Giáo trình Mạch điện tử 1 - Chương 7: Mạch khuếch đại hồi tiếp
7.1 Giới thiệu
7.2 Khái niệm cơ bản về mạch hồi tiếp
7.3 Độ lợi của mạch khuếch đại hồi tiếp điện áp
7.4 Trở kháng ngõ vào và ngõ ra
7.5 Ví dụ về phân tích mạch khuếch đại hồi tiếp
7.6 Mạch khuếch đại hồi tiếp và các hàm độ nhạy
7.7 Kỹ thuật thiết kế mạch khuếch đại hồi tiếp
7.8 Các ứng dụng khác của kỹ thuật hồi ti
Tóm tắt nội dung Giáo trình Mạch điện tử 1 - Chương 7: Mạch khuếch đại hồi tiếp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
của mạch khuếch đại hồi tiếp sau. Giả sử ro << R2. Mạch tương đương: 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 13 Mạch tương đương tín hiệu nhỏ: Độ lợi áp thuận khi không có hồi tiếp: > @ » » ¼ º « « ¬ ª » ¼ º « ¬ ª fiei icfe oL L v Li L v Rhr RRh rR R A vv v A 2 1 )//( 0 ' ' Độ lợi vòng T: > @ » » ¼ º « « ¬ ª » ¼ º « ¬ ª fiei icfe oL L v iL L RhrRR R RRh rR R A vv v T 2 1 )//( 0 21 1' ' Độ lợi áp toàn bộ: T A A vvf 1 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 14 7.4 Trở kháng ngõ vào và ngõ ra 7.4.1 Trở kháng ngõ vào (input impedance) i) Sai lệch dòng Xét mạch sau: Theo định nghĩa, trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: i if i v Z 1 Giả sử Rf >> RL , từ mạch tương đương : v1 = ieRi Với » » ¼ º « « ¬ ª ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § fii fi f L ie RrR Rr R v ii // // Mặt khác: vL = -Ai’ieRL T RrR Z fiiif 1 //// với độ lợi vòng » » ¼ º « « ¬ ª ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § fii fi f L i RrR Rr R R AT // // ' Trở kháng ngõ vào khi không có hồi tiếp (vL’ = 0): Zi = Ri // ri // Rf 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 15 Tổng quát: Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: T Z Z iif 1 Với Zi: Trở kháng ngõ vào khi không có hồi tiếp T: Độ lợi vòng Chú ý: Công thức trên chỉ đúng trong trường hợp ri mắc song song. Trong trường hợp ri mắc nối tiếp như hình vẽ dưới, trở kháng ngõ vào được tính theo các bước sau: a) Biến đồi tương đương Thevenin o Norton, khi này ri sẽ mắc song song b) Tính Zif theo công thức hồi tiếp trên c) Zif gồm ri mắc song song với Zif’ ' 111 ifiif ZrZ Tính Zif’ d) Với mạch ban đầu: Zifv = ri + Zif’ 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 16 ii) Sai lệch áp Xét mạch trong ví dụ 3: Theo định nghĩa, trở kháng ngõ vào: 1b i ifv i v Z , từ mạch tương đương tín hiệu nhỏ: iefi Li b hRr vRRRv i 2 )]/([ 211 1 . Do Avf = vL/vi vf iefi ifv ARRR hRr Z )]/([1 2 211 Mặt khác: T A A vvf 1 với vARR R T ¸¸ ¹ · ¨¨ © § 21 1 T TRRR Avf 1 ]/)[( 121 )2)(1( )]1/([1 2 iefi iefi ifv hRrTTT hRr Z Khi không có hồi tiếp (vL’ = 0) : Zi = ri + Rf + 2hie Tổng quát: Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn áp: Zifv = (1-T)Zi Với: Zi: Trở kháng ngõ vào khi không có hồi tiếp 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 17 T: Độ lợi vòng Chú ý: Công thức trên chỉ đúng trong trường hợp ri mắc nối tiếp. 7.4.2 Trở kháng ngõ ra (output impedance) i) Hối tiếp áp – Sai lệch dòng Xét mạch hồi tiếp áp – Sai lệch dòng sau: Theo định nghĩa, trở kháng ngõ ra: 0 io L of vi v Z Giả sử Rf không ảnh hưởng đến ngõ ra io = iL + Ai’ie Trên tải: iL = vL / RL Ở ngõ vào: fii fi f L e RrR