Giáo trình môn Điện tử tương tự

227 trang haiha333 07/01/2022 3950

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Điện tử tương tự", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_mon_dien_tu_tuong_tu.pdf

Nội dung text: Giáo trình môn Điện tử tương tự

L I NÓI Ð U Ði n t tuong t là môn h c co s , nh m cung c p cho ngu i h c nh ng ki n th c co b n nh t d phân tích, thi t k các m ch di n trong h th ng m ch di n t . T p bài gi ng này du c chia thành 7 chuong. Trong m i chuong có b n ph n. Ph n gi i thi u chung nêu các v n d ch y u c a chuong. Ph n n i dung phân tích chi ti t các v n d ch y u dó. Ph n tóm t t t ng h p l i các yêu c u quan tr ng c a chuong mà ngu i h c c n n m du c. Ph n cu i nêu các câu h i và bài t p. Ð nghiên c u tài li u du c thu n l i, ngu i h c c n có tru c ki n th c c a các môn h c Lý thuy t m ch và C u ki n di n t . Chuong 1: M ch khu ch d i tranzito. Ð c p các cách m c m ch khu ch d i co b n, v n d h i ti p trong m ch khu ch d i, cách ghép gi a các t ng trong m t b khu ch d i, các m ch khu ch d i công su t và m t s m ch khu ch d i khác: nhu khu ch d i Cascade, khu ch d i Darlington, m ch khu ch d i d i r ng, m ch khu ch d i c ng hu ng. Chuong 2: B khu ch d i thu t toán (BKÐTT) nêu các d c di m và tính ch t c a b khu ch d i thu t toán, các bi n pháp ch ng trôi và bù di m không c a khu ch d i thu t toán, cung nhu các ng d ng c a nó: m ch khu ch d i, m ch c ng, m ch tr , m ch vi phân, m ch tích phân, m ch t o hàm lôga, hàm mu, m ch nhân tuong t , m ch l c tích c c. Chuong 3: M ch t o dao d ng sin: d nh nghia, di u ki n c a m ch t o dao d ng sin. Phân tích m ch t o dao d ng sin ghép bi n áp, dao d ng sin ghép RC, m ch dao d ng sin ba di m. M ch t o dao d ng sin n d nh t n s dùng ph n t áp di n th ch anh. M ch t o sin ki u x p x tuy n tính. Chuong 4: M ch xung, nêu các tham s c a tín hi u xung, tranzito và BKÐTT làm vi c ch d xung, các m ch t o xung: g m m ch da hài t dao d ng, da hài d i, trigger, dao d ng ngh t, m ch h n ch , m ch t o di n áp rang cua, m ch t o dao d ng di u khi n b ng di n áp (VCO). Chuong 5: Các m ch bi n d i t n s . Ði u biên, các m ch di u biên, di u ch don biên. Ði u t n và di u pha, m ch di u t n di u pha. Tách sóng: các m ch tách sóng di u biên, di u t n, di u pha. Tr n t n, m ch tr n t n. Nhân chia t n s dùng vòng gi pha (PLL). Chuong 6: Chuy n d i A/D, D/A. Gi i thích quá trình bi n d i A/D và các m ch th c hi n. Gi i thích quá trình bi n d i D/A và các m ch th c hi n. Nêu tóm t t quá trình chuy n d i A/D, D/A phi tuy n. Chuong 7: M ch cung c p ngu n. Phân tích m ch cung c p ngu n m t chi u: bi n áp, ch nh luu, l c và n áp. Phuong pháp b o v quá dòng, quá áp c a b ngu n. Cu i chuong trình bày ngu n chuy n m ch: so d kh i, ch c nang các kh i và nguyên lý ho t d ng c a b ngu n này. Cu i cùng là ph n hu ng d n tr l i các câu h i và gi i các bài t p d giúp ngu i h c có th t ki m tra ki n th c c a mình. M c dù dã có nhi u c g ng, nhung do th i gian ng n, trình d còn có h n nên t p bài gi ng ch c còn thi u sót, r t mong b n d c góp ý ki n d s a ch a, b sung thêm, xin c m on! Tác gi
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito CHUONG 1: M CH KHU CH Ð I TRANZITO GI I THI U CHUNG Chuong này cung c p cho ngu i h c các ki n th c co b n v m ch khu ch d i, bao g m các v n d sau: - Ð nh nghia m ch khu ch d i, các ch tiêu và tham s chính c a m t b khu ch d i: H s khu ch d i di n áp, h s khu ch d i dòng di n, h s khu ch d i công su t, tr kháng vào, tr kháng ra, méo t n s , méo phi tuy n, hi u su t. - Nguyên t c chung phân c c cho tranzito ch d khu ch d i. V i tranzito lu ng c c thu n PNP c n cung c p di n áp m t chi u UBE 0, UCE > 0. M ch di n cung c p ngu n m t chi u phân c c cho tranzito có: b n phuong pháp: phuong pháp d nh dòng cho c c g c, phuong pháp d nh áp cho c c g c, phuong pháp cung c p và n d nh di m làm vi c dùng h i ti p âm di n áp m t chi u, phuong pháp cung c p và n d nh di m làm vi c dùng h i ti p âm dòng di n. - V n d h i ti p, h i tíêp trong các t ng khu ch d i: h i ti p duong, h i ti p âm, h i ti p dòng di n, h i ti p di n áp, h i ti p m c song song, h i ti p m c n i ti p. nh hu ng c a h i ti p d n các ch tiêu ki thu t c a m ch. - Các so d khu ch d i co b n dùng tranzito lu ng c c: t ng khu ch d i phát chung, t ng khu ch d i góp chung và t ng khu ch d i g c chung. - Các so d khu ch d i dùng tranzito tru ng xét hai lo i: t ng khu ch d i c c ngu n chung, t ng khu ch d i c c máng chung. - T ng khu ch d i d o pha có: m ch khu ch d i d o pha chia t i, m ch khu ch d i d o pha ghép bi n áp. - Phuong pháp ghép t ng trong b khu ch d i: phuong pháp ghép t ng b ng t di n, ghép t ng b ng bi n áp, ghép t ng tr c ti p. - M t s m ch khu ch d i khác: m ch khu ch d i Darlington, m ch khu ch d i Casc t, m ch khu ch d i gi i r ng, m ch khu ch d i c ng hu ng. - M ch khu ch d i công su t: d c di m c a m ch khu ch d i công su t, các ch d làm vi c c a t ng khu ch d i A, B, AB, C. Yêu c u c a t ng khu ch d i công su t cho công su t ra l n, méo nh và hi u su t cao. M ch khu ch d i công su t don làm vi c ch d A d gi m méo nhung có hi u su t th p. M ch khu ch d i công su t d y kéo dùng hai tranzito thu ng cho làm vi c ch d AB (g n B) d có công su t ra l n, méo nh mà hi u su t cao. M ch khu ch d i công su t d y kéo dùng tranzito cùng lo i có m ch ghép bi n áp, m ch không dùng bi n áp. Các m ch khu ch d i này c n có m ch khu ch d i d y pha phía tru c. M ch khu ch d i công su t d y kéo dùng tranzito khác lo i có uu di m không c n t ng khu ch d i d o pha. 3
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito K t thúc chuong 1 yêu c u ngu i h c n m du c các m ch khu ch d i dã nêu. Hi u du c tác d ng các linh ki n trong m ch. Ch d c p di n m t chi u và nguyên lý làm vi c c a m ch. Tính toán du c m t s ch tiêu k thu t ch y u theo di u ki n cho tru c. Khi phân tích t ng khu ch d i tín hi u nh , ta dùng phuong pháp m ch di n tuong duong xoay chi u, t n s trung bình. Ph n m ch khu ch d i công su t, do tín hi u vào l n nên dùng phuong pháp d th có d chính xác cao. N I DUNG 1.1. Ð NH NGHIA, CÁC CH TIÊU VÀ CÁC THAM S CO B N C A M CH KHU CH Ð I 1.1.1. Ð nh nghia m ch khu ch d i M t trong s nh ng ng d ng quan tr ng nh t c a tranzito là s d ng nó trong các m ch d làm tang cu ng d di n áp hay dòng di n c a tín hi u mà thu ng g i là m ch khu ch d i.Th c ch t khu ch d i là m t quá trình bi n d i nang lu ng có di u khi n, dó nang lu ng m t chi u c a ngu n cung c p, không ch a thông tin, du c bi n d i thành nang lu ng xoay chi u theo tín hi u di u khi n d u vào, ch a d ng thông tin, làm cho tín hi u ra l n lên nhi u l n và không méo. Ph n t di u khi n dó là tranzito. So d t ng quát c a m ch khu ch d i nhu hình 1-1, trong dó En là ngu n tín hi u vào, Rn là di n tr trong c a ngu n tín hi u, Rt t i noi nh n tín hi u ra. I v Ir Ur Uv M ch Rn khuy ch d i Rt Uv Ur t t En ~ Ngu n cung c p (EC) Hình 1-1: So d t ng quát c a m ch khu ch d i. Hình 1-2 dua ra c u trúc nguyên lý d xây d ng m t t ng khu ch d i. Ph n t co b n là ph n t di u khi n tranzito có di n tr thay d i theo s di u khi n c a di n áp hay dòng di n d t t i c c di u khi n (c c g c) c a nó, qua dó di u khi n quy lu t bi n d i dòng di n c a m ch ra bao g m tranzito và di n tr RC. T i l i ra gi a c c góp và c c phát, ngu i ta nh n du c m t di n áp bi n thiên cùng quy lu t v i tín hi u vào nhung d l n du c tang lên nhi u l n. Ð don gi n, gi thi t di n áp d t vào c c g c có d ng hình sin. T so d hình 1-2 ta th y r ng dòng di n và di n áp xoay chi u m ch ra (t l v i dòng di n và di n áp tín hi u vào) c n ph i coi là t ng các thành ph n xoay chi u dòng di n và di n áp trên n n c a thành ph n m t chi u I0 và U0. Ph i d m b o sao cho biên d thành ph n xoay chi u không vu t quá thành ph n m t chi u, nghia là I 0 I và U 0 U . N u di u ki n dó không du c 4
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito tho mãn thì dòng di n, di n áp m ch ra trong t ng kho ng th i gian nh t d nh s b ng không và s làm méo d ng tín hi u. Nhu v y d d m b o công tác cho t ng khu ch d i (khi tín hi u vào là xoay chi u) thì m ch ra c a nó ph i t o nên thành ph n dòng m t chi u I0 và di n áp m t chi u U0. Chính vì v y, m ch vào c a t ng, ngoài ngu n tín hi u c n khu ch d i, ngu i ta cung ph i d t thêm di n áp m t chi u UV0 (hay dòng di n m t chi u IV0). Các thành ph n dòng di n và di n áp m t chi u dó xác d nh ch d làm vi c tinh c a t ng khu ch d i. Tham s c a ch d tinh theo m ch vào (IV0, UV0) và theo m ch ra (I0, U0) d c trung cho tr ng thái ban d u c a so d khi chua có tín hi u vào. +E i C U Ur ˆ v R I i C t I0 t C 0 B t PÐK ura R Ur t Uv E Uˆ U0 0 a. t b. Hình 1-2: a. Nguyên lý xây d ng m t t ng khu ch d i. b. Bi u d th i gian. 1.1.2. Các ch tiêu và tham s co b n c a m t t ng khu ch d i Ð dánh giá ch t lu ng c a m t t ng khu ch d i ngu i ta dua ra các ch tiêu và tham s co b n sau: 1.1.2.1. H s khu ch d i. Ð i lu ng d u ra K = (1-1) Ð i lu ng tuong ng d u vào Nói chung vì t ng khu ch d i có ch a các ph n t di n kháng nên K là m t s ph c. K = K exp(j. k) Ph n mô dun |K| th hi n quan h v cu ng d (biên d ) gi a các d i lu ng d u ra và d u vào, ph n góc k th hi n d d ch pha gi a chúng. Nhìn chung d l n c a |K| và k ph thu c vào t n s c a tín hi u vào. N u bi u di n |K| = f1( ) ta nh n du c du ng cong g i là d c tuy n biên d - t n s c a t ng khu ch d i. Ðu ng bi u di n k=f2( ) g i là d c tuy n pha - t n s c a nó. Thu ng ngu i ta tính |K| theo don v logarit, g i là don v d xi ben (dB) 5
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito K (dB) 20lg K (1-2) Khi ghép liên ti p n t ng khu ch d i v i các h s khu ch d i tuong ng là K1, K2, Kn thì h s khu ch d i chung c a b khu ch d i xác d nh theo: K = K1.K2 Kn. hay K(dB) = K1(dB) + K2(dB) + + Kn(dB) (1-3) Ð c tuy n biên d c a t ng khu ch d i là du ng bi u di n quan h Ura=f3(Uv) l y m t t n s c d nh c a gi i t n c a tín hi u vào. D ng di n hình c a K =f1( ) và Ura=f3(Uv) d i v i m t b khu ch d i di n áp t n s th p cho t i hình 1-3. |K| Ura (V) K0 K0 U f vào 0 2 4 4 0 10 (a) 10 2.10 (Hz) (b) (mV) Hình 1-3: a. Ð c tuy n biên d - t n s b. Ð c tuy n biên d (f = 1kHz) c a m t b khu ch d i t n s th p 1.1.2.2. Tr kháng l i vào và l i ra Tr kháng vµo, trë kh¸ng ra c a t ng khu ch d i du c d nh nghia (theo hình 1-1a) UV U r ZV ; Z r (1-4) IV I r Nói chung chúng là các d i lu ng ph c: Z = R+jX. 1.1.2.3. Méo t n s Méo t n s là méo do d khu ch d i c a m ch khu ch d i b gi m vùng hai d u gi i t n. vùng t n s th p có méo th p Mt, vùng t n s cao có méo t n s cao MC. Chúng du c xác d nh theo bi u th c: K 0 K 0 M t ; M C (1-5) K t K C 6
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Trong dó: K0 là h s khu ch d i vùng t n s trung bình. KC là h s khu ch d i vùng t n s cao. Kt là h s khu ch d i vùng t n s th p. Méo t n s cung có th du c tính theo don v d xi ben. 1.1.2.4. Méo không du ng th ng (méo phi tuy n). Méo không du ng th ng do tính ch t phi tuy n c a các ph n t nhu tranzito gây ra th hi n trong tín hi u d u ra xu t hi n thành ph n t n s m i (không có d u vào). Khi uvào ch có thành ph n t n s thì ura nói chung có các thành ph n n (v i n = 0,1,2 ) v i các biên d tuong ng là Ûn. Lúc dó h s méo không du ng th ng do t ng khu ch d i gây ra du c dánh giá là: (U 2 U 2 U 2 )1 / 2 2 3 n % (1-6) U1 1.1.2.5. Hi u su t c a t ng khu ch d i Hi u su t c a m t t ng khu ch d i là d i lu ng du c tính b ng t s gi a công su t tín hi u xoay chi u dua ra t i Pr v i công su t m t chi u c a ngu n cung c p P0. Pr P0 Trên dây dã nêu m t s ch tiêu quan tr ng c a m t t ng (hay m t b khu ch d i g m nhi u t ng). Can c vào các ch tiêu này ngu i ta có th phân lo i các b khu ch d i v i các tên g i v i d c di m khác nhau. Ví d theo h s khu ch d i K có b khu ch d i di n áp. Lúc này yêu c u co b n là có KUmax, Zvào >> Zngu n và Zra > Zt i hay b khu ch d i công su t c n KPmax, Zvào Zngu n, Zra Zt i. Cung có th phân lo i theo d ng d c tuy n t n s K = f1( ), t dó có b khu ch d i m t chi u, b khu ch d i t n s th p, b khu ch d i t n s cao, b khu ch d i ch n l c t n s v.v. 1.2. PHÂN C C VÀ CH Ð LÀM VI C M T CHI U 1.2.1. Nguyên t c chung phân c c tranzito Mu n tranzito làm vi c nhu là m t ph n t tích c c thì các tham s c a nó ph i tho mãn di u ki n thích h p. Nh ng tham s này c a tranzito nhu ph n c u ki n di n t dã nghiên c u, chúng ph thu c r t nhi u vào di n áp phân c c các chuy n ti p góp, phát. Nói m t cách khác các giá tr tham s ph thu c vào di m làm vi c c a tranzito. M t cách t ng quát, dù tranzito du c m c theo ki u nào, mu n nó làm vi c ch d khu ch d i c n có các di u ki n sau: chuy n ti p g c-phát luôn phân c c thu n, chuy n ti p g c - góp luôn phân c c ngu c. Ð i v i tranzito n-p-n di u ki n phân c c d nó làm vi c ch d khu ch d i là: UBE = UB - UE > 0 UCE = UC - UE > 0 (1-7) 7
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito và UE 0 U U 0 E UBE <0 (a) (b) Hình 1-4: a) Bi u di n di n áp và dòng di n phân c c tranzito n-p-n. b) Tranzito p-n-p. 1.2.2. M ch cung c p di n áp phân c c cho tranzito Ð cung c p di n áp phân c c cho tranzito ngu i ta thu ng dùng m t ngu n chung. Hình 1- 4 bi u th các m ch c p di n dó. +EC +EC RB RC R1 RC IP+IB0 IB0 IB0 CP1 CP2 CP2 UB CP1 IP R2 UBE0 (a) (b) Hình 1-5: M ch c p di n cho tranzito Hình 1-5a c p di n áp cho c c g c theo phuong pháp d nh dòng. Ði n áp UBE0 du c l y t ngu n EC d n qua di n tr RB vào c c g c. Ði n tr RB có tr s l n hon nhi u so v i di n tr m t chi u c a m t ghép g c-phát, do dó dòng d nh thiên IB0 du c xác d nh g n dúng. 8
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito EC I B0 RB Dòng di n m t chi u d u ra (dòng c c góp) IC0 và di n áp m t chi u d u ra UCE0: IC0 = .IB0; UCE0 = EC-IC0.RC (1-8) M ch này don gi n nhung d n d nh di m làm vi c kém. Hình 1-5b cung c p di n cho c c g c theo phuong pháp d nh áp nh b phân áp R1, R2 m c song song v i ngu n cung c p c c góp EC. Ði n áp t i di m làm vi c c a c c g c du c xác d nh theo bi u th c: UBE0 = IP.R2 = EC -(IP+IB0).R1 (1-9) Trong dó IP là dòng phân áp ch y qua di n tr R1, R2. Thu ng ch n IP>>IB0, do dó bi u th c trên g n dúng: U BE EC I p .R1 (1-10) Ta th y UBE0 không ph thu c vào các tham s c a tranzito và nhi t d nên n d nh. Rõ ràng dòng IP càng l n UBE0 càng n d nh, nhung khi dó R1, R2 ph i có giá tr nh . Thu ng ch n IP =(0,3 3).IBmax (1-11) Trong dó IBmax là dòng xoay chi u trong m ch c c g c v i m c tín hi u vào l n nh t. Lúc này thiên áp UBE0 h u nhu không ph thu c tr s dòng c c g c IB0, do dó có th dùng cho m ch khu ch d i tín hi u l n (ch d B). Tuy nhiên khi tr s R1, R2 nh thì công su t tiêu th ngu n cung tang. Ð nâng cao d n d nh di m làm vi c ngu i ta hay dùng các m ch cung c p di n áp phân c c sau. Hình 1-6 là so d cung c p và n d nh di m làm vi c b ng h i ti p âm di n áp m t chi u. +EC +EC RC RB R1 RC C Cp1 I p2 B Cp2 Cp1 UCE0 UBE UBE0 UE UR2 R2 RE CE Hình 1-6: M ch cung c p và n d nh Hình 1-7: So d cung c p và n di m làm vi c b ng h i ti p âm di n áp d nh di m làm vi c nh h i ti p âm m t chi u. dòng di n m t chi u. 9
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito So d hình 1-6 ch khác so d hình 1-5a ch di n tr RB du c n i lên c c góp. dây RB v a làm nhi m v dua di n áp vào c c g c b ng phuong pháp n d nh dòng c c g c, v a d n di n áp h i ti p v m ch vào. Nguyên lý n d nh nhu sau: N u có m t nguyên nhân m t n d nh nào dó làm cho dòng m t chi u IC0 trên c c góp tang lên thì di n th UCE0 gi m làm UBE gi m, kéo theo dòng IB0 gi m làm cho IC0 gi m (vì IC0= . I B0 ), nghia là dòng IC0 ban d u du c gi nguyên. Hình 1-7 là so d cung c p và n d nh di m làm vi c nh h i ti p âm dòng di n m t chi u. Trong so d này RE làm nhi m v h i ti p âm dòng di n m t chi u. Nguyên t c n d nh nhu sau: khi IC0 tang do nhi t d tang hay do d t p tán tham s c a tranzito thì di n áp h trên RE (UE0=IE0.RE) tang. Vì di n áp UR2 l y trên di n tr R2 h u nhu không d i nên di n áp UBE0 = UR2 - UE0 gi m, làm cho IB0 gi m, do dó IC0 không tang lên du c, t c là IC0 du c gi n d nh. N u nhi t d gi m làm IC0 gi m thì nh m ch h i ti p âm dòng di n m t chi u, UBE0 l i tang, làm cho IB0 tang, IC0 tang gi cho IC0 n d nh. 1.3. H I TI P TRONG CÁC T NG KHU CH Ð I H i ti p là vi c th c hi n truy n tín hi u t d u ra v d u vào b khu ch d i. Th c hi n h i ti p trong b khu ch d i s c i thi n h u h t các ch tiêu ch t lu ng c a nó và làm cho b khu ch d i có m t s tính ch t d c bi t. Du i dây ta s phân tích nh ng quy lu t chung khi th c hi n h i ti p trong b khu ch d i. Ði u này cung d c bi t c n thi t khi thi t k b khu ch d i b ng IC tuy n tính. Hình 1-8 là so d c u trúc b khu ch d i có h i ti p Ð u ra Ð u vào K Hình 1-8: So d kh i b khu ch d i có h i ti p M ch h i ti p có h s truy n d t , ch rõ quan h gi a tham s (di n áp, dòng di n) c a tín hi u ra m ch dó v i tham s (di n áp, dòng di n) c a m ch ra b khu ch d i. H s khu ch d i K và h s truy n d t c a m ch h i ti p nói chung là nh ng s ph c. K = K.exp(j K) = .exp(j ) Nghia là ph i chú ý d n kh nang d ch pha mi n t n s th p và t n s cao do t n t i các ph n t di n kháng trong m ch khu ch d i cung nhu m ch h i ti p. N u b khu ch d i làm vi c t n s trung bình, còn trong m ch h i ti p - không có thành ph n di n kháng thì h s K và là 10
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito nh ng s th c. N u di n áp h i ti p t l v i di n áp ra c a b khu ch d i ta có h i ti p di n áp, n u t l v i dòng di n ra ta có h i ti p dòng di n. Có th h i ti p h n h p c dòng di n và di n áp. Iv Ir Iv Ir Rn Rn It It ur Rt ~ ~ u v uy u v uy ur Rt E n K E n K uht uht It b. a. Hình 1-9: M t s m ch h i ti p thông d ng: I ht I Rn r a. H i ti p n i ti p di n áp c. b. H i ti p dòng di n E n ~ ur Rt Iv u v K c. H i ti p song song di n áp Xét d u vào, khi di n áp dua v h i ti p n i ti p v i ngu n tín hi u vào thì ta có h i ti p n i ti p. Khi di n áp h i ti p d t t i d u vào b khu ch d i song song v i di n áp ngu n tín hi u thì có h i ti p song song. Hai d c di m trên xác d nh m t lo i m ch h i ti p c th : h i ti p di n áp n i ti p ho c song song, h i ti p dòng di n n i ti p ho c song song, h i ti p h n h p n i ti p ho c song song. Hình 1-9 minh ho m t s thí d v nh ng m ch h i ti p ph bi n nh t trong khu ch d i. N u khi h i ti p n i ti p nh hu ng d n tr s di n áp vào b n thân b khu ch d i uy, thì khi h i ti p song song s nh hu ng d n tr s dòng di n vào b khu ch d i. Tác d ng c a h i ti p có th làm tang, khi K + = 2n , ho c gi m khi + = (2n +1). (n là s nguyên duong) tín hi u t ng h p d u vào b khu ch d i du c g i là h i ti p duong và tuong ng g i là h i ti p âm. H i ti p âm cho phép c i thi n m t s ch tiêu c a b khu ch d i, vì th nó du c dùng r t r ng rãi. Ð dánh giá nh hu ng c a h i ti p d n các ch tiêu c a b khu ch d i ta s xét thí d h i ti p di n áp n i ti p hình 1-9a. H s khu ch d i khi có h i ti p: U r K ht UV U Y UV U ht (1-12) 11
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Chia c hai v c a (1-12) cho Ura, ta có: U Y UV U ht U r U r U r 1 1 hay (1-13) K K ht uht dây là h s truy n d t c a m ch h i ti p. ur T (1-13) ta tìm du c: K K (1-14) ht 1 .K Ð don gi n vi c phân tích ta dua vào tr s th c K và: K K (1-15) ht 1 K. Theo (1-15) khi 1 > K. > 0 thì h s khu ch d i c a b khu ch d i có h i ti p Kht l n hon h s khu ch d i c a b n thân b khu ch d i K. Ðó chính là h i ti p duong, Uht dua t i d u vào b khu ch d i cùng pha v i di n áp vào Uv, t c là Uy = Uv +Uht. Ði n áp ra b khu ch d i khi có h i ti p duong là: Ur = K.(Uv + Uht) > K.Uv và do dó Kht >K Tru ng h p K. 1 (khi h i ti p duong) d c trung cho di u ki n t kích c a b khu ch d i. Lúc này d u ra c a b khu ch d i xu t hi n m t ph t n s không ph thu c vào tín hi u d u vào. V i tr s ph c K và b t d ng th c K. 1 tuong ng v i di u ki n t kích m t t n s c d nh và tín hi u d u ra g n v i d ng hình sin. B khu ch d i trong tru ng h p này làm vi c nhu m t m ch t o dao d ng hình sin. Khi K. <0 thì K K K (1-16) ht 1 K. dó là h i ti p âm (Uht ngu c pha v i Uv) và Uy = Uv - Uht, nghia là h s khu ch d i c a b khu ch d i có h i ti p âm Kht nh hon h s khu ch d i khi không có h i ti p. Ð dánh giá d n d nh h s khu ch d i khi có h i ti p, th c hi n vi phân bi u th c K K ht 1 K. dK.(1 K ) dK.K dK Có dK = (1-17) ht (1 K ) 2 . (1 K. ) 2 12
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Bi n d i (1-17) và chú ý d n (1-16) ta nh n du c bi u th c d c trung cho s thay d i tuong ng c a h s khu ch d i. dK dK / K ht = (1-18) K ht 1 K. T (1-18) th y s thay d i tuong d i h s khu ch d i c a b khu ch d i khi có h i ti p âm nh hon 1 + K. l n so v i khi không h i ti p. Ð n d nh h s khu ch d i s tang khi tang d sâu h i ti p. Ví d , gi thi t s thay d i tuong d i c a h s khu ch d i dK/K = 20% và 1+K. =100 thì s thay d i tuong d i c a h s khu ch d i c a b khu ch d i có h i ti p là dKht/Kht = 0,2%.Tính ch t này d c bi t quý giá trong di u ki n h s khu ch d i thay d i do s thay d i c a tham s theo nhi t d nh t là d i v i tranzito và s hoá già c a chúng. N u h s khu ch d i K l n và h i ti p âm sâu thì th c t có th lo i tr s ph thu c c a h s khu ch d i vào s thay d i các tham s trong b khu ch d i. Khi dó trong m u s c a (1-16) có th b qua 1 và h s khu ch d i c a nó do h s truy n d t c a m ch h i ti p quy t d nh. 1 K ht (1-19) Nghia là th c t không ph thu c vào K và m i s thay d i c a nó. 4 -2 1 Ví d K = 10 và = 10 thì: K ht 100 Ý nghia v t lý c a vi c tang d n d nh c a h s khu ch d i có h i ti p âm là ch khi thay d i h s khu ch d i K thì di n áp h i ti p s b thay d i d n d n thay d i di n áp Uy (hình 1.9a) theo hu ng bù l i s thay d i di n áp ra c a b khu ch d i. Gi s khi gi m K do s thay d i tham s b khu ch d i s làm cho Uht gi m và Ur gi m, di n áp Uy = Uv - Uht tang d n d n Ur tang, chính là ngan c n s gi m c a h s khu ch d i K (hình 1-9a). Tang d n d nh c a h s khu ch d i b ng h i ti p âm du c dùng r ng rãi d c i thi n d c tuy n biên d , t n s (hình 1-10) c a b khu ch d i nhi u t ng ghép di n dung. Vì mi n t n s th p và cao h s khu ch d i b gi m. Tác d ng h i ti p âm mi n t n s k trên s y u vì h s khu ch d i K nh và s d n d n tang d khu ch d i gi i biên t n và m r ng gi i thông f c a b khu ch d i. K Ku K u 2 Hình 1-10: nh hu ng c a h i K uht Kuht ti p âm d n d c tuy n biên d - 2 t n s f 0 f fht 13
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito H i ti p âm cung làm gi m méo không du ng th ng c a tín hi u ra và gi m nhi u (t p âm) trong b khu ch d i. Du i dây ta s kh o sát nh hu ng c a h i ti p âm d n di n tr vào b khu ch d i. U V RV = IV Hình 1-9a th c hi n h i ti p âm n i ti p. UV U Y U ht . M t khác ta có U ht K. .U Y . Vì v y: (1 K. ).U Y RVht = = RV .(1 K. ) (1-20) IV Nhu v y th c hi n h i ti p âm n i ti p làm tang di n tr vào c a b khu ch d i lên (1+K. ) l n. Ði u này r t c n thi t khi b khu ch d i nh n tín hi u t b c m bi n có di n tr trong l n ho c b khu ch d i dùng tranzito lu ng c c. Tuong t , di n tr ra c a b khu ch d i là: R R = r (1-21) rht (1 K. ) Nghia là gi m di (1+K. ) l n. Ði u này d m b o di n áp ra c a b khu ch d i ít ph thu c vào s thay d i di n tr t i Rt. T nh ng phân tích trên, có th rút ra nh ng quy lu t chung nh hu ng c a h i ti p âm d n ch tiêu b khu ch d i là: M i lo i h i ti p âm d u làm gi m tín hi u trên d u vào b khu ch d i (Uy hay Iy) và do dó làm gi m h s khu ch d i Kht, làm tang d n d nh c a h s khu ch d i c a b khu ch d i. Ngoài ra h i ti p âm n i ti p hình 1-9a,b làm tang di n tr vào. H i ti p di n áp n i ti p (hình 1-9a) làm n d nh di n áp ra, gi m di n tr ra Rrht. Còn h i ti p dòng di n n i ti p (hình 1-9b) làm n d nh dòng di n ra It, tang di n tr ra Rrht. H i ti p âm song song (hình 1-9c) làm tang dòng di n vào, làm gi m di n tr vào Rvht, cung nhu di n tr ra Rrht. C n nói thêm là h i ti p duong thu ng không dùng trong b khu ch d i nhung nó có th xu t hi n ngoài ý mu n do ghép v di n bên trong hay bên ngoài g i là h i ti p ký sinh, có th xu t hi n qua ngu n cung c p chung, qua di n c m ho c di n dung ký sinh gi a m ch ra và m ch vào c a b khu ch d i. H i ti p ký sinh làm thay d i d c tuy n biên d - t n s c a b khu ch d i do làm tang h s khu ch d i các do n riêng bi t c a gi i t n ho c th m chí có th làm cho b khu ch d i b t kích nghia là xu t hi n dao d ng m t t n s xác d nh. 14
