Chuong 6 dap ung tan so cua mach KD(20 7 15)

CHƯƠNG ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI Tương ứng với chương 17 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C Jaeger & Travis N Blalock Nội dung chương  6.1 Các điện dung bên diode BIT  6.2 Mạch tương đương BJT tần số cao, tín hiệu nhỏ  6.3 Hệ số khuếch đại dòng điện ngắn mạch đầu  6.4 Đáp ứng tần số mạch E chung ngắn mạch đầu  6.5 Định lý MILLER  6.6 Tính tốn đáp ứng tần số mạch sử dụng MOSFET  6.7 Tính tốn đáp ứng tần số mạch sử dụng BJT 8/6/2015 6.1 Các điện dung bên diode BIT ĐIỆN DUNG DO VÙNG NGHÈO TẠO RA: Cj  Wdo: độ rộng vùng nghèo sA Wdo (1  A: diện tích thiết diện ngang vD j ) ĐIỆN DUNG DO KHUẾCH TÁN i D T CD   gm T VT vD: điện áp diode j: điện áp bên (build-in) T = F :thời gian dịch chuyển theo hướng thuận (hằng số) 6.1 Các điện dung bên diode BJT Các thông số BJT tín hiệu nhỏ gm  IC  V ; r  F ; ro  A VT gm IC C b   F gm (diffusion capacitance) sA C je  Wdo (depletion capacitance) VBE 1 VbiBE  C  C b  C je C   C jc  sA Wdo  VBC VbiBC (depletion capacitance) 6.2 Mạch tương đương BJT tần số cao, tín hiệu nhỏ If R1→0 VCC R2 ii io io C r ii C ro R1 CCB = C = Cjc (điện dung vùng nghèo tác dụng phân cực nghịch) CBE = C = Cje (điện dung vùng nghèo) + Cb (điện dung khuếch tán tác dụng phân cực thuận) 6.3 Hệ số khuếch đại dòng điện ngắn mạch đầu Ngắn mạch đầu để khảo sát đáp ứng tần số thành phần bên BJT tạo v  ii [r / / C ii r v io ro C gmv  1 // ] sC sC  ii  s ( C  C  ) r io  gm v  v sC  so : gm  sC  io Ai   ii  s (C  C  ) r 6.4 Đáp ứng tần số mạch E chung ngắn mạch đầu Quan hệ hệ số khuếch đại dòng điện theo tần số gmr f2 f1 fT 1 s Ai ( s )  gm r Ngắn mạch đầu để khảo sát đáp ứng tần số thành phần bên BJT tạo C gm  sr (C  C  ) where: gm r   F  DC short-circuit current gain f f2 Ai ( f )  gm r f 1 j f1 1 j  f1  2r (C  C  )  f2  gm  f1 2 C  6.4 Đáp ứng tần số mạch E chung ngắn mạch đầu 1 s Ai ( s )  gm r C gm  sr (C  C  ) where: gm r   F  DC short-circuit current gain f  0; Ai  gm r  f  ; Ai  gm r gmv C C  gm  r (C  C  ) C  C  f2 f1 fT Tần số tương ứng với Ai=1: fT  gm 2 (C  C  ) ĐÁP ỨNG TẦN SỐ fT phụ thuộc vào dòng điện thường cho sổ tay tra cứu BJT fT 2 F C  C b  C je   F gm  C je  fT  gm 2 ( F gm  C je  C  ) For very small bias levels: fT  gm IC  2 (C je  C  ) 2 VT (C je  C  ) For "normal" bias levels: fT  gm 2 F gm  2 F 6.5 Định lý MILLER Hệ số KĐ điện áp Av biểu diễn: iz z v2  Av v1 i2 V2 (1  ) V1 (1  Av ) Av iz   z z Network N v1 i1 v2 Điều đồng với: z z1   Av i2 v1 Network N i1 z1 z2 v2 z2  z 1 Av 10 Phân tích chế độ chiều (DC) VCC RC R2 Rs vi C2 Q1 vo C1 R1  Rs  100; R1  10k ; R2  100k ;   RC  10k ; RE  1k ; RL  10k ; C  C  C  10  F ;V  12V E CC  RE CE  0.7V ;V  0.1V ;  BE ,on  CE , sat     Q1(2 N 3904)    100; F  150 ps;VA  100V ;  C  pF ; C  pF   jc  je   V Bước1: Phân tích DC: xác định IC, IB, VCE  I C  391 A; I B  3.91 A;   V  7.70 V  CE  22 Xác định thông số mạch C Rs C vi R1//R2 ro r RC RL gmv Bước 2: Xác định thông số khác gm=?; r=?; ro=?; C=?; C=? fT  gm  572 ? MHz 2 (C   C ) 23 Xác định thông số mạch Bước 2: Xác định thông số khác  gm  15.6mS ; r  6.4k ; ro  256k     C  2.34 pF ; C  3.34 pF ; C  pF    b  gm fT   572 MHz 2 (C   C ) 24 Xác định thông số mạch Bước 3: Phân tích mạch tín hiệu nhỏ: Xác định hệ số khuếch đại điện áp Rs Ri gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi Avs=? 