Rr R v i // // ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § Dẫn nạp ngõ ra (output admittance): Lfii fi f i Lof of R T RrR Rr R A RZ Y » » ¼ º « « ¬ ª ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § 1 // //11 ' 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 18 Trở kháng ngõ ra: T R Z Lof 1 Khi không có hồi tiếp: Zo = RL Tổng quát: Trở kháng ngõ ra: T Z Z oof 1 Với: Zo: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp T: Độ lợi vòng ii) Hồi tiếp áp – Sai lệch áp Xét mạch hồi tiếp áp – sai lệch áp sau: Trở kháng ngõ ra: 0 io L of vi v Z với o evL L L o r vAv R v i ' 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 19 Ở ngõ vào: ic ieif L fe e RRhrR v RR Rh v // 2 1 21 1 ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § »¼ º « ¬ ª ¸¸ ¹ · ¨¨ © § Mặt khác, độ lợi vòng T: » ¼ º « ¬ ª ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § ¸¸¹ · ¨¨ © § Lo L vic ieif fe Rr R ARR hrRRR Rh T ' 21 1 // 2 1 L LoLv e v RrRA Tv ¿ ¾ ½ ¯ ® )]/([' )1( 11 )/( 111 T rRRrRr T rRZ Y oLLoLooLof of ¸¸ ¹ · ¨¨ © § Khi không có hồi tiếp: Zo = RL // ro Tổng quát: Trở kháng ngõ ra: T Z Z oof 1 Với: Zo: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp T: Độ lợi vòng 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 20 7.5 Ví dụ về phân tích mạch khuếch đại hồi tiếp Ví dụ 4: Xác định Avf, Aif, T, Zif, Zof của mạch KĐ hồi tiếp sau, giả sử các TST giống nhau có hre = hoe = 0. Vì Rf >> RL, chuyền Rf về ngõ vào, mạch tương đương: Mạch hồi tiếp áp – sai lệch áp 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 21 x Mạch tương đương tín hiệu nhỏ để tính độ lợi vòng T (vi = 0): > @ ¸¸ ¹ · ¨ ¨ © § ¸¸¹ · ¨¨ © § 1 2 ' 2 1 1 0 ieifAc cfe Lfe iL L hrRRR Rh Rh vv v T với RA = (hfe +1)2RL + 2hie3 x Mạch tương đương tín hiệu nhỏ để tính độ lợi áp thuận Av (vL’ = 0): T vv v A Li L v 0' x Độ lợi áp: T A A vvf 1 x Độ lợi dòng: vf L i if AR r A ¸¸ ¹ · ¨¨ © § 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 22 x Trờ kháng ngõ vào: Xét mạch tương đương tín hiệu nhỏ, trở kháng ngõ vào khi không có hồi tiếp nhìn từ nguồn áp: Ziv = ri + Rf + 2hie1 Hồi tiếp áp – sai lệch áp Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn áp: Zifv = Ziv(1-T) Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: Zifi = ri // (Zifv – ri) x Trở kháng ngõ ra: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp: » » ¼ º « « ¬ ª 24 )1( 2// fe c ibLo h R hRZ Trở kháng ngõ ra: T Z Z oof 1 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 23 Ví dụ 5: Xác định T, Aif, Zif, Zof của mạch sau. Chuyển Rf về ngõ vào, mạch tương đương: Mạch hồi tiếp áp – sai lệch áp: 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 24 x Mạch tương đương tín hiệu nhỏ để tính độ lợi vòng T (vi = 0): > @ » » ¼ º « « ¬ ª » ¼ º « ¬ ª fieiiec c feLcfefe iL L RhrhR R hRRhh vv v T 131 1 2' 2 1 2 )//)(1( 0 x Mạch tương đương tín hiệu nhỏ để tính độ lợi áp thuận Av (vL’ =0): T vv v A Li L v 0' x Trở kháng ngõ vào: Trở kháng ngõ vào khi không có hồi tiếp nhìn từ nguồn áp: Zi = ri + Rf + 2hie Mạch hồi tiếp áp – sai lệch áp Trở kháng ngõ vào: Zif = Zi (1-T) 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 25 x Trở kháng ngõ ra: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp: Zo = Rc2 // RL Trở kháng ngõ ra: T Z Z oof 1 Ví dụ 6: Xác định độ lợi áp Avf1 = vo1 / vi; Avf2 = vo2 / vi; trở kháng ngõ vào Zif và trở kháng ngõ ra Zof1 và Zof2 của mạch KĐ hồi tiếp sau: 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 26 Mạch tương đương tín hiệu nhỏ: Mạch hồi tiếp áp – sai lệch dòng x Độ lợi vòng T: Không phụ thuộc ngõ ra là vL1 hay vL2 > @ fiefbi fbi iebc bc feLcfe iL L RhRRr RRr hRR RR hRRh vv v T 1 //// //// // // )//( 0 2 ' 1 1 » » ¼ º « « ¬ ª »¼ º « ¬ ª x Độ lợi áp: Độ lợi áp thuận: 9 Ngõ ra là vL1: i f Li L v r TR vv v A 0' 1 1 1 9 Ngõ ra là vL2: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ (đưa nguồn vL2’ vào mạch hồi tiếp) 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 27 Biến đổi tương đương Norton – Thevenin: > @ iiebfi bfi iebcfe Li L v rhRRr RRr hRRh vv vA 1 //// //// )////( 0' 2 2 2 » » ¼ º « « ¬ ª Độ lợi áp: T A A vvf 1 1 1 và T A A vvf 1 2 2 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 28 x Trở kháng ngõ vào: Mạch hồi tiếp áp – sai lệch dòng Biến đổi Thevenin – Norton nguồn áp vi – ri Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng khi không có hồi tiếp: Zi = ri//Rb//Rf//hie Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn dòng: T Z Z iif 1 Do Zif = ri // Zif’ ifi iif if Zr rZ Z ' Trở kháng ngõ vào nhìn từ nguồn áp: Zifv = ri + Zif’ x Trở kháng ngõ ra: 9 Nhìn từ vL1: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp: Zo1 = RL // RC T Z Z oof 1 1 1 9 Nhìn từ vL2: Trở kháng ngõ ra khi không có hồi tiếp: Zo2 = Rc // Rb // hie T Z Z oof 1 2 2 7.6 Mạch khuếch đại hồi tiếp và các hàm độ nhạy Thực tế: Ai (Av) rất lớn Độ lợi toàn mạch chỉ phụ thuộc vào mạch hồi tiếp. x Độ nhạy của sự thay đổi độ lợi (sensitivity to gain variations): Định nghĩa: ii ififA A AdA AdA S if i / / 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 29 Từ công thức: T AA iif 1 T S if i A A 1 1 x Giảm nhiễu nội (reduction of internal disturbances): Xét sơ đồ khối của mạch hồi tiếp với nhiễu nội id như sau: Giả sử mạch hồi tiếp có Rfo f; RE o f. Điện áp ngõ ra: dLLiiLL iRAvGiAARv 221 )( Với Ai = A1A2 và T = - AiGiRL ¸¸¹ · ¨¨© § ¸ ¹ ·¨ © § 11 A ii T RAv diLiL Mạch tương đương Điện áp ngõ ra gây ra do nhiễu nội: d LdLi i L iT RA A i T RA i v ¸¸¹ · ¨¨© § ¸ ¹ ·¨ © § 110 2 1 Độ lớn của nhiễu nội ở ngõ ra phụ thuộc vào vị trí của id trong mạch KĐ (A2): 9 id xuất hiện ở tầng cuối: A2 = 1 id bị giảm (1-T) ở ngõ ra 9 id xuất hiện ở ngõ vào: A2 = Ai: Nhiễu và tín hiệu vào cùng được khuếch đại 0ҥFKÿLӋQWӱ Chương 7 30 Ví dụ 7: Độ dợn sóng (ripple voltage) của nguồn là vcc, tính độ dợn sóng ngõ ra. Mạch tương đương tín hiệu nhỏ (Giả sử ri >> Rf >> RL): Mạch hồi tiếp áp – sai lệch dòng Khi không có hồi tiếp (vL’ = 0): Superposition: i ief f LfeccL ihR R Rhvv Độ lợi vòng: ief Lfe L L hR Rh v vT ' i ieffLfecc L iT hRRRh T vv 1 )/( 1 Giả sử –T >> 1 if cc L iRT vv | Độ dợn sóng ngõ ra do vcc: T vv ccrippleL : Bị suy hao bởi độ lợi vòng T. 7.7 Kỹ thuật thiết kế mạch khuếch đại hồi tiếp 7.8 Các ứng dụng khác của kỹ thuật hồi tiếp Xem TLTK [1], [2] 0ҥFKÿLӋQWӱ
File đính kèm:
giao_trinh_mach_dien_tu_1_chuong_7_mach_khuech_dai_hoi_tiep.pdf
