Mạch điện tử - Chương 5: Đáp ứng tần số

og(| | )zi io imz dB
p
A A Aω ωω ω ω
1
1 1
1( )| | 20log(| | . ) 20log
p
i imz p dBA Aω ωω ω ω ω<< << ⇒ = +•
1 ( )| | 20log(| |)i imp dBA Aωω ω<< ⇒ =•
Độ dốc 0dB/decac
Độ dốc 20dB/decac
Độ dốc 0dB/decac
Chương 5-16
Ảnh hưởng của tụ thoát (tt)
|Ai |dB
ωz1 ωp1 = ωL
1
1
* zio im
p
A A ωω=Trong đĩ:
Đ ộ d
ố c 2
0 d b /
d e c a
c
Chương 5-17
Ảnh hưởng của tụ thoát (tt)
Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL :
„ Nhận xét : điều kiện để cĩ ωL >0:
„ Thực tế: nên 
2 2
1
2 2
1
| | ||( ) | |
2
|
2
| Limi L
z im
im
L p
A AA A
ω ω
ω ωω
+ == ⇔ +
2 2 2 2
1 12( )L Lz pω ω ω ω⇒ + = +
2 2 2
1 12L p zω ω ω⇔ = −
2 2
1 12p zω ω≥
2
1
2
12p zω ω>> 1L pω ω⇔ ≈
Chương 5-18
Ảnh hưởng của tụ ghép
Chương 5-19
Ảnh hưởng của tụ ghép (tt)
*
"* *. .( ) . .
b C b iL L
i fe
i i L eC Cc ib ie Cbb
i RRi i RiA s h
i i i R R Z R Z Ri R h R
• = = = − + + + ++ +
"*
"
( ) . . . .1 1
.( ) .( )
C b i
i fe
iL ie eC b
c iLC b
RR Rs sA s h
R R R RR h Rs s
C R R C R R
⇔ = − + ++ ++ ++ +
Chương 5-20
Ảnh hưởng của tụ ghép (tt)
1 2
( ) . .i im
p p
s sA s A
s sω ω= + + ( )s jω=
•Aim = Ai (jω)| ω => +∞ =
• ωp1 =
1
.( )c LCC R R+
•ωp2 = là các cực của hàm truyền đạt "
1
.( )ibC R R+
"*. .
C b i
fe
iL ie eC b
RR Rh
R R R RR h R
− + ++ +
Chương 5-21
Ảnh hưởng của tụ ghép (tt)
y Giả sử ta cĩ ωp1 < ωp2
Đ ộ d
ố c 2
0 d b /
d e c a
c
Đ ộ d
ố c 4
0 d b /
d e c a
c
ωp1 ωp2 ≈ ω L ω(rad/s)
|Ai |dB
|Aim
|
Chương 5-22
Ảnh hưởng của tụ ghép (tt)
Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL :
Giả sử ωp1 nếu gần đúng: 
2
2 2 2 2
1 2
| | | ||| ( ) | |
2.2
L im
im
im
L Lp p
i L A
AA Aωω ωω ω ω =+ += ⇔
4 2 2 2 2
1 22 ( ).( )L L Lp pω ω ω ω ω⇒ = + +
4 2 2 2 2 2
1 2 1 2( ). . 0L Lp p p pω ω ω ω ω ω⇔ − + − =
2 2
1 2. 0p pω ω ≈
4 2 2
2. 0L Lpω ω ω⇔ − ≈ 2L pω ω⇔ ≈
Chương 5-23
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào
Chương 5-24
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
( ) . .bL Li
i b i
ii i iA s
i i i i
∗
∗= =
Đặt : Ztd = Rb //(hie+R* e //C* e )
Chương 5-25
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
.L
Lb
i Rchfe
i Rc R
• = − +
* *
1
1
* ** *
1
R R R. .1
( / /( )1
b b b e e b z
e b b p
b
e e be e
s
i R C s
Ri R hie R hie ssR hie C R hie RR C s
ω
ω∗∗
+ +• = = =+ + +++ + ++
*
* *
*
* *
1
( )
11
1
R Ri i
ei
i t d b
b e e
i
eb
b
e e
R
R h i e
C s R C
RC s
R h i e
R C
i
i R Z
R
∗
+ +
+ + +
