = Aii − VL Ro Ñeå i o ñoäc laäp vôùi V L thì R o → ∞ Khueách ñaïi doøng thaû noåi A = ∞ ⇒ V + = V − = )1(0 oL Zi = ∞ ⇒ ii = I 2 = io + I1 )2( 38
  40. − V −Vo Vo Vo Moät maët : ii = I 2 = = − 3( ); I1 = )4( R2 Rc R1 i R  R  i 2  2  ⇒ io = I 2 − I1 = ii + = ii 1+  )5( R1  R1  i  R  o  2  Heä soá khueách ñaïi doøng ; Ai = = 1+  (6) (Khi R o= ∞ ) ii  R1  i2 > R2 A =∞⇒V+ =V− =V )1( i Rs oL L s R1 i1 iO > > is =iRs+i2 )2( VoA VL Zi =∞⇒id =0⇒ i1 =iL )3( > V− V id taûi L iRs = = )4( Khueách ñaïi doøng taûi noái ñaát Rs Rs VL 2,3 : i 2 = i s- i Rs = i s - (5) Rs - VL Maët khaùc : V oA =V - R 2i2 = V L - R 2(i s - ) (6) Rs VoA −VL Töø 3 : i 1=i o= )7( ⇒ VoA = io R1 +VL )8( R1 VL Töø 6,8 ta coù : V L-R2(i s - )= i oR1 +V L (9) Rs R2 R2 VL io = − is + VL = Ais + (10) R1 R1RS Ro 39
  41. R2 R1 Vôùi A = − (11) & RO = Rs (12) R1 R2 IV. Khueách ñaïi instrumentation(KÑIA) Laø boä khueách ñaïi coù caùc ñaëc ñieåm sau :  Trôû khaùng vaøo raát lôùn (Z i → ∞ )  Trôû khaùng ra raát beù ( Zo → 0 )  Ñoä lôïi chính xaùc oån ñònh, tieâu bieåucho caùc taàm töøù 1V/V ñeán 10 3 V/V  Tæ soá neùn ñoàng pha raát cao 1. KÑIA 3 opamp V+ V I I 1 + o1 1 R1 2 R2 - > > Do khueách ñaïi thuaät toaùn lyù + - OA1 V1 R3 V1 töôûng ta coù : - V1 AoL = ∞, Zi = ∞ Vo RG OA3  + − V1 = V1 = V1 )1( V ⇒ 2  + − R3 V2 = V2 = V2 )2( - ' I' V OA2 I1R1 2 R2 do ñoù : 2 > > V1 −V2 V+ Vo2 I = )3( + 2 G R V2 G - (V1 −V2 ) 2R3 Vo1 -Vo2ø=(R 3 + R G + R 3). )4( ⇒V01 −Vo2 = 1( + )(V1 −V2)( )5 RG RG Vo1 −VO2 R3 ⇒ AI = = 1+ 2 )6( V1 −V2 RG + − I1 = I 2 )8( Do : AoL3 = ∞ ⇒ V3 = V3 )7( Zi3 = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  ' ' I1 = I 2 )9( 40
  42. − − − − Vo1 −V3 V3 −VO Vo1R2 V3 V3 TöøØ (8) : = (10) ⇒ Vo = − + + (11) R1 R2 R1 R1 R2 V −V + V + V V + V + Töø (9) : o2 3 = 3 (12) ⇒ o2 = 3 + 3 (13) R1 R2 R1 R1 R2 + R2 V3 = VO2 (14) Thay vaøo (11) ta coù : R1 + R2 R2 R2 R1 + R2 R2 Vo = − Vo1 + Vo2 = (Vo2 −Vo1 )(15) R1 R2 + R1 R1R2 R1 Vo R2 ⇒ AΙΙ = = (16) Vo2 −Vo1 R1 Vo Vo2 −Vo1 Vo R3 R2 A = = . = AΙ .AΙΙ = 1( + 2 ) (17) V2 −V1 V2 −V1 Vo2 −Vo1 RG R1 2. KD IA 2 OP-AMP Vì OA 1 laø khueách ñaïi khoâng ñaûo R4=R2 R3=R1 I1 R1 I2 R2 > > R V3 3 neân V3 = 1( + )V1 )1( OA1 OA2 Vo R4 + +  OA 2 lyù töôûng neân V1 V2 A = ∞ ⇒ V + = V − = V )2( - -  oL2 2 2 2 Z ì2 = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 )3( V −V − V − −V V V V V Töø 3 : 3 2 = 2 o1 )4( o = − 3 + 2 + 2 )5( R1 R2 R2 R1 R1 R2 R2 R3 R2 ⇒ Vo = − 1( + )V1 + 1( + )V2 R1 R4 R1 R 1+ 3 R R = 1( + 2 )(V − 4 V )( )6 R 2 R 1 1 1+ 1 R2 41
  43. R R R R Neáu 1+ 3 = 1+ 1 hay 3 = 1 )7( Ta coù : R4 R2 R4 R2  R   2  Vo = 1+ ()V2 −V1 )8(  R1  Ñeå ñieàu chænh ñoä lôïi A n theâm vaøo R G vaøo maïch treân : RG R R R2 R1 I1 R1 I2 R2 A = 1+ 2 + 2 )1( > > R R V3 1 G OA1 OA2 Vo vôùi V o=A(V 2-V1) (2) + + V1 V2 - - V. Khueách ñaïi caàu caûm bieán : VREF R1 R1 V1 sense V2 R(1+ σ) R RG vo Reference Töø hình veõ ta coù : R 1( + σ ) V1 = .VREF = R1 + R 1( + σ ) R σVREF = VREF + (1) R1 + R R  R  2 + + 1+ σ R1  R1  42
  44. R V2 = .VREF (2) R1 + R σ Suy ra : V 0 = A(V 1 – V 2) = A.V REF . (3) R1  R  1+ + 1+  1( + σ ) R  R1  43
  45. Chöông 7 : ÖÙNG DUÏNG KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN VAØO VIEÄC THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ LOÏC TAÀN SOÁ THAÁP I. Haøm truyeàn : N(s) (s − z )(s − z ) (s − z ) H(s) = = H 1 2 m 0 D(s) (s − p1)(s − p2 ) (s − pn ) am Trong ñoù : + H 0 = : heä soá tyû leä bn + N(s) = 0 töông öùng vôùi caùc ñieåm 0 → z 1, z 2, , z m + D(s) = 0 töông öùng vôùi caùc ñieåm cöïc → p 1, p 2, , p n ⇒ Caùc nghieäm naøy ñöôïc goïi laø caùc taàn soá tôùi haïn. II. Maïch loïc tích cöïc baäc nhaát :  Maïch loïc thoâng thaáp coù ñoä lôïi : R2 H(s) (dB) C H0 R1 vo vi 0 ω0 ω Ñaây laø boä khueách ñaïi ñaûo neân ta coù : Z H(s) = - 2 (1) R1 44
  46. 1 R2 . sC R2 Z2 = = (2) 1 1+ sR C R + 2 2 sC Thay (2) vaøo (1) : R 1 1 H(s) = - 2 . = H (3) R 1+ sR C 0 ω 1 2 1+ j ω0 R2 1 Trong ñoù : H 0 = - (4) vaø ω0 = (5) R1 R2C  Maïch loïc thoâng cao coù ñoä lôïi : R1 R2 C vi v o Ñaây laø boä khueách ñaïi ñaûo neân ta coù : R H(s) = - 2 (1) H(s) (dB) Z1 1 R1Cs +1 H Z1 = R 1 + = (2) sC sC 0 Thay (2) vaøo (1) : ω 0 0 ω 45