25 Xác định thơng số mạch Bước 3: Phân tích mạch tín hiệu nhỏ: Xác định hệ số khuếch đại điện áp Rs Ri gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi Ri Avs  [ gm ( ro / / RC / / RL )] Ri  Rs 3.76k  ( 76.5)  74.5 3.86k 26 Xác định thông số mạch Các tần số trung bình thấp: liên quan đến tụ C1, C2, CE Rs C1 C2 gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi RE Sử dụng phương pháp ngắn mạch để tìm giá trị tụ: Khi xác định tụ ngắn mạch tụ lại CE Khi xét C1 cho C2 CE ngắn mạch REQ1=? f1=1/(2 REQ1C1) 27 Xác định thông số mạch Các tần số trung bình thấp: liên quan đến tụ C1, C2, CE Rs C1 C2 gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi RE Sử dụng phương pháp ngắn mạch để tìm giá trị tụ: Khi xác định tụ ngắn mạch tụ lại CE Khi xét C1 cho C2 CE ngắn mạch REQ ,C  Rs  R1 / / R2 / / r  3.86k    REQ ,C  C  38.6ms  f1  2  4.12 Hz 28 Xác định thông số mạch Các tần số trung bình thấp: liên quan đến tụ C1, C2, CE Rs C1 C2 gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi RE CE REQ2=? f2=1/(2 REQ2C2) 29 Xác định thông số mạch Các tần số trung bình thấp: liên quan đến tụ C1, C2, CE Rs C1 C2 gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi RE CE Khi xét C2 cho C1 CE ngắn mạch REQ ,C  RL  RC / / ro  19.6k    REQ ,C  C  196ms  f2  2  0.81Hz 30 Xác định thông số mạch Rs C1 C2 gmv R1//R2 r ro RC RL vo vi RE CE Avs , dB Khi xét CE cho C1 C2 ngắn mạch fE r  R1 / / R2 / / Rs ]  1  1000 / /64.4  60.5  E  REQ ,CE  C E  605 s REQ ,CE  RE / /[ 37.5 f1 f2 f, log  fE  2 E  263 Hz f L ,3 dB  f1  f  f E  268 Hz 31 Xác định thông số mạch Khi xét CE cho C1 C2 ngắn mạch Avs , dB fE r  R1 / / R2 / / Rs ]  1  1000 / /64.4  60.5  E  REQ ,CE  C E  605 s REQ ,CE  RE / /[ 37.5 f1 f2 f, log  fE  2 E  263 Hz f L ,3 dB  f1  f  f E  268 Hz 32 Xác định thơng số mạch Các tần số trung bình cao: liên quan đến tụ C C C Rs R1//R2 vi C ro r RC RL RC RL gmv Sử dụng định lý Miller thay C thành C1 C2 Rs C vi R1//R2 C1 r ro gmv C2 33 Xác định thông số mạch C vi R1//R2 C1 r ro gmv C2 RC RL C in  C  C  (1  Av ) C out  C  (1   3.34  1.0  (1  ( 76.5))  3.34  77.5  80.8 pF  1.0  (1  ) Av ) 76.5  1.01 pF 34 Xác định thông số mạch REQ ,in  R1 / / R2 / / Rs / / r  97.4  in  REQ ,in  C in  7.87ns Avs , dB  f in  37.5 fin fout 2 in  20.2 MHz REQ ,out  RC / / RL / / ro  4.9k   out  REQ ,out  Cout  4.95ns f, log  f out  2 out f H ,3 db  (  32.2 MHz 1 1  )  12.4 MHz f in f out 35 Kết thúc chương 8/6/2015 36 ... ngắn mạch đầu  6. 5 Định lý MILLER  6. 6 Tính tốn đáp ứng tần số mạch sử dụng MOSFET  6. 7 Tính tốn đáp ứng tần số mạch sử dụng BJT 8 /6/ 2015 6. 1 Các điện dung bên diode BIT ĐIỆN DUNG DO VÙNG NGHÈO...Nội dung chương  6. 1 Các điện dung bên diode BIT  6. 2 Mạch tương đương BJT tần số cao, tín hiệu nhỏ  6. 3 Hệ số khuếch đại dòng điện ngắn mạch đầu  6. 4 Đáp ứng tần số mạch E chung ngắn... ro RC RL vo vi Ri Avs  [ gm ( ro / / RC / / RL )] Ri  Rs 3.76k  (  76. 5)  74.5 3.86k 26 Xác định thông số mạch Các tần số trung bình thấp: liên quan đến tụ C1, C2, CE Rs C1 C2 gmv R1//R2