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Ð lo i b hi n tu ng trên có th dùng các b l c thoát, dùng dây d n b c kim, b trí m ch in và các linh ki n h p lý. Du i dây là các thí d v nh ng m ch h i ti p âm thu ng g p (hình 1-11) +E +E R1 RC R1 RC1 R3 RC2 C CP1 CP1 CP2 CP2 CP3 R R R n Ur n T1 T Ur Uv Uv E R2 RE R2 RE1 R4 RE2 n ~ En ~ a) b) Hình 1-11: So d các m ch h i ti p âm. a) H i ti p dòng di n trên RE; b) H i ti p di n áp nh khâu RC hình 1-11a trên di n tr RE có h i ti p âm dòng di n m c n i ti p. Trong m ch hình 1-11b ta th y, n u xét t ng t ng riêng bi t thì trên R E1 , RE 2 d u th c hi n h i ti p âm dòng di n m c n i ti p. Ngoài ra còn có h i ti p âm di n áp n i ti p l y t c c góp c a tranzito T2 v c c phát c a tranzito T1 qua C và R. Nhu v y trên RE1 có c hai lo i h i ti p âm di n áp và dòng di n. 1.4. CÁC SO Ð CO B N DÙNG TRANZITO LU NG C C (BJT). Du i dây s trình bày phuong pháp phân tích t ng khu ch d i dùng tranzito lu ng c c theo ba cách m c m ch: phát chung (EC), góp chung (CC), và g c chung (BC). Gi thi t tín hi u vào là hình sin mi n t n s trung bình vì v y tr kháng c a t coi nhu b ng không, còn nh hu ng di n dung ký sinh c a so d và tranzito, cung nhu s ph thu c v h s khu ch d i dòng , c a tranzito vào t n s coi nhu không dáng k . 1.4.1. T ng khu ch d i phát chung (EC) M ch di n nguyên lý m t t ng khu ch d i EC cho trên hình 1-12. Trong so d này CP1, CP2 là các t n i t ng. T Cp1 lo i tr tác d ng nh hu ng l n nhau c a ngu n tín hi u và m ch vào v dòng m t chi u. T CP2 ngan thành ph n m t chi u và ch cho thành ph n xoay chi u ra t i. R1, R2 d xác d nh ch d tinh c a t ng, c p di n m t chi u cho c c B. RC: t i m t chi u c a t ng. RE: di n tr n d nh nhi t, CE t thoát thành ph n xoay chi u xu ng mát. En: ngu n tín hi u vào, 15
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Rn: di n tr trong c a ngu n tín hi u. Rt: di n tr t i. +EC R1 RC CP2 I B0 IC IV CP1 T U UBE CE0 Hình 1-12: T ng khu ch Rn I P I R U d i E chung t t r IE0 R2 UE0 CE En RE ~ UV Nguyên lý làm vi c c a t ng EC nhu sau: khi dua di n áp xoay chi u t i d u vào xu t hi n dòng xoay chi u c c g c c a tranzito và do dó xu t hi n dòng xoay chi u c c góp m ch ra c a t ng. Dòng này gây h áp xoay chi u trên di n tr RC. Ði n áp dó qua t CP2 dua d n d u ra c a t ng t c là t i Rt. Có th th c hi n b ng hai phuong pháp co b n là phuong pháp d th d i v i ch d m t chi u và phuong pháp gi i tích dùng so d tuong duong d i v i ch d xoay chi u tín hi u nh . Phuong pháp d th d a vào d c tuy n vào và ra c a tranzito có uu di m là d dàng tìm du c m i quan h gi a các giá tr biên d c a thành ph n xoay chi u (di n áp ra U r và dòng di n ra I r ) và là s li u ban d u d tính toán. Trên d c tuy n hình (1-13a), v du ng t i m t chi u (A- B). S ph thu c UCE0 = f(IC0) có th tìm du c t phuong trình cân b ng di n áp m ch ra c a t ng: I C0 UCE0 = EC - IC0.RC - IE0RE = EC - IC0RC - .RE (1-22) Vì h s g n dúng 1, nên có th vi t UCE0 = EC - IC0 (RC+RE) (1-23) Bi u th c (1-23) là phuong trình du ng t i m t chi u c a t ng. D a vào d c tuy n vào IB = f(UBE) ta ch n dòng c c g c tinh c n thi t IB0, chính là xác d nh du c to d di m P là giao di m c a du ng IB = IB0 v i du ng t i m t chi u trên d c tuy n ra hình 1-13a. Ð xác d nh thành ph n xoay chi u c a di n áp ra và dòng ra c c góp c a tranzito ph i dùng du ng t i xoay chi u c a t ng. Chú ý r ng di n tr xoay chi u trong m ch c c phát c a tranzito b ng không (vì có t CE m c song song v i di n tr RE) còn t i Rt du c m c vào m ch c c góp, vì di n tr xoay chi u c a t Cp2 r t nh b qua. 16
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito IC PCCP D IB uC B ˆI P ˆ P C IB=IB0 IB IB IB2 IC0 IB1 IB=0 C 0 uBE A uC IC0(E) uˆ a) C b) uB uˆ v UC0 uB0 Hình 1-13: Xác d nh ch d tinh c a t ng EC a) Trên d c tuy n ra b) Trên d c tuy n vào N u coi di n tr xoay chi u c a ngu n cung c p EC b ng không, thì di n tr xoay chi u c a t ng g m hai di n tr RC và Rt m c song song, nghia là Rt~ =Rt//RC. T dó th y rõ di n tr t i m t chi u c a t ng Rt==RC + RE l n hon di n tr t i xoay chi u Rt~. Khi có tín hi u vào, di n áp và dòng di n là t ng c a thành ph n m t chi u và xoay chi u, du ng t i xoay chi u di qua di m tinh P. Ð d c c a du ng t i xoay chi u l n hon d d c du ng t i m t chi u. Xây d ng du ng t i xoay chi u theo t s s gia c a di n áp và dòng di n U CE = I C .(RC // Rt). Khi cung c p di n áp vào t i d u vào c a t ng thì trong m ch c c g c xu t hi n thành ph n dòng xoay chi u ib liên quan d n di n áp vào Uv theo d c tuy n vào c a tranzito.Vì dòng c c góp t l v i dòng c c g c qua h s , trong m ch c c góp cung có thành ph n dòng xoay chi u iC và di n áp xoay chi u Ura liên h v i iC b ng du ng t i xoay chi u. Khi dó du ng t i xoay chi u d c trung cho s thay d i giá tr t c th i dòng c c góp iC và di n áp trên tranzito UC hay ngu i ta nói dó là s d ch chuy n di m làm vi c. Ði m làm vi c d ch t P di lên ng v i 1/2 chu k duong và d ch chuy n di xu ng ng v i 1/2 chu k âm c a tín hi u vào. N u ch n tr s tín hi u vào thích h p và ch d tinh dúng thì tín hi u ra c a t ng khu ch d i không b méo d ng. Vi c ch n di m làm vi c tinh và tính toán s du c th c hi n theo m t t ng khu ch d i c th . Nh ng tham s ban d u d tính toán là biên d di n áp ra U r và dòng di n t i I t , công su t t i Pt và di n tr t i Rt. Gi a nh ng tham s này có quan h ch t ch v i nhau, nên v nguyên t c ch c n bi t hai trong nh ng tham s dó là d d tính các tham s còn l i. 17
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Ð tín hi u ra không b méo d ng, các tham s c a ch d tinh ph i tho mãn nh ng di u ki n sau: (hình 1-13a). U C0 U r U C0 (1-24) I C0 I C I C0 (E) (1-25) dây U C0 là di n áp c c góp ng v i do n d u c a d c tuy n ra (còn g i là di n áp UCE bão hoà) I C0 (E) là dòng c c góp ban d u ng v i nhi t d c c d i, chính là d cao c a du ng d c tuy n ra tinh ng v i dòng IB=0. Quan h dòng I C v i di n áp ra có d ng U r U r I C (1-26) RC // Rt Rt ~ Ð tang h s khu ch d i c a t ng, tr s RC ph i ch n l n hon Rt t 3 5 l n. D a vào dòng IC0 dã ch n, tính dòng c c g c tinh: I C0 I C0 (E) IB0 = (1-27) t dó d a vào d c tuy n vào c a trazito tìm du c di n áp U BE0 ng v i I B0 dã tìm du c. Dòng c c phát tinh có quan h v i dòng I B0 và IC0 theo bi u th c. I C0 I C0 (E) I E0 (1 ).I B0 I C0 (E) .(1 ) I C0 (E) I C0 (1-28) Khi ch n EC (n u nhu không cho tru c), c n ph i theo di u ki n: EC=UC0+IC0.Rc+UE0. (1-29) dây UE0 = IE0.RE Khi xác d nh tr s UE0 ph i xu t phát t quan di m tang di n áp UE0 s làm tang d n d nh nhi t cho ch d tinh c a t ng (vì khi RE l n s làm tang d sâu h i ti p âm m t chi u c a t ng), tuy nhiên lúc dó c n ph i tang di n áp ngu n cung c p EC. Vì v y mà UE0 thu ng ch n b ng (0,1 0,3) EC Chú ý d n bi u th c (1-29) ta có: U I .R E C0 C0 C (1-30) C 0,7 0,9 Ði n tr RE có th tính t 18
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito U E0 RE (1-31) I C0 Khi tính các ph n t c a b phân áp d u vào c n luu ý v i quan di m n d nh nhi t cho ch d tinh c a t ng, sao cho s thay d i c a dòng c c g c tinh IB0 (do d không n d nh nhi t c a di n áp UBE0) ph i ít nh hu ng d n s thay d i di n áp UB0.Mu n v y thì dòng phân áp IP qua b phân áp R1 R2 ph i l n hon dòng IB0 qua di n tr R1. Tuy nhiên v i di u ki n IP >> IB0 thì R1, R2 s ph i nh và chúng s gây ra r m ch tín hi u vào, làm gi m di n tr vào c a t ng khu ch d i. Vì th khi tính các ph n t c a b phân áp vào ta ph i h n ch theo di u ki n: RB R1 // R2 (2 5)rV . (1-32) I P (2 5)I B0 . (1-33) dây rV là di n tr vào c a tranzito, d c trung cho di n tr xoay chi u m ch g c - phát (rV= U BE / I B ) Ði n tr R1,R2 có th tính theo: U B0 U BE U E0 R2 = (1-34) I p I p EC U B0 R1 (1-35) I p I B0 Khi ch n tranzito c n chú ý d n các tham s gi i h n nhu: d i t n s công tác (theo t n s f hay f ) cung nhu các tham s v dòng di n, di n áp và công su t. Dòng di n c c góp cho phép c c d i IC.C.P ph i l n hon tr s t c th i l n nh t trong khi làm vi c, nghia là ˆ IC max ICO IC IC.C.P . V m t di n áp ngu i ta thu ng ch n tranzito theo UC0.C.P > EC. Công su t tiêu hao trên c c góp PC =UC0.IC0 ph i nh hon công su t c c d i cho phép c a tranzito PC.C.P. Ðu ng cong công su t gi i h n cho phép là du ng hypecbon. Ð i v i m i di m c a nó ta có UC0.CP.IC.CP=PC.CP. Tóm l i vi c tính ch d c a t ng khu ch d i là gi i quy t nhi m v ch n h p lý các ph n t c a so d d nh n du c nh ng tham s c n thi t c a tín hi u ra trên t i. Các h s khu ch d i dòng di n Ki, di n áp Ku và công su t Kp cung nhu di n tr vào RV, di n tr ra Rr là nh ng ch tiêu quan tr ng c a t ng khu ch d i. Nh ng ch tiêu dó có th xác d nh du c khi tính toán t ng khu ch d i theo dòng xoay chi u. Phuong pháp gi i tích d a trên co s thay th tranzito và t ng khu ch d i b ng so d tuong duong dòng xoay chi u ch d tín hi u nh . So d thay th t ng EC v trên hình 1-14, dây tranzito du c thay b ng so d thay th tham s v t lý. Tính toán theo dòng xoay chi u có th th c hi n du c khi s d ng so d thay th tranzito v i các tham s r , trong dó rB là di n tr kh i vùng c c g c, rE là di n tr vi phân c a ti p giáp phát, rC di n tr vi phân c a ti p giáp góp. Ð don gi n ta gi thi t t ng khu ch d i du c tính mi n t n s trung bình, tín hi u vào là hình sin và di n tr c a ngu n cung c p d i v i dòng xoay chi u b ng không. Các t Cp1, Cp2, CE 19
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito có tr kháng r t bé, xem nhu b ng không. Dòng di n và di n áp trong so d tính theo tr s hi u d ng. Ði n tr vào c a t ng: RV=R1//R2//rV (1-36) IB rB > rE nên: U BE I B .rB I E .rE hay là U BE I B rB (1 ).rE (1-37) Chia c hai v c a phuong trình (1-37) cho IB ta có: rV= rB + (1+ ).rE. Tính g n dúng b c m t c a RV theo rV và giá tr có th c a rB, , rE v i di u ki n R1//R2 (2 3)rV ta s có RV c a t ng EC không vu t quá (1 3)K Xác d nh h s khu ch d i dòng di n c a t ng: Ki = It/IV t hình 1-14 có: RV I B IV (1-38) rV Khi xác d nh dòng It qua IB thì không tính d n rE vì nó r t nh so v i di n tr c a các ph n t m ch ra: r C(E) // RC // Rt I t .I B. (1-39) Rt Ð ý d n bi u th c (1-38) ta có: RV rC (E) // RC // Rt I t I V . . . (1-40) rV Rt và h s khu ch d i dòng xác d nh b i: RV rC (E) // RC // Rt Ki . . (1-41) rV Rt 20
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito H s khu ch d i dòng Ki t l v i h s c a tranzito, các di n tr phân áp c p di n m t chi u c c g c và di n tr RC, Rt. Bi u th c (1-41) cho ta th y c n ch n R1//R2 >>rV và RC > Rt. N u coi RV rV và rC(E) >>RC//Rt thì h s khu ch d i dòng g n dúng. RC // Rt Ki . (1-42) Rt Nhu v y t ng EC có h s khu ch d i dòng tuong d i l n, và n u nhu RC>> Rt thì nó g n b ng h s khu ch d i c a tranzito. Xác d nh h s khu ch d i di n áp c a t ng Ur Ku En I t .Rt Rt Ku Ki . (1-43) I V .(Rn RV ) Rn RV Thay (1-42) vào (1-43) ta có: RC // Rt Ku . (1-44) Rn RV T (1-44) ta th y n u càng l n và di n tr m ch ra c a t ng càng l n so v i di n tr m ch vào thì h s khu ch d i càng l n. Ð c bi t, h s khu ch d i di n áp s tang khi di n tr trong c a ngu n tín hi u gi m. T ng khu ch d i EC th c hi n d o pha c a di n áp ra d i v i di n áp vào. Vi c tang di n áp vào s làm tang dòng c c g c và dòng c c góp c a tranzito, h áp trên Rc tang làm gi m di n áp trên c c góp. Vi c d o pha trong t ng khu ch d i EC du c bi u th b ng d u “-” trong bi u th c Ku Pr 3 H s khu ch d i công su t KP Ku.Ki trong so d EC kho ng (0,2 5).10 l n. PV Ði n tr ra c a t ng. Rr RC // rC (E) (1-45) Vì rC(E) >> RC nên Rr = RC 1.4.2. T ng khu ch d i góp chung (CC) Hình 1-15a là so d t ng khu ch d i CC, còn g i là t ng l p E vì di n áp ra c a nó l y c c E c a tranzito, v tr s g n b ng di n áp vào ( U r U V U BE U V ) và trùng pha v i di n áp vào. Ði n tr RE trong so d dóng vai trò nhu RC trong EC, nghia là t o nên m t di n áp bi n d i d u ra trên nó. T C có nhi m v dua tín hi u ra t i Rt. Ði n tr R1, R2 là b phân áp c p di n m t chi u cho c c g c, xác d nh ch d tinh c a t ng. Ð tang di n tr vào thu ng ngu i ta không 21
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito m c di n tr R2. Tính toán ch d m t chi u tuong t nhu tính toán t ng EC. Ð kh o sát các tham s c a t ng theo dòng xoay chi u, c n chuy n sang so d thay th (hình 1.15b) IB + EC R1 << I IV B rB C I C0 IV CP1 bo T rC IB Rn IE IC CP2 rE Rn UBE R //R UV 1 2 E IE It Rt E En Uv R2 RE Ur n RE Rt Ur It D a. b. Hình 1-15: a. So d t ng khu ch d i CC; b. So d thay th Ði n tr vào c a t ng: RV=R1//R2//rV. Ta có U V I B rB (1 ).(rE R E // Rt) . Chia UV cho IB ta có: rV rB (1 ).(rE R E // Rt). (1-46) T bi u th c (1-46) ta th y rV c a tranzito trong so d CC l n hon trong so d EC. Vì rE thu ng r t nh hon RE//Rt, còn rB nh hon s h ng th hai c a v ph i bi u th c (1-46), nên di n tr vào c a t ng l p c c phát E b ng: R V R1 // R 2 //(1 ).(R E // R t ). (1-47) N u ch n b phân áp d u vào R1, R2 l n thì di n tr vào s l n. Tuy nhiên khi dó không th b qua di n tr rC(E) m c song song v i m ch vào, nên di n tr vào ph i tính: R V R 1 // R 2 // (1 ).(R E // R t ) //rC(E) (1-48) Ði n tr vào l n là m t trong nh ng uu di m quan tr ng c a t ng góp chung, dùng d làm t ng ph i h p v i ngu n tín hi u có di n tr trong l n. Vi c xác d nh h s khu ch d i dòng Ki cung theo phuong pháp gi ng nhu so d EC. Công th c (1-38) dúng v i t ng CC. Vì dòng It dây ch là m t ph n c a dòng IE nên bi u th c (1-39) có d ng: R E // R t I t (1 ).I B . (1-49) R t Và xét d n (1-39) ta có: R V R E // R t I t I V .(1 ). . (1-50) rV R t 22
