Bài giảng Mạch điện tử nâng cao - Chương 1: Mạch khuếch đại hồi tiếp

Trơ û kh a ùn g n g o õ va øo va ø n g o õ ra 
1.4.1 Trơ û kh a ùn g n g o õ va øo (in p ut im p ed an ce) 
i) S ai lệch d o øn g 
Xét ma ïch s au: 
Theo định nghĩa, trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn dòng: 
i
if i
v
Z 1= 
Gia û s ư û Rf >> RL , tư ø ma ïch tương đương : v1 = ieRi 
Với 
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
+=
fii
fi
f
L
ie RrR
Rr
R
v
ii
//
//
Mặt kha ùc: vL = -Ai’ieRL 
Þ 
T
RrR
Z fiiif -
=
1
////
 vơ ùi đo ä lơ ïi vo øng 
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
-=
fii
fi
f
L
i RrR
Rr
R
R
AT
//
//' 
Trơ û kha ùng ngõ va øo khi không có ho ài tie áp (vL’ = 0): Z i = Ri // ri // Rf 
Chương 7 15 
Þ To ån g q ua ùt: Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn dòng: 
T
Z
Z iif -
=
1
Với Zi: Trơ û kha ùng ngõ va øo khi không có ho ài tie áp 
 T: Độ lơ ïi vo øng 
Ch u ù y ù: Công thư ùc tre ân chỉ đu ùng trong trươ øng hơ ïp ri ma éc s ong s ong. Trong trươ øng hơ ïp ri 
ma éc nối tie áp như hình ve õ dươ ùi, trơ û kha ùng ngõ va øo đươ ïc tính theo ca ùc bươ ùc s au: 
a) Bie án đồi tương đương Thevenin ® Norton, khi na øy ri s e õ ma éc s ong s ong 
b) Tính Zif theo công thư ùc hồi tie áp tre ân 
c) Zif gồm ri ma éc s ong s ong vơ ùi Zif’ Þ '
111
ifiif ZrZ
+= Þ Tính Zif’ 
d) Với ma ïch ban đa àu: Zifv = ri + Zif’ 
Chương 7 16 
ii) S ai lệch a ùp 
Xét ma ïch trong ví du ï 3: 
Theo định nghĩa, trơ û kha ùng ngõ va øo: 
1b
i
ifv i
v
Z = , tư ø ma ïch tương đương tín hie äu nhỏ: 
Þ 
iefi
Li
b hRr
vRRRv
i
2
)]/([ 211
1 ++
+-
= . Do Avf = vL/vi Þ 
vf
iefi
ifv ARRR
hRr
Z
)]/([1
2
211 +-
++
= 
Mặt kha ùc: 
T
A
A vvf -
=
1
 vơ ùi vARR
R
T ÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+
-=
21
1 Þ 
T
TRRR
Avf -
+
-=
1
]/)[( 121 
Þ )2)(1(
)]1/([1
2
iefi
iefi
ifv hRrTTT
hRr
Z ++-=
-+
++
= 
Khi không có ho ài tie áp (vL’ = 0) : Z i = ri + Rf + 2hie 
Þ To ån g q ua ùt: Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn a ùp: Zifv = (1-T)Zi 
Với: Zi: Trơ û kha ùng ngõ va øo khi không có ho ài tie áp 
Chương 7 17 
 T: Độ lơ ïi vo øng 
Ch u ù y ù: Công thư ùc tre ân chỉ đu ùng trong trươ øng hơ ïp ri ma éc nối tie áp. 
