bài tập điện tử tương tự 2

2-1 Vcc R4 1k rbb' V Ii iL L R3 1k + Vbb r1 R2 ii b'e b C1 b'e C RL Mg vb' m Với giả thiết Cb'c = CM = 0; rbb' = : ngắn mạch B - B' Sơ đồ lại sau : iL B=B1 i i C b//rb'e R b'e m vb g Theo giả thiết ta có : ICQ = mA suy : hie = h fe 25 = 12,5.hfe maø : hie = rbb' + rb'e = rb'e (rbb' = 0) Do vaäy : 12,5.hfe = rb'e (1) → gm = h fe rb 'e = = 0.08 mho 12,5 Tần số cao dB : fh = 1 = 2πRb 'e (C b 'e + C M ) 2πRb 'e C b 'e với : Rb'e = (ri // Rb + rbb') // rb'e = Rb // rb'e (rbb' = 0; ri = ∞ ) neân : 72 R c fh = 2πRb // rb 'e C b 'e (2) Độ lợi dòng tần : Aim = i L i L vb ' = = -gm.Rb // rb'e ii v b ' ii Theo giả thiết : Aim = 32 dB = 40 Suy : Aim Rb // rb'e = gm = 40 = 500Ω 0,08 với : 500.10 = 103 Ω Rb = 10 Ω → rb'e = 10 − 500 Từ (2) ta coù : Cb'e = 2πf h R b // rb ' e = 2π 800.10 500 = 400 pF Từ (1) suy : hfe = rb 'e 10 = = 80 12,5 12,5 Vaäy : hfe = 80; rb'e = 1K; Cb'e = 400 pF 2-2 Cho sơ đồ mạch sau : +V CC 10k 20uF 1k 20uF RL 1k i i iL Q1 NPN 10k 1k 100 20uF 73 Các thông số : - ωr = 109 rad/s - hfe = 100 - Cb'c = 5pF - rbb' = - IEQ = 10 mA  Rb = 1K // 10 K = 0,9 K  →  g m = 40 I EQ = 0,4mho  C b 'e = g m / ω T = 400 pF C b'e +C M C C c1 r b'e c2 E iL B' R i Rb r i i R e Ce RL c gmv b'e a) Tính độ lợi tần Aim : cho ngắn mạch tụ Cc1, Cc2, Ce bỏ qua phần tử Cb'e, Cb'c (cho hở mạch hai đầu phần tử ấy) Khi : Aim = với : iL ii = ω →∞ i L v b 'e vb 'e ii Rc iL = −gm Rc + R L vb 'e ri // Rb v * b 'e = rb 'e ri // Rb + rb 'e ii * Vaäy : Aim = − g m (r // Rb ).rb 'e Rc = 38 i Rc + RL (ri // Rb ) + rb 'e b) Tìm tần số dB fh : Ta coù : Cb'e = gm ωT = 0,4 = 400 pF 10 74 Xét tần số cao ta thấy tụ ghép Cc1, Cc2, Ce có trở kháng bé ω lớn → ngắn mạch tụ ghép Sơ đồ : C iL B' i R i r b'e b//ri b'e+CM C m vb'c g RL Rc Vaø : CM = [1 + gm.(Rc//RL)]Cb'c CM = (1 + 0,4.500).5 pF CM = 1000 (pF) Tần số cao dB : ωh = (Rb'e = ri // Rb // rb'e = 196 Ω) Rb 'e (C b 'e + C M ) 1 = 3,64 (Mrad/s) > Re' : boû qua Re' Do tần số xảy điểm cực : ω1 = R ' (C b 'c + C ' ) = (rb 'e + h fe Re' )(C b 'c + C ' ) Thay soá : R' = hfe C' = 25 + hfe.RE//RL = 10,5 K I CQ C b 'e g /ω = m T ' = pF ' + g m Re + g m Re Suy : ω1 = 12 Mrad/s : cho Zi Để tính tần số ωh ta xét hai trường hợp sau : ωβ = 1 = = 50 (Mrad/s) rb 'e C b 'e 500.40.10 −12 a) Nếu ω < ωβ : bỏ qua C' Khi : ve ve vb' = Av = vi vb' vi Trong : * ve ≈1 vb' * vb' 1 = với ωi = vi s / ω i + C b 'c Ri' 76 Ri' = ri + rbb' Cb 'e + g m Re' Do ta xét ω < ωβ ma ωβ > ωβ Vaäy : ωh = 230 Mrad/s Aim ≈ lấy xấp xỉ ωh = ω1' 2-6 Cho sơ đồ mạch sau : - ωT = 109 rad/s - Cb'c = 6p 77 - rbb' = - IEQ = mA - hfe = 20 Transistor Q2 ghép dạng B chung với Q1 nhằm mục đích làm giảm điện dung