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito H s khu ch d i dòng trong so d CC: R V R E // R t K i (1 ). . (1-51) rV R t nghia là nó ph thu c vào quan h RV và rV, RE và Rt. Gi thi t RV=rV thì R E // R t K i (1 ). (1-52) R t Khi RE = RC và di n tr Rt gi ng nhau thì h s khu ch d i dßng ®iÖn trong so d phát chung và góp chung g n b ng nhau. H s khu ch d i di n áp tính theo (1-43) ta có: R E // R t K u (1 ). (1-53) R n R V Khi RV >> R n và g n dúng RV (1 ).(R E R t ) thì Ku 1. Nhu v y t ng khu ch d i góp chung d khu ch d i công su t tín hi u trong khi gi nguyên tr s di n áp c a nó. Vì Ku=1 nên h s khu ch d i Kp x p x b ng Ki v tr s . Ði n tr ra c a t ng CC: r R // R // R R R //(r B n 1 2 ) R // r (1-54) r E E 1 E E Ði n tr ra c a t ng nh c (1 50) . Nó du c dùng d ph i h p m ch ra c a t ng khu ch d i v i t i có di n tr nh , khi dó t ng góp chung dùng làm t ng ra c a b khu ch d i có vai trò nhu m t t ng khu ch d i công su t don ch d A không có bi n áp ra. 1.4.3 T ng khu ch d i g c chung (BC). Hình (1-16a) là so d m t t ng khu ch d i g c chung. Các ph n t R1, R2, RE dùng d xác d nh ch d tinh IE. Các ph n t còn l i cung có ch c nang gi ng so d EC. Ð kh o sát các tham s c a t ng khu ch d i BC theo dòng xoay chi u ta s d ng so d tuong duong hình 1-16b. RV R E // rE (1 ).rB (1-55) T (1-55) ta th y di n tr vào c a t ng du c xác d nh ch y u b ng di n tr rE vào kho ng (10 50) . Ði n tr vào nh là nhu c di m co b n c a t ng BC vì t ng dó s là t i l n d i v i ngu n tín hi u vào. I Ð i v i thành ph n xoay chi u thì h s khu ch d i dòng di n c a tranzito là: C và I E <1. H s khu ch d i dòng c a t ng là: 23
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito R C // R t K i . (1-56) R t +EC IC . RC R1 I IE << V E CP2 C IV C rE rC IC P1 Rn R T I Rt B U RE IB r R Ur RE B RC t n uV I1 En R2 Ur CB B a. b. Hình 1-16: a. So d khuy ch d i BC b. So d thay th H s khu ch d i di n áp: R C // R t K u . (1-57) R n R V T (1-57) ta th y khi gi m di n tr trong c a ngu n tín hi u vào s làm tang h s khu ch d i di n áp. Ði n tr ra c a t ng BC là: Rr RC // rC (E) RC (1-58) C n chú ý r ng d c tuy n tinh c a tranzito m c BC có d tuy n tính l n nên tranzito có th dùng v i di n áp c c góp l n hon so d EC. Chính vì v y t ng khu ch d i BC du c dùng khi c n có di n áp d u ra l n. 1.5. T NG KHU CH Ð I Ð O PHA T ng d o pha dùng d khu ch d i tín hi u và cho ra hai tín hi u có biên d b ng nhau nhung pha l ch nhau 1800 (hay ngu c pha nhau). So d t ng khu ch d i d o pha chia t i v hình 1-17a. Tín hi u l y ra t c c phát và c c góp c a tranzito. Tín hi u ra U r 2 l y t c c phát d ng pha v i tín hi uvào UV còn tín hi u ra U r1 l y t c c góp ngu c pha v i tín hi u vào. D ng tín hi u v trên hình 1-17b, c, d. Ta s kh o sát ch tiêu c a t ng tính tuong t nhu t ng CC. R V R 1 // R 2 // rB (1 ).(rE R E // R t2 ) (1-59) ho c tính g n dúng: R V (1 ).(rE R E // R t2 ) (1-60) 24
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito UV b) +E C t R 1 RC 0 CP2 U CP1 T r2 c) Rn Uˆ CP3 Rt Ur1 r 2 U V R2 1 U RE C0 En Ur2 t Rt _ 0 2 a) Ur d) ˆ Ur1 UC0 Hình 1-17: a) So d t ng d o pha t b) c) d) Bi u d th i gian 0 H s khu ch d i di n áp d u ra 1 xác d nh tuong t nhu so d EC, còn d u ra 2 xác d nh tuong t nhu so d CC. (R // R ) K . C t1 (1-61) u1 R n R V (R // R ) K (1 ). E t2 (1-62) u2 R n R V N u ch n RC=RE và có R t1 R t2 thì +E giá tr h s khu ch d i K g n dúng b ng C u1 R Ur1 K và so d này còn g i là m ch d o pha 1 L u 2 L1 2 chia t i. C P T Ura2 T ng d o pha cung có th dùng bi n áp, so d nguyên lý nhu hình 1-18. Rn Hai tín hi u l y ra t hai n a cu n th R2 0 UV c p có pha l ch nhau 180 so v i di m 0. RE CE Khi hai n a cu n th c p có s vòng En b ng nhau thì hai di n áp ra s b ng nhau. _ M ch này có h s khu ch d i l n, d dàng thay d i c c tính c a di n áp ra và còn có tác Hình 1-18: So d t ng d o pha dùng bi n áp d ng ph i h p tr kháng nhung c ng k nh, n ng n và méo l n nên hi n nay ít du c dùng. 25
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito 1.6. CÁC SO Ð CO B N DÙNG TRANZITO TRU NG(FET). Nguyên lý xây d ng t ng khu ch d i dùng tranzito tru ng cung gi ng nhu t ng dùng tranzito lu ng c c. Ði m khác nhau là tranzito tru ng di u khi n b ng di n áp. Khi ch n ch d tinh c a t ng dùng tranzito tru ng c n dua t i d u vào (c c c a G) m t di n áp m t chi u có giá tr và c c tính c n thi t. 1.6.1. T ng khu ch d i c c ngu n chung (SC) So d khu ch d i SC dùng MOSFET có kênh n d t s n cho trên hình 1-19a. T i RD du c m c vào c c máng D, các di n tr R1, RG, RS dùng d xác l p UGS0 ch d tinh. Ði n tr RS s t o ra h i ti p âm dòng di n m t chi u d n d nh ch d tinh khi thay d i nhi t d và do tính t n m n c a tham s tranzito. T CS dùng d kh h i ti p âm dòng xoay chi u. T CP1 d ghép t ng v i ngu n tín hi u vào. Nguyên t c ch n ch d tinh cung gi ng nhu so d tranzito lu ng c c hình 1-12. Công th c (1-24) và (1-25) dùng d ch n ch d tinh, dây có th vi t du i d ng: U DS0 U r U DS (1-63) I D0 I D (1-64) ID PDMax IDMax +E D ID R1 B RD ID0 CP 2 I D P UGS CP T UDS 1 i ID0 Rn Rt U UGS0 PMax Ur UDS0 C A UDS UV US0+UR RG US0 UDS En UG IS0 C RS S ˆ Ur U0S Ur a) b) Hình 1-19: a) So d t ng khuy ch d i SC. b) Ð th xác d nh ch d tinh. Ði m làm vi c tinh P d ch chuy n theo du ng t i m t chi u s qua di m A và B (hình 1- 19b). Ð i v i di m A: IDS = 0, UDS = +ED, d i v i di m B: UDS= 0, ID = ED/(RD+RS). Ði n tr t i 26
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito xoay chi u xác d nh theo Rt = RD//Rt. Trong b khu ch d i nhi u t ng thì t i c a t ng tru c chính là m ch vào c a t ng sau có di n tr vào RV d l n. Trong nh ng tru ng h p nhu v y thì t i xoay chi u c a t ng xác d nh ch y u b ng di n tr RD du c ch n t i thi u cung nh hon RV m t b c n a. Chính vì v y d i v i t ng ti n khu ch d i thì d d c c a du ng t i xoay chi u (du ng C-D) không khác l m so v i du ng t i m t chi u và trong nhi u tru ng h p ngu i ta coi chúng nhu là m t du ng. Trong ch d tinh: U DS0 E D I D0 (R D R S ) (1-65) trong dó: ID0 là dòng máng tinh U DS0 là di n áp c c máng - ngu n tinh. Ði n áp U GS0 là tham s c a d c tuy n ra tinh di qua di m P (hình 1-19b). D a vào d c tuy n c a FET, ta th y ch d tinh di n áp c c G có th có c c tính duong ho c âm d i v i c c ngu n và th m chí có th b ng không. Kh o sát tru ng h p U GS0 0 Ði n tr RS và RG d xác d nh di n áp U GS0 0 trong ch d tinh. Tr s và c c tính c a di n áp trên di n tr RS là do dòng di n IS0=ID0 ch y qua nó quy t d nh, di n tr RS du c xác d nh b i: UGS0 RS (1-66) I D0 Ði n tr RG d d n di n áp U GS0 l y trên RS lên c c c a G c a FET. Ði n tr RG ph i ch n nh hon di n tr vào. Ði u này r t c n thi t d lo i tr nh hu ng c a tính không n d nh theo nhi t d và tính t n m n c a các tham s m ch vào d n di n tr vào c a t ng. Tr s RS thu ng ch n t (1 5)M . Ngoài vi c d m b o di n áp U GS0 yêu c u, di n tr RS còn t o ra h i ti p âm dòng di n m t chi u trong t ng, ngan c n s thay d i dòng ID0 do tác d ng c a nhi t d và tính t n m n tham s c a tranzito và vì th n d nh ch d tinh c a t ng. Ð tang tính n d nh thì c n tang RS nhung ph i b o d m U GS0 . Trong tru ng h p này ph i bù di n áp U S0 b ng cách cung c p cho c c c a di n áp UG0 qua di n tr R1. RG UGS0 US0 UG0 I D0.RS ED . (1-67) RG R1 ED .RG R1 RG (1-68) US0 UGS0 Ði n áp ngu n cung c p: 27
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito ED U DS 0 U S 0 I D0 .RD (1-69) Tr s RD có nh hu ng d n d c tính t n s c a t ng, nó du c tính theo t n s trên c a gi i t n. V i quan di m m r ng d i t n thì ph i gi m RD. Sau khi dã ch n di n tr trong c a tranzito ri, thì ta có th ch n RD=(0,05 0,15).ri. Vi c ch n di n áp U S0 cung theo nh ng di u ki n gi ng nhu di n áp UE0 trong t ng EC, nghia là tang di n áp U S0 s làm tang d n d nh c a di m làm vi c tinh do RS tang, tuy nhiên khi dó c n tang ED. Vì th U S0 thu ng ch n trong kho ng (0,1 0,3)ED. Cung tuong t (1-30) ta có: U I .R E D0 D0 D (1-70) D 0,7 0,9 Khi U GS0 0 ph i m c di n tr RS d d t yêu c u v d n d nh ch d tinh. Lúc dó b t bu c ph i m c R1. Ch n các ph n t d a vào công th c (1-67) d n (1-70), khi dó (1-67), (1-68) ph i cho U GS0 0 ho c là thay d i d u tru c di n áp U GS0 .Ch d U GSO >0 là ch d di n hình c a MOSFET có kênh c m ng lo i n.Vì th n u th c hi n d i d u tru c UGSO trong công th c (1-67), (1-68) có th dùng chúng d tính m ch thiên áp R1, RG c a t ng ngu n chung. Ch n lo i FET ph i chú ý d n các tham s tuong t nhu trong t ng EC, ph i tính d n dòng máng c c d i IDmax, di n áp máng c c d i U DS max, và công su t tiêu tán c c d i trong tranzito PDmax. Gi ng nhu so d EC dùng tranzito lu ng c c, t ng ngu n chung cung làm d o pha tín hi u vào. Ví d d t vào d u vào n a chu k di n áp duong, s làm tang dòng máng và gi m di n áp máng; d u ra s nh n du c n a chu k di n áp c c tính âm. Du i dây ta s phân tích t ng khu ch d i v m t xoay chi u. So d tuong duong thay th t ng SC v trên hình 1-20a có tính d n di n dung gi a các di n c c c a tranzito. CG ri UV CGS CDS RD Rt U a) SU r R1 // RG CG r UV C i CDS GS R R b) D t Ur R1// RG UV Hình 1-20: So d tuong duong thay th t ng S chung 28
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito So d thay th d a trên co s s d ng ngu n dòng m ch ra. Ði n tr RD, Rt m c song song m ch ra xác d nh t i xoay chi u Rt~=RD//Rt. Ði n tr R1, RG cung du c m c song song. Vì di n tr vào thu ng l n hon di n tr R n nhi u, nên di n áp vào c a t ng coi nhu b ng E n T n i t ng Cp1 , Cp2 và t CS khá l n nên di n tr xoay chi u coi nhu b ng không.Vì th trong so d thay th không v nh ng t dó. H s khuy ch d i di n áp t ng t n s trung bình : Ut S.UV .(ri // Rt~ ) Ku S.(ri // Rt~ ) (1-71) UV UV S.ri .R t~ Hay là: Ku= - (1-72) ri R t~ Tr s Sri g i là h s khuy ch d i tinh c a FET.Thay Sri và ta có: .Rt~ Ku (1-73) ri Rt~ D a vào (1-73) có th v so d thay th t ng SC v i ngu n di n áp .U v (hình 1-20b). Trong tru ng h p n u t ng SC là t ng khuy ch d i trong b khuy ch d i nhi u t ng thì R t~ R D // R V R D .N u nhu tính R D ri thì h s khuy ch d i di n áp c a t ng du c tính: K U S.R D (1-74) Ði n tr vào c a t ng SC là: R V R 1 // R G (1-75) Ði n tr ra c a t ng: R r R D // ri R D (1-76) Khi chuy n sang mi n t n s cao thì ph i chú ý d n di n dung vào và ra c a t ng, nghia là c n chú ý d n di n dung gi a các di n c c C GS ,CGD c a tranzito, cung nhu di n dung l p ráp m ch vào C L (Ði n dung c a linh ki n và dây d n m ch vào d i v i c c âm c a ngu n cung c p). t n s cao nh ng di n dung ký sinh k trên s t o nên thành ph n di n kháng c a dòng di n m ch vào ICv ICGS ICGD ICL (1-77) Dòng ICGS, ICL xác d nh b ng di n áp vào UV, còn dòng ICGD xác d nh b ng dòng c c máng - c a. Vì di n áp c c máng ngu c pha v i di n áp vào, nên di n áp gi a c c c a và c c máng s b ng: 29
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito u v u r 1 K u u v Dòng di n vào di n dung c a t ng: I CV = j. .CGS.uv + j. CGD.(1+Ku).UV+j. .CL.UV hay I CV j. .UV CGS+(1+Ku).CGD+CL =j. .CV.UV dây CV là di n dung vào c a t ng: CV=CGS+(1+Ku).CGD+CL (1-78) Ði n dung ra c a t ng ph thu c vào di n dung gi a các di n c c kho ng máng - ngu n và máng - c a, cung nhu di n dung l p ráp m ch ra. Tính di n dung ra cung theo phuong pháp nhu dã tính di n dung vào, có k t qu : 1 K u Cr CDS .CGD CS (1-79) K u 1.6.2. T ng khu ch d i c c máng chung (DC) So d t ng khu ch d i c c máng chung g n gi ng so d CC. Hình 1-21a v so d DC dùng FET có kênh d t s n. Ði n tr R1, RG cùng RS dùng d xác d nh ch d làm vi c tinh c a tranzito. C + ED GD R1 C r P1 C i CP2 GS UV 1 RS Rn UGS Ur Ur u Rt UV Ri // RG RG Rt R U r En US0 S UG 1 (3 T _ a) b) Hình 1-21: T ng khu ch d i c c máng chung a) So d nguyên lý; b) So d tuong duong. Vi c ch n và tính toán d d m b o ch d tinh du c ti n hành tuong t nhu t ng SC. T i m t chi u c a t ng là RS, còn t i xoay chi u là: Rt =RS//Rt. Ð i v i t ng DC di n áp ra t i trùng pha v i di n áp vào Ut UV UGS (1-80) Theo so d thay th thì Ut l i là hàm s c a UGS tác d ng lên d u vào c a tranzito. Ut S.UGS (ri // Rt~ ) Ut hay UGS (1-81) S.(ri // Rt~ ) 30
