92 Đ i ệ n tr ở R 1 , R 2 dùng để xác đị nh ch ế độ t ĩ nh c ủ a t ầ ng. Để t ă ng đ i ệ n tr ở vào, có th ề không m ắ c đ i ệ n tr ở R 2 . Vi ệ c tính toán ch ế độ m ộ t chi ề u t ươ ng t ự nh ư đ ã làm v ớ i t ầ ng EC. Để kh ả o sát các tham s ố c ủ a t ầ ng theo dòng xoay chi ề u, c ầ n chuy ể n sang s ơ đồ thay th ế . Đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng R v = R 1 //R 2 //r v . Ta có U v = I B [ r B + (1 + β )(r e + R e // R t )] Chia U v cho I B ta có r v = r b + (1 + β )(r e + R e // R t ) (2-141) T ừ bi ể u th ứ c (2-141) nh ậ n th ấ y r v c ủ a tranzito trong s ơ đồ CC l ớ n h ơ n trong s ơ đồ EC. Vì r e th ườ ng r ấ t nh ỏ h ơ n R E //R t , còn r b nh ỏ h ơ n s ố h ạ ng th ứ hai v ế ph ả i c ủ a bi ể u th ứ c (2-141),nên đ i ệ n tr ở c ủ a t ầ ng l ặ p l ạ i E b ằ ng: R v ≈ R 1 //R 2 (1 + β )( R e // R t ) (2-142) N ế u ch ọ n b ộ phân áp đầ u vào có đ i ệ n tr ở l ớ n thì đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng s ẽ l ớ n. Ví d ụ , β = 50 ; R e // R t = 1k Ω thì R v = 51k Ω . Tuy nhiên khi đ i ệ n tr ở vào t ă ng, thì không th ể b ỏ qua đượ c đ i ệ n tr ở r c(E) m ắ c r ẽ v ớ i m ạ ch vào c ủ a t ầ ng (h.2.67b). Khi đ ó đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng s ẽ là : R v = R 1 //R 2 // [(1 + β )( R e // R t )] r c(E) (2-143) Đ i ệ n tr ở vào l ớ n là m ộ t trong nh ữ ng ư u đ i ể m quan tr ọ ng c ủ a t ầ ng CC, dùng để làm t ầ ng ph ố i h ợ p v ớ i ngu ồ n tín hi ệ u có đ i ệ n tr ở trong l ớ n. Vi ệ c xác đị nh h ệ s ố khu ế ch đạ i dòng K i c ũ ng theo ph ươ ng pháp gi ố ng nh ư s ơ đồ E c . Công th ứ c (2-133) đ úng đố i v ớ i t ầ ng CC. Vì dòng I t ở đ ây ch ỉ là m ộ t ph ầ n c ủ a dòng I E nên bi ể u th ứ c (2-134) s ẽ có d ạ ng ( ) t tE Bt R //RR I β 1I += (2-144) và xét đế n (2-134) ta có ( ) t tE v v vt R //RR . r R β 1II += (2-145) H ệ s ố khu ế ch đạ i dòng trong s ơ đồ CC t tE v v i R //RR . r R β ).(1K += (2-146) ngh ĩ a là nó c ũ ng ph ụ thu ộ c vào quan h ệ R v và r v , R E và R t , gi ả thi ế t R v = r v thì ( ) t tE i R //RR . β 1K += (2-147) Khi R E = R C và đ i ệ n tr ở R t gi ố ng nhau, thì h ệ s ố khu ế ch đạ i đ òng đ i ệ n trong s ơ đồ CC và EC g ầ n b ằ ng nhau. H ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp K u theo (2-138) ta có : 93 ( ) vn tE u RR //RR . β 1K + += (2-148) Để tính h ệ s