Bài giảng Mạch điện tử - Chương 4: Liên tầng - Nguyễn Thanh Tuấn

Nguyễn Thanh Tuấn
(nttbk97@yahoo.com)
Nguyễn Thanh Tuấn
Nội dung
Ghép giữa các tầng khuếch đại
Cascade
Darlington
Nguyễn Thanh Tuấn
4.0 Ghép giữa các tầng khuếch đại
Ghép trực tiếp:
Ưu:
Đơn giản 
Không mất năng lượng
Không méo
Băng thông rộng
Nhược:
Chú ý ảnh hưởng DC giữa các tầng
Hay sử dụng trong IC
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép giữa các tầng khuếch đại(tt)
Ghép dùng tụ
Dùng tụ ghép đầu ra tầng trước với đầu vào tầng sau
Ưu:
Dùng tụ lớn tránh méo
Cách ly DC
Nhược:
Cồng kềnh
Hạn chế tầng số thấp
Dùng trong các mạch riêng lẻ 
Nguyễn Thanh Tuấn
4.1 Cascade
Đặc tính: Ngõ ra tầng trước tương ứng với ngõ vào tầng sau
4.1.1 Ghép dùng tụ liên lạc:phân cực độc lập ở mỗi tầng 
khuếch đại.
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade (tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 Phân cực DC:
(mA) (mA)
R
VV
I
b
bb
CQ
2
22
22



R
VV
I
b
bb
CQ
1
11
11



)(
25
1
1
1 mAI
h
h
CQ
fe
ie

)(
25
2
2
2 mAI
h
h
CQ
fe
ie

RR
R
VV ccbb
2111
11
1 

RR
R
VV ccbb
2212
12
2 

Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 Chế độ AC:
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
i
ih
ih
ih
ih
i
i
i
A
i
bfe
bfe
bfe
bfe
l
i
l
i
11
11
22
22

)
////
////
()(
222211
22211
2
2
hRRR
RRR
RR
R
ieC
C
LC
C



 hh
hRRr
RRr
fefe
iei
i
21
12111
2111 )
////
////
( 


hRRrZ ieii ////// 2111
RRZ LCo //2
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 4.1.2 Ghép không dùng tụ: lưu ý ảnh hưởng DC giữa các 
tầng khuếch đại.
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 AC không thay đổi, tính lại DC
Từ 2 phương trình trên tính được: 
RRr
R
VV
i
ccbb
2111
11i
1 //
//r


III BQRCCQ 211 
IRVIRV BQeRCCcc 222211  
I CQ1 I BQ2
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 Tính VCEQ1 và VCEQ2
RR
R
IRVV
CL
L
CQCccCEQ
2
222 

RIVV CRCCCCEQ 111 
Nguyễn Thanh Tuấn
Cascade(tt)
 4.1.3 Giao động lớn nhất không méo:
 Giả sử il giao động lớn nhất không méo theo BJT2
 Lúc đó: ic2 (t) = min(ICQ2 , VCEQ2 / RAC2 )sin(2πft)
 Tính ic1 (t)
 Kiểm tra lại ic1 (t) có méo hay chưa, nếu chưa méo thì
chọn giá trị này
 Tương tự giả sử il giao động lớn nhất theo BJT 1, làm
như trên
Nguyễn Thanh Tuấn
4.2 Ghép Darlington
 Đặc tính: Tăng thông số khuếch đại của BJT theo cấp số
nhân
 Mô hình tương đương DC
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
 2 BJT có thể coi như 1 BJT tương đương với:

21

VVV 21  
VVVV CECECE 212 
R
h
R
VV
II
e
fe
b
bb
CQCQ


 
2

2
2
1
I
I
CQ
CQ

Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
 Tín hiệu nhỏ AC
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
)1)(1()1()//(
2112121 hhRhhhRRZ fefeefeieiei 
RZ co 
i
ihih
ihih
i
i
i
A
i
bfebfe
bfebfe
l
i
l
i
2211
2211



ihhhhihih bfefefefebfebfe 121212211 ))(( 
))((
2121 hhhh
RR
R
i
i
fefefefe
lc
c
i
l 


