2. Mạch ghộp phức hợp
2.1.1. Liờn kết liờn tiếp: (cascade connection)
éõy là sự liờn kết thụng dụng nhất của cỏc tầng khuếch đại, mục đớch là tăng độ lợi điện thế. Về căn bản, một liờn kết liờn tiếp là ngừ ra của tầng này được đưa vào ngừ vào của tầng kế tiếp. Hình 4.1 mụ tả một cỏch tổng quỏt dạng liờn kết này với cỏc hệ thống 2 cổng.
Hỡnh 4.1: Mụ tả một cỏch tổng quỏt dạng liờn kết
Trong đú Av
1, Av
2, ... là độ lợi điện thế của mỗi tầng khi cú tải. Nghĩa là Av
1 được xỏc định với tổng trở vào Z
i2 như là tải của tầng Av
1. Với Av
2, Av
1
được xem như là nguồn tớn hiệu.
éộ lợi điện thế tổng cộng như vậy được xỏc định bởi: Av
T = Av
1. Av
2 . .... . Av
n (4.1) éộ lợi dũng điện được xỏc định bởi:
(4.2) Tổng trở vào: Z i = Z i1 Tổng trở ra : Z 0 = Z 0n
*. Sơ đồ mạch điện ghộp bằng tụ điện:
Hình 4.2 mụ tả một liờn kết liờn tiếp giữa hai tầng khuếch đại dựng JFET. - Tổng trở vào của tầng thứ 2: Z
i2 = R
G2
- éộ lợi của toàn mạch: Av
T = Av
1.Av
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 116 với Av 1 = - g m1(R D1 //Z i2) = - g m1(R D1 //R G2) thường R G2>>R D1⇒ Av 1 ≠ - g m1R D1 (4.3)
Hỡnh 4.2: Mụ tả một liờn kết liờn tiếp giữa 2 tầng khuếch đại dựng FET
và Av 2 = -g m2R D2 nờn Av T = Av 1.Av 2 Av T = g m1g m2R D1R D2 (4.4) - Tổng trở vào của hệ thống: Z i = Z i1 = R G1 - Tổng trở ra của hệ thống: Z 0 = Z 02 = R D2
Về mặt phõn cực, do 2 mạch liờn lạc với nhau bằng tụ điện nờn việc phõn giải giống như sự phõn giải ở mỗi tầng riờng lẻ.
Hình 4.3 là mạch cascade dựng BJT.
Hỡnh 4.3: Mụ tả một liờn kết liờn tiếp giữa 2 tầng khuếch đại dựng BJT
Cũng như ở FET, mục đớch của mạch này là để gia tăng độ lợi điện thế. - éộ lợi điện thế của hệ thống:
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 117
(4.5)
(4.6) - Tổng trở vào của toàn mạch: Zi = Z
i1= R1 //R2 //β1r e1 (4.7) - Tổng trở ra của toàn mạch: Z 0 = Z 02 = R C2 (4.8)
Hình 4.4 là mạch kết hợp giữa FET và BJT. Mạch này, ngoài mục đớch gia tăng độ khuếch đại điện thế cũn được tổng trở vào lớn.
Av T = Av 1. Av 2 Với Av 1 = - g m(R D //Z i2) (6.9) Trong đú Zi2 = R1 //R2 //βr e Z i = R G (rất lớn) Z 0 = R C
* Liờn lạc cascade trực tiếp
éõy cũng là một dạng liờn kết liờn tiếp khỏ phổ biến trong cỏc mạch khuếch đại nhất là trong kỹ thuật chế tạo vi mạch. Hình 4.5 mụ tả một mạch khuếch đại hai tầng liờn lạc trực tiếp dựng BJT.
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 118
Ta thấy mạch liờn lạc trực tiếp cú cỏc lợi điểm:
- Trỏnh được ảnh hưởng của cỏc tụ liờn lạc ở tần số thấp, do đú tần số giảm 3dB ở cận dưới cú thể xuống rất thấp.
- Trỏnh được sự cồng kềnh cho mạch.
- éiện thế tĩnh ra của tầng đầu cung cấp điện thế tĩnh cho tầng sau. Tuy thế, mạch cũng vấp phải một vài khuyết điểm nhỏ:
- Sự trụi dạt điểm tĩnh điều hành của tầng thứ nhất sẽ ảnh hưởng đến phõn cực của tầng thứ hai.
- Nguồn điện thế phõn cực thường cú trị số lớn nếu ta dựng cựng một loại BJT, vấn đề chớnh của loại liờn lạc trực tiếp là ổn định sự phõn cực. Cỏch tớnh phõn cực thường được ỏp dụng trờn toàn bộ mạch mà khụng thể tớnh riờng từng tầng. Thớ dụ như ở hình 4.5 ta cú:
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 119 Thụng số mạch khuếch đại:
Mạch phõn cực như trờn tuy đơn giản nhưng ớt được dựng do khụng ổn định (sự trụi dạt điểm điều hành của Q1 ảnh hưởng đến phõn cực của Q2), do đú trong cỏc mạch liờn lạc trực tiếp người ta thường dựng kỹ thuật hồi tiếp một chiều như hình 4.6
Hỡnh 4.6 Hỡnh 4.7
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 120 (4.10) Thường ta chọn số hạng đầu lớn để V E2 ổn định, từ đú V CE1, I C1, I C2 cũng ổn định. éể thấy rừ sự ổn định này ta để ý: (4.11)
Dũng điện này độc lập đối với β2 và cú thể xem như độc lập đối với β1 nếu ta
chọn: (4.12)
thay đổi theo nhiệt độ và dũng I
C2, nhưng ảnh hưởng này sẽ được giảm thiểu nếu ta chọn
Về thụng số của mạch khuếch đại cỏch tớnh cũng như mạch trước.