ố K u , ta coi R v >> Rn và R v tính g ầ n đ úng theo (2.142): R v ≈ (1+ β )(R E // R t ), khi đ ó K u ≈ 1. T ầ ng CC dùng để khu ế ch đạ i công su ấ t tín hi ệ u trong khi gi ữ nguyên tr ị s ố đ i ệ n áp c ủ a nó. Vì K u = 1 nên h ệ s ố khu ế ch đạ i công su ấ t K p x ấ p x ỉ b ằ ng K i v ề tr ị s ố . Đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng CC có giá tr ị nh ỏ (c ỡ Ω ), đượ c tính 'b ở i EE 21nB EEr //rR β 1 //R//RRr r//RR =         + + += (2-149) T ầ ng CC đượ c dùng để bi ể n đổ i, tr ở kháng ph ố i h ợ p m ạ ch ra c ủ a t ầ ng khu ế ch đạ i v ớ i t ả i có đ i ệ n tr ở nh ỏ , có vai trò nh ư 1 t ầ ng khu ế ch đạ i công su ấ t đơ n ch ế độ A không có bi ế n áp ra. c Tầng khuếch đại bazo chung (BC) Hình 2.68a là s ơ đồ t ầ ng khu ế ch đạ i BC. Các ph ầ n t ử E e , R e để xác đị nh dòng t ĩ nh l E . Các ph ầ n t ử còn l ạ i c ũ ng có ch ứ c n ă ng gi ố ng s ơ đồ EC. V ề nguyên lí để th ự c hi ệ n s ơ đồ BC ta có th ể ch ỉ dùng m ộ t ngu ồ n E C. Hình 2.68: a) Sơ đồ khuếch đại BC và kết quả mô phỏng 94 Hình 2.68: b) Sơ đồ thay thế Để kh ả o sát các tham s ố c ủ a t ầ ng khu ế ch đạ i BC theo dòng xoay chi ề u ta s ử d ụ ng s ơ đồ t ươ ng đươ ng hình 2.68b. R v = R E // [ r E + ( 1 - α )r B ] (2-150) T ừ (2-150) ta th ấ y đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng đượ c xác đị nh ch ủ y ế u b ằ ng đ i ệ n tr ở r E và vào kho ả ng (10 ÷ 50) Ω . Đ i ệ n tr ở vào nh ỏ là nh ượ c đ i ể m c ơ b ả n c ủ a t ầ ng BC vì t ầ ng đ ó s ẽ là t ả i l ớ n đố i v ớ i ngu ồ n tín hi ệ u vào. Đố i v ớ i thành ph ầ n xoay chi ề u thì h ệ s ố khu ế ch đạ i dòng đ i ệ n s ẽ là α = I C / I E và α < l. H ệ s ố khu ế ch đạ i dòng đ i ệ n K i tính theo s ơ đồ hình 2.68b s ẽ là t tc i R //RR α .K = (2-151) H ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp vn tc u RR //RR α .K + = (2-152) T ừ (2-152) ta th ấ y khi gi ả m đ i ệ n tr ở trong c ủ a ngu ồ n tín hi ệ u vào s ẽ làm t ă ng h ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp. Đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng BC R r = R c // r c(B) ≈ R c (2-153) c ầ n chú ý r ằ ng đặ c tuy ể n t ĩ nh c ủ a tranzito m ắ c BC có vùng tuy ế n tính r ộ ng nh ấ t nên tranzito có th ể dùng v ớ i đ i ệ n áp colect ơ l ớ n h ơ n s ơ đồ EC (khi c ầ n có đ i ệ n áp ở đầ u ra l ớ n). Trên th ự c t ế t ầ ng khu ế ch