Mạch điện tử - Chương 3: Mạch khuếch đại FET

1Chương 3: 
MẠCH KHUẾCH ĐẠI FET
Chương 3-2
NỘI DUNG
„ Nguyên lý hoạt động
„ Mạch phân cực (DC)
„ Mạch tín hiệu nhỏ (AC)
Chương 3-3
3.1 Nguyên lý hoạt động
„ Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu
„ FET kênh n
„ FET kênh p
„ Cấu tạo và hoạt động phân cực
„ JFET
„ MOSFET (IGFET)
Chương 3-4
„ Kênh bán dẫn được điều khiển bởi điện áp. 
„ FET kênh p
„ FET kênh n
„ 3 cực
„ Cực cổng G
„ Cực nguồn S
„ Cực máng D
„ Phi tuyến
Đặc điểm – Phân loại – Ký hiệu
PN
Chương 3-5
Cấu tạo JFET
NP P
Drain 
(D)
Source 
(S)
Gate 
(G)
Hoạt động phân cực JFET
„ VGS = 0
„ VGS = -1
„ VGS = -2 = -Vp0
Chương 3-6
Vùng điện trở.
Vùng khuếch đại 
(bão hịa).
Vùng tắt.
Hoạt động phân cực JFET (tt)
„ Họ đặc tuyến JFET kênh n và điều kiện hoạt động ở vùng 
dẫn khuếch đại (bão hòa).
Chương 3-7
y - Vpo ≤ VGS ≤ 0
y Vp = Vpo + VGS ≤ VDS
y 0 ≤ IDS = Ip ≤ Ipo
Cấu tạo MOSFET
Chương 3-8
Hoạt động phân cực MOSFET
„ VGS = 0
„ -Vp0 < VGS < 0
„ VGS > 0
Chương 3-9
Vùng điện trở.
Vùng khuếch đại 
(bão hịa).
Vùng tắt.
„ Họ đặc tuyến MOSFET kênh n và điều kiện hoạt động ở
vùng dẫn khuếch đại (bão hòa). 
Chương 3-10
y - Vpo ≤ VGS
Vp = Vpo + VGS ≤ VDS
0 ≤ IDS = Ip ≤ Ipo
Ví dụ tìm dòng và áp nghẽn của FET
Chương 3-11
Cho FET cĩ phương trình đặc tính dịng áp là
IDS = 2.10-4 (1+0.25 VGS )2 (A)
a. Tìm dịng và áp nghẽn khi VGS =0.
b. Tìm dịng và áp nghẽn khi VGS = -1, -2, -4 (V).
c. Tìm dịng và áp nghẽn khi VGS =1, 2, 4 (V).
Cách 1:
Ta cĩ: IDS = 2.10-4 (1 + 0.25 VGS )2 (1).
Mặt khác: IDS = Ipo (2).
Đồng nhất (1) và (2) ta cĩ : Ipo =2. 10-4 (A), Vpo = 4 (V)
Giải
Ví dụ tìm dòng và áp nghẽn của FET (tt)
Chương 3-12
Cách 2:
VGS = 0 thì I = 2.10-4 (1+0.25 . 0 )2 = 2.10-4 (A) = Ipo.
IDS = 0 thì 2.10-4 (1+0.25 . VGS )2 = 0 
giải PT ta được VGS = -4 (V) ỈVpo = 4 (V).
JFET
MOSFET
Chương 3-13
3.2 Mạch phân cực
„ Mạch phân cực cho JFET
„ Mạch phân cực cho MOSFET
„ Chế độ nghèo
„ Chế độ tăng cường
Mạch phân cực cho JFET
Chương 3-14
Từ (1) và (2) cho ta hệ PT hai ẩn 
IDSQ và VGSQ. Giải hệ ta cĩ điểm Q.
Ta cĩ:
0 = RG IG + VGS + RS ID
= 0 + VGS + RS ID
Ỉ VGS = - RS ID (Đường phân cực ) (1)
Đặc tuyến truyền:
IDS =ID = Ipo (2)
Ví dụ mạch phân cực JFET
Chương 3-15
Cho mạch như hình vẽ : Ipo = 0.1 mA , Vpo = 4 V. Tìm Q (IDS , VGS , 
VDS)? Giải
Ta cĩ: VGS = VG - VS = - VS = - RS IDQ (IG =0)
Ỉ VGSQ = - RS IDQ (1)
Mặt khác:
IDQ = Ipo (2)
Từ (1) và (2) ta cĩ :
6.25x10-3 (VGSQ)2 + 1.05 VGSQ + 0.1 = 0
VGSQ = -0.095V
VGSQ= - 168V ( Lọai vì < -Vpo)
Ỉ VDS = VDD - IDQ (RS + RD )= 19.81 (V)
Nhận xét: RG khơng ảnh hưởng đến sự phân cực do IG =0.
