Bài giảng Mạch điện tử nâng cao - Chương 3: Khuếch đại cộng hưởng

Chương 3:
Khuếch đại cộng hưởng
Sơ đồ một máy thu AM với các tầng
khuếch đại cộng hưởng (1)
Sơ đồ một máy thu AM với các tầng
khuếch đại cộng hưởng (2)
Khuếch đại cộng hưởng: giới thiệu
z Dùng trong kđ băng hẹpfH/fL ≤ 2 [1]
z Thường được sử dụng trong các thiết bị thông
tin, ví dụ như trong máy thu radio.
[1] Arthur B. Williams, Fred J. Taylor, “Electronic Filter Design Handbook, 2nd edition,” McGraw-Hill, 1988.
Đáp ứng lý tưởng Đáp ứng thực tế
Mạch kđ cộng hưởng đơn
(lược bỏ thành phần DC)
Mạch khuếch đại cộng hưởng đơn
( ) cbLmeb CRgCCC '' 1+++′=
c
c r
LQ ω≡
Sơ đồ tương đương tín hiệu bé, 
bỏ qua rbb’, RL<<RC
Mô hình cuộn cảm
cccp LQQrR ω== 2
Điện dung tổng:
Hệ số phẩm chất của cuộn cảm:
Điện trở tổn hao bên trong cuộn cảm:
Đáp ứng của mạch khuếch đại cộng
hưởng đơn
( ) ( )[ ]ωωωωω //1 000 −+
−==
RCj
Rg
i
iA m
i
L
i
LC
12
0 =ω
RCQ
ffBW
i
LH ππ
ω
2
1
2
0 ==−=
RC
L
RQi 0
0
ωω == C
gBWAGBW mim π2==
Độ lợi
Tần số cộng hưởng Hệ số phẩm chất ngỏ vào Tích số độ lợi – b.thông
Băng thông
Ảnh hưởng của rbb’ lên đáp ứng của
mạch kđ cộng hưởng đơn: ωh<<rb’eCb’
Mạch khuếch đại cộng hưởng đơn khi có rbb’
Khi ωh<<rb’eCb’, bỏ qua ảnh hưởng của điện dung nội, transistor hoạt động ở
dải giữa: ( )[ ]
( ) ( )[ ]
( )
CC
rrRrR
jQ
rrrRgA
ebbbpi
i
ebbbebm
i
′≈
+=
−+
+−=
''
00
'''
||||
where
//1
/
ωωωω
Ảnh hưởng của rbb’ lên đáp ứng của
mạch kđ cộng hưởng đơn: ωh>>rb’eCb’
Mạch khuếch đại cộng hưởng đơn, khi ωh>>rb’eCb’
Mạch khuếch đại cộng hưởng đơn, khi rbb’<1/ ωh Cb’
Đây không là vùng
hoạt động thực tế vì
độ lợi thấp
Dùng phép biến đổi
RC nối tiếp -> RC 
song song
Phối hợp trở kháng để tăng độ lợi: Mạch
tương đương
Mạch khuếch đại cộng hưởng sử dụng biến áp tự ngẫu
Mạch tương đương
( ) ( )[ ]
2
'
'
2
0
00
||||
where
//1
1
a
RRrR
CaCC
RCQ
jQ
Rag
i
iA
b
pi
b
i
i
m
i
L
i
=
+′=
=
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧
−+−==
ω
ωωωω
Phối hợp trở kháng để tăng độ lợi: phản
ánh trở kháng
1
1
'
2
1 <==
v
v
n
na eb
C
agGBW
RC
BW
CL
m
π
π
ω
2
2
1
12
0
=
=
′′≈
Các mạch cộng hưởng nối tiếp
Ở tần số > 50MHz, 
mạch cộng hưởng
song song có Q rất
thấp => băng thông
rộng.
Mạch cộng hưởng nối
tiếp cho hệ số phẩm
chất Q cao hơn ở tần
số cao với trị số chấp
nhận được của điện
cảm.
Mạch khuếch đại ghép liên tầng: nguyên
tắc
Tầng 1: CE
-Trở kháng vào lớn (Q 
cao)
- Điện dung ngỏ vào tỉ lệ
thuận với trở tải.
Tầng 1: CB
-Trở kháng vào nhỏ
- Tần số hoạt động
cao, fβ.
-Đóng vai trò bộ
chuyển đổi trở
kháng, từ trở kháng
cao của tải sang trở
kháng thấp của ngỏ
vào CB
Tác dụng:
- Điện dung ngỏ vào thấp do điện dung Miller 
của tầng 1 thấp.
- Điện cảm tại tần số cộng hưởng đủ lớn => 
điện trở song song của L đủ lớn => Q cao
Mạch khuếch đại ghép liên tầng: sơ đồ
tương đương
hib có trị số thấp
CM có trị số bé
Rp lớn
Trung hòa (Neutralization): nguyên lý
z Là 1 cách khác để giảm trị số của CM.
z Một mạch hồi tiếp âm được thêm vào để khử ảnh hưởng
của tụ ký sinh Cb’c bằng cách hồi tiếp một tín hiệu
ngược pha so với tín hiệu hồi tiếp của Cb’c tại cực B
=> Giảm ảnh hưởng của Cb’c => giảm trị số của CM.
Trung hòa (Neutralization): sơ đồ tương
đương ngỏ vào của transistor
Mạch tương đương ngỏ vào của transistor
Mạch tương đương được đơn giản hóa
Trung hòa (Neutralization): mạch thực tế
Mạch trung hòa
Typical vhf television 
rf amplifier
Mạch khuếch đại cộng hưởng đồng bộ
(synchronously tuned amp.) (1)
Mạch khuếch đại cộng hưởng FET đơn
Mạch khuếch đại cộng hưởng đồng bộ
(2)
Mạch khuếch đại cộng hưởng đồng bộ
với 2 tầng khuếch đại FET
Mạch khuếch đại cộng hưởng lệch
(stagger tuned amp.): nguyên lý
Mạch khuếch đại cộng hưởng lệch: đáp
ứng
Mạch khuếch đại cộng hưởng kép
(double tuned amp.): ghép điện cảm
Mạch khuếch đại cộng hưởng kép
(double tuned amp.): ghép điện dung
Mạch khuếch đại phân bố