MẠCH KHUẾCH ÐẠI HỒI TIẾP
8.7 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT MẠCH KHUẾCH ÐẠI CÓ HỒI TIẾP
Bước đầu tiên trong việc phân giải là nhận dạng loại mạch hồi tiếp. Mạch vòng ngõ vào (input loop) được xác định là nơi đưa tín hiệu điện thế vào vS: giữa cực nền-phát ở BJT, cực cổng-nguồn ở FET, 2 ngõ vào ở mạch khuếch đại visai... Việc trộn hoặc so sánh được nhận dạng là hồi tiếp nếu trong mạch vào có một bộ phận mạch γ mắc nối tiếp với vS và nếu γ được nối với ngõ ra. Trong trường hợp này điện thế ngang qua γ là tín hiệu hồi tiếp Xf = vf
(hình 8.11a và hình 8.11b).
Nếu điều kiện trộn nối tiếp không thỏa, chúng ta phải thử dạng trộn song song. Nút ngõ vào (input node) được xác định như là: Cực nền B của BJT đầu tiên, cực cổng G của FET đầu tiên, ngõ vào đảo của mạch khuếch đại visai hay op-amp. Trong trường hợp này nguồn tín hiệu Norton được dùng trong đó tín hiệu dòng điện IS đi vào nút vào. Việc trộn được nhận dạng là song song nếu có thành phần nối giữa nút vào và mạch ngõ ra. Dòng điện trong thành phần nối này là tín hiệu hồi tiếp Xf = If (hình 8.11c và 8.11d).
Tóm lại, vì Xi = XS - Xf, nên việc trộn là nối tiếp nếu hiệu tín hiệu đưa vào mạch vòng ngõ vào là điện thế và là trộn song song nếu hiệu tín hiệu đưa vào nút ngõ vào là dòng điện.
Ðại lượng ở ngõ ra được lấy mẫu có thể là điện thế hay dòng điện. Nút ngõ ra mà ở đó điện thế ngõ ra v0 lấy ra phải được xác định rõ trong mỗi trường hợp ứng dụng. Ðiện thế v0 thường được lấy ở hai đầu tải RL và I0 là dòng điện chạy qua RL. Ta có thể thử loại lấy mẫu theo 2 bước:
1. Ðặt v0 = 0 (tức RL = 0). Nếu Xf thành 0, tín hiệu lấy mẫu là điện thế.
2. Ðặt I0 = 0 (tức RL = ∞). Nếu Xf thành 0, tín hiệu lấy mẫu là dòng điện.
Mạch khuếch đại không có hồi tiếp:
Ta phân mạch khuếch đại có hồi tiếp ra làm 2 thành phần: Mạch khuếch đại căn bản A và hệ thống hồi tiếp β. Khi xác định được A và β ta tính được các đặc tính quan trọng của mạch khuếch đại có hồi tiếp. Mạch khuếch đại căn bản không có hồi tiếp (nhưng hệ thống β phải được đưa vào) được xác định bằng cách áp dụng các nguyên tắc sau đây:
- Tìm mạch ngõ vào:
1. Ðặt v0 = 0 khi lấy mẫu điện thế (nút ngõ ra nối tắt).
2. Ðặt I0 = 0 khi lấy mẫu dòng điện (mạch vòng ngõ ra hở).
- Tìm mạch ngõ ra:
1. Ðặt vi = 0 khi mạch trộn song song (nút ngõ vào nối tắt- không có dòng điện hồi tiếp đi vào ngõ vào).
2. Ðặt Ii = 0 khi mạch trộn nối tiếp (mạch vòng ngõ vào hở-không có điện thế hồi tiếp đưa vào ngõ vào).
Các bước phân giải:
Tìm Af, Rif, Rof theo các bước sau đây:
1. Nhận dạng loại hồi tiếp. Bước này để xác định Xf và X0 là điện thế hay dòng điện.
2. Về mạch khuếch đại căn bản không có hồi tiếp theo nguyên tắc phần trên.
3. Dùng nguồn tương đương Thevenin nếu Xf là điện thế và dùng nguồn Norton nếu Xf là dòng điện.
4. Thay thành phần tác động bằng mạch tương đương hợp lý (thí dụ thông số h khi ở tần số thấp hay thông số lai ( cho tần số cao).
Một mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp 2 tầng dùng BJT được đưa vào ở mục 8.9.
8.8.1 Mạch source-follower:
Mạch được cho ở hình 8.18a. Ðiện trở tải là RL = R. Vì mạch vòng ngõ vào chứa thành phần R được nối với ngõ ra (v0 ngang qua R) nên đây là trường hợp của mạch trộn nối tiếp. Tín hiệu hồi tiếp Xf là điện thế vf ngang qua R. Kiểu lấy mẫu tìm được bằng cách cho v0 = 0 và khi đó vf = 0 nên là kiểu lấy mẫu điện thế. Vì vậy đây là mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp.
Hình 8.18 (a) Mạch Source follower (b) Khuếch đại căn bản không hồi tiếp
(c) Mạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp Ðể vẽ mạch khuếch đại căn bản ta theo 2 bước:
- Tìm mạch vòng ngõ vào bằng cách cho v0 = 0, khi đó vS được đưa thẳng giữa G và S.
- Tìm mạch ngõ ra bằng cách cho Ii = 0 (ngõ vào hở). Khi đó R chỉ xuất hiện trong mạch vòng ngõ ra.
Ta vẽ được mạch hình 8.18b.
Khi thay FET bằng mạch tương đương tín hiệu nhỏ ở tần số thấp ta được mạch hình 8.18c
Và
Vì điện trở ngõ vào của FET rất lớn: Ri = ∞ nên Rif =Ri.F= ∞ Ðể xác định điện trở ngõ ra, ta chú ý R = RL
8.8.2 Mạch Emitter follower:
Mạch được cho ở hình 8.19a. Tín hiệu hồi tiếp là điện thế vf ngang qua RE và tín hiệu lấy mẫu là v0 ngang qua RE. Như vậy đây là trường hợp của mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp.
(b) Mạch khuếch đại căn bản không hồi tiếp (c) Mạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp
Trong đó R0 →∞ (nhìn vào nguồn dòng điện)