Miller CM Tần số dB ngắn mạch B chung fα ≈ fT Do ta xét Q2 tần số thấp Q1 tần số cao nên Re1 bị ngắn mạch Sơ đồ thay : bị ngắn mạch (nối mass) Ở ta bỏ qua tụ Cb’e mắc song song Rc2 nhỏ Trong : CM = (1 + gm.Rc1 // rb 'e ).Cb’c = 11,85 pF ≈ 12 pF h fe + a) Tính Aim : ngắn mạch tụ ghép ngoài, hở mạch tụ ghép ta có sơ đồ sau để tính Aim ngắn mạch điện trở trừ điện trở rb’e Ta coù : Aim = iL ii = ω →∞ i L ie vb1' e1 ie v b ' e ii 1 Rc g R Aim = -hfb m c1 ( Rb // hie ) Rc + RL Rc1 + hib − Rc g m Rc1 ( Rb // hie ) Aim = ( Rs + RL )( Rc1 + hib ) Thay soá : Aim ≈ − 10 3.0,04.10 3.(10 // 500) (10 + 10 )(10 + 25) Vậy : Aim = -6,5 b) Tìm tần số cao dB ωh : 78 = -6,5 ωh = 1 = = 57,7 Mrad/s ( Rb // rb 'e )(C b 'e + C M ) 333,33.(40 + 12).10 −12 Vậy : ωh = 58 Mrad/s * Ta thấy tụ CM có giá trị nhỏ Rc1 // rb 'e rb 'e maø = hib h fe + h fe + có giá trị nhỏ Nếu không mắc thêm Q2 vào : CM = (1 + gm.Rc1 // RL).Cb’c =120 pF Khi : ωh = 333,33(40 + 120).10 −12 = 18,75 Mrad/s : nhỏ trường hợp nhiều Do ghép thêm Q2 làm tăng băng thông mạch 2-9 20V Vcc r6 20uF Q2 2N4223 + v1i 20uF iL 100k - 4k 1k Zi Zo rds = 5K, Cgs = 6p, Cgd = 2p, gm = 0,003 mho → gmrds = µ =15 Giả sử FET phân cực chế độ tónh với thông số * Xét sơ đồ mạch tần số thấp : a) Trở kháng vào : 79 Z i' = + Rg → Z i = ∞ sC c1 • Z i' → ∞ ω → • Nếu mạch hoạt động tần số ω > = 50 Hz s = RL Cc vg • 80 R s // R L r Rs // RL + ds +1 = 0,72 ã vg vi = Rg R g + ri + = sC c1 s s + 0,5 Vaäy : Av = R g C c1 s RL C c s 0,72 = 0,72 RL C c s + ( R g + ri )C c1 s + ( s + 50)( s + 0,5) * Tần số : a) Trở kháng vào : b) Trở kháng : c) Độ lợi áp : Zi = Rg =100K rds = 0,29K µ +1 Rs // RL v v = 0,72 Avm = L = L = rds vi v g Rs // RL + µ +1 Zo = Rs // Tần số thấp dB : ωL = 50 Hz (Trên thực tế hàm truyền Av có điểm cực song có điểm cực xấp xỉ nhau) * Tần số cao : ngắn mạch tụ ghép : 1) Nếu ω gm/Cgs = 500 Mrad/s : loaïi b) ω >> gm/Cgs : boû qua C Av = vg vi = R // ri 5.10 = ri [1 + s ( R // ri ).C gd ] + 12,24.10 → ωh = 12,24.108 rad/s = 1224 Mrad/s >> gm/Cgs Giản đồ Bode : 82 ω1 = C'.R  1 ω2 =  + C gd  R  C' Zi = 1   //  R + sC gd  sC '  2-10 Sơ đồ mạch : Các thông số : + ri = 1K, Rg = 100K + Rs1 = 1,5K; Rs2 = 2,5K + RL = 1K + Cgd = 2p, Cgs = 6p + gm = 0,003 mho, Rds = 5K → µ = 15 Ta xét khoảng tần số sau : a) Tần số thấp : Sơ đồ tương đương sau : Trong : Rg + Zi = 1− µ µ +1 = [ Rs / Rs ] 100 K = 241K : lớn so với 15 2,5 K 1− 16 K ri + Z o' = + A 'v = rds 5K = 0,32K = µ + 16 µ µ +1 ≈1 * Tần số cắt thấp : ω1 = 1 = 0,2 (rad/s) = C c1[ Z i + ri ] 20.10 −6 [241 + 1].10 83 ω2 = 1 = = 39 (rad/s) ' −6 C c [ RL + Rs // Z o ] 20.10 [10 + 4.10 // 320] Suy : ωL ≈ 38 (rad/s) * Dẫn nạp ngõ : Yo = 