= =
+ +
+ +
•
* * *
* * * * * * * * *
[ [ ( )(1 )]]
[ [ ( )(1 )]] ( )(1 ) [ (1 )]
i b e e e
i b e e e e e e b b e e e
R sC R Rb hie sCR
R sC R Rb hie sCR R Rb hie sCR RCsR hie sCR
+ + +=
+ + + + + + + + + +
Chương 5-26
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
* **
2
1( ) ( )
( / /( )b b b e e b
i
R C R hie s s
C R R hiei
i s csa b
+ + +• = + +
* *[ ( ) ]e e ib b ba C C R R R hie R hie• = + +
* * * *[ ( ) ( )] ( )b e i b e e e bb R R hie R R hie R C R R hieb C• + + + + + +=
*
ebc R hie R• = + +
*
2
2
( ) ( ).b b b z
i
R C R hie s si
b ci a s s
a a
ω+ +• =
+ +
*
2
2
( ) ( ).
( )
i b z
i i b b
R R hie s si
b ci s s
a a
R R hie R hie
ω+ +=
+
⇒
++ +
Nhận xét : ωp1 = ωz2
Chương 5-27
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
* *
* *
( ) ( )
( )[ ][ ( ) ]
b e i b e b
bie e i b bb b
R R hie R R hie R R hieb
a R hieC R R hieC R R R hie R hie
+ + + + +• = + + ++ +
*
* *
( )( )
[ ( ) ] ( )[ ]
e i b i b b
e e i b i b bib b
R hie R R R R R hie
C R hie R R R R R hieC R R hie
+ + + += ++ + + +
* *
1 1
[ / /( / / )] / /( )e e i b ib bC R hie R R C R R hie
= ++ +
*
* *[ ( ) ]
eb
e e ib b b
c
a
R hie R
C C R R R hie R hie
• = + ++ +
** *
1
/ / / /( ))( ).( e be e ib b R hieC C R R R hie R
= + +
Chương 5-28
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
( ) . .bL Li
i b i
ii i iA s
i i i i
∗
∗= =
1 2
21
R ( ) ( )( ) . . . . .
( )
b i bz z
i
L b p i b b
R R hies s sRcA s hfe b cRc R R hie s R R hie R hie s s
a a
ω ω
ω
++ += − + + + + + + +
Vì: ωp1 = ωz21
2
( )( ) . zi im
s sA s A b cs sa a
ω+⇒ =
+ +
R ( ). . .
( )
b i b
im
L b i b b
R R hieRcA hfe
Rc R R hie R R hie R hie
+= − + + + +
Chương 5-29
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
( ) . .bL Li
i b i
ii i iA s
i i i i
∗
∗= =
Để ý ta cĩ thể thấy rằng mỗi tụ sẽ gây ra 1 cực và 1 
zêro: (Khi xét ảnh hưởng của tụ này ta sẽ ngắn mạch 
tụ cịn lại và ngược lại)
.L
Lb
i Rchfe
i Rc R
• = − +
1
1
R .b b z
pb
i s
i R hie s
ω
ω∗
+• = + +
1
1 * *
1
Re
1
( / /( )
z
p
e e b
Ce
C R R hie
ω
ω
⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩
=
= +
*
2 3
2
2 3 2 3
( )( ).
/ / ( ) . .
i z z
i p p p pi b
s sRi
i s sR R hie
ω ω
ω ω α ω ω
+ +• = + + ++
Chương 5-30
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ vào (tt)
2 * *
2 * * / /
1
( / /( )
1
[ / /( )]i
z
e e b
p
e e b R
C R R hie
C R hie R
ω
ω
⎧⎪⎪•⎨⎪⎪⎩
= +
= +
*
2 3
2
2 3 2 3
( )( ).