  47. ω j R sR C ω H(s) = - 2 . 1 = H 0 (3) R 1+ sR C 0 ω 1 1 1+ j ω0 R2 1 Trong ñoù : H 0 = - (4) vaø ω0 = (5) R1 R1C  Maïch loïc thoâng daûi baêng roäng : R2 R1 C C v i vo Z Ñaây laø maïch khueách ñaïi ñaûo neân : H(s) = - 2 (1) Z1 1 R1C1s +1 Z1 = R 1 + = (2) H(s) sC1 sC1 (dB) 1 R2 . H sC2 R2 Z2 = = (3) 0 1 1+ sR2C2 R2 + sC2 ω ω 0 L ω Thay (2) vaø (3) vaøo (1) ta ñöôïc : ω j R2 sR1C1 1 ω L H(s) = - . . = H 0 (4) R1 1+ sR1C1 1+ sR2C2  ω  ω  1+ j 1+ j   ω L  ω H  46
  48. R2 1 1 Trong ñoù : H 0 = - (5) ; ωL = (6); ωH = (7) R1 R1C1 R2C2 III. Caùc öùng duïng maïch loïc aâm thanh :  Boä tieàn khueách ñaïi phono : R’ vo vi CP RP R2 R3 C C R 2 3 1 C1 Cp, R p laø maïch shunt ñaàu H(s) (dB) vaøo cho ta phoái hôïp trôû khaùng vôùi nguoàn. C 1 cho ta ñieåm gaõy ôû taàn soá thaáp (döôùi 20 Hz) ñeå 20 ngaên chaën thaønh phaàn DC vaø 1K 10K baát kyø thaønh phaàn taàn soá naøo 0 f2 f1 f3 f (Hz) naèm döôùi baêng aâm thanh, neân 100 C khaù lôùn vaø ñöôïc coi laø ngaén 1 f = 500 Hz; f = 50 Hz; f = 2122 Hz maïch AC. 1 2 3 f 1+ j R + R f H(s) = 1 + 2 3 . 1 (1) R1  f  f  1+ j 1+ j   f 2  f3  R2 + R3 1 H0 = 1 + (2); f 1 = (3) R1 2π (R2 // R3 )(C2 + C3 ) 47
  49. 1 1 f2 = (4); f 3 = (5) 2πR2C2 2πR3C3  Boä tieàn khueách ñaïi baêng töø : vo vi R2 C 2 R1 R3 C1 H(s) (dB) C1 khaù lôùn vaø ñöôïc coi laø ngaén maïch AC : Z << R . 60 C1 1 f 40 1+ j R f 20 H(s) = 1 + 3 . 1 (1); R1 f 1+ j 0 f2 f1 f (Hz) 100 1K 10K f 2 f1 = 3183 Hz; f 2 = 50 Hz; R3 H 0 = 1 + (2) R1 1 1 f1 = (3); f 2 = (4) 2πR2C2 2π (R2 + R3 )C2  Boä ñieàu chænh tone tích cöïc : C 1 R1 R2 R1 R5 vo vi C 2 R4 R3 R3 48
  50. H (dB) A Bmax ATmax ABmin ATmin R1 R1 + R2 1 ≤ AB ≤ (1) vaø f B = (2) R1 + R2 R1 2πR2C1 R3 R1 + R3 + 2R5 1 ≤ AT ≤ (3); f T = (4) R1 + R3 + 2R5 R3 2πR3C2  Boä caân baèng graphic : C1 R1 R2 R1 R3 C2 R3 v i vo 49
