BÀI TẬP CHƯƠNG 1 - ĐÁP ỨNG TẦN SỐ doc

Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch.. Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode... Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch.. Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode... Hãy vẽ đáp ứng tần số của to

BÀI TẬP CHƯƠNG 1

BÀI VÍ DỤ MẪU SỐ 1:

Cho mạch điện như hình 1a:

Hình 1a Sơ đồ mạch của bài ví dụ mẫu số 1.

Cho các thông số của mạch C S =10µF, C E =20µF, C C =1µF

Ω

= k

R S 1 , R1 =40kΩ, R2 =10kΩ, R E =2kΩ, R C =4kΩ, R L =2.2kΩ

100

=

β , r o =∞kΩ, V CC =20V

a Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch

b Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode

Giải:

a. Xác định giá trị r e

Xét điều kiện: βR E =100×2kΩ=200kΩ>>10R2 =100kΩ

Điều kiện này thoả nên ta sử dụng phương pháp tính gần đúng:

V V k

k

k V

R R

R

40 10

10 1

2

Ω + Ω

Ω

=

× +

≅ β

k

V V

R

V I

E

E

2

7 0 4

= Ω

−

=

=

65 1

26 26

mA

mV I

mV r

E e

Và βr e =100×15.76Ω=1576Ω=1.576kΩ

Độ lợi điện áp tại giữa băng thông là

90 76

15

2 2 //

4

Ω

Ω Ω

−

=

−

=

r

R R V

V A

e

L C i

o V

Tổng trở vào của mạch: Z i =R i =R1//R2//βr e =40kΩ//10kΩ//1.576kΩ≅1.32kΩ

Hình 1b Mạch tương đương ngõ vào của bài ví dụ mẫu số 1.

Từ hình 1b ta tính S

S i

i

R R

R

+

=

1 32 1

32

Ω + Ω

Ω

= +

=

k k

k R

R

R V

V

S i

i S

i

S

i V S

i i

o S

o V

V

V A V

V V

V V

V

A S

°Tính tần số cắt thấp do tụ C S

Hz F

k k

C R R

f

S S i

) 10 )(

32 1 1 )(

28 6 (

1 )

( 2

Ω +

Ω

= +

=

µ π

°Tính tần số cắt thấp do tụ C C

Hz F

k k

C R R

f

C L C

) 1 )(

2 2 4 )(

28 6 (

1 )

( 2

Ω + Ω

= +

=

µ π

°Tính tần số cắt thấp do tụ C E

Ta có : R S/ =R S //R1//R2 =1kΩ//40kΩ//10kΩ≅0.889kΩ









Ω

=







100

889 0

||

2

R

E

F C

R

f

E e

) 20 )(

35 24 )(

28 6 (

1 2

Ω

=

=

µ π

b Vẽ giản đồ bode như hình 1-1c:

Hình 1c Giản đồ Bode của bài ví dụ mẫu số 1.

BÀI VÍ DỤ MẪU SỐ 2:

Cho mạch điện như hình 2a:

Hình 2a Sơ đồ mạch của bài ví dụ mẫu số 2.

Cho các thông số của mạch C G =0.01µF, C C =0.5µF, C S =2µF

Ω

R Sig 10 , R G =1MΩ, R D =4.7kΩ, R S =1kΩ, R L =2.2kΩ

mA

I DSS =8 , V P =−4V , r d =∞Ω

a Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch

b Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode

Giải:

a Tính toán phân cực DC:

Giải hệ phương trình











−

=









−

=

S D GS

P

GS DSS

D

R I V

V

V I

I

2 1

Ta được V GS =−2V và I Q =2mA

P

DSS

4

) 8 ( 2 2

=

×

=

=

mS V

V mS

V

V g

g

P

GS mo

m

Q

2 4

2 1 4











−

−

−

×

=









−

=

°Tính tần số cắt thấp do tụ C G

( k M ) ( F) Hz

C R R

f

G i sig

01 0 1

10 28 6

1 )

( 2

1

≅

× Ω + Ω

×

= +

=

µ π

°Tính tần số cắt thấp do tụ C C

Do R0 =R D//r d =R D =4.7kΩ

Nên f LC (R R L)C C 6.28 (4.7k 2.2k ) (0.5 F) 46.13Hz

1 2

1 0

≅

× Ω + Ω

×

= +

=

µ π

°Tính tần số cắt thấp do tụ C S

Do = = Ω =1 Ω||0.5 Ω=333.33Ω

2

1

||

1

1

mS

k g R R

m S eq

Nên f LC R eq C S 6.28 (333.33 ) (2 F) 238.73Hz

1 2

1

≅

× Ω

×

=

=

µ π

Hệ số kđ giữa băng thông

( || ) (=− 2 )(4.7 Ω||2.2 Ω)≅−3

−

=

V

V

i

o mid

b Vẽ giản đồ bode như hình 2b:

Hình 2b Giản đồ Bode của bài ví dụ mẫu số 2.