đạ i BC có th ể dùng làm t ầ ng ra c ủ a b ộ khu ế ch đạ i, còn t ầ ng CC dùng làm t ầ ng tr ướ c cu ố i. Khi đ ó t ầ ng CC s ẽ là ngu ồ n tín hi ệ u và có đ i ệ n tr ở trong nh ỏ ( đ i ệ n tr ở ra) c ủ a t ầ ng BC. d – Tầng khuếch đại đảo pha T ầ ng đả o pha (t ầ ng phân t ả i) dùng để nh ậ n đượ c hai tín hi ệ u ra l ệ ch pha nhau 180 o . S ơ đồ t ầ ng đả o pha v ẽ trên hình 2.69a. Nó có th ể nh ậ n đượ c t ừ s ơ đồ EC hình 95 2.64 khi b ỏ t ụ C E và m ắ c t ả i th ứ hai R t2 vào R E qua C p3 . Tín hi ệ u ra l ấ y t ừ colect ơ và emit ơ c ủ a tranzito. Tín hi ệ u ra U r2 l ấ y t ừ emit ơ đồ ng pha v ớ i tín hi ệ u vào U v (h.2.69b,c) còn tín hi ệ u ra U rl l ấ y t ừ colect ơ (h.2.69c) ng ượ c pha v ớ i tín hi ệ u vào. D ạ ng tín hi ệ u v ẽ trên hình 2.69b, c, d Hình 2.69: Sơ đồ tầng đảo pha và biểu đồ thời gian Đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng đ ào pha tính t ươ ng t ự nh ư t ầ ng CC: R v = R 1 // R 2 // [ r B + ( 1 + β )(r E + R E // R t2 )] (2-154) ho ặ c tính g ầ n đ úng R v ≈ ( 1 + β ) ( r E + R E // R t2 ) (2-155) H ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp ở đầ u ra 1 xác đ inh t ươ ng t ự nh ư s ơ đồ EC, còn ở đầ u ra 2 xác đị nh t ươ ng t ự nh ư s ơ đồ CC. vn t1c u1 RR //RR β .K + −≈ (2-156) ( ) vn t2E u2 RR //RR . β 1K + +≈ (2-157) N ế u ( 1 + β )(R E // R t2 )= β (R c //R t1 ) thi hai h ệ s ố khu ế ch đạ i này s ẽ gi ố ng nhau. T ầ ng đả o pha c ũ ng có th ể dùng bi ế n áp, s ơ đồ nguyên lí nh ư hình 2.70. 96 Hình 2.70: Sơ đồ tầng đảo pha dùng biến áp Hai tín hi ệ u ra l ấ y t ừ hai n ử a cu ộ n th ứ c ấ p có pha l ệ ch nhau 180 o so v ớ i đ i ể m O. N ế u hai n ử a cu ộ n th ứ c ấ p có s ố vòng b ằ ng nhau thì hai đ i ệ n áp ra s ẽ b ằ ng nhau. M ạ ch đả o pha bi ế n áp đượ c dùng vì d ễ dàng thay đổ i c ự c tính c ủ a đ i ệ n áp ra và còn có tác d ụ ng để ph ố i h ợ p tr ở kháng. 2.3.3. Khuếch đại dùng tranzito trường (FET) Nguyên lí xây d ự ng t ầ ng khu ế ch đạ i đ ùng tranzito tr ườ ng c ũ ng gi ố ng nh ư t ầ ng dùng tranzito l ưỡ ng c ự c, đ i ể m khác nhau là tranzito tr ườ ng đ i ề u khi ể n b ằ ng đ i ệ n áp. Khi ch ọ n ch ế độ t ĩ nh c ủ a t ầ ng dùng tranzito tr ườ ng c ầ n đư a t ớ i đầ u vào (c ự c c ử a) m ộ t đ i ệ n áp m ộ t chi ề u có tr ị s ố và c ự c tính c ầ n thi ế t. a - Khuếch đại cực nguồn chung (SC) Hình 2.71a: Sơ đồ tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) 97 Hình 2.71b: Đồ thị xác định chế độ tĩnh của tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) S ơ đồ khu ế ch đạ i SC dùng MOSFET có kênh n đặ t s ẵ n cho trên hình 2.71a. T ả i R Đ đượ c m ắ c vào c ự c máng, các đ i ệ n tr ở R 1 , R G , R S dùng để xác l ậ p U GSO ở ch ế độ t ĩ nh. Đ i ệ n tr ở R S s ẽ t ạ o nên h ồ i ti ế p âm dòng m ộ t chi ề u để ổ n đị nh ch ế độ t ĩ nh khi thay đổ i nhi ệ t độ và do tính t ả n m ạ n c ủ a tham s ố tranzito. T ụ C S để kh ử h ồ i ti ế p âm dòng xoay chi ề u. T ụ C p1 để ghép t ầ ng v ớ i ngu ồ n tín hi ệ u vào. Nguyên t ắ c ch ọ n ch ế độ t ĩ nh c ũ ng gi ố ng nh ư s ơ đồ dùng tranzito l ưỡ ng c ự c (h.2.64). Công th ứ c (2.119) và (2.120), ở đ ây có th ể vi ế t đướ c d ạ ng. U Dso > U rm + ∆ U DS (2-158) I Do > I Dm (2-159) Đ i ể m làm vi ệ c t ĩ nh P d ị ch chuy ể n theo đườ ng t ả i m ộ t chi ề u s ẽ qua đ i ể m a và b (h.2.71). Đố i v ớ i đ i ể m a, I D = 0, U PS = +E D, đố i v ớ i đ i ể m b, U DS = 0, I D = E D (R D + R S ). Đườ ng t ả i xoay chi ề u xác đị nh theo đ i ệ n tr ở R t~ = R D //R t . Trong b ộ khu ế ch đạ i nhi ề u U Pmax U GS P Dmax I Dmax C U DS V I D mA P D d • U DS0 I D0 98 t ầ ng thì t ả i c ủ a t ầ ng tr ướ c chính là m ạ ch vào c ủ a t ầ ng sau có đ i ệ n tr ở vào R v đủ l ớ n. Trong nh ữ ng tr ườ ng h ợ p nh ư v ậ y thì t ả i xoay chi ề u c ủ a t ầ ng xác đị nh ch ủ y ế u b ằ ng đ i ệ n tr ở R D ( đượ c ch ọ n t ố i thi ể u c ũ ng nh ỏ h ơ n R V m ộ t b ậ c n ữ a). Chính vì v ậ y đố i v ớ i t ầ ng ti ề n khu ế ch đạ i thì độ d ố c c ủ a đườ ng t ả i xoay chi ề u ( đườ ng c-d) không khác l ắ m so v ớ i đườ ng t ả i m ộ t chi ề u và trong nhi ề u tr ườ ng h ợ p ng ườ i ta coi chúng là ở ch ế độ t ĩ nh có : U DSO = E D – I DO (R D + R S ) (2-160) trong đ ó I DO là dòng máng t ĩ nh. U DSO là đ i ệ n áp c ự c máng - ngu ồ n t ĩ nh. Đ i ệ n áp U GSO chính là tham s ố c ủ a đặ c tuy ế n ra t ĩ nh (máng) đ i qua đ i ể m t ĩ nh P (h.2.71). D ự a vào đặ c tuy ế n c ủ a FET ta th ấ y ở ch ế độ t ĩ nh, đ i ệ n áp phân c ự c có th ể có c ự c tính d ươ ng ho ặ c âm đố i v ớ i c ự c ngu ồ n và th ậ m chí có th ề b ằ ng không. Kh ả o sát tr ườ ng h ợ p U GSO < 0 Đ i ệ n tr ở R S và R G (h.2.71) để xác đị nh đ i ệ n áp U GSO < 0 trong ch ế độ t ĩ nh. Tr ị s ố và c