/ / ( ) . .
i z z
i p p p pi b
s sRi
i s sR R hie
ω ω
ω ω α ω ω
+ +• = + + ++
3
3 / /
0
1
( )ib
z
p
bC R R hie
ω
ω
⎧⎪⎪•⎨⎪⎪⎩ +
=
=
*2 3 * *
1
/ / / /( ))
. .
( ).( e b
p p
e e ib b
c
a R hieC C R R R hie R
α ω ω = = + +
Chương 5-31
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ ra
Chương 5-32
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ ra (tt)
* *
//( ) . . .
/ / / /
ib C bL L
i ib LC Cc i E Eb
i R RRi iA s hfei i i R R Z R R hie R C
= = =− + + + +
* *
1
/ / .( ) . . . .1 1/ /
( ) .( / /( / / )
E
iC b e e
iLC b
L EC C
s
R RR C RsA s hfe
R R R R hie s s
C R R C R hie Ri Rb
+
= − + + + ++ +
Chương 5-33
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ ra (tt)
2
1 2
. ( )( ) . zim
p p
s jA ssA s
s s
ωωω ω =
+
+⇔ = +
•Aim = Ai (jω)| ω => +∞ =
• ωp1 =
•ωp2 = là các cực của hàm truyền đạt 
/ /. .
/ /
iC b
iLC b
R RRhfe
R R R R hie
− + +
1
.( )c LCC R R+
* *
1
.( / /( / / )
E EC R hie Ri Rb+
• ωz2 = zero của hàm truyền đạt 
1
.e eR C
Chương 5-34
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ ra (tt)
Giả sử ωp1 < ωz2 < ωp2
Đ ộ d
ố c 2
0 d b /
d e c a
c
Đ ộ d
ố c 2
0 d b /
d e c a
c
ωp1 ωz2 ωp2 ≈ ω L
ω(rad/s)
|Ai |dB
|Aim
|
Chương 5-35
Ảnh hưởng của tụ thoát 
và tụ ghép ngõ ra (tt)
„ Tìm tần số cắt thấp ωL = 2πfL
„ Giả sử ωp1 nếu gần đúng: 
2 2
2
2 2 2 2
1 2
| || ( ) |
2
| || |
2.
L L z ii m
im
L L
m
L
p
i
p
AAA A ω ωωω ω ωω ω
+ =+= ⇔ +
2 2 2
2
2 2 2 2
1 2( )2 ( ).( )L L z L Lp pω ωω ω ω ω ω+⇒ = + +
2
2
4 2 2 2 2 2
1 2 1 2]([ ). . 0zL Lp p p pω ω ω ω ω ω ω−⇔ − + − =
2 2 2 2
2 1 2 2
2 2
1 2. 0
p p z p
p p
ω ω ω ω
ω ω
⎧ + −⎪⎨⎪⎩ ≈
4 2 2
2. 0L Lpω ω ω⇔ − ≈ 2L pω ω⇔ ≈
Chương 5-36
5.3 Đáp ứng tần số cao 
„ Mô hình tương đương của BJT và FET
„ Định lý Miller
„ Mạch CE (CS) – Hiệu ứng Miller
Chương 5-37
Mô hình tương đương của BJT và FET
Chương 5-38
Các thông số tần số cao của BJT
Chương 5-39
Định lý Miller
Y
Y1 Y2
I1 I2
V1 V2 V1 V2
I1
I2
Chương 5-40
Mạch CE tần số cao
Chương 5-41
Mạch CE tần số cao (tt)
Chương 5-42
Mạch CE tần số cao (tt)
Chương 5-43
Mạch CE tần số cao (tt)
20lgAim
ω5
20lg|A| (dB)
ω (rad/s)
Chương 5-44
Mạch CE tần số cao (tt)
„ Để tăng tính ổn định, người ta thường gắn thêm
1 tụ CBC từ cực B sang cực C cĩ giá trị tầm vài nF 
để hồi tiếp âm.