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito H s khu ch d i di n áp c a t ng tính theo: U t S.(ri // R t~ ) K u (1-82) U V 1 S.(ri // R t~ ) Vì ri >>Rt~ nên: S.R Ku t~ (1-83) 1 S.R t~ H s khu ch d i Ku ph thu c vào d h d n c a tranzito và t i xoay chi u Rt~ c a t ng. H s khu ch d i ti n t i 1 khi tang S và Rt~. Vì v y d i v i t ng DC nên dùng tranzito có d h d n l n. Ð tìm du c các tham s tuong duong c a so d thay th ta s bi n d i công th c (1-82) sau khi thay vào nó S= /ri và khai tri n: ri .Rt~ ri // Rt~ Rt~ ri Sau khi bi n d i ta có: .Rt~ Ku (1-84) ri (1 ).Rt~ Chia c t s và m u s v ph i công th c (1-84) cho 1 và thay Ku=Ut/UV, ta có: Rt~ Ut .UV . (1-85) 1 ri /(1 ) Rt~ D a vào (1-85) ta s du c so d thay th c a t ng hình 1-21b. m ch ra c a so d thay th có ngu n di n áp tuong duong .U 1 V V i di n tr tuong duong ri /(1 ) . M ch vào c a so d thay th hình 1-21b g m ba ph n t gi ng nhau nhu so d thay th SC. D a vào so d hình 1-21b xác d nh du c di n tr ra c a t ng DC 1 1 R =RS // (1-86) r 1 S Ði n tr ra c a t ng DC nh hon t ng SC, và vào kho ng (100 3000) . Vì di n áp gi a c c c a và c c ngu n c a tranzito trong so d l p l i c c ngu n b ng U V U r nên dòng di n vào b n thân c a tranzito s nh hon trong so d SC, và d không n 31
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito d nh nhi t d c a di n tr gi a c a và ngu n nh . Do dó cho phép ta dùng R1, RG l n. Vì v y t ng DC có di n tr vào RV l n (t i vài M ) hon t ng SC. Ði n dung vào c a t ng DC s nh hon c a t ng SC. Ð i v i t ng DC thì c n thi t ph i tính d n thành ph n dòng di n dung vào m ch c a - máng và c a - ngu n c a tranzito, cung nhu thành ph n dòng di n dung l p ráp m ch vào c a t ng. Vì di n áp c c máng không d i, thành ph n dòng di n dung CGD và C1 du c xác d nh b ng di n áp vào. Thành ph n dòng di n dung CGS ph thu c vào di n áp U GS U V U t (1 K u ).U V Dòng vào t ng là: ICV j. .U V CGD CGS .(1 Ku) CL t dó: CV CGD CGS .(1 Ku) CL (1-87) Nhu v y di n dung vào c a t ng DC nh hon c a t ng SC. T (1-87) ta th y n u Ku 1 trong t ng DC thì nh hu ng c a di n dung CSG d n di n dung vào s gi m nhi u. 1.7. CÁC PHUONG PHÁP GHÉP T NG TRONG B KHU CH Ð I M t b khu ch d i thu ng g m nhi u t ng m c n i ti p nhau nhu hình 1-22 (vì th c t m t t ng khu ch d i không d m b o d h s khu ch d i c n thi t). dây tín hi u ra c a t ng d u hay t ng trung gian b t k s là tín hi u vào cho t ng sau nó và t i c a m t t ng là di n tr vào c a t ng sau nó. Ði n tr vào và ra c a b khu ch d i s du c tính theo t ng d u và t ng cu i. Ur Rn UV Ur1=UV2 Ur UV(N- N 1 2 En 1 2 N-1 N Rt H Hình 1-22: So d kh i b khu ch d i nhi u t ng Theo h th c (1-88) h s khu ch d i c a b khu ch d i nhi u t ng b ng tích h s khu ch d i c a m i t ng (tính theo don v s l n) hay b ng t ng c a chúng (tính theo don v dB) U U U U K t ra1 . r 2 rN K .K K u u1 u2 uN En En UV2 UVN (1-88) K (dB) K (dB) K (dB) u u1 uN Vi c ghép gi a các t ng có th dùng t di n, bi n áp hay ghép tr c ti p. 32
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito 1.7.1. Ghép t ng b ng t di n B khu ch d i nhi u t ng ghép t di n v trên hình 1-23. Các di u dã phân tích trong m c 1.6, dúng cho m t t ng trung gian b t k n u thay Rt cho RV. S t ng trong b khu ch d i nhi u t ng xác d nh theo công th c (1-88) xu t phát t h s khu ch d i yêu c u. Vi c tính toán các t ng (ch n và d m b o ch d làm vi c tinh, tính toán ch d xoay chi u) ph i theo th t t t ng cu i cùng tr v t ng d u tiên. +E R2 C C2 R1 R3 R5 R7 R9 R11 CP1 T1 T2 T3 CP2 CP3 Ur Rn R10 UV R2 R4 CE1 R6 R8 En ~ CE3 CE2 R12 Hình 1-23: So d b khu ch d i nhi u t ng ghép di n dung. Tru c h t ta tính t ng cu i cùng. T ng này ph i d m b o dua ra t i Rt công su t tín hi u yêu c u. D a vào h s khu ch d i t ng cu i, ta xác d nh các tham s tín hi u vào c a nó. Và dó chính là s li u ban d u d tính t ng tru c cu i, và ti p t c cho d n t ng d u tiên c a b khu ch d i. Ð u tiên ta tính t n s trung bình f0, b qua nh hu ng c a t di n trong b khu ch d i và không tính d n s ph thu c c a các tham s c a tranzito vào t n s . Trong tru ng h p c n thi t ph i chú ý d n d c tính c a tranzito và nh hu ng c a t di n biên t n c a tín hi u c n khu ch d i, di u này s làm cho di n áp d u ra c a b khu ch d i thay d i c biên d l n pha khi t n s tín hi u vào thay d i. mi n t n s th p, khi t i thu n tr thì nh ng s ph thu c k trên là do t di n trong so d quy t d nh, còn mi n t n s cao thì ch y u là do các tham s c a tranzito quy t d nh. Trong th c t ngu i ta có th nghiên c u nh hu ng c a các y u t trên m t cách d c l p hai mi n t n s th p và cao. Du i dây ta xét d c di m công tác c a b khu ch d i mi n t n s th p. Trong (1-4) khi tính h s khu ch d i c a t ng don dã gi thi t di n tr xoay chi u c a t di n b ng không. Nh ng gi thi t nhu v y ch dúng t n s trung bình. Khi t n s gi m thì d d n di n c a các t n i t ng s gi m. Do dó có h áp trên t nên di n áp c a ngu n tín hi u d t vào t ng d u tiên hay di n áp ra t ng tru c d t vào t ng sau s b gi m. H áp trên t s làm gi m biên d tín hi u d u ra m i t ng c a b khu ch d i nói chung t c là làm gi m h s khu ch d i mi n t n s th p (hình 1-24). nh hu ng c a t n i t ng th hi n r t rõ trong b khu ch d i ghép t ch h s khu ch d i Ku 0 khi f 0. Nhu v y là tr s c a t n i t ng có nh hu ng d n h s khu ch d i mi n t n th p. 33
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito T CE cung nh hu ng d n h s khu ch d i mi n t n th p. Vì khi t n s gi m s làm gi m tác d ng r m ch c a t d i v i di n tr RE và do dó làm tang m c d h i ti p âm dòng xoay chi u trên RE và do dó làm gi m h s khu ch d i. Vi c gi m môdun h s khu ch d i t n s th p Kt du c d c trung b ng h s méo t n s th p c a b khu ch d i. K0 Mt Kt dó chính là tích h s méo t n s c a m i t trong b khu ch d i. M M .M M (1-89) t t1 t 2 t N KU D i t n trung bình 2C''P > CP' > CP K 2a UO i K UO M 1 M KUO t KU0 0 f f fC f''t f't ft ft D i thông b) a) Hình 1-24: a) D ng t ng quát d c tuy n biên d t n s c a b khu ch d i ghép di n dung; b) nh hu ng c a t n i t ng d n d c tuy n t n th p H s méo t n s tính theo: 1 2 Mt 1 ( ) (1-90) t . t Ð i v i t CP1 hình 1-88 thì h ng s th i gian C P1.(R n R V1 ) trong dó R n là di n tr c a ngu n tín hi u vào, R V1 là di n tr vào c a t ng d u tiên. Tuong t ta s xác d nh du c h ng s th i gian cho các t khác trong so d . T n s th p nh t c a gi i thông s du c ch n làm s li u ban d u khi tính b khu ch d i vùng t n s th p. H s méo t n s ng v i t n s th p c a gi i thông có giá tr tu thu c vào nhi m v c a b khu ch d i. Ví d d i v i b khu ch d i âm thanh thu ng ch n b ng 2 . Nhu trên dã gi thi t, mi n t n s trung bình các t di n không gây nh hu ng gì và s d ch pha c a tín hi u d u ra c a b khu ch d i d i v i tín hi u d u vào s là n , dây n là s t ng khu ch d i làm d o pha tín hi u. mi n t n s th p vì trong m ch có t di n nên dòng di n nhanh pha hon so v i di n áp. Nhu v y s d ch pha c a di n áp ra b khu ch d i so v i di n áp vào mi n t n s th p có d c 34
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito tính vu t tru c. Góc d ch pha c a b khu ch d i b ng t ng góc d ch pha c a m i t , và góc d ch pha c a m i t là: 1 t acrtg . (1-91) t . t Ð c tuy n biên d t n s và pha t n s c a b khu ch d i mi n t n th p v trên hình 1-25. Ðu ng nét li n là d c tuy n xét khi nh hu ng c a m t t , còn du ng d t nét là d c tuy n xét khi nh hu ng c a t t c các t trong b khu ch d i. Ð c di m công tác c a b khu ch KUO a) d i mi n t n s cao là s ph thu c h 2 KUO s khu ch d i c a tranzito vào t n s và s t n t i di n dung m t ghép góp 0 f CCE. Nh ng nhân t này nh hu ng d n t d c tuy n t n s c a b khu ch d i mi n t n cao. mi n t n cao s gi m /2 môdun h s c a tranzito cung nhu b) /4 tác d ng r m ch c a di n dung CCE làm gi m h s khu ch d i. 1 f 0 ft H s méo t n s cao xác d nh C _ Hình 1-25: nh hu ng c a t n i t ng d n d c tuy n theo công th c: a) Biên d - t n s ; b) Pha -t n s . 2 M C 1 ( C . C ) (1-92) KU dây C là h ng s th i gian tuong duong c a t ng mi n t n s cao. KU Góc d ch pha do m t t ng a) K 1UO 0 khu ch d i gây ra là: M C K1U0 arctg . (1-93) C C C 0 f Ð c tuy n biên d t n s và pha t n C s mi n t n cao hình 1-26 0 f Trong b khu ch d i có nhi u t ng thì: méo t n s cao b ng tích d méo b) - /4 c a các t ng, còn méo pha b ng t ng méo - /2 phac a t ng t ng T c là: Hình 1-26: nh hu ng tính ch t t n s M C M C1.M C 2 M Cn (1-94) c a T r a n z i t o d n d c tuy n C C1 C 2 Cn (1-95) a) Biên d -t n s ; b) Pha-t n s . 35
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito 1.7.2. Ghép b ng bi n áp Hình 1-27 là so d b khu ch d i ghép b ng bi n áp. Cu n so c p W1 m c vào c c góp T1, cu n th c p W2 m c vào c c g c T2 qua t CP2. Ghép t ng b ng bi n áp cách ly di n áp m t chi u gi a các t ng mà còn làm tang h s khu ch d i chung v di n áp hay dòng di n tu thu c vào bi n áp tang hay gi m áp. Uu di m c a m ch này là di n áp ngu n cung c p cho c c góp c a tranzito l n vì di n áp m t chi u cu n dây bé, do dó cho phép ngu n có di n áp th p. Ngoài ra t ng ghép bi n áp d dàng th c hi n ph i h p tr kháng và thay d i c c tính di n áp tín hi u trên các cu n dây. Tuy nhiên nó có nhu c di m là d c tuy n t n s không b ng ph ng trong gi i t n. K t c u m ch n ng n , c ng k nh, hu h ng s a ch a thay th ph c t p. +EC R R 1 W1 W2 3 RC CP CP2 T Rn T 2 Ur R2 RE R4 En CE Hình 1-27: T ng khu ch d i ghép bi n áp +EC 1.7.3. M ch ghép tr c ti p R3 R5 M ch ghép tr c ti p cho hình R1 1-28. m ch này c c góp c a tranzito T1 T2 tru c d u tr c ti p vào c c g c c a tranzito sau. Cách tr c ti p này làm gi m méo t n s th p trong b khu ch R2 uV R4 R ur d i, du c dùng trong b khu ch d i tín 6 hi u có thành ph n m t chi u (tín hi u bi n thiên ch m). Nhu c di m c a m ch là không t n d ng du c d khu ch d i c a tranzito do ch d c p Hình 1-28: M ch khu ch d i ghép tr c ti p di n m t chi u. 1.8. M T S M CH KHU CH Ð I KHÁC 1.8.1. M ch khu ch d i Ðarlington Khi c n tr kháng vào t ng khu ch d i l n d dòng vào nh , h s khu ch d i l n ta n i m ch khu ch d i theo Ðarlington. M ch g m hai tranzito T1 và T2 d u nhu hình 1-29. Khi c p ngu n tho mãn d T1,T2 làm vi c ch d khu ch d i ta có: 36
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito IC IC1 IC2 IC IC1 còn I E1 I B2 T B qua thành ph n dòng ngu c ban d u ta có: 1 IB1 IC 1.I B1 2 .I B2 1.I B1 2 .(1 1 ).I B1 IC2 T2 1.I B1 2 .I B1 1. 2 .I B1 1. 2 .I B1 Vì 1, 2 1 trong dó 1, 2 th t là h s IE1=IB2 IE2 khu ch d i dòng c a tranzito T1, T2. V y h s khu ch d i dòng c a so d Ðarlington: Hình 1-29: M ch Ðarlington 1. 2 (1-96) Ta tính du c di n áp vào c a m ch: R1 R2 RC CP2 U BE I B1.rV1 I B1.(1 ).rV2 . Nên di n tr vào là: T2 CB R3 U r BE2 r (1 ).r (1-97) Ura V V1 1 V2 C T I B1 P1 1 Ura1 1.8.2. M ch Casc t (Kaskode) UV M ch g m hai tranzito ghép v i nhau, T1 m c phát chung còn T m c g c chung. So d 2 Hình 1-30: M ch khu ch d i Casc t. nhu hình 1-30. Khi có tín hi u vào T1 khu ch d i d t tín hi u ra U ra1 lên c c phát g c T2 di u khi n ti p T2 khu ch d i ti p cho U ra2 . Ta ch ng minh du c h s khu ch d i di n áp c a T1: K 1 u1 2 .R C c a T2: K u 2 rV2 nên h s khu ch d i chung: .R K K .K 2 C (1-98) u1 u 2 rV2 trong dó rv2 là di n tr vào c a tranzito T2. Uu di m co b n c a m ch này là ngan cách nh hu ng c a m ch ra d n m ch vào c a t ng khu ch d i, d c bi t t n s cao. 37
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito 1.8.3. M ch khu ch d i gi i r ng Tín hi u có gi i t n r ng di n hình là tín hi u video. Ð khu ch d i du c gi i t n r ng nhu v y m ch khu ch d i thu ng dùng thêm m t ph n t hi u ch nh. M ch di n c a m t t ng có hình 1-31. m ch này L, R3, C2 là các ph n t hi u ch nh du c ch n phù h p sao cho kho ng t n s 1 trung bình c a gi i t n tb .L , , xem 0 nên t i c a t ng là R4. Thu ng R4 ch n nh tb .C2 hon các t ng khu ch d i khác. kho ng t n s cao fC có C.L d l n nên t i c a t ng g m R4 và C.L nên Ura tang lên. 1 t n s th p t .L , d l n nên t i c a t ng là R4 và R3. Nhu v y nh các ph n t t .C2 hi u ch nh làm tang t i xoay chi u vùng t n s hai d u c a gi i t n nh v y di n áp ra tang lên hai d u vùng dó. Ðu ng 1 bi u th h s khu ch d i tuong d i khi không có ph n t hi u ch nh, du ng 2 là khi có các ph n t hi u ch nh. K/K +E 0 R3 C U T R1 C2 L 1 _ R 4 CP2 1 CP1 2 2 u ( u ra V f R2 RE U Hìn ft ftb fC U b) T a) U RHình 1-31: a) T ng khu ch d i gi i r ng b) Ð c tuy n biên d t n s . 1.8.4. M ch khu ch d i c ng hu ng (ch n l c) M ch khu ch d i c ng hu ng dùng ph bi n các t ng khu ch d i có t n s cao. T i c a t ng là m ch c ng hu ng song song. M ch di n hình hình 1-32. m ch này L1C2, L2C3 c ng hu ng t n s vào. Khi t n s tín hi u vào thay d i các m ch L1C2, L2C3 c n ph i di u ch nh t n s c ng hu ng theo. T c là: 1 1 f 0V . L1C2 L 2C3 38