BÀI VÍ DỤ MẪU SỐ 3:

Cho mạch điện như hình 3a:

Hình 3a Sơ đồ mạch của bài ví dụ mẫu số 3.

Cho các thông số của mạch C S =10µF, C E =20µF, C C =1µF

Ω

= k

R S 1 , R1 =40kΩ, R2 =10kΩ, R E =2kΩ, R C =4kΩ, R L =2.2kΩ

100

=

β , r o =∞kΩ, V CC =20V

Và C be =36pF, C bc =4pF, C ce =1pF , C Wi =6pF , C Wo =8pF

a. Hãy xác định tần số cắt cao của mạch f Hi và f Ho

b Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode

Giải:

a Áp dụng kết quả tính toán phân cực DC:

Tổng trở vào R i =βr e =1.576kΩ

°Tính tần số cắt cao ngõ vào f Hi

Tính giá trị điện trở R Th1=R s ||R1||R2||R i =1kΩ||40kΩ||10kΩ||1.576kΩ≅0.568kΩ

Tính giá trị của tụ

( ) ( ) pF pF pF

pF

C A C

C

406 4

) 90 ( 1 36

6

1

=

×

−

− + +

=

− + +

= Tần số cắt f Hi R Th C i 6.28 (0.568k ) (406pF) 690.15kHz

1 2

1

1

=

× Ω

×

=

=

π

°Tính tần số cắt cao ngõ ra f Ho

Tính giá trị điện trở R Th2 =R C ||R L =4kΩ||2.2kΩ=1.419kΩ

90

1 1 1











−

− + +

= + +

= Tần số cắt f Ho R Th C ( k ) ( pF) 8.6MHz

04 13 419

1 28 6

1 2

1

0 2

=

× Ω

×

=

=

π Vậy tần số cắt cao của mạch là f H = f Hi =690.15kHz

b Vẽ giản đồ bode như hình 3b:

Hình 3b Giản đồ Bode của bài ví dụ mẫu số 3.

BÀI VÍ DỤ MẪU SỐ 4:

Cho mạch điện như hình 4a:

Hình 4a Sơ đồ mạch của bài ví dụ mẫu số 4.

Cho các thông số của mạch C G =0.01µF, C C =0.5µF, C S =2µF

Ω

R Sig 10 , R G =1MΩ, R D =4.7kΩ, R S =1kΩ, R L =2.2kΩ

mA

I DSS =8 , V P =−4V , r d =∞Ω

Và C gd =2pF, C gs =4pF, C ds =0.5pF, C Wi =5pF, C Wo =6pF

c Hãy xác định tần số cắt cao của mạch

d Vẽ đáp ứng tần số dùng giản đồ Bode

Giải:

c Áp dụng kết quả tính toán phân cực DC:

Hệ số kđ giữa băng thông

( || ) (=− 2 )(4.7 Ω||2.2 Ω)≅−3

−

=

V

V

i

o mid

°Tính tần số cắt cao ngõ vào f Hi

Tính giá trị điện trở R Th1=R sig ||R G =10kΩ||1MΩ=9.9kΩ

Tính giá trị của tụ C i =C Wi +C gs +(1−A V)C gd =5pF+4pF +(1+3)2pF =17pF

Tần số cắt f Hi R Th C i ( k ) ( pF) 945.67kHz

17 9

9 28 6

1 2

1

1

=

× Ω

×

=

=

π

°Tính tần số cắt cao ngõ ra f Ho

Tính giá trị điện trở R Th2 =R D||R L =4.7kΩ||2.2kΩ≅1.5kΩ

3

1 1 5

0











−

− + +

= + +

= Tần số cắt f Ho R Th C 6.28 (1.5k ) (9.17pF) 11.57MHz

1 2

1

0 2

=

× Ω

×

=

=

π Vậy tần số cắt cao của mạch là f H = f Hi =945.67kHz

d Vẽ giản đồ bode như hình 4b:

Hình 4b Giản đồ Bode của bài ví dụ mẫu số 4.