  51. C2 ñoùng vai troø hôû maïch ôû taàn soá thaáp, C 1 ñoùng vai troø ngaén maïch ôû taàn soá cao. Caùc linh kieän ñöôïc choïn sao cho : R 3 >> R 1 R 3 = 10R 2 (1); C1 = 10C 2 (2) thì taàn soá trung taâm H (dB) cuûa daûi baêng taàn laø : 2 + R2 / R1 f0 = (3); 20πR2C2 3R1 3R1 + R2 ≤ A0 ≤ 0 f 3R1 + R2 3R1 IV. Ñaùp öùng baäc hai chuaån :  Boä loïc thoâng thaáp baäc hai KRC : C1 1 Maïch khueách ñaïi R R vo/K khoâng ñaûo coù ñoä lôïi : 1 2 R vo B vi C2 K = 1 + RB 2 RA (1) RA K H(s) = (2) 1+ s[(1− K)R1C1 + R1C2 + R2C2 ] + sR1C1R2C2 1 H0 = K (3); ω0 = (4) H R1C1R2C 2 1 1 H ω1 = (5); ω2 = (6) R1C1 R2C2 ω 0 0 ω 50
  52. 1 Q = (7) 1( − k) R1C1 /(R2C2 ) + R1C2 /(R2C1) + R2C2 /(R1C1) a. Maïch KRC linh kieän baèng nhau : R 1 = R 2 = R; C 1 = C 2 = C 1 1 H0 = K(1); ω0 = (2); Q = (3) RC 3 − K b. Maïch loïc KRC ñoä lôïi ñôn vò : K = 1 Goïi R 2 = R; C 2 = C ta coù : R1 = mR (1); C 1 = nC (2) nC mR R vo vi C 1 m.n ω0 = (3); Q = (4) m.nRC m +1 Trong thöïc teá ta choïn n ≥ 4Q 2 (5) n Khi ñoù : m = k + k 2 −1 (6) vaø k = (7) 2Q 2 −1 51
  53.  Boä loïc thoâng cao KRC : R1 C 1 C2 vo vi RB R2 RA H(s) (dB) 2  s    H ω   0  0 H(s) = H 0. (1) 1 s 2 1+ s + ω 2 ω 0Q ω0 0 0 ω 1 ω0 = (2) R1C1R2C 2 1 Q = (3) 1( − K) R2C2 /(R1C1) + R1C1 /(R2C2 ) + R1C2 /(R2C1) * K = 1 : C 1 = nC 2 (1); R 1 = mR 2 (2); 1 n / m ω0 = (3); Q = (4) m.nRC n +1 * Neáu C 1 = C2 = C vaø R 1 = R 2 = R thì : 52
  54. 1 1 ω0 = (1); Q = (2) RC 3 − K Neáu K = 3 maïch seõ töï dao ñoäng.  Boä loïc thoâng daûi KRC : R3 R1 C2 vo vi C1 RB R2 RA Q s ω0Q H(s) = H 0. (1) 1 s 2 1+ s + ω 2 ω ω ω 0Q ω0 L ω0 H K 1+ R / R H = (2); ω = 1 3 0   0 R1 C1 R1 R1C1R2C 2 1+ 1( − K) + 1+  R3  C2  R2 (3) 53
  55. 1+ R / R Q= 1 3 (4) 1[ + 1( − K)R1 / R3 ] R2C2 /(R1C1) + R1C1 /(R2C2 ) + R1C2 /(R2C1 ) 2 * Neáu Q > vaø ta choïn R 1 = R 2 = R vaø C 1 = C 2 = C, khi ñoù : 3 K 2 2 H0 = (2’); ω0 = (3’); Q = (4’) 4 − K RC 4 − K ω0 ω0 = ω ω (5); Q = (6) L H BW  1 1  ω = ω  1+ −  (7) L 0  2   4Q 2Q   1 1  ω = ω  1+ +  (8) H 0  2   4Q 2Q   Boä loïc chaén daûi : 2C R1 R3 vo vi RB C C R/2 RA 54
  56. s 2 1+ ω 2 0 H(s) = H 0 . (1) 1 s 2 1+ s + ω 2 0Q ω0 1 1 H0 = K (2); ω0 = (3); Q = (4) RC 4 − K 55