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito +E C3 L2 L3 ur CP uv L1 C C4 2 R Hình 1-32: T ng khu ch d i c ng hu ng dùng Tranzito tru ng Ð c di m c a m ch, ngoài tác d ng khu ch d i tín hi u nó còn có kh nang ch n l c tín hi u theo t n s . Khi có tín hi u vào thì thành ph n tín hi u t n s b ng và lân c n t n s c ng hu ng c a khung C2L1, b khung này ch n l i dua vào tranzito khu ch d i. Dòng di n ra s t áp trên khung L2C3, c m ng qua L3 cho di n áp ra các t n s dó. 1.9. T NG KHU CH Ð I CÔNG SU T 1.9.1. Ð c di m chung và yêu c u c a t ng khu ch d i công su t T ng khu ch d i công su t là t ng khu ch d i cu i cùng c a b khu ch d i, có tín hi u vào l n. Nó có nhi m v khu ch d i cho ra t i m t công su t l n nh t có th du c. V i d méo cho phép vào b o d m hi u su t cao. Do khu ch d i tín hi u l n, tranzito làm vi c trong mi n không tuy n tính nên không th dùng so d tuong duong tín hi u nh d nghiên c u mà ph i dùng phuong pháp d th . Các tham s co b n c a t ng khu ch d i công su t là: - H s khu ch d i công su t Kp là t s gi a công su t ra và công su t vào. Pr K p PV - Hi u su t là t s công su t ra và công su t cung c p m t chi u P0. P r P0 Hi u su t càng l n thì công su t t n hao trên c c góp c a tranzito càng nh . Các ch d làm vi c c a t ng khu ch d i. T ng khu ch d i có th làm vi c các ch d A, AB, B và C tu thu c vào ch d công tác c a tranzito. 39
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Ch d A là ch d t ng khu ch d i c tín hi u hình sin vào. ch d này góc c t =1800, dòng tinh luôn l n hon biên d dòng di n ra nên méo nh nhung hi u su t r t th p - ch dùng khi yêu c u công su t ra nh . IC IC a) t 0 UBE 0 2 0 UBE IC PCm t Khu v c bão hoà A AB B IB= 0 0 E Khu v c t t C UCE b) IC I IC C IC (A) (AB) (B) (C) IC 0 IC 0 0 t 0 t 0 t 0 t c) Hình 1-33: Minh h a ch d công tác c a t ng khu ch d i công su t a) Ð c tuy n truy n d t c a Tranzito b) Ð c tuy n ra c a Tranzito c) Dòng di n ra ng v i các ch d khi di n áp vào là sin 40
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Ch d AB t ng khu ch d i hon n a hình sin c a tín hi u vào, góc c t 900< <1800. Lúc này dòng tinh bé hon ch d A nên hi u su t cao hon. Ði m làm vi c c a ch d AB g n khu v c t t c a tranzito. Ch d B t ng khu ch d i n a tín hi u hình sin vào, có góc c t =900. ch d này dòng tinh b ng không nên hi u su t cao. Ch d AB và B có hi u su t cao nhung gây méo l n. Ð gi m méo ph i dùng m ch khu ch d i ki u d y kéo mà ta s xét sau dây. Ch d C t ng khu ch d i tín hi u ra bé hon n a hình sin, góc c t <900. Nó du c dùng trong các m ch khu ch d i cao t n có t i là khung c ng hu ng d ch n l c sóng hài mong mu n và d có hi u su t cao. Ch d D tranzito làm nhi m v nhu m t khoá di n t dóng m . Du i tác d ng c a tín hi u vào di u khi n khi tranzito thông bão hoà là khoá dóng, dòng IC d t c c d i, còn khoá m khi tranzito t t, dòng IC = 0. Hình 1-33 minh ho ch d công tác c a t ng khu ch d i công su t. 1.9.2. T ng khu ch d i công su t ch d A Trong t ng khu ch d i ch d A, di m làm vi c thay d i d i x ng xung quanh di m tinh. So v i t ng khu ch d i tín hi u nh , nó ch khác là tín hi u vào l n nên IC0 ph i l n theo. Xét t ng khu ch d i don m c phát chung vì có h s khu ch d i l n và méo nh . M ch di n t ng khu ch d i hình 1-34. IC E C R C O ˆ I C IB0 Q P IC0 +EC RC IB=0 RB 0 UC0 EC CB UCE U T UCE ur=uCE uV C ˆ U C t Hình 1-34: T ng khu ch d i công su t ch d A Zm c phát chung a) So d b) Minh ho d ng tín hi u trên h d c tuy n ra 41 R
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito V i ngu n EC dã ch n, RC dã cho ta d ng du ng t i theo phuong trình. UC + IC.RC = EC. Ch n di m làm vi c sao cho khi tín hi u vào tín hi u ra ch bi n d i trong vùng khu ch d i, ˆ t dó xác d nh du c U C , I C . Ch n tranzito c n tho mãn: ICCP IC max IC0 IC (1-99) U C.CP E C U C0 U C (1-100) PC.CP PC E C .IC0 (1-101) T hình 1-34 ta th y công su t ra c a t ng Pr IC .U C / 2 chính là di n tích tam giác OPQ. Theo giá tr IC0 tìm du c IB0, sau dó xác d nh UB0 và RB. Công su t ra c a t ng: I .U P C C (1-102) r 2 Công su t tiêu th c a ngu n cung c p: P0 IC0 .E C (1-103) Hi u su t c a m ch c c góp: P U .I r C C P0 2.IC0 .E C E T hình v ta th y khi U U C và I I thì có =25%. C C0 2 C C0 max N u dùng m ch ra ghép bi n áp, th c hi n du c ph i h p tr kháng và t n d ng du c ngu n nuôi EC, hi u su t c c d i có th d t 50%. Công su t tiêu hao trên m t ghép góp: 1 P P P I .E .U .I . (1-104) C 0 r C0 C 2 C C T 1-104 ta th y công su t PC ph thu c vào tín hi u ra. Khi không có tín hi u PC=P0 nên ch d nhi t c a tranzito ph i tính theo công su t P0. 1.9.3. T ng khu ch d i công su t d y kéo ch d B hay AB có bi n áp So d t ng khu ch d i công su t d y kéo có bi n áp ra v trên hình (1-35) g m hai tranzito T1, T2. T i du c m c v i t ng khu ch d i qua bi n áp ra BA2. M ch c c góp c a m i tranzito m c v i n a cu n so c p bi n áp. T s bi n áp là n2=W21/Wt=W22/Wt. 42
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito IC1 R T1 W 11 R2 W - + 21 UV WV Rt Wt W12 EC W22 IC2 T2 Hình 1-35: T ng d y kéo ghép bi n áp Bi n áp BA1 có h s bi n áp là n1=WV/W11=WV/W12 d m b o cung c p tín hi u vào c c g c c a hai tranzito. T ng có th làm vi c ch d B hay AB. Trong ch d AB thiên áp l y trên c c g c c a hai tranzito du c l y t ngu n nuôi EC b ng b phân áp R1, R2. Trong ch d B thiên áp ban d u b ng không nên không c n R1. Khi dó di n tr R2 du c dùng d d m b o công tác cho m ch vào c a tranzito trong ch d g n v i ch d ngu n dòng. Ð u tiên xét so d làm vi c ch d B. Lúc không có tín hi u vào di n áp trên c c g c c a hai tranzito b ng không. N u không tính d n dòng di n ngu c c c góp thì có th coi dòng di n b ng không. Ði n áp trên t i b ng không. Trên c c góp các tranzito có di n áp b ng EC. Khi có tín hi u vào, b t d u n a chu k duong, khi dó trên W11 c a bi n áp BA1 có n a chu k di n áp duong, còn trên W12 có n a chu k di n áp âm d i v i di m IC chung. K t qu là tranzito T2 t t, T1 làm vi c có dòng IC1 .IB1 . Trên cu n W21 s t o nên di n áp 2 U21 IC1.R t~ IC1.n 2 .R t Trên t i có U 21 ˆ IC n a sóng di n áp duong U t 2 . n 2 iC Khi tín hi u vào chuy n sang n a chu k âm, c c tính trên cu n th c p bi n áp vào d i d u. Lúc dó T1 t t, T2 0 IC0 EC UCE khu ch d i dua ra t i n a chu k tín UCE U hi u sau. Ð tín hi u ra không méo c n CE ch n 1 2 . Nhu v y hai tranzito T1, T2 thay nhau làm vi c theo c c tính c a tín hi u vào Quá trình làm vi c mô t trên hình (1-36). Ðu ng t i m t chi u uˆ xu t phát t di m to d (0, EC) vì di n C tr m t chi u c a cu n dây không dáng Hình 1-36: Ð th tính t ng công su t 43
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito k . Do U BE0 0 nên dòng c c góp xác d nh t dòng di n ngu c c a nó. Ðu ng t i xoay chi u 2 c t du ng t i m t chi u t i (IC0, UC = EC) v i R t~ n 2 .R t . Công su t ra c a t ng tính du c theo di n tích tam giác: U .I P C C (1-105) r 2 Công su t dua ra t i có tính d n hi u su t c a bi n áp là: Pt Pr . b / a2 (1-106) Tr s trung bình dòng tiêu th t ngu n: 1 2.IC I0 IC sin .d (1-107) 0 Công su t tiêu th t ngu n cung c p: 2.E C .IC P0 (1-108) Hi u su t c a m ch c c góp: ˆ Pr .U C C (1-109) P0 4.E C UC Hi u su t c a t ng: b/ a2. . 4 EC ˆ N u b / a 1 thì 78,5% khi U C E C . ˆ Th c t U C E C do vòng cong c a d c tuy n và b/a = 0,8 nên =0,6 0,7. Công su t tiêu th trên m t ghép góp: 2.E .I 1 P P P C C .U I (1-110) C 0 r 2 C C ˆ 2 2.UC EC 1 UC hay PC (1-111) .Rt~ 2 Rt~ PC ph thu c vào U C . PC max khi U C 0,64.E C 2 E 2 P = . C (1-112) C max 2 2 .n 2 R t 44
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Ð tránh méo do tính không du ng th ng do n d u d c tuy n vào tranzito khi dòng c c g c bé, dó là hi n tu ng méo g c nhu v trên hình 1-37.Ta cho t ng làm vi c ch d AB. Khi dó c n có di n áp UBE và IB0 ban d u (nh có R1, R2). ch d này UBE0, IB0, IC0 bé nên các công th c dùng cho ch d B v n dúng, xem hình 1-38. IB T1 IB T1 UB ib1 IB0 ib1 t IB0 0 ib2 UBE ib2 UB T2 T2 Hình 1-37: nh hu ng d không du ng th ng c a Hình 1-38: Gi m méo không du ng d c tuy n vào Tranzito d n méo d ng tín hi u th ng trong ch d AB trong ch d B 1.9.4. M ch khu ch d i công su t d y kéo không bi n áp 1.9.4.1. M ch dùng tranzito cùng lo i: +EC +EC R1 R3 R1 R3 iC2 iC2 T2 CP2 CP2 T2 UV2 UV2 Rt _ C + CP1 CP1 T1 i iC1 R UV1 T1 C1 UV1 t _ R2 R4 R2 R4 a) b) Hình 1-39: M ch d y kéo không bi n áp dùng tranzito cùng lo i. 45
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito Cho trên hình 1-39.a, b. M ch 1-39a c p ngu n x ng còn hình 1-39b c p ngu n don.Do tín hi u có biên d b ng nhau nhung pha ngu c nhau nên hai tranzito T1, T2 thay nhau làm vi c khu ch d i tín hi u ra t i. Ð t ng làm vi c ch d AB c n ch n b phân áp R1 R4 phù h p. 1.9.4.2. M ch dùng tranzito khác lo i trên hình 1-40. _ -EC R1 R1 T2 T2 EC1 Rt CP C CP + T1 Rt T1 EC2 UV UV UV R2 R2 + + Hình 1-40: M ch d y kéo không bi n áp ra dùng tranzito khác lo i Các tranzito T1, T2 khác lo i: n-p-n và p-n-p nhung ph i cùng tham s , d c bi t là h s ( 1 = 2). Ð c di m c a m ch này ch c n m t tín hi u vào hai dèn thay nhau làm vi c cho tín hi u ra t i. Ð tránh méo do tranzito làm vi c ch d B, m c hai di t vào gi a các c c g c t o di n áp U ban d u, khi dó tranzito công su t làm vi c sang ch d AB. BEO U U U U . D1 D2 BE0T1 EB0T2 M ch di n nhu hình 1- 41a; hình 1-41b dùng cho tranzito Ðarlington . +E +EC C R3 R3 T1 R1 T1 R1 D1 ' D1 T1 D2 ' D2 T2 2U BE0 Rt D3 U r T2 R T2 C U r t C P1 P1 D + T3 R U V R2 U V 2 + -EC -EC a) b) Hình 1-41: T ng khuy ch d i d y kéo n i ti p và t ng kích a) Dùng tranzito khác lo i; b) Dùng tranzito Ðarlington khác lo i. 46
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito TÓM T T V n d chính c a chuong là khu ch d i tín hi u. M ch khu ch d i có nhi m v khu ch d i tín hi u l n lên v i d méo cho phép. K t thúc chuong yêu c u ngu i h c hi u và n m du c: Ð nh nghia m ch khu ch d i, các tham s d c trung cho b khu ch d i: h s khu ch d i di n áp, h s khu ch d i dòng di n, h s khu ch d i công su t, tr kháng vào, tr kháng ra, méo t n s , méo phi tuy n, hi u su t. V n d phân c c cho tranzito ch d khu ch d i. V i tranzito lu ng c c thu n PNP c n cung c p di n áp m t chi u sao cho UBE 0, UCE > 0. C n n m du c b n ki u m ch cung c p di n áp m t chi u phân c c cho tranzito, tác d ng các linh ki n trong m ch, so sánh du c uu nhu c di m c a các phuong pháp dó. H i ti p: h i ti p là l y m t ph n tín hi u d u ra dua tr v d u vào. Có h i ti p duong và h i ti p âm. H i ti p duong là di n áp h i ti p v cùng pha v i tín hi u vào, lo i h i ti p này dùng trong các m ch t o dao d ng. H i ti p âm là di n áp h i ti p v ngu c pha v i tín hi u vào. H i ti p lo i này làm gi m h s khu ch d i c a m ch nhung c i thi n du c nhi u ch tiêu ch t lu ng c a m ch khu ch d i: làm gi m t p âm, gi m méo t n s , gi m méo phi tuy n, tang d n d nh d khu ch d i. Xét d u ra c a m ch khu ch d i có h i ti p có khái ni m h i ti p di n áp, h i ti p dòng di n. Khi di n áp h i ti p t l v i dòng di n ra g i là h i ti p dòng di n, t l v i di n áp ra g i là h i ti p di n áp. Xét d u vào m ch khu ch d i có h i ti p có khái ni m h i ti p m c n i ti p, h i ti p m c song song. H i ti p m c n i ti p là di n áp h i ti p m c n i ti p v i tín hi u vào, h i ti p song song là di n áp h i ti p m c song song v i tín hi u vào. Ð minh ho ph n h i ti p phân tích m ch di n hình 1-11. hình 1-11a có h i ti p âm dòng di n trên di n tr RE: Uht = IE.RE. hình 1-11b có h i ti p âm dòng di n trên RE1, RE2 và h i ti p âm di n áp t t ng sau dua v trên RE1: Uht = Ur.RE1 /(R + RE1). Các so d khu ch d i co b n dùng tranzito lu ng c c: T ng khu ch d i c c phát chung: m ch này có c c phát n i d t v xoay chi u chung cho d u vào và d u ra. C n hi u du c tác d ng các linh ki n trong m ch. T i m t chi u c a t ng RE n i ti p v i RC, t i xoay chi u c a t ng RC // Rt. Cách chuy n v so d tuong duong d xác d nh tr kháng vào, tr kháng ra, h s khu ch d i di n áp, h s khu ch d i dòng di n c a t ng. So d hình 1-14 có du c khi các t Cp1, Cp2, CE t i t n s làm vi c r t nh , xem nhu b ng không. Tranzito du c thay b ng di n tr rE, rB, rC và ngu n dòng IB. Ngu n cung c p EC có n i tr r t nh xem nhu b ng không nên v xoay chi u di m duong ngu n và d t là nhu nhau. T ng này có h s khu ch d i di n áp âm có nghia là tín hi u ra ngu c pha v i tín hi u vào. 47