1.4.2 Trơ û kh a ùn g n g o õ ra (outp ut im p ed an ce) 
i) Ho ái tie áp a ùp – S ai lệch d o øn g 
Xét ma ïch hồi tie áp a ùp – S ai le äch dòng s au: 
Theo định nghĩa, trơ û kha ùng ngõ ra: 
0=
=
io
L
of vi
v
Z 
Gia û s ư û Rf không a ûnh hươ ûng đe án ngõ ra Þ io = iL + Ai’ie 
Tre ân ta ûi: iL = vL / RL 
Ở ngõ va øo: 
fii
fi
f
L
e RrR
Rr
R
v
i
//
//
+÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
= 
Þ Da ãn na ïp ngõ ra (output admittance): 
Lfii
fi
f
i
Lof
of R
T
RrR
Rr
R
A
RZ
Y
-
=
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
+==
1
//
//11 '
Chương 7 18 
Þ Trơ û kha ùng ngõ ra: 
T
R
Z Lof -
=
1
Khi không có ho ài tie áp: Zo = RL 
Þ To ån g q ua ùt: Trơ û kha ùng ngõ ra: 
T
Z
Z oof -
=
1
Với: Zo: Trơ û kha ùng ngõ ra khi không có ho ài tie áp 
 T: Độ lơ ïi vo øng 
ii) Ho ài tie áp a ùp – S ai lệch a ùp 
Xét ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch a ùp s au: 
Trơ û kha ùng ngõ ra: 
0=
=
io
L
of vi
v
Z vơ ùi 
o
evL
L
L
o r
vAv
R
v
i
'-
+= 
Chương 7 19 
Ở ngõ va øo: ( )ic
ieif
L
fe
e RRhrR
v
RR
Rh
v //
2
1
21
1
÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
++úû
ù
ê
ë
é
÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+
-= 
Mặt kha ùc, độ lơ ïi vo øng T: ( ) ú
û
ù
ê
ë
é
÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
++÷
÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+
-=
Lo
L
vic
ieif
fe
Rr
R
ARR
hrRRR
Rh
T '
21
1 //
2
1
Þ L
LoLv
e v
RrRA
T
v
þ
ý
ü
ỵ
í
ì
+
=
)]/(['
Þ )1(
11
)/(
111
T
rRRrRr
T
rRZ
Y
oLLoLooLof
of -÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+=
+
-+== 
Khi không có ho ài tie áp: Zo = RL // ro 
Þ To ån g q ua ùt: Trơ û kha ùng ngõ ra: 
T
Z
Z oof -
=
1
Với: Zo: Trơ û kha ùng ngõ ra khi không có ho ài tie áp 
 T: Độ lơ ïi vo øng 
Chương 7 20 
1.5 Ví d u ï về p h a ân tíc h m a ïc h kh uếc h đ a ïi h o ài tie áp 
Ví d u ï 4: Xa ùc định Avf, Aif, T, Zif, Zof cu ûa ma ïch KĐ hồi tie áp s au, gia û s ư û ca ùc TS T gio áng nhau có 
hre = hoe = 0. 
Vì Rf >> RL, chuyền Rf ve à ngõ va øo, ma ïch tương đương: Mạch hồi tie áp a ùp – s ai le äch a ùp 
Chương 7 21 
· Mạch tương đương tín hie äu nhỏ đe å tính đo ä lơ ïi vo øng T (vi = 0): 
( )[ ] ÷÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
++÷
÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+
-
+=
=
=
1
2
' 2
1
1
0 ieifAc
cfe
Lfe
iL
L
hrRRR
Rh
Rh
vv
v
T vơ ùi RA = (hfe +1)2RL + 2hie3 
· Mạch tương đương tín hie äu nhỏ đe å tính đo ä lơ ïi a ùp thua än Av (vL’ = 0): 
T
vv
v
A
Li
L
v -==
=
0'
· Độ lơ ïi a ùp: Þ 
T
A
A vvf -
=
1
· Độ lơ ïi do øng: Þ vf
L
i
if AR
r
A ÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
= 
Chương 7 22 
· Trơ ø kha ùng ngõ va øo: Xét ma ïch tương đương tín hie äu nhỏ, trơ û kha ùng ngõ va øo khi không 
có ho ài tie áp nhìn tư ø nguồn a ùp: Ziv = ri + Rf + 2hie1 
Hồi tie áp a ùp – s ai le äch a ùp Þ Trơ û kha ùng ngo õ va øo nhìn tư ø nguồn a ùp: Zifv = Ziv(1-T) 
Þ Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn dòng: Zifi = ri // (Zifv – ri) 
· Trơ û kha ùng ngõ ra: 
Trơ û kha ùng ngõ ra khi không có ho ài tie áp: 
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+
+=
24 )1(
2//
fe
c
ibLo
h
R
hRZ 
Þ Trơ û kha ùng ngõ ra: 
T
Z
Z oof -
=
1
Chương 7 23 
Ví d u ï 5: Xa ùc định T, Aif, Zif, Zof cu ûa ma ïch s au. 