Mạch phân cực cho MOSFET
Chương 3-16
VG = VDD R2 / (R1 + R2)
VDS = VDD - ID (RS + RD )
VG = RG IG + VGS + RS ID = 0 + VGS + RS ID
Ỉ VGS = VG - RS ID (Đường phân cực )
Đặc tuyến truyền:
IDS =ID = Ipo
Điểm tĩnh Q:
IDQ = Ipo và VGSQ = VG - RS IDQ
Giải hệ trên tìm được Q (IDQ , VGSQ ) 
Mạch phân cực cho MOSFET (tt)
Chương 3-17
Ðường phân cực xác định bởi:
VGS = VDS = VDD –RDID (1)
Đặc tuyến truyền:
IDS =ID = Ipo (2)
Từ (1) và (2) ta cĩ hệ PT 
hai ẩn IDSQ và VGSQ. 
Giải hệ ta cĩ điểm Q
VDS = VDD - ID RD
Ví dụ mạch phân cực MOSFET
Chương 3-18
Cho mạch như hình vẽ: Ipo = 6mA , Vpo = 3V. Tìm Q?
Giải
Từ (1) và (2) ta cĩ :
0.1 (VGSQ)2 + 1.6 VGSQ -0.6 = 0
VGSQ = 0.366 V
VGSQ= - 16.366 V (Lọai vì < -Vpo)
Ta cĩ :
VG = VDD R2 / (R1 + R2) = 1.5 V
VGSQ = VG - RS IDQ (1)
Mặt khác:
IDQ = Ipo (2)
Ví dụ mạch phân cực MOSFET (tt)
Chương 3-19
Cho mạch như hình vẽ : Ipo = 4mA, Vpo = 4V. Tìm Q?
Giải
Ta cĩ:
VGS = VDD –RDID – RGIG = VDD –RDID (IG =0)
Ỉ VGSQ = VDD –RDIDQ (1)
Mặt khác:
IDQ = Ipo (2)
Từ (1) và (2) ta cĩ :
0.5(VGSQ)2 + 5 VGSQ – 10 = 0
VGSQ = 1.7 V
VGSQ= - 11.7 V ( Lọai vì < -Vpo)
Nhận xét: RG khơng ảnh hưởng đến sự phân cực do IG =0.
Chương 3-20
3.3 Mạch tín hiệu nhỏ
„ Mô hình tương đương của FET: dạng S chung
„ Các thông số AC của FET
„ Mô hình nguồn dòng phụ thuộc áp
„ Mô hình nguồn áp phụ thuộc áp
„ Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG)
„ Tính toán độ lợi dòng-áp và trở kháng vào-ra
„ Kỹ thuật phản ánh trong FET: bảo toàn dòng iDS
„ Mô hình tương đương của mạch khuếch đại
Mô hình tương đương của FET
Chương 3-21
Phân tích mạch CS
Chương 3-22
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-23
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-24
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-25
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-26
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-27
Phân tích mạch CS (tt)
Chương 3-28
Phân tích mạch CD
Chương 3-29
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-30
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-31
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-32
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-33
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-34
Phân tích mạch CD (tt)
Chương 3-35
@ mạch CD dùng làm mạch đệm, để
cách ly áp giữa các tầng
Kỹ thuật phản ánh trong FET
Chương 3-36
Kỹ thuật phản ánh trong FET (tt)
Chương 3-37
+ Mạch D  S* 
+ Cực D: giữ nguyên
+ Cực S*:
Trở kháng: ¯(µ + 1)
Nguồn áp : ¯(µ + 1)
Nguồn dịng giữ nguyên
Từ những chỗ khác nhau giữa (1) và (2) ta đưa ra 
nguyên tắc phản ánh như sau:
Kỹ thuật phản ánh trong FET (tt)
Chương 3-38
+ Cực S: giữ nguyên
+ Cực D*:
Trở kháng: /(µ + 1)
Nguồn áp : /(µ + 1)
Nguồn dịng giữ nguyên
Phân tích mạch CD dùng phản ánh
Chương 3-39
Phân tích mạch CD dùng phản ánh (tt)
Chương 3-40
Phân tích mạch CD dùng phản ánh (tt)
Chương 3-41
Phân tích mạch CD dùng phản ánh (tt)
Chương 3-42
Phân tích mạch CD dùng phản ánh (tt)
Chương 3-43
Phân tích mạch CG
Chương 3-44
Phân tích mạch CG (tt)
Chương 3-45
Phân tích mạch CG dùng phản ánh
Chương 3-46
Phân tích mạch CG dùng phản ánh (tt)
Chương 3-47
Phân tích mạch CG dùng phản ánh (tt)
Chương 3-48
Phân tích mạch CG dùng phản ánh (tt)
Chương 3-49
Chương 3-50
Mô hình tương đương của MKĐ dòng
Chương 3-51
Mô hình tương đương của MKĐ áp
Chương 3-52
So sánh MKĐ dùng BJT và FET
Chương 3-53
Chương 3-54
TÓM TẮT
„ Nguyên lý hoạt động
„ Mạch phân cực (DC)
„ Mạch tín hiệu nhỏ (AC)