Khi đĩ tổng điện dung giữa cực B và E là
C = Cbe + C’M
Với C’M là điện dung Miller cĩ được khi áp dụng định lý 
Miller với Cbc//CBC
C’M= (CBC+Cbc)( 1 + gmR’L )
sẽ được ảnh hưởng nhiều nhất bởi tụ CBC , do đĩ ta chủ 
động điều chỉnh được đáp ứng của mạch khuếch đại 
bằng cách điều chỉnh CBC
C’M ≈ CBC( 1 + gmR’L )
Chương 5-45
Mạch CS tần số cao
( ) gd
m
ddsgd C
g
RrC
<<<< ωω 
||
1
Mạch CS với hồi tiếp được loại bỏ
Điện dung Miller (cách phân tích giống như mạch BJT
Mạch tương đương với CM ở trên chỉ tồn tại khi điều kiện sau thỏa mãn:
Chương 5-46
Mạch CS tần số cao (tt)
( ) ( )
( )Mgsih
Mgsi
ddsm
i
d
v
CCr
f
CCrj
Rrg
v
vA
+=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
++−==
π
ω
2
1
1
1||
Chương 5-47
Mạch CS tần số cao (tt)
( ) ( )
( ) 1|| khi 
||1
/1
||
>>
+
+−==
ddsm
ddsgd
mgd
ddsm
i
d
v
Rrg
RrCj
gCj
Rrg
v
vA ω
ω
Chương 5-48
Mạch CD (SF) tần số cao
( ) ( )[ ]sdsm
gs
sds
gd
i RrgCj
Rr
i
v
Z ||11||' +⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+== ω
Mạch SF ở tần số cao 
(bỏ qua phân cực)
Mạch tương đương SF ở
tần số cao
Chương 5-49
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
gsm Cg /<<ω
49
Mạch nguyên vẹn
Mạch khi Mạch khi gsm Cg />>ω
Chương 5-50
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
( )
( ) ⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ++
+
=
gdsds
sds
gd
i
CCRrj
RrCj
Cj
Z
1
'
1
||
11
||'
11
1
ω
ω
ω
Mạch tương đương 
SF ở tần số cao
Chương 5-51
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
( )( )( )⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
++
++
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛==
= gdimgs
igsgd
mvo
i
o CrjgCj
rCCj
gi
vZ
i
ωω
ω
1/1
11
0
'
'
Mạch tương đương 
SF ở tần số cao
Chương 5-52
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛==
i
g
g
s
i
s
v v
v
v
v
v
vA
( )
( )
( )
( ) 1|| vì1
||1
||1
1
||1
|| >>≈
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
++
+
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
+= sdsm
sdsm
sds
gs
m
gs
sdsm
sdsm
g
s Rrg
Rrg
RrCj
g
Cj
Rrg
Rrg
v
v
ω
ω
[ ]{ } gsmsdsmgsgdiig CgRrgCCrjv
v
/ khi 
||(1/1
1 <<+++≈ ωω
Mạch tương đương SF ở tần số cao
( ) gsmsdsigd
sdsi
ii
g Cg
RrrCj
Rrr
rv
v
/ khi 
||||1
||||1 hoac >>⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛≈ ωω
Chương 5-53
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
gm = 10-3 mho
rds = 10 kΩ
Cgs = 100 pF
Cgd = 1 pF
Tìm ωH
Chương 5-54
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
Chương 5-55
Mạch CD (SF) tần số cao (tt)
Chương 5-56
TÓM TẮT
„ Đáp ứng tần số tổng quát
„ Đáp ứng tần số thấp
„ Đáp ứng tần số cao