)1)(1()1()//(
//
2112121
21
hhRhhhRR
RR
fefeefeieie


Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington(tt)
 Điều kiện giới hạn:
Ta có: VCE(n) = VCE(n-1) + 0.7
Vậy ghép thêm một tầng thì VCE tăng 0.7 V
Lại có:
Vcc = IC(RC +RE)+ VCE
Khi ghép quá nhiều tầng thì không được vì VCE vượt quá Vcc
Nguyễn Thanh Tuấn
Ghép Darlington (tt)
 Kết luận :
Hai BJT giống nhau hoạt động như một BJT
Ghép Darlington làm tăng độ khuếch đại lên theo cấp số 
nhân.
Tổng trở vào rất lớn
Không được ghép quá nhiều tầng
Nguyễn Thanh Tuấn
Nguyễn Thanh Tuấn
Nguyễn Thanh Tuấn
 Giả sử 2 con BJT giống nhau
RB1 = RB2 RC1 = RC2 
VBB1= VBB2 hfe1 = hfe2 
Ta có :
Nguyễn Thanh Tuấn
Làm tương tự ta có :
Trong trường hợp này ta có :
Làm tương tự ta có :
Trong trường hợp này ta có :
Nguyễn Thanh Tuấn
Nguyễn Thanh Tuấn
PHÂN TÍCH AC : MẠCH TƯƠNG 
ĐƯƠNG TÍN HIỆU NHỎ
Nguyễn Thanh Tuấn
Phản ánh từ cực B về cực E ta có
Nguyễn Thanh Tuấn
Các dòng điện có thể chia thành 2 thành phần :
Loại chung ( common mode ) io
Loại vi sai (differential mode ) Δi
Nguyễn Thanh Tuấn
Xét mạch ở chế độ chung ( common mode ) : có io và
Δi = 0 
Khi xét mạch cân bằng , nguồn đối xứng bằng nhau
Chế độ chung: Ac
Nguyễn Thanh Tuấn
Biến đổi
thevenin
ta có :
Chế độ chung: Ac
Nguyễn Thanh Tuấn
Vì RB1 = RB2 , hie1 = hie2 , 
i1 =i2 nên ta có mạch tương
đương sau :
Chế độ chung: Ac
Nguyễn Thanh Tuấn
Xét mạch ở chế độ vi sai ( differential mode ): có io = 0 
và Δi ≠ 0 
Khi xét mạch cân bằng , nguồn đối xứng bằng nhau
Chế độ vi sai : Ad
Nguyễn Thanh Tuấn
Chế độ vi sai : Ad
Nguyễn Thanh Tuấn
Mà ta có :
Nguyễn Thanh Tuấn
Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha CMMR và CMMR (dB )
Nguyễn Thanh Tuấn
 Sử dụng BJT 
tạo nguồn
dòng ở cực
phát :
Nguyễn Thanh Tuấn
 Trong trường hợp muốn cải tiến chất lượng vi sai :
người ta sẽ sử dụng ở cực phát 1 BJT đã ổn định phân cực
DC . Từ ví dụ trên ta có :
Để tăng CMMR thì ta nên sẽ tăng RE
Ở mạch này thì RE = 1 \ hob3 rất lớn CMMR rất lớn
Nguyễn Thanh Tuấn
 Sử dụng nguồn dòng ở cực phát :
Nguyễn Thanh Tuấn
 Trong mạch này :
người ta sẽ sử dụng ở cực phát 1 nguồn dòng DC
Để tăng CMMR thì ta nên sẽ tăng RE
Ở mạch này thì RE → ∞ CMMR → ∞
Nguyễn Thanh Tuấn
Nguyễn Thanh Tuấn
Để đơn giản ta chọn R1 = R2
Ta dễ dàng suy ra được CMMR như sau :
Rõ ràng ta thấy lúc này CMMR nhỏ hơn mạch ban đầu .
Người ta sử dụng mạch này để thiết kế mạch khi biết trước
CMMR 
Nguyễn Thanh Tuấn
GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP
Nguyễn Thanh Tuấn
Đặc tính: có kết nối giữa ngõ ra và ngõ vào nhằm khuếch đại và ổn 
định tín ngõ ra
Nguồn tín hiệu: có thể là nguồn điện thế Vs nối tiếp với một nội trở 
Rs hay nguồn dòng điện Is song song với nội trở Rs.
GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP
 Khi sử dụng mạch hồi tiếp thì độ lợi ( Av ) giảm , nhưng đổi
lại mạch ổn định hơn khi có hfe thay đổi
 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến khuếch đại và ổn định :
 Hồi tiếp âm : ổn định cho mạch hoạt động
 Hồi tiếp dương : tăng cường khuếch đại , hệ số
khuếch đại có thể rất lớn
Nguyễn Thanh Tuấn
1. Trường hợp tín hiệu điện thế ở ngõ ra được lấy mẫu thì hệ 
thống hồi tiếp được mắc song song với ngõ ra . 
2. Trường hợp tín hiệu dòng điện ở ngõ ra được lấy mẫu thì hệ 
thống nối tiếp được mắc nối tiếp với ngõ ra
GIỚI THIỆU VỀ MẠCH HỒI TIẾP
Hệ thống hồi tiếp: Thường là một hệ thống 2 cổng thụ 
động (chỉ chứa các thành phần thụ động như: điện trở, tụ 
điện, cuộn dây).
Mạch lấy mẫu: Lấy một phần tín hiệu ở ngõ ra đưa vào 
hệ thống hồi tiếp.