ự c tính c ủ a đ i ệ n áp trên đ i ệ n tr ở R S là do dòng đ i ệ n I SO = I DO ch ả y qua nó quy ế t đị nh, đ i ệ n tr ở R S đượ c xác đị nh b ở i : R S = U GSO / I DO (2-161) Đ i ệ n tr ở R G để d ẫ n đ i ệ n áp U GSO l ấ y trên R S lên c ự c c ử a c ủ a FET. Đ i ệ n tr ở R G ph ả i ch ọ n nh ỏ h ơ n đ i ệ n tr ở vào vài b ậ c n ữ a. Đ i ề u này r ấ t c ầ n thi ế t để lo ạ i tr ừ ả nh h ưở ng c ủ a tính không ổ n đị nh theo nhi ệ t độ và tính t ả n m ạ n c ủ a các tham s ố m ạ ch vào đế n đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng. Tr ị s ố R S th ườ ng ch ọ n t ừ 1 ÷ 5M Ω . Ngoài vi ệ c đả m b ả o đ i ệ n áp yêu c ầ u U GSO , đ i ệ n tr ở R S còn t ạ o ra h ồ i ti ế p âm dòng 1 chi ề u trong t ầ ng, ng ă n c ả n s ự thay đổ i dòng I DO do tác d ụ ng c ủ a nhi ệ t độ và tính t ả n m ạ n c ủ a tham s ố tranzito và vì th ế ổ n đị nh ch ế độ t ĩ nh c ủ a t ầ ng. Để t ă ng tính ổ n đị nh thì c ầ n t ă ng R S nh ư ng ph ả i đả m bào giá tr ị U GSO .Trong tr ườ ng h ợ p này ph ả i bù đ i ệ n áp U SO b ằ ng cách cung c ấ p cho c ự c c ử a đ i ệ n áp U GO qua đ i ệ n tr ở R 1 . 1G G DSDOGOSOGSO RR R .E.RIUUU + −=−= (2-162) G GSOSO GD 1 R UU .RE R − − = (2-163) Đ i ệ n áp ngu ồ n cung c ấ p E D = U DSO + U SO + I DO .R D (2-164) Tr ị s ố R D có ả nh h ưở ng đế n đặ c tính t ầ n s ố c ủ a t ầ ng, nó đượ c tính theo t ầ n s ố trên c ủ a d ả i t ầ n. V ớ i quan đ i ể m m ở r ộ ng d ả i t ầ n thì ph ả i gi ả m R D . Sau khi đ ã ch ọ n đ i ệ n tr ở trong c ủ a tranzito r i , thì ta có th ể ch ọ n R D = (0,05 ÷ 0,15)r i Vi ệ c ch ọ n đ i ệ n áp U SO c ũ ng theo nh ữ ng đ i ề u ki ệ n gi ố ng nh ư đ i ệ n áp U EO trong t ầ ng EC, ngh ĩ a là t ă ng đ i ệ n áp U SO s ẽ làm t ă ng độ ổ n đị nh c ủ a đ i ể m làm vi ệ c t ĩ nh do R S . ( 2-1 44) và xét đế n ( 2-1 34) ta có ( ) t tE v v vt R //RR . r R β 1II += ( 2-1 45) H ệ s ố khu ế ch đạ i dòng trong s ơ đồ CC t tE v v i R //RR . r R β ).(1K += ( 2-1 46) ngh ĩ a là nó c ũ ng. th ứ hai v ế ph ả i c ủ a bi ể u th ứ c ( 2-1 41),nên đ i ệ n tr ở c ủ a t ầ ng l ặ p l ạ i E b ằ ng: R v ≈ R 1 //R 2 (1 + β )( R e // R t ) ( 2-1 42) N ế u ch ọ n b ộ phân áp đầ u vào. th ứ c ( 2-1 33) đ úng đố i v ớ i t ầ ng CC. Vì dòng I t ở đ ây ch ỉ là m ộ t ph ầ n c ủ a dòng I E nên bi ể u th ứ c ( 2-1 34) s ẽ có d ạ ng ( ) t tE Bt R //RR I β 1I += ( 2-1 44) và