Chương 3 mạch khuếch đại FET (môn mạch điện tử)

• Nguyên lý hoạt động• Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu • Cấu tạo và hoạt động phân cực • Mạch phân cực DC • Mạch phân cực cho JFET Mạch phân cực cho MOSFET Mạch tín hiệu nhỏ AC Mạch phân

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 1

• Nguyên lý hoạt động

• Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu

• Cấu tạo và hoạt động phân cực

• Mạch phân cực (DC)

• Mạch phân cực cho JFET

Mạch phân cực cho MOSFET

Mạch tín hiệu nhỏ (AC)

Mạch phân cực (DC)

• Mạch phân cực cho JFET

• Mạch phân cực cho MOSFET

• Mạch tín hiệu nhỏ (AC)

• Mô hình tương đương của FET: dạng S chung

• Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG)

• Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu

Cấu tạo và hoạt động phân cực

JFET

• MOSFET (IGFET)

• Kênh bán dẫn được điều khiển bởi điện áp.

• FET là nguồn dòng phụ thuộc áp

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5

Vùng ñiện trở (i thay ñổi theo v )

điểm nghẽn tại i thấp hơn

VGS = -2 = -Vp0 : điện thế nghẽn với iD=0

• Họ đặc tuyến JFET kênh n và điều kiện hoạt động ở vùng dẫn khuếch đại (bão hòa).

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 7

• Họ đặc tuyến MOSFET kênh n và điều kiện hoạt động ở vùng dẫn khuếch đại (bão hòa).

• - Vpo ≤ VGS

• Vp = Vpo + VGS ≤ VDS

• 0 ≤ IDS = Ip ≤ Ipo

Ví dụ: Cho FET có phương trình ñặc tính dòng áp là

• Mạch phân cực cho JFET

• Mạch phân cực cho MOSFET

• Chế độ nghèo

• Chế độ tăng cường

Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ: I po = 0.1 mA , V po = 4 V Tìm Q?

Ta có: VGS = VG - VS = - VS = - RS IDQ (IG =0)

VGSQ = - RS IDQ (1) Mặt khác:

4/2/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 15

Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ: I po = 6mA , V po = 3V Tìm Q?

Ta có :

V G = V DD R 2 / (R 1 + R 2 ) = 1.5 V

V GSQ = V G - R S I DQ (1) Mặt khác:

Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ : I po = 4mA, V po = 4V Tìm Q?

Ta có:

V GS = V DD –R D I D – R G I G = V DD –R D I D (I G =0)

V GSQ GSQ = V DD DD –R D D DQ I DQ (1) Mặt khác:

• Mô hình tương đương của FET: dạng S chung

• Các thông số AC của FET

• Mô hình nguồn dòng phụ thuộc áp

• Mô hình nguồn áp phụ thuộc áp

• Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG)

Tính toán độ lợi dòng-áp và trở kháng vào-ra

Mô hình nguồn áp phụ thuộc áp

• Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG)

• Tính toán độ lợi dòng-áp và trở kháng vào-ra

• Kỹ thuật phản ánh trong FET: bảo toàn dòng iDS

• Mô hình tương đương của mạch khuếch đại

: Tổng trở ra của FET

: hỗ dẫn

• Mô hình nguồn dòng phụ thuộc áp

ds ds

ds

v r

: Hệ số khuếch ñại của FET

• Mô hình nguồn áp phụ thuộc áp

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 21

/ /

/ /

L v

Nếu ta chuyển ñổi nguồn dòng phụ thuộc thành nguồn áp phụ thuộc thì

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 25

0 0

( / / ) ( / / ) / /

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 27

.

L v

• Dễ làm hơn: tìm

• Như vậy ta sẽ chuyển v gs thành v g

g i

v v

/ /

g d

µ µ

Áp dụng KVL, ta có

/ /

1

gs ds

v i

=> Ta có thể chuyển ñổi qua lại 1 cách nhanh gọn giữa (1)

và (2) không phải dùng KVL như trước bằng “kỹ thuật phản ánh FET” với nguyên lý bảo toàn dòng (i ds ).

• Từ những chỗ khác nhau giữa (1) và (2) ta đưa ra nguyên tắc phản ánh như sau:

* Phản ánh về S (D giả):

+ Cực S: giữ nguyên

Nguồn áp : /(µ + 1) Nguồn dòng giữ nguyên

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 35

=

=

=

+ + +

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 37

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 39

(1 ) )

(1 ) / /

(1 )

µ

µ µ

µ

µ µ

+

=

=

+ +

0

(1

/ /

(1 )( / / )

/ /

) (

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 41

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 43

L L

R R

R R

v v

µ

=

+

0

1 (1

(1 ) / /[ ]=

0 0

4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 47

• 5.