Chuye ån Rf ve à ngõ va øo, ma ïch tương đương: Ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch a ùp: 
Chương 7 24 
· Mạch tương đương tín hie äu nhỏ đe å tính đo ä lơ ïi vo øng T (vi = 0): 
[ ]
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
++
-ú
û
ù
ê
ë
é
+
-+-=
=
=
fieiiec
c
feLcfefe
iL
L
RhrhR
R
hRRhh
vv
v
T
131
1
2' 2
1
2
)//)(1(
0
· Mạch tương đương tín hie äu nhỏ đe å tính đo ä lơ ïi a ùp thua än Av (vL’ =0): 
T
vv
v
A
Li
L
v -==
=
0'
· Trơ û kha ùng ngõ va øo: 
Trơ û kha ùng ngõ va øo khi không có ho ài tie áp nhìn tư ø nguồn a ùp: Zi = ri + Rf + 2hie 
Ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch a ùp Þ Trơ û kha ùng ngõ va øo: Zif = Zi (1-T) 
Chương 7 25 
· Trơ û kha ùng ngõ ra: 
Trơ û kha ùng ngõ ra khi không có ho ài tie áp: Zo = Rc2 // RL 
Þ Trơ û kha ùng ngõ ra: 
T
Z
Z oof -
=
1
Ví d u ï 6: Xa ùc định độ lơ ïi a ùp Avf1 = vo1 / vi; Avf2 = vo2 / vi; trơ û kha ùng ngõ va øo Zif va ø trơ û kha ùng ngõ 
ra Zof1 va ø Zof2 cu ûa ma ïch KĐ hồi tie áp s au: 
Chương 7 26 
Ma ïch tương đương tín hie äu nhỏ: Ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch dòng 
· Độ lơ ïi vo øng T: Không phu ï thuộc ngõ ra la ø vL1 hay vL2 
[ ]
fiefbi
fbi
iebc
bc
feLcfe
iL
L
RhRRr
RRr
hRR
RR
hRRh
vv
v
T
1
////
////
//
//
)//(
0
2
'
1
1
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+úû
ù
ê
ë
é
+
--=
=
= 
· Độ lơ ïi a ùp: 
Độ lơ ïi a ùp thua än: 
ü Ngõ ra la ø vL1: 
i
f
Li
L
v r
TR
vv
v
A =
=
=
0' 1
1
1 
ü Ngõ ra la ø vL2: Ma ïch tương đương tín hie äu nhỏ (đưa nguồn vL2’ vào mạch hồi tiếp) 
Chương 7 27 
Bie án đổi tương đương Norton – Thevenin: 
Þ [ ]
iiebfi
bfi
iebcfe
Li
L
v rhRRr
RRr
hRRh
vv
v
A
1
////
////
)////(
0' 2
2
2
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
+
-=
=
= 
 Độ lơ ïi a ùp: 
T
A
A vvf -
=
1
1
1 va ø T
A
A vvf -
=
1
2
2 
Chương 7 28 
· Trơ û kha ùng ngõ va øo: 
Ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch dòng Þ Bie án đổi Thevenin – Norton nguồn a ùp vi – ri 
Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn dòng khi không có ho ài tie áp: Zi = ri//Rb//Rf//hie 
Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn dòng: 
T
Z
Z iif -
=
1
Do Zif = ri // Zif’ Þ 
ifi
iif
if Zr
rZ
Z
-
=' 
Þ Trơ û kha ùng ngõ va øo nhìn tư ø nguồn a ùp: Zifv = ri + Zif’ 
· Trơ û kha ùng ngõ ra: 
ü Nhìn tư ø vL1: Trơ û kha ùng ngo õ ra khi không có ho ài tie áp: Zo1 = RL // RC 
Þ 
T
Z
Z oof -
=
1
1
1 
ü Nhìn tư ø vL2: Trơ û kha ùng ngo õ ra khi không có ho ài tie áp: Zo2 = Rc // Rb // hie 
Þ 
T
Z
Z oof -
=
1
2
2 
1.6 Ma ïc h kh uếc h đ a ïi h o ài tie áp va ø c a ùc h a øm đ o ä n h a ïy 
Thực te á: Ai (Av) ra át lơ ùn Þ Độ lơ ïi toa øn ma ïch chỉ phu ï thuộc va øo ma ïch hồi tie áp. 