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito T ng khu ch d i g c chung, góp chung cung phân tích tuong t d n m du c các v n d trên. Ð c di m c a hai t ng này là tín hi u ra cùng pha v i tín hi u vào, hai t ng d u có h s khu ch d i di n áp duong. T ng khu ch d i góp chung có t i m t chi u RE, t i xoay chi u RE //Rt. So d khu ch d i dùng tranzito tru ng nghiên c u hai so d c c ngu n chung và c c máng chung. T ng khu ch d i c c ngu n chung có c c ngu n n i d t v xoay chi u, t ng khu ch d i máng chung có c c máng n i d t v xoay chi u. C n n m du c cách v m ch, tác d ng các linh ki n trong m ch, t i m t chi u, t i xoay chi u c a t ng cung nhu xác d nh du c các thông s : tr kháng vào, tr kháng ra, h s khu ch d i di n áp c a các t ng. T ng khu ch d i c c ngu n chung có t i m t chi u RS n i ti p RD, t i xoay chi u RD//Rt. T ng khu ch d i c c máng chungcó t i m t chi u RS, t i xoay chi u RS//Rt. T ng khu ch d i d o pha: t ng có nhi m v khu ch d i và t o ra hai tín hi u d u ra có biên d b ng nhau, pha ngu c nhau. Có hai m ch co b n là m ch khu ch d i d o pha chia t i và m ch khu ch d i d o pha ghép bi n áp. C n n m du c nguyên lý làm vi c d th c hi n du c nhi m v trên. Phuong pháp ghép t ng trong b khu ch d i: có ba phuong pháp ghép t ng: phuong pháp ghép b ng t di n. Các t ng ghép v i nhau qua t di n d cách li di n áp m t chi u, d n tín hi u xoay chi u qua. Các t n i t ng du c ch n sao cho d i v i tín hi u tr kháng c a chúng r t nh , xem nhu b ng không. Uu di m c a phuong pháp này là m ch g n nh , tuy nhiên có nhu c di m không ph i h p du c tr kháng ra t ng tru c v i tr kháng vào t ng sau. Phuong pháp ghép t ng b ng bi n áp: t ng tru c ghép v i t ng sao qua bi n áp d cách li di n áp m t chi u. M ch này c uu di m là ph i h p du c tr kháng gi a t ng tru c v i t ng sau, t n d ng du c ngu n nuôi. Tuy nhiên m ch có nhu c di m là n ng, c ng k nh vì bi n áp có kích thu c l n khi làm vi c t n s th p. M ch ch thích h p khi làm vi c t n s cao. Phuong pháp ghép t ng tr c ti p gi m du c linh ki n, gi m méo t n s . Nhung vi c phân c c cho các tranzito khó khan vì có s nh hu ng l n nhau. M t s m ch khu ch d i khác: M ch khu ch d i Darlington. M ch này có h s khu ch d i dòng di n b ng tích h s khu ch d i c a hai tranzito nên r t l n. Nó có th cho dòng ra l n khi dòng vào nh . M ch khu ch d i Casc t g m có hai tranzito d u n i ti p v i nhau v m t m t chi u m ch này du c dùng khu ch d i tín hi u vùng t n s cao d tránh ghép ký sinh gi a d u ra v d u vào qua di n dung thông du ng CBC. M ch khu ch d i c ng hu ng có t i là m ch c ng hu ng song song. Ngoài nhi m v khu ch d i m ch còn có nhi m v ch n l c tín hi u theo t n s , thu ng dùng làm m ch khu ch d i tín hi u có t n s cao. T ng khu ch d i công su t dùng d khu ch d i công su t ra t i. Yêu c u m ch khu ch d i cho công su t ra l n v i d méo cho phép và hi u su t cao. Ð c di m c a t ng là biên d tín hi u vào l n. Khi phân tích và tính toán dùng phuong pháp d th trên d c tuy n d có d chính xác cao. T ng khu ch d i công su t don làm vi c ch d A cho công su t ra bé. T ng khu ch d i công su t d y kéo cho công su t ra kém làm vi c ch d AB d gi m méo và có hi u su t cao. M ch khu ch d i công su t d y kéo dùng tranzito cùng lo i có th dùng m ch ghép bi n áp ho c m ch không dùng bi n áp. Khi dùng m ch khu ch d i công su t d y kéo không bi n áp phía tru c ph i có t ng d o pha chia t i. M ch khu ch d i công su t dây kéo dùng tranzito khác lo i có uu di m don gi n, phía tru c không c n t ng khu ch d i d o pha và có h i ti p âm dòng di n toàn 48
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito ph n trên t i Rt: Uht = Ir.Rt (hình 1-41a) . C n chú ý hai tranzito trong t ng khu ch d i công su t d y kéo có tham s gi ng nhau d c bi t là h s khu ch d i dòng và k t c u m ch d i x ng d có méo phi tuy n nh . CÂU H I VÀ BÀI T P 1.1. Nêu d nh nghia và các tham s c a m ch khu ch d i? 1.2. Nêu các phuong pháp c p ngu n phân c c cho tranzito ch d khu ch d i? Uu nhu c di m c a các phuong pháp dó? 1.3. Th nào là h i ti p trong m ch khu ch d i? h i ti p âm, h i ti p duong? 1.4. Th nào là h i ti p dòng di n, h i ti p di n áp? 1.5. Th nào là h i ti p m c song song, h i ti p m c n i ti p? 1.6. Nêu các uu di m c a h i ti p mtong m ch khu ch d i? 1.7. Trình bày t ng khu ch d i m c c c phát chung? 1.8. Trình bày t ng khu ch d i m c c c góp chung? 1.9. Trình bày t ng khu ch d i m c c c g c chung? 1.10. Trình bày t ng khu ch d i m c c c ngu n chung? 1.11. Trình bày t ng khu ch d i m c c c máng chung? 1.12. Trình bày phuong pháp ghép t ng b ng t , uu nhu c di m? 1.13. T i sao trong b khu ch d i ghép t , t n i t ng gây méo t n s th p? 1.14. Trình bày phuong pháp ghép t ng b ng bi n áp, uu nhu c di m? 1.15. Trình bày phuong pháp ghép t ng tr c ti p, uu nhu c di m? 1.16. Nguyên nhân gây méo t n s cao trong b khu ch d i? 1.17. Nêu phuong pháp nâng cao ch t lu ng c a b khu ch d i? 1.18. Ð c di m c a t ng khu ch d i gi i r ng? 1.19. Ð c di m c a t ng khu ch d i c ng hu ng? 1.20. Trong t ng khu ch d i công su t d y kéo dùng tranzito khác lo i có h i ti p không? n u có thu c lo i h i ti p gì? 1.21. Th nào là ch d A, B, AB, C c a t ng khu ch d i? 1.22. T i sao t ng khuy ch d i công su t don cho làm vi c ch d A, t ng d y kéo làm vi c ch d AB? 1.23. Th nào là t ng khu ch d i d o pha ? Nêu các lo i m ch d o pha dã h c? 1.24. T i sao khi phân tích các t ng khu ch d i co b n ta dùng phuong pháp m ch tuong duong? 49
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito 1.25. T i sao khi phân tích t ng khu ch d i công su t ph i dùng phuong pháp d th (trên d c tuy n vào, d c tuy n ra c a tranzito)? 1.26. Nêu d c di m c a t ng khu ch d i Darlington? 1.27. Nêu d c di m c a t ng khu ch d i Casc t? 1.28. Phân tích các lo i h i ti p hình 1-11? Xác d nh bi u th c tính các di n áp h i ti p dó? 1.29. Cho t ng khu ch d i hình P 1.29 bi t các tham s c a m ch Ec = +12v, +Ec R1 Uv T C2 C1 Hình P1-29. R2 Rt R1 = 300k ; R2 = 2,7 k ; = 99, ch n Ube0 = 0,6V. a. Xác d nh các giá tr dòng di n và di n áp m t chi u trên các c c c a tranzito? b. Bi t Rt = 2,7k , xác d nh t i m t chi u và t i xoay chi u c a t ng khu ch d i ? V du ng t i m t chi u và xác d nh di m làm vi c tinh Q ? 1.30. Cho t ng khu ch d i hình P1.30. Bi t Ec = +12v, R1 = 20k +Ec, R2 = 4k , R3 = 4k , R4 = 1k , = 99. R1 R3 C2 C1 T Rt Hình P1-30. R2 R4 C3 a. Xác d nh ch d dòng di n và di n áp m t chi u trên các c c c a tranzito ? 50
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito b. Bi t Rt = 8k , xác d nh giá tr t i m t chi u, t i xoay chi u c a t ng khu ch d i. V du ng t i m t chi u và xác d nh di m làm vi c Q? 1.31. Cho t ng khu ch d i công su t d y kéo trên hình P1.31. Gi thi t tranzito lý tu ng. Bi t Ube0 = Ud = 0,5v. Thiên áp cho tranzito du c th c hi n sao cho d t biên d tín hi u ra c c d i không méo. T C1, C2 tr kháng xem nhu b ng không t i t n s làm vi c. a. Gi i thích nguyên lý làm vi c c a so d ? b. Tính R1, R2 sao cho dòng phân c c qua chúng là 1mA? c. Cho Rt = 100 . Tính công su t ra c c d i và hi u su t c a t ng (b qua công su t t n hao trong m ch thiên áp)? +Ec R1 T1 D1 Uv C1 C2 Hình P1-31. D2 T2 Rt R2 1.32. Méo t n s trong m ch khu ch d i là: a. Méo mà h s khu ch d i c a m ch b thay d i kho ng t n s hai d u c a gi i t n. b. Méo làm xu t hi n thêm t n s m i d u ra. c. Méo mà h s khu ch d i không thay d i theo t n s . d. Méo mà h s khu ch d i không ph thu c vào t n s . 1.33. Méo phi tuy n trong m ch khu ch d i là: a. Méo làm xu t hi n thêm thành ph n t n s m i d u ra. b. Méo làm gi m tín hi u ra hai d u gi i t n. c. Méo làm tín hi u ra ngu c pha tín hi u vào. d. Méo làm tín hi u ra l ch pha v i tín hi u vào. 1.34. T i m t chi u c a t ng khu ch d i là: a. Các di n tr mà dòng m t chi u d u ra ch y qua. b. Các di n tr mà dòng xoay chi u d u ra ch y qua. c. Các di n tr mà dòng m t chi u và xoay chi u d u ra cùng ch y qua. 51
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito d. Các di n tr dòng m t chi u d u ra không ch y qua. 1.35. T i m t chi u trong t ng khu ch d i c c phát chung là: a. Rt- = RE + Rt. b. Rt- = Rt + RC. c. Rt- = RC + RE. d. Rt- = RC. 1.36. T i m t chi u trong t ng khu ch d i c c góp chung là: a. Rt- = RE + Rt. b. Rt- = RE //Rt c. Rt- = RE. d. Rt- = Rt. 1.37. T i xoay chi u c a t ng khu ch d i là: a. Các di n tr mà dòng m t chi u và xoay chi u d u ra cùng ch y qua. b. Các di n tr mà dòng m t chi u d u ra ch y qua. c. Các di n tr mà dòng xoay chi u d u ra ch y qua. d. Các di n tr dòng xoay chi u d u ra không ch y qua. 1.38. T i xoay chi u c a t ng khu ch d i c c phát chung là: a. Rt~ = RE //Rt. b. Rt~ = RC //Rt. c. Rt~ = Rt + RC. d. Rt~ = Rt. 1.39. T i xoay chi u c a t ng khu ch d i c c góp chung là: a. Rt~ = RE. b. Rt~ = RE //Rt. c. Rt~ = Rt + RE. d. Rt~ = Rt. 1.40. T i m t chi u c a t ng khu ch d i c c ngu n chung là: a. Rt- = RS + RD. b. Rt- = RS. c. Rt- = RD. d. Rt- = RD//Rt. 1.41 T i m t chi u c a t ng khu ch d i c c máng chung là: a. Rt- = Rt //RS. b. Rt- = RS. c. Rt- = Rt + RS. d. Rt- = Rt. 1.42 T i xoay chi u c a t ng khu ch d i c c ngu n chung là: a. Rt~ = RD //Rt. b. Rt~ = RD + Rt. c. Rt~ = RS + Rt. d. Rt~ = Rt. 1.43. H s khu ch d i di n áp c a b khu ch d i có n t ng khi h s khu ch d i t ng t ng th t K1, K2 .Kn là: a. K = K1.K2 .Kn. b. K = K1 + K2 + + Kn. c. B ng t ng d i s các h s khu ch d i. 52
Chuong 1: M ch khu ch d i Tranzito d. K = K1 + K2 + - Kn. 1.44. Méo t n s c a b khu ch d i có n t ng khi d méo t n s c a các t ng th t M1, M2 Mn là: a. M = M1.M2 Mn. b. M = M1 + M2 + + Mn. c. B ng t n d i s các d méo. d. M = M1 + M2 + - Mn. 1.45. H s khu ch d i dòng di n c a c p khu ch dai Darlington khi h s khu ch d i c a các tranzito 1, 2 là: a. = 1. 2. b. = 1 + 2. c. = 2 - 1. d. = 1 - 2. 1.46. Tác d ng c a di t D1, D2 trong t ng khu ch d i công su t d y kéo dùng tranzito khác lo i là: a. Ð phân c c cho các tranzito công su t làm vi c ch d AB và n d nh di m làm vi c cho t ng. b. Ð cho các tranzito công su t làm vi c ch d A. c. Ð n d nh di m làm vi c cho các tranzito công su t. d. Ð các tranzito công su t làm vi c ch d B. 1.47. T ng khu ch d i công suât d y kéo dùng tranzito khác lo i: a. Có h i ti p âm dòng di n. b. Không có h i ti p. c. Có h i ti p âm di n áp. d. Có h i ti p âm dòng di n và h i ti p âm di n áp. 53
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán CHUONG 2: B KHU CH Ð I THU T TOÁN GI I THI U CHUNG Chuong này nêu các tính ch t c a b khu ch d i thu t toán (BKÐTT), t ng khu ch d i vi sai và các m ch di n ng d ng BKÐTT. N i dung c a chuong g m: - Tính ch t chung c a BKÐTT: tr kháng vào, tr kháng ra, h s khu ch d i. Gi i thi u d c tuy n truy n d t, d c tuy n t n s c a BKÐTT - M ch khu ch d i vi sai: c u t o c a t ng khu ch d i vi sai co b n, t ng khu ch d i vi sai có t i d ng ki u guong dòng, t ng khu ch d i vi sai dùng tranzito tru ng. - M ch khu ch d i d o, m ch khu ch d i thu n, m ch khu ch d i l p l i. - Phuong pháp ch ng trôi và bù di m không: dùng di n tr cân b ng, dùng ngu n nuôi d hi u ch nh di n áp m t chi u d u ra ch d tinh c a BKÐTT. M c dích c a nh ng phuong pháp này là giu cho di n áp d u ra cân b ng không khi không có tín hi u vào. - M ch c ng: có m ch c ng thu n, m ch c ng d o. M ch c ng thu n các tín hi u c n c ng dua vào c a thuân. M ch c ng d o các tín hi u c n c ng dua vào c a d o. - M ch tr : tín hi u dua vào hai c a thu n và d o. Tín hi u b tr dua vào c a c ng, tín hi u tr dua vào c a d o. - M ch vi phân: m ch vi phân là m ch mà di n áp ra t l v i vi phân c a di n áp vào. - M ch tích phân: m ch tích phân là m ch mà di n áp ra t l v i tích phân di n áp vào. - M ch t o hàm loga: di n áp ra t l v i logarit t nhiên c a di n áp vào. - M ch t o hàm mu: di n áp ra t l v i mu logarit t nhiên c a di n áp vào - M ch nhân tuong t : cho di n áp ra t l v i tích t c th i các di n áp vào. - M ch l c tích c c: c u t o m ch l c tích c c g m có BKÐTT k t h p v i các ph n t RC. M ch l c tích c c làm vi c vùng t n tháp có uu di m g n nh , ph m ch t l c cao. Có các m ch l c thông cao, thông th p, thông gi i, ch n gi i tuong t nhu các m ch l c th d ng. B c c a b l c là s t di n ch a trong m ch l c dó. - Các m ch di n s d ng BKÐTT trên d u làm vi c ch d tuy n tính.Trong quá trình ch ng minh các công th c di n áp ra c a m ch luôn coi hi u di n áp gi a hai c a vào BKÐTT U0 r t bé, g n dúng xem nhu b ng không. - C n chú ý các m ch di n BKÐTT d u du c c p ngu n d i x ng E. Khi v m ch nhi u lúc không v ngu n vào, nhung xem nhu m c d nh. Ði n áp ra d t c c d i Ur = +Urmax khi BKÐTT bão hoà duong. Ði n áp ra d t c c ti u Ur = -Urmax khi BKÐTT bão hoà âm, trong dó g n dúng Urmax = E – 2 vôn. 54