1 1 + ' = + = 3,38(kmho) Rs Z o 4.10 0,32.10 * Độ lợi áp : Av = vL vL vs v g = vi v s v g vi Trong : • vL RL = v s RL + = sC c R L s.C c s 10 3.20.10 −6.s = = R L C s s + 10 20.10 −6.s + s + 50  Rs //  RL + sC  v c2    = 0,714( s + 50) • s = s + 39 v g R //  R +  + Z' s  L o  sC c2   vg Zi s 241.10 3.20.10 −12.s • = = = − 12 vi + 242.10 20.10 s s + 0,2 Z i + ri + sC c1 Suy : Av = 0,714 s ( s + 39)( s + 0,2) Cũng tính cách khác : - Dựa vào sơ đồ mạch ta thấy Av có điểm zero kép ω = - Điểm cực : + ω1 = = 0,2 (rad/s) ( Z i + ri )C c1 84 1 = =39 (rad/s) ' 3 [ RL + Rs // Z o ]C c (10 + 4.10 // 320).20.10 −6 Rs // R L v v vg vL = L ≈ (do Zi >> ri) = = 0,714 + Aim = L v i ω →∞ v g v i v g Rs // RL + Z o' +ω2 = Vaäy : Av = Aim s2 0,714 = ( s + ω1 )( s + ω ) ( s + 0,2)( s + 39) b) Tần số cao : hay rút gọn : Trong : bỏ qua Rg Rg >> ri + C’= C gs 1+ gmR = 6.10 −12 + 3.10 −3.670 = 2p + R = rds//Rs//RL = 0,67K * Neáu ω > ri , ta có sơ đồ : Với : R i' = ri + rbb’ ≈ ri Aim = R’ = rb’e +hfe Re' = 1K +50.1K = 51K Re' = Re = 1K Cb 'e 1000 p = C’ = = 20p ' + g m Re + 0,05.1.10 Ta xét hai khả sau : • Nếu ω < ωβ Av ≈ → GBW = ∞ : loại 1 • Nếu ω >> ωβ = = = Mrad/s :boû rb 'e C b 'e 10 1000.10 −12 qua R’ Khi : v' Av = b (do ve < vb' ) vi 92 Av = Av = + s.Re' C ' + s[( Re' + Ri' ).C '+ Ri C b 'c ] + s ( Ri Re' C '.C b 'c ) + s.2.10 −8 + s.5.10 −8 + s 2.10 −16 = + s / 5.10 (1 + s / 2,2.10 )(1 + s / 22,8.10 ) → ωh = 22 (Mrad/s) (ωh >> ωβ : thoûa) → fh = 3,5 (MHz) Vaäy : GBW = ( f h − f L ) Aim ≈ 3,5 (MHz) Sơ đồ ghép C chung có băng thông lớn sơ đồ ghép E chung độ lợi lại nhỏ 2-14 Cb’c = 10p, gm = 0,05 mho Cb’e = 1000p; rb’e = 1K * Cách : bỏ qua Cb’c, coi tần số fL nhỏ p dụng công thức ghép tầng giống nhau, ta có : Rc ).rb’e Aim = (-gm.Rb’e)(-gm Rc + RL với : Rb’e = ri // Rb // rb’e = 1K // 10K // 1K = 0,5K = rb’e neân : Aim = (-0,05.0,5.103)2 = 625 Tần số 3dB cao tầng : f1 = 2πRb 'e C b 'e = 2π 0,5.10 1000.10 −12 = 0,318 (MHz) * Caùch : tính toán xác sơ đồ tương đương : a) Xét tần số thấp : 93  với Z = hie + hfe  Re //    sC e  94 ...  + + 2( 1 − γ ) + 4γ  + + 2( 1 − γ ) +  −   ω1 ω      ω ω 6,71.4 ,2   4 ,2 6,71  − + + 2( 1 − 0,544) + =   2. 0,544   6,71 4 ,2  ωω ωh = 22 2? ?   4 ,2 6,71   +  + + 2( 1 −... Q2 vào : CM = (1 + gm.Rc1 // RL).Cb’c = 120 pF Khi ñoù : ωh = 333,33(40 + 120 ).10 − 12 = 18,75 Mrad/s : nhỏ trường hợp nhiều Do ghép thêm Q2 làm tăng băng thông maïch 2- 9 20 V Vcc r6 20 uF Q2 2N 422 3... 9.10-36ω4 + 25 .10-18? ?2 = + 2. 10-18? ?2 hay : 4.10-36ω4 + (25 .10-18 - 6.10-18 - 2. 10-18)? ?2 - = 4.10-36ω4 - 17.10-18? ?2 - = Giải phương trình ta ωh = 0 ,23 .109 rad/s = 23 0 Mrad/s >> ωβ Vaäy : ωh = 23 0 Mrad/s