Điện tử tương tự Tài liệu giảng dạy

M 6' c MỤC LỤC Chưong 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI BÁN DÃN I KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ MẠCH KHUẾCH Đ Ạ I II MẠCH KHUẾCH ĐẠI B JT Điểm làm việc tĩnh đường tải chiều Trạng thái động - Đồ thị thời gian 11 Đường tải xoay chiều (còn gọi: đường tải đ ộ n g ) 14 Chế độ làm việc DC phân cực BJT 15 4.1 Chế độ làm việc DC .15 4.1.1 Chế độ A (lớp A ) 16 4.1.2 Chế độ B (lớp B ) 16 4.1.3 Chế độ khố (cịn gọi chế độ đóng mở hay chế độ D ) .18 4.2 Phân cực BJT 18 4.2.1 Phân cực kiểu định dòng base (IĐ) 18 4.2.2 Phân cực định dịng IB có thêm điện trở RE .20 4.2.3 Phân cực kiểu phân p 22 4.2.4 Phân cực nhờ hồi tiếp từ collector 27 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ tần số thấp CE, CB, c c 28 5.1 Tầng khuếch đại dùng BJT mắc C E 28 5.1.1 Điện trở vào 30 5.1.2 Điện trở r a 30 5.1.3 Độ lợi dòng 30 5.1.4 Độ lợi áp 31 5.1.5 Độ lợi áp toàn phần 32 5.2 Tầng khuếch đại dùng BJT mắc C B .34 5.2.1 Điện trở vào tầng khuếch đại C B 34 5.2.2 Điện trở tầng khuếch đại C B 35 5.2.3 Độ lợi dòng 35 rc sc 5.2.4 Độ lợi áp tầng khuếch đại base chung 35 5.2.5 Độ lợi áp toàn phần 36 5.3 Tầng khuếch đại dùng BJT mắc cc 36 5.3.1 Điện trở vào cùa tầng 37 5.3.2 Điện trở tầng c c 38 5.3.3 Độ lợi dòng điện 38 5.3.4 Độ lợi áp 39 III MẠCH KHUẾCH ĐẠI F E T .40 Chế độ làm việc DC phân cực F E T 40 1.1 Chế độ làm việc DC 40 1.2 Phân cực F E T ;.40 1.2.1 Phân cực cho JFET kiểu tự cấp 40 1.2.2 Phân cực cho JFET(hoặc MOSFET) kiểu phân p 42 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ,tần số thấp cs, C D 44 2.1 Tầng khuếch đại dùng JFET mắc nguồn chung c s 44 2.1.1 Điện trở vào 45 2.1.2 Điện trở r a 45 2.1.3 Độ lợi áp 45 2.2 Tầng khuếch đại dùng JFET mắc cực máng chung C D 45 2.2.1 Điện trở vào 46 2.2.2 Điện trở r a 46 2.2.3 Độ lợi áp 46 BÀI TẬP 48 Chương 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN (OP-AMP) I Khái niệm tính chất mạch khuếch đại thuật to án 51 Khái niệm 51 Tính chất mạch khuếch đại thuật toán 53 II Mạch so sánh điện áp 55 f III Mạch khuếch đại đảo .55 IV Mạch khuếch đại không đảo 56 V Mạch cộng đảo không đảo 57 Mạch cộng đảo 57 Mạch cộng không đảo 58 VI Mạch trừ 59 VII Mạch tích phân vi phân 60 Mạch tích phân 60 Mạch vi phân 61 BÀI TẬP 63 Chương 3: MẠCH LỌC I Khái niệm mạch lọc, biểu đồ B ode 66 II Mạch lọc thụ động 71 Mạch lọc RC 71 Mạch lọ cR L 72 Mạch lọc R L C 73 III Mạch lọc tích cực dùng OP-AMP 74 Mạch lọc tích cực bậc 74 1.1 Mạch lọc tích cực thông thấp bậc 75 1.2 Mạch lọc tích cực thơng cao bậc 75 Mạch lọc tích cực bậc 76 2.1 Mạch lọc tích cực thơng thấp bậc .76 2.2 Mạch lọc tích cực thơng cao bậc 78 2.3 Mạch lọc tích cực bậc thơng giải 79 IV Mạch lọc số 79 BÀI I'ẬP 81 Chuông 4: MẠCH DAO ĐỘNG I Nguyên lý tạo dao động hình sin, điều kiện tự kích 82 II Mạch dao động RC (dùng transistor, dùng IC) 84 Mạch tạo dao động dùng mạch dipha RC mạch hồi tiếp 84 Mạch tạo dao động dùng mạch cầu Viên 85 III Mạch dao động diểm 86 y IV Mạch dao động ghép biến áp 88 V Mạch dao động thạch a n h 88 Tính chất mạch tương đương thạch anh 88 Mạch điện tạo dao động dùng thạch anh .90 VI Tạo dao động hình sin kiểu xấp xỉ tuyến tín h 92 BÀI TẬP 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 , Chương 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI BÁN DẢN Mục tiêu: Chương cung cấp cho người học kiến thức mạch khuếch đại, bao gồm vấn đề sau: Định nghĩa mạch khuếch đại, tiêu tham số khuếch đại Các sơ đồ khuếch đại dùng transistor lưỡng cực: tầng khuếch đại CE, tầng khuếch đại CB, tầng khuếch đại cc Các sơ đồ khuếch đại dùng transistor trường xét hai loại: tầng khuếch đại cực nguồn chung, tầng khuếch đại cực máng chung Ket thúc chương yêu cầu người học nắm mạch khuếch đại nêu Hiểu tác dụng linh kiện mạch Chế độ cấp điện chiều nguyên lý làm việc mạch Tính toán số tiêu kỹ thuật chủ yếu theo điều kiện cho trước Khi phân tích tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, ta dùng phương pháp mạch điện tương đương xoay chiều, tần số trung bình I KHÁI NIỆM VÀ CÁC TIIƠNG SỊ MẠCH KHUẾCH ĐẠI Khuếch đại, theo nghĩa đen danh từ này, trình biến đổi đại lượng (dịng điện điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà khơng làm thay đổi dạng Khi khảo sát nguyên lý làm việc BJT (hoặc FET), ta dã có khái niệm tầng khuếch đại Nguồn tín hiệu vs đưa đến hai ngõ vào BJT (hoặc FET) Nhờ vai trò hoạt động phan tử nàv (chúng thường phân cực nguồn điện áp chiều Ei, E2 Eo, ED), hai ngõ nhận tín hiệu khuếch dại Như vậy, cách tổng qt, hình dung tầng khuếch đại (hay tổng quát hơn: khuếch đại) mạng bốn cực với ngõ vào, ngõ hình 1.1 Phần từ khuếch đại “ni” dịng diện diệp áp nguồn chiều E,, E2 có nhiệm vụ “biến” tín hiệu vào vs biên độ nhỏ thành tín hiệu biên độ lớn Xét theo quan điểm lượng, trình khuếch đại thực chất trình điều khiển: tín hiệu vào vs khống chế nguồn lượng chiều E|, E2 (thông qua hoạt dộng BJT FET), bắt nguồn sản sinh dòng điện điện áp (biến thiên theo quy luật tín hiệu vs với biên độ lớn hơn) đưa đến tài ngõ ra, để từ ta nhận tín hiệu với lượng lớn hem tín hiệu vào Ri Hình 1.1 Mạng bốn cực đại diện cho khuếch đại Tuỳ theo dạng tín hiệu cần khuếch đại mà người ta phân ra: khuếch đại tín hiệu chiều (tổng quát hơn: tín hiệu biến thiên chậm), khuếch đại tín hiệu xoay chiều Loại thứ hai lại thường chia BKĐ tần số thấp (âm tần) BKĐ tần sổ cao Nếu dựa vào phạm vi tần số tín hiệu truyền qua (tức giải thơng) thường phân biệt: BKĐ giải hẹp, BKĐ giải rộng Để đơn giản, giả thiết tín hiệu cần khuếch đại có dạng hình sin, đồng thời qua khuếch đại, tín hiệu lấy tải gần hình sin Trong điều kiện đó, đại lượng xoay chiều tín hiệu gây mạch, điện áp vào Vị, dòng điện vào i„ điện áp v0, dòng điện i0, đại lượng hình hình (hoặc gần hình sin) dều biểu thị bàng số phức tương ứng V,, V0, i ),i0, Mỗi số phức có modul argument đại diện cho biên độ góc pha tín hiệu tương ứng (còn tần số quay quanh gốc tọa độ vectơ phức đại diện cho tần số góc tín hiệu) + Tỷ số điện áp v0 điện áp vào Vị, mà viết dạng phức: gọi hệ số khuếch đại điện áp cùa khuếch đại (hoặc độ lợi áp) + Tương tự, Ả, = -l2- (1.2) ^I hệ sổ khuếch đại dòng điện (hoặc độ lợi dòng) BKĐ + Cũngvậy: A„ = ^ - = ^ - A *1 vi1i (1.3) hệ số khuếch đại công suất (hoặc độ lợi công suất) BKD Do Vị, V0,l j,I0là đại lượng phức (nói cách khác: điện áp dòng điện ngõ vào ngõ ra, số hạng có biên độ góc pha riêng mình) độ lợi nói biểu thị số phức Chẳng hạn độ lợi áp Ả sổ phức, có modul Av agument (p\ Ảv = Av exp(j