· Độ nha ïy cu ûa s ư ï thay đổi đo ä lơ ïi (s ens itivity to gain variations ): 
Định nghĩa: 
ii
ififA
A AdA
AdA
S if
i /
/
= 
Chương 7 29 
Từ co âng thư ùc: 
T
A
A iif -
=
1
 Þ 
T
S if
i
A
A -
=
1
1
· Gia ûm nhie ãu no äi (reduction of internal dis turbances ): 
Xét s ơ đồ khối cu ûa ma ïch hồi tie áp vơ ùi nhie ãu no äi id như s au: Gia û s ư û ma ïch hồi tie áp co ù Rf ® ¥; 
Rb ® ¥. 
Đie än a ùp ngõ ra: dLLiiLL iRAvGiAARv 221 )( +-= 
Với Ai = A1A2 va ø T = - AiGiRL Þ ÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
+÷
ø
ư
ç
è
ỉ
-
=
11 A
i
i
T
RA
v di
Li
L Þ Ma ïch tương đương 
Đie än a ùp ngõ ra ga ây ra do nhie ãu nội: d
LdLi
i
L iT
RA
A
i
T
RA
i
v
-
=÷÷
ø
ư
çç
è
ỉ
÷
ø
ư
ç
è
ỉ
-
=
= 110
2
1
Độ lơ ùn cu ûa nhie ãu nội ơ û ngõ ra phu ï thuộc va øo vị trí cu ûa id trong ma ïch KĐ (A2): 
ü id xua át hie än ơ û ta àng cuối: A2 = 1 Þ id bị gia ûm (1-T) ơ û ngõ ra 
ü id xua át hie än ơ û ngõ va øo: A2 = Ai: Nhie ãu va ø tín hie äu va øo cu øng đươ ïc khue ách đa ïi 
Chương 7 30 
Ví d u ï 7: Độ dơ ïn s o ùng (ripple voltage) cu ûa nguồn la ø vcc, tính độ dơ ïn s o ùng ngõ ra. 
Ma ïch tương đương tín hie äu nhỏ (Gia û s ư û ri >> Rf >> RL): Ma ïch hồi tie áp a ùp – s ai le äch dòng 
Khi không có ho ài tie áp (vL’ = 0): Superposition: i
ief
f
LfeccL ihR
R
Rhvv
+
-= 
Độ lơ ïi vo øng: 
ief
Lfe
L
L
hR
Rh
v
v
T
+
-==
'
 Þ i
ieffLfecc
L iT
hRRRh
T
v
v
-
+
-
-
=
1
)/(
1
Gia û s ư û –T >> 1 Þ if
cc
L iRT
v
v -
-
» 
Độ dơ ïn s o ùng ngõ ra do vcc: 
T
v
v ccrippleL -
=- : Bị s uy hao bơ ûi đo ä lơ ïi vo øng T. 
1.7 Kỹ th ua ät th iết kế m a ïc h kh uếc h đ a ïi h o ài tie áp 
1.8 Ca ùc ư ùn g d u ïn g kh a ùc c u ûa kỹ th ua ät h o ài tie áp 
Xem TLTK [1], [2]