TÍN HIỆU NHỎ
~C2C1RD = 820?RG 100K?v0(t)vGS(t) +-+VDD = 20V-VGG = -1VHình 36vS(t) vDS(t) +-vS(t) t 0 -10mV +10mV Giả sử ta áp một tín hiệu xoay chiều hình sin vs(t) cĩ biên độ điện thế đỉnh là 10mV vào ngõ vào của một mạch khuếch đại cực nguồn chung dùng JFET kênh N
C1 và C2 là 2 tụ liên lạc, được chọn sao cho cĩ dung kháng rất nhỏ ở tần số của tín hiệu và cĩ thể được xem như nối tắt ở tần số tín hiệu.
Nguồn tín hiệu vs(t) sẽ chồng lên điện thế phân cực VGS nên điện thế cổng nguồn vGS(t) ở thời điểm t là:
vGS(t) = VGS + Vgs(t) = -1V + 0,01sin ?t (V)
?vGS(t) t -1V -1,01V -0,99V 0Hình 37
Nguồn tín hiệu cĩ điện thế đỉnh nhỏ nên điện thế cổng nguồn vẫn luơn luơn âm. Nhờ đặc tuyến truyền, chúng ta thấy rằng điểm điều hành sẽ di chuyển khi VGS thay đổI theo tín hiệu. Ở thời điểm khi VGS ít âm hơn, dịng thốt iD(t) tăng và khi VGS âm nhiều hơn, dịng thốt iD(t) giảm. Vậy dịng điện thốt iD(t) thay đổi cùng chiều với vGS(t) và cĩ trị số quanh dịng phân cực ID tỉnh (được giả sử là 12,25mA). Độ gia tăng của iD(t) và độ giảm của iD(t) bằng nhau với tín hiệu nhỏ (giả sử là 0,035mA). (Xem hình trang sau).
Sự thay đổi dịng điện thốt iD(t) sẽ làm thay đổi hiệu số điện thế giữa cực thốt và cực nguồn.
Ta cĩ vDS(t) = VDD – iD(t).RD. Khi iD(t) cĩ trị số tối đa, thì vDS(t) cĩ trị số tối thiểu và ngược lại. Điều này cĩ nghĩa là sự thay đổi của vDS(t) ngược chiều với sự thay đổi của dịng iD(t) tức ngược chiều với sự thay đổi của hiệu thế ngõ vào vGS(t), người ta bảo điện thế ngõ ra ngược pha - lệch pha 180o so với điện thế tín hiệu ngõ vào.
Người ta định nghĩa độ lợi của mạch khuếch đại là tỉ số đỉnh đối đỉnh của hiệu thế tín hiệu ngõ ra và trị số đỉnh đối đỉnh của hiệu thế tín hiệu ngõ vào:
AV= vovS((tt))
Trong trường hợp của thí dụ trên:
AV= vSvo((tt)) = 0,0574VP−P〈− 180
o
0,02VP−P
AV=2,87 ?-180o
Người ta dùng dấu - để biểu diễn độ lệch pha 180o
VGS0ID(mA)Q-1V-1,01V-0.99VVGS(off)12,285mA12,215mARD = 820?v0(t) =
vds(t)VDD =
+20ViD(t)C2vDS(t)vS(t)t0,01V-0,01V0?t0-0,99V-1,01V-1vGS(t)?t012,285iD(t) (mA)12,21512,250?t09,9837vDS(t) (V)9,92639,9550v0(t)t0,0287V-0,0287V0Hình 38 * Mạch tương đương của FET với tín hiệu nhỏ:
igvgsvdsidHình 39Người ta cĩ thể coi FET như một tứ cực cĩ dịng điện và điện thế ngõ vào là vgs và ig. Dịng điện và điện thế ngõ ra là vds và id
Do dịng ig rất nhỏ nên FET cĩ tổng trở ngõ vào là:
rπ= vgsig rất lớn
Dịng thốt id là một hàm số theo vgs và vds. Với tín hiệu nhỏ (dịng điện và điện thế chỉ biến thiên quanh điểm điều hành), ta sẽ cĩ:
iD= ∂∂viD GS ∣vgs ∣Q ? + ∂∂viDSD ∣vDS ∣Q ? Người ta đặt: gm= ∂∂viD GS ∣ ∣Q ? và 1 ro = ∂∂viD DS ∣ ∣Q ? Ta cĩ:id=gmvgs+ ro1vds(có thể đặtro1 =go) vgs = r?.ig
vgsGDSr?gmvgsr0vdsidHình 40Các phương trình này được diễn tả bằng giản đồ sau đây gọi là mạch tương đương xoay chiều của FET.
vgsGDSgmvgsr0vdsidHình 41Riêng đối với E-MOSFET, do tổng trở vào r? rất lớn, nên trong mạch tương đương người ta cĩ thể bỏ r?