II. MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT
5. Phân tích mạch tín hiệu nhỏ tần số thấp CE, CB, cc
5.3. Tầng khuếch đại dùng BJT mắc cc
Trên hình 1.28 giới thiệu tầng khuếch đại dùng BJT mắc cc, làm việc với một nguồn cấp điện. Điện trở phân cực cho mạch vào là Rbi, RB2 (thường ít dùng RB2 để khơng làm giảm nhiều điện trở vào của tầng). Tải RL mấc giữa cực E và đất. Điện trở
Re là tải đối với dịng một chiều (đồng thời thực hiện hồi tiếp âm dịng một chiều đổ ổn định điểm tĩnh). Cực c coi như nổi đất về phương diện tín hiệu xoay chiều.
Hình 1.28. Tầng khuếch đại collector chung
Việc xác định điểm làm việc tĩnh tiến hành tương tự như tầng CE, theo phương pháp giải tích hoặc đồ thị. Đe tính tốn các tham số xoay chiều, thay BJT bằng sơ đồ tương đương, kết quả cĩ mạch như hình 1.29. Từ đây ta xác định được các tham số xoay chiều:
lỉình 1.29. Mạch tưoìig dưưng của tầng khuếch đại cc
5.3.1. Điện trở vào của tầng
Ric = (R B //riC) (1.82)
trong đĩ r,c là điện trở vào của BJT mắc c.c (diện trở nhìn từ hai điểm B-M trên hình 1.22). Cũng theo hình này:
V[3C = VBE + VEC
~ Iò ã h¡E + IE R-
= 1B hiE + (hfE + 1)IBR_ (1.83)
với R _ = Re // Rl
Do đĩ: riC = - ^ - h j E +(hfl£ + 1)R_ (1.84) 1 B
Thay hjE theo (1.40), đồng thời lưu ý rằng hệ số ß ở đây đồng nhất với hfE thì cịn cĩ dạng khác:
hc = rB + (hfE + 1) (rE + R~) « hf£ (1.85)
Hộ thức (1.84) và (1.85) chứng tơ điện trở vào của BJT mắc cc cĩ giá trị rất krn (thường hàng chục đến hàng trăm kQ). Vì vậy, theo (1.82):
Rie = (Rß h hc) ~ Rò ( 1 ã 86)
R,c lớn, phải chọn RB lớn và như trên đã nĩi, thường chỉ dùng một điện trở Rbi đảm nhận vai trị phân cực.
Như vậy, so với tầng CE hoặc CB, tầng khuếch đại cc cĩ điện trở vào lớn hon rất nhiều. Đây là một ưu điểm của tầng này và thường dược sử dụng làm tầng đầu tiên của các thiết bị cần cĩ nội trở lớn.
5.3.2. Điện trở ra của tầng cc (điện trở nhìn từ hai đầu tải RL về phía trước,
khi vs = 0)
Theo hình 1.29:
Roc = (Re/ /*Ec) (1.87)
với rFc là điện trở nhìn từ hai điểm E-C về phía trước. Theo hình vẽ: r _ = + RS1B _ hjE + Rs ^ ị
1e 1 e h f E + 1
trong dĩ Rs = (Rs / / RB) (1.89)
Giá trị rEc rất nhỏ, vì vậy R<x: thường chỉ cỡ mấy chục n . Điện trở ra rất nhỏ cũng là một đặc điểm dáng lưu ý của tầng khuếch đại cc.
5.3.3. Độ lợi dịng điện
Aic= ^ (1.90)
ở ngõ ra, điện áp xác định bởi:
Vl - II Rl — If. R ~ “ (hfH + 1) Ib R - 0 . 9 1 )
,. R p .R. với R_ = —■ ■■■ _ Re + Rl
(1.92)
(bỏ qua vai trị hoe)
Do đĩ: II - (hfE + 1) Ib JL-— (hnz + 1) Ib
r l
(1.93) Tương tự, điện áp vào xác định theo Is hoặc theo IB
V, = IsRic = IbOc (1.94)
(1.95) Thay (1.93), (1.95) vào (1.90) sẽ cĩ:
Aic = (hfE+ l ) J k Ị L riC R L
Neu cĩ điều kiện Ru » Pc thì RjC ~ ĩịc và: A,c ~ (hfE + 1)
R,
(1.96)
(1.97)
Như vậy mạch khuếch đại cc cĩ đội lợi dịng khá lớn. Dạng của (1.96) và (1.97) gần giống dạng của (1.54) và (1.55) của mạch CE.
5.3.4. Độ lọi áp
Điều này cĩ nghTa là ở tầng cc, điện áp ra đồng pha và xấp xỉ trị số với điện áp vào. Bởi lý do này, tầng khuếch đại cc cịn gọi là tầng lặp lại điện áp hoặc tầng bám
theo emitter (emitter follower).
Tĩm lại, tầng khuếch đại c c cĩ điện trở vào rất lớn, điện trờ ra rất nhỏ, độ lợi dịng lớn, cịn độ lợi áp xấp xỉ bàng 1. Nĩ thường được dùng làm tầng vào (cĩ Rị lớn), làm tâng đệm (để phối hợp với tầng phía trước cĩ điện trơ ra lớn, và tầng phía sau cĩ
Thay (1.91), (1.94), đồng thời chú ý đến quan hệ (1.84) sẽ cĩ: A _ (h|ĩ + 1)R~ (hfc + 1)R_ R_
^VC — — ,
riC 1^ lE + (h fE + 1)R- R + IẸẹ
(1.99)
điện trở vào nhỏ) hoặc dùng làm tầng khuếch đại cơng suất ghép tải trực tiếp (khơng qua biến áp).
Đặc tính tần số của tầng cc cũng xấp xỉ như tầng CE. Các nguyên nhân gây giảm điện áp ra ở vùng tần số thấp và vùng tần số cao vẫn tưomg tự.