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán K t thúc chuong này yêu c u ngu i h c v n d ng lý thuy t làm t t các bài t p . Qua dó hi u bài sâu s c hon ,nh m ch di n chính xác hon. N I DUNG Danh t khu ch d i thu t toán’’ thu c v b khu ch d i dòng m t chi u có h s khu ch d i l n, có hai d u vào vi sai và m t d u ra chung. Tên g i này có quan h t i vi c ng d ng d u tiên c a chúng ch y u d th c hi n các phép tính c ng, tr , tích phân v v Hi n nay b khu ch d i thu t toán dóng vai trò quan tr ng và ng d ng r ng rãi trong k thu t khu ch d i, t o tín hi u hình sin và xung, trong b n áp và b l c tích c c v.v 2.1. CÁC TÍNH CH T CHUNG C A BKÐTT B khu ch d i thu t toán du c bi u di n trên hình 2-1. Trong dó Ut, It là di n áp, dòng di n vào c a thu n. Ud, Id là di n áp, dòng di n vào c a d o.Ur ,Ir di n áp ra và dòng di n ra. U0 là di n áp vào gi a hai c a. B khu ch d i thu t toán khu ch d i hi u di n áp U0=Ut-Ud v i h s khu ch d i K0 > 0. +E Do dó di n áp ra: C T It U r =K0.U0=K0(Ut-Ud) (2-1) + Ir U0 I U d N u U d 0 thì U r K o .U t lúc t Ð - Ura này di n áp ra cùng pha v i di n áp vào U t . Ud -EC Vì v y c a T g i là c a thu n c a b khuy ch d i thu t toán và ký hi u d u “+”. Hình 2-1: B khu ch d i thu t toán Tuong t nhu v y khi U t = 0 thì U r K 0 .U d, di n áp ra ngu c pha v i di n áp vào nên c a Ð là c a d o c a b khuy ch d i thu t toán và ký hi u d u “-”. Ngoài ra b khu ch d i có hai c a d u v i ngu n nuôi d i x ng E C và các c a d ch nh l ch không và bù t n. M t b khu ch d i thu t toán lý tu ng có nh ng tính ch t sau: + Tr kháng vào ZV = + Tr kháng ra Zra = 0 (2-2) + H s khu ch d i K0 = 4 6 Th c t b khu ch d i thu t toán có K0=10 10 vùng t n s th p. Lên vùng t n s cao h s khu ch d i gi m xu ng. Nguyên nhân do s ph thu c tham s c a Tranzito và di n dung ký sinh trong so d . Ð c tuy n truy n d t, d c tuy n biên d và dac tuy n pha nhu hình 2-2 và 2-3. IC khu ch d i thu t toán có kh nang nén tín hi u d ng pha. 55
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Ura K EC K0 K d u vào 0 thu n 2 - f E U 0 V 0 a) Ð c tuy n biên d f d u vào 0 d o o - 45 o E 90 Hình 2-2: Ð c tuy n truy n d t c a b 180o khu ch d i thu t toán 360o b) Ð c tuy n pha Hình 2-3: Ð c tuy n biên d và d c tuy n pha c a b khu ch d i thu t toán G i K CM là h s khu ch d i tín hi u d ng pha thì h s nén tín hi u d ng pha du c xác d nh theo bi u th c: K G 0 (2-3) K CM Thu ng G =103 105. M t b khu ch d i thu t toán thu ng có 4 t ng ghép tr c ti p v i nhau. T ng vào là t ng khu ch d i vi sai, ti p theo là t ng khuy ch d i trung gian (có th là t ng d m hay khu ch d i vi sai hai), d n t ng d ch m c và t ng khu ch d i ra. 2.2. M CH KH CH Ð I VI SAI Trong IC khu ch d i thu t toán, phía d u vào m ch khu ch d i vi sai có m t d n hai t ng. Hình 2-4 là c u trúc di n hình c a m t t ng khu ch d i vi sai làm vi c theo nguyên lý c u cân b ng song song. Hai nhánh c u là RC1 và RC2, còn hai nhánh kia là các Tranzito T1 và T2 du c ch t o trong cùng m t di u ki n sao cho R C1 R C2 và T1, T2 có các thông s gi ng h t nhau. Ði n áp l y ra gi a hai c c góp (ki u ra d i x ng) hay trên m i c c góp v i d t (ki u ra không d i x ng). Tranzito T3 làm ngu n n dòng gi n d nh dòng IE (là t ng dòng IE1 và IE2) c a tranzito T1, T2. Trong so d ngu n n d nh dòng còn có R1, R2, R3 và ngu n cung c p EC2, T4 m c thành diôt làm ph n t bù nhi t n d nh nhi t cho T3. Trong so d rút g n (hình 2-4b) ph n ngu n n dòng T3 du c thay b ng ngu n dòng IE. 56
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán + E IC1 C1 + R RC2 C1 - IC2 IC1 EC1 RC1 RC2 UC1=Ur UC2=Ur - IC2 Ur UC1=Ur U =U T1 T2 C2 r UV1 Ur UV2 IE1 T1 T2 IE2 UV1 UV2 I IE1 C R1 IE2 T3 R2 IE < R3 < - T4 EC2 _ z + EC2 a) + b) T1 T2 T1 T2 UV1 UV2 < < IE IE < < c) d) Hình 2-4: T ng khu ch d i vi sai a) M ch nguyên lý; b) So d don gi n hoá c); d) Các phuong pháp dua tín hi u vào (ki u vào không d i x ng) Tín hi u vào t ng vi sai có th t hai ngu n riêng bi t UV1 và UV2 ho c t m t ngu n (hình 2-4c, d). Trong tru ng h p sau tín hi u vào d t lên c c g c c a m t trong hai Tranzito hay gi a hai c c g c c a chúng. Các d u vào UV1 và UV2 n i theo so d hình 2-4c, d du c g i d u vào vi sai. Ði n áp m t chi u cung c p cho t ng vi sai là hai ngu n EC1 và EC2 có th khác nhau hay b ng nhau v tr s . Vì hai ngu n n i ti p nhau nên di n áp cung c p t ng là EC = EC1 + EC2. Do có EC2 nên di n th c c phát c a Tranzito T1 và T2 gi m nhi u so v i trong so d hình 2- 5 và di u này cho phép dua tín hi u t i d u vào c a b khu ch d i vi sai mà không c n m ch bù di n áp d u vào. Xét m t s tru ng h p di n hình. 57
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán So d t ng vi sai yêu c u dùng Tranzito T1, T2 có tham s gi ng nhau và RC1 = RC2, do dó khi tín hi u vào b ng không, c u cân b ng, di n áp trên c c góp c a hai Tranzito b ng nhau và nhu v y di n áp ra l y trên du ng chéo c u Ura = Ura1 +Ura2 = 0. So d có d n d nh cao d i v i s thay d i di n áp cung c p, nhi t d và y u t khác vì d trôi c a hai nhánh gi ng nhau, di n áp trên c c góp thay d i cùng m t gia s và d trôi d u ra g n nhu b tri t tiêu. I Dòng phát I chia d u cho hai Tranzito nghia là I I E . Dòng c c g c du c xác E E1 E2 2 d nh: I I I E I . B01 B02 2.(1 ) V0 I I Dòng c c góp I I . E E . C1 C2 2 2 và di n áp c c góp là: I .R U U E E C (2-4) C1 C2 C1 2 dây R C R C1 R C2 . Tr ng thái này d c trung cho ch d cân b ng c a t ng và g i là ch d cân b ng tinh. Khi có tín hi u dua t i m t trong các d u vào gi s U V1 0 , U V2 0. + IC1 IC2 EC1 R RC1 C2 - IC2 RC2 U UC1 UC C2 IC1 Ur Rn RC1 IE1 IE2 I EC1 + V UV En UC1 Ur UC2 UC1 - IE - EC2 + a) b) Hình 2-5: a) So d t ng vi sai khi có tín hi u vào v i UV1 0 , UV 2 0. b) Bi u d di n th . Do tác d ng c a tín hi u vào, xu t hi n dòng di n vào c a hai tranzito, dòng c c g c T1 tang lên, dòng c c g c T2 gi m xu ng. Khi dó IE1 và IC1 tang lên còn IE2 và IC2 gi m. S thay d i dòng di n c a các tranzito x y ra ngu c chi u nhau và v i cùng m t s gia vì t ng dòng di n IE1 IE2 IE gi nguyên không d i. 58
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Ði n áp trên c c góp c a tranzito T1 là U C1 E C1 IC1.R C1 gi m m t lu ng U C1 ngu c pha v i di n áp vào. Ði n áp U C2 tang và t o ra s gia di n áp U C2 cùng pha v i di n áp tín hi u vào. Nhu v y v i cách dua tín hi u vào nhu so d dang kh o sát d u ra c a t ng l y trên c c góp T1 g i là d u ra d o, còn d u ra l y trên c c góp T2 g i là d u ra không d o (thu n). Tín hi u l y gi a hai c c góp g i là tín hi u vi sai. U ra U C2 U C1 U C2 U C1 2. U C 2. IC .R C . Ta xác d nh h s khu ch d i di n áp c a t ng vi sai. Khi hai Tranzito có tham s gi ng nhau thì dòng vào c a t ng là: E n E n I V (2-5) R n rv1 rv2 R n 2. rB rE (1 ) trong dó En là ngu n tín hi u vào Rn là di n tr ngu n rV là di n tr vào Tranzito. Dòng di n vào t o ra s gia dòng di n ra nên IC .I V khi dó U r1,2 U C IC .R C I V . .R C (2-6) H s khu ch d i c a t ng riêng r : U r1,2 .RC K1,2 (2-7) En Rn 2. rB (1 ).rE N u R n = 0 thì .R C K1,2 (2-8) 2. rB (1 ).rE H s khu ch d i c a t ng vi sai khi Rt . 2. Ura 2. .RC KVS (2-9) En Rn 2. rB (1 ).rE N u tính d n Rt thì: 2. .(R C // Rt) K VS (2-10) R n 2.rV .R C .R C Khi Rt , R n 0 thì: K VS (2-11) rV rB (1 ).rE 59
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Trong t ng khu ch d i vi sai c a các IC thu t toán, ngu i ta thu ng thay RC1, RC2 b ng Tranzito, th c hi n ch c nang t i d ng c a t ng. So d này có h s khu ch d i KVS l n hon nhi u l n so v i so d dã kh o sát có t i RC. Ði u này r t quan tr ng khi thi t k b khu ch d i m t chi u nhi u t ng. M t trong nh ng so d nhu v y v trên hình 2-6. Tranzito T5, T6 dùng làm t i d ng c a t ng có tham s gi ng nhau, T5 du c m c thành diôt. Cách m c nhu v y còn du c g i là so d guong dòng di n. Dòng IC c a T1 ch y qua T5 t o nên di n áp U BE5 xác d nh di n áp vào UBE6. Vì T5 và T6 có tham s gi ng nhau nên IC6 gi ng IC1.Tín + hi u vi sai l y c c góp T2. UBC EC Khi En = 0 so d ch d 1 T5 T6 cân b ng tinh, dòng It IE I I I . Dòng I IC C1 C2 C6 2 C6 IC2 + ch y qua T2 nên Ura= 0 vì it i = 0. Rt Rn + Ut T1 T2 _ + I IE1 IE2 Gi thi t tín hi u vào có V En U c c tính nhu hình 2-6. Du i _ tác d ng c a En dòng IB1 tang, và > nhu v y làm gi m dòng IB2. S > IE thay d i dòng c c g c làm thay - d i dòng c c góp. EC I 2 I E .I . C1 2 V I Hình 2-6: So d t ng vi sai có t i d ng ki u I E .I . C2 2 V guong dòng di n B i vì dòng IC6 IC1 nên I I E .I . C6 2 V Khi dó dòng t i : It i IC6 IC2 2. .IV . Nên di n áp d u ra trên t i: U ra 2. .I V .R t . N u t i tín hi u vào d i d u thì làm d i chi u IV , It i và c c tính di n áp ra. H s khu ch d i di n áp c a t ng. U ra 2. .Rt 2. .Rt K (2-12) En Rn 2.rV Rn 2. rB (1 ).rE 60
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Khi Rn = 0: .R K t (2-13) rB (1 ).rE So d hình 2-6 có uu di m co b n là + kh nang ch u t i cao và t i có uu di m n i EC1 d t và h s khu ch d i l n kho ng vài tram RC1 RC2 - l n. Tr kháng vào có th d t hàng ch c Ur ho c hàng tram K . Khi c n có tr kháng Ur1 Ur2 vào l n hon hàng ch c dùng T1 và T2 là tranzito tru ng. So d nhu hình 2-7. Nguyên lý làm vi c tuong t nhu so d U T hình 2-4. V1 1 T2 UV2 2.3. M CH KHU CH Ð I < IS Do vi m ch khu ch d i thu t toán < có hai c a vào. Khi dua tín hi u vào c a - d o ta có m ch khu ch d i d o, n u dua tín EC2 hi u vào c a thu n ta có m ch khu ch d i + thu n. Hình 2-7: So d t ng vi sai dùng Tranzito tru ng. 2.3.1. M ch khu ch d i d o M ch khu ch d i d o cho hình 2-8 R Iht ht có th c hi n h i ti p âm di n áp qua Rht. Ð u vào thu n du c n i d t. Tín hi u qua R1 dua t i d u vào d o. N u coi IC có tr kháng vào Io IV R1 N vô cùng l n t c ZV thì dòng vào IC vô _ cùng bé I0 = 0, khi dó t i nút N có phuong U0 trình dòng di n. uV + ura IV Iht T dó có: U U U U V 0 0 ra R1 R ht Hình 2-8: M ch khu ch d i d o (2-14) U Khi K di n áp d u vào U ra 0 vì v y 2-14 có d ng: 0 K U U V ra R1 R ht 61
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Do dó h s khu ch d i di n áp c a m ch khu ch d i d o K có h i ti p âm song song du c xác d nh b ng ph n t th d ng trong so d : R K ht (2-15) R1 N u ch n Rht = R1 thì K 1, so d có tính ch t t ng d o l p l i di n áp (d o tín hi u). U ra N u R1= 0 thì t phuong trình I V I ht ta có I V hay U ra I V .R ht t c là di n áp R ht ra t l v i dòng di n vào. M ch tr thành b bi n d i dòng thành áp. Vì U0 = 0 nên Rv = R1, khi K thì Rht Rra = 0. 2.3.2. M ch khu ch d i thu n _ M ch khu ch d i thu n có hình 2-9 g m m t m ch h i ti p âm di n áp d t vào d u d o còn tín hi u d t vào c a thu n. + Ura R1 Vì di n áp d t vào gi a hai c a r t bé, UV xem U0 = 0 nên quan h gi a UV và Ura xác R d nh b i: U U . 1 V ra R R 1 ht Hình 2-9: M ch khu ch d i thu n H s khu ch d i di n áp c a m ch khu ch d i thu n. Ura R1 Rht Rht K 1 (2-16) _ UV R1 R1 U Vì R V nên I V 0 . Ðu c V + Ura=UV dùng khi c n m ch khu ch d i có tr kháng vào l n. Khi Rht = 0 và R1 = ta Hình 2-10: M ch khu ch d i l p l i di n áp có so d b l p l i di n áp v i K = 1 (hình 2-10). Ði n tr vào c a m ch khu ch d i thu n r t l n, b ng di n tr vào c a IC, còn di n tr ra R ra 0 . 2.4. CÁC PHUONG PHÁP CH NG TRÔI VÀ BÙ ÐI M KHÔNG Khi dùng b khu ch d i thu t toán d khu ch d i tín hi u m t chi u có tr s nh thì các sai s ch y u do dòng di n tinh, di n áp l ch không và hi n tu ng trôi gây ra. 62
Chuong 2: B khu ch d i thu t toán Các dòng di n tinh It, Id d u vào b khu ch d i thu t toán th c ch t là các dòng c c g c tranzito t ng vào m ch khu ch d i vi sai. Dòng tinh c a thu n It và dòng tinh c a d o g n b ng nhau. Các dòng tinh It và Id gây s t áp trên các c a vào. Do s khác nhau tr s các di n tr c a thu n T và c a d o Ð nên s t áp này cung khác nhau. Hi u di n th c a chúng chính là Rht di n áp l ch không. Ð gi cho di n áp l ch không nh , trong m ch khu ch d i d o, c a R thu n không d u tr c ti p xu ng d t mà d u 1 _ qua di n tr RC nhu trên hình 2-11. RC có tr s b ng di n tr vào c a d o, + UV nghia là: Ur R 1.R ht RC R C R 1 R ht Lúc dó dòng tinh gây ra trên hai d u vào các s t áp là It.RC và Id.(R1//Rht). Thu ng Hình 2-11: M ch khu ch d i m c thêm It I d nên các s t áp dó g n b ng nhau. di n tr RC Th c t It Id nên dòng tinh I0 = It - Id còn gây ra m t hi u di n áp d u vào, g i là di n áp l ch không U0. Khi dó di n áp ra sai s là: R U (1 ht ).U (2-17) r0 0 R1 Ð kh sai s này dùng các m ch bù di n hình hình 2-12. Vi c bù di n áp l ch không du c th c hi n theo nguyên t c: m t trong hai d u vào c a b khu ch d i thu t toán v i m t ngu n di n áp bi n d i d có m t di n áp ngu c v i di n áp l ch không trên. Khi c n ph i d tr ng c hai c a vào thì m c m ch bù vào c a khác có liên quan d n c a vào. C n ph i ch n các linh ki n m ch bù sao cho b khu ch d i thu t toán làm vi c bình thu ng. Ngoài ra còn có hi n tu ng trôi di n áp d u ra do lu ng trôi di n áp d u vào U0 và lu ng trôi c a dòng tinh vào I0. Lu ng trôi di n áp d u ra du c xác d nh: R ht U r0 U 0 .(1 ) I0 .R ht (2-18) R 1 trong dó: U 0 là lu ng trôi di n áp l ch không d u vào. I0 là lu ng trôi dòng l ch không d u vào. Bi n d i (2-18) ta có: R ht R1 U r0 .(1 ). U 0 I0 .(R1 // R ht ) (2-19) R 1 R ht 63