Nguyễn Thanh Tuấn
PHÂN LOẠI HỒI TIẾP
- Hồi tiếp áp – sai lệch áp : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra Vo và
đưa ra điện áp hồi tiếp Vb về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào
Vin của bản thân bộ khuếch đại.
Nguyễn Thanh Tuấn
- Hồi tiếp áp – sai lệch dòng : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra là Vo và
đưa ra điện áp hồi tiếp Vb về ghép song song với dòng điện ngõ 
vào iin của bản thân bộ khuếch đại.
PHÂN LOẠI HỒI TIẾP
Nguyễn Thanh Tuấn
Hồi tiếp dòng– sai lệch dòng : lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra i0
và đưa ra dòng điện hồi tiếp về ghép song song với dòng điện
ngõ vào iin của bản thân bộ khuếch đại
PHÂN LOẠI HỒI TIẾP
Nguyễn Thanh Tuấn
Hồi tiếp dòng – sai lệch áp: lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io
Và đưa ra điện áp hồi tiếp về ghép nối tiếp với điện áp ngõ 
vào Vin của bản thân bộ khuếch đại.
PHÂN LOẠI HỒI TIẾP
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
PHÂN LOẠI HỒI TIẾP
Nguyễn Thanh Tuấn
Từ mạch trên ta có :
Dòng sai lệch : 
Dòng tải :
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
Nguyễn Thanh Tuấn
Theo định nghĩa, độ lợi dòng thuận của mạch khuếch đại có
hồi tiếp:
Theo định nghĩa, độ lợi dòng thuận của mạch khuếch đại
không có hồi tiếp:
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
Độ lợi vòng T :
Vậy :
Nguyễn Thanh Tuấn
Nhận xét :
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
 0 < T < 1 : Hồi tiếp dương
Aif > A’i : tăng cường khuếch đại
 T = 1 : Aif = ∞ tạo xung dao động
=> ứng dụng trong mạch tạo sóng
 T< 0 : Hồi tiếp âm Aif < A’i
T < < -1 : mong muốn hoạt động
khi đó : Aif = A’i \ (-T) = 1 \ ( RL . Gi ) không
phù thuộc vào Ai nên mạch ổn định hơn
Nguyễn Thanh Tuấn
Theo định nghĩa trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng:
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
Với Z’i là trở kháng ngõ vào khi không hồi tiếp : Gi = 0 
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch dòng
Theo định nghĩa trở kháng ngõ ra :
Nguyễn Thanh Tuấn
VD: xác định Aif của mạch khuếch đại hồi tiếp
áp sai lệch dòng?
Đưa điện trở Rf về ngõ vào và ra, mạch tương đương
Nguyễn Thanh Tuấn
Biến đổi tương đương Thevenin-Notron
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Nguyễn Thanh Tuấn
Từ mạch trên ta có :
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Điện áp sai lệch : 
Điện áp tải : 
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Theo định nghĩa, độ lợi áp thuận của mạch khuếch đại có hồi
tiếp:
Theo định nghĩa, độ lợi áp thuận của mạch khuếch đại
không có hồi tiếp:
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Độ lợi vòng T :
Vậy :
Nguyễn Thanh Tuấn
Nhận xét :
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
T < < -1 : mong muốn hoạt động
khi đó : Avf = A’v \ (-T) = 1 \ Kv không phù thuộc vào
AV nên mạch ổn định hơn
Theo định nghĩa trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng:
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Với :
Nguyễn Thanh Tuấn
Theo định nghĩa trở kháng ngõ ra :
Mạch hồi tiếp áp - sai lệch áp
Với :
Nguyễn Thanh Tuấn
VD: xác định Avf của mạch khuếch đại hồi tiếp sau. Giả sử ro<<R2?
Nguyễn Thanh Tuấn
Mạch tương đương
Mạch tương đương tín hiệu nhỏ
Nguyễn Thanh Tuấn
Nguyễn Thanh Tuấn
Tóm tắt
 Đặc tính: có kết nối giữa ngõ ra và ngõ vào
 Phân loại
 Hồi tiếp áp/dòng
 Sai lệch áp/ dòng
 Hồi tiếp âm/dương
 Phân tích mạch hồi tiếp áp
 Sai lệch dòng
 Sai lệch áp
Nguyễn Thanh Tuấn
Bài tập
Nguyễn Thanh Tuấn
Đáp án