BÀI 1:

Cho mạch điện như hình BT_1:

a. Hãy xác định hàm truyền biên độ

i

o

V

V

b. Dùng kết quả ở câu (a) hãy xác định hàm truyền biên độ

i

o

V

V

tại tần số 100 Hz, 1 kH, 2kHz, 5kHz và 10kHz và vẽ đường cong đáp ứng tần số nằm trong dãi tần số từ 100 Hz đến 10 kHz

c Hãy xác định tần số cắt của mạch

Hình BT_1 Bài tập 1 và 2.

BÀI 2:

Cho mạch điện như hình BT_1:

a. Hãy xác định hàm truyền góc pha

i

o

V V

b. Dùng kết quả ở câu (a) hãy xác định hàm truyền góc pha

i

o

V

V

tại tần số 100 Hz, 1 kH, 2kHz, 5 kHz và 10kHz và vẽ đường cong đáp ứng tần số nằm trong dãi tần số từ 100

Hz đến 10 kHz

BÀI 3:

Cho mạch điện như hình BT_3:

a. Hãy xác định giá trị điện trở r e

b. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid V

V

c. Hãy tính tổng trở vào Z i

d. Hãy tính các giá trị tần số f , LS f , LC f LE Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch

Hình BT_3 Bài tập 3.

BÀI 4:

Cho mạch điện như hình BT_4:

a. Hãy xác định giá trị điện trở r e

b. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid

V

V

c. Hãy tính tổng trở vào Z i

d. Hãy tính các giá trị tần số f , LS f , LC f LE Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch

Hình BT_4 Bài tập 4.

BÀI 5:

Cho mạch điện như hình BT_5:

a. Hãy xác định giá trị điện trở r e

b. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid

V

V

c. Hãy tính tổng trở vào Z i

d. Hãy tính các giá trị tần số f , LS f LE Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch

Hình BT_5.

BÀI 6:

Cho mạch điện như hình BT_6:

a. Hãy xác định giá trị điện trở r e

b. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid

V

V

c. Hãy tính tổng trở vào Z i

d. Hãy tính các giá trị tần số f , LS f Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch LC

Hình BT_6

BÀI 7:

Cho mạch điện như hình BT_7:

a. Hãy xác định giá V GSQ và I DQ

b. Tìm giá trị g và mo g m

c. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid

V

V

d. Hãy tính tổng trở vào Z i

e. Hãy xác định hệ số khuếch đại

S

o VS

V

V

f. Hãy tính các giá trị tần số f , LG f , LC f Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch LS

g Tính fHi, fH0 Hãy xác định tần số cắt cao của mạch

Hình BT_7

BÀI 8:

Cho mạch điện như hình BT_8:

a. Hãy xác định giá V GSQ và I DQ

b. Tìm giá trị g và mo g m

c. Hãy xác định hệ số khuếch đại tại tần số trung bình

i

o Vmid

V

V

d. Hãy tính tổng trở vào Z i

e. Hãy xác định hệ số khuếch đại

S

o VS

V

V

f. Hãy tính các giá trị tần số f , LG f , LC f Hãy xác định tần số cắt thấp của mạch LS

Hình BT_8.

BÀI 9:

Cho mạch điện như hình BT_3:

a. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

b Từ kết quả bài 3 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại

BÀI 10:

Cho mạch điện như hình BT_4:

a. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

b Từ kết quả bài 4 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại

BÀI 11:

Cho mạch điện như hình BT_5:

c. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

d Từ kết quả bài 5 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại

BÀI 12:

Cho mạch điện như hình BT_6:

a. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

b Từ kết quả bài 6 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại

BÀI 13:

Cho mạch điện như hình BT_7:

a. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

b Từ kết quả bài 7 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại.

BÀI 14:

Cho mạch điện như hình BT_8:

a. Hãy xác định tần số cắt trên ngõ vào f Hi và ngõ ra f Ho

b Từ kết quả bài 8 Hãy vẽ đáp ứng tần số của toàn bộ mạch khuếch đại

BÀI 15:

a Một mạch khuếch đại gồm 4 tầng khuếch đại, mỗi tầng có độ lợi là 20 Hãy cho biết mạch khuếch đại có độ lợi bằng bao nhiêu

b Một mạch khuếch đại gồm 4 tầng khuếch đại, mỗi tầng có độ lợi là 20dB Hãy cho biết mạch khuếch đại có độ lợi bằng bao nhiêu

BÀI 16:

Một mạch khuếch đại gồm 4 tầng khuếch đại, mỗi tầng có tần số cắt trên là 2.5MHz và tần số cắt dưới lần lượt là 10KHz, 20KHz, 20KHz, 100KHz Hãy cho biết mạch khuếch đại có tần số cắt trên và dưới bằng bao nhiêu