99 t ă ng, tuy nhiên khi đ ó c ầ n t ă ng E D . Vì th ế U SO th ườ ng ch ọ n kho ả ng (0,1 ÷ 0,3)E D . C ũ ng t ươ ng t ự (2-125) ta có : 0.90.7 RIU E DDODO D ÷ + = (2-165) Khi U GSO ≥ 0 ph ả i m ắ c đ i ệ n tr ở R S để đạ t yêu c ầ u v ề độ ổ n đị nh ch ế độ t ĩ nh. Lúc đ ó b ắ t bu ộ c ph ả i m ắ c R 1 . Ch ọ n các ph ầ n t ử d ự a vào các công th ứ c (2-162) đế n (2-165), khi đ ó công th ứ c (2-162), (2-163) c ầ n ph ả i ho ặ c cho U GSO = 0, ho ặ c là thay đổ i d ấ u tr ướ c đ i ệ n áp U GSO . Ch ế độ U GSO > 0 là ch ế độ đ i ể n hình cho MOSFET có kênh c ả m ứ ng lo ạ i n. Vì th ế n ế u th ự c hi ệ n vi ệ c đổ i d ấ u tr ướ c U GSO trong công th ứ c (2-162), (2- 163) có th ể dùng chúng để tính m ạ ch thiên áp c ủ a t ầ ng ngu ồ n chung. Ch ọ n lo ạ i FET ph ả i chú ý đế n các tham s ố t ươ ng t ự nh ư trong t ầ ng EC. Ph ả i tính đế n dòng máng c ự c đạ i I Dmax , đ i ệ n áp c ự c đạ i U DSmax và Công su ấ t tiêu tán c ự c đạ i trong tranzito P Dmax (h.271), và U Dsmax . Gi ố ng nh ư s ơ đồ EC dùng tranzito l ưỡ ng c ự c, t ầ ng ngu ồ n chung c ũ ng làm đả o pha tín hi ệ u khu ế ch đạ i. Ví d ụ đặ t vào đầ u vào n ử a chu kì đ i ệ n áp d ươ ng (h. 2.71) s ẽ làm t ă ng dòng máng và gi ả m đ i ệ n áp máng ; ở đầ u ra s ẽ nh ậ n đượ c n ử a chu kì đ i ệ n áp c ự c tính âm. D ướ i đ ây ta s ẽ phân tích t ầ ng khu ế ch đạ i v ề m ặ t xoay chi ề u. S ơ đồ thay th ế t ầ ng SC v ẽ trên hình 2.72a có tính đế n đ i ệ n dung gi ữ a các đ i ệ n c ự c c ủ a tranzito. S ơ đồ thay th ế d ự a trên c ơ s ở s ử d ụ ng ngu ồ n dòng ở m ạ ch ra. Đ i ệ n tr ở R D , R t m ắ c song song ở m ạ ch ra xác đị nh t ả i R t~ = R D // R t . Đ i ệ n tr ở R 1 và R G c ũ ng đượ c m ắ c song song. Vì đ i ệ n tr ở vào th ườ ng l ớ n h ơ n đ i ệ n tr ở R n nhi ề u, nên đ i ệ n áp vào c ủ a t ầ ng coi nh ư b ằ ng En. T ụ phân đườ ng C p1 , C p2 và t ụ C S khá l ớ n nên đ i ệ n tr ở xoay chi ề u coi nh ư b ằ ng không. Vì th ế trong s ơ đồ thay th ế không v ẽ nh ữ ng t ụ đ ó. H ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp ở t ầ n s ố trung bình ( ) ( ) ~ti v ~tiv V t u //RrS U //RrSU U U K === (2-166) hay là ~ti ~ti u Rr .RSr K + = (2-167) Tích s ố S.r i g ọ i là h ệ s ố khu ế ch đạ i t ĩ nh µ c ủ a FET. Thay µ = Sr i vào (2.167) ta có : ~ti ~t u Rr µ .R K + = (2-168) D ự a vào (2-168) có th ể v ẽ s ơ đồ thay th ế c ủ a t ầ ng SC v ớ i ngu ồ n đ i ệ n áp µ U v (h.2.72b). Trong tr ườ ng h ợ p n ế u t ầ ng SC là t ầ ng ti ề n khu ế ch đạ i trong b ộ khu ế ch đạ i nhi ề u t ầ ng thì R t~ =R D // R V = R D . N ế u nh ư tính đế n R D << r i thì h ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp c ủ a t ầ ng đượ c tính g ọ n là: 100 K u = SR D (2-169) Đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng SC là: R v = R 1 // R G (2-170) Đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng SC là: R r = R D // r i ≈ R D (2-171) Khi chuy ể n sang mi ề n t ấ n s ố cao thì ph ả i chú ý đế n đ i ệ n dung vào và ra c ủ a t ầ ng, ngh ĩ a là c ầ n chú ý đế n đ i ệ n dung gi ữ a các đ i ệ n c ự c C GS , C GD c ủ a tranzito (h.2.72a), c ũ ng nh ư đ i ệ n dung l ắ p ráp m ạ ch vào C L ( đ i ệ n dung c ủ a linh ki ệ n và dây d ẫ n m ạ ch vào đố i v ớ i c ự c âm c ủ a ngu ồ n cung c ấ p). Hình .2.72: Sơ đồ thay thế tầng SC a) Ngu ồ n dòng ; b) Nguồn áp Ở t ầ n s ố cao nh ữ ng đ i ệ n đ áng k ể trên s ẽ t ạ o nên thành ph ầ n kháng c ủ a dòng đ i ệ n m ạ ch vào. I CV = I CGS + I CGD + I CL (2-172) Dòng I CGS , I CL xác đị nh b ằ ng đ i ệ n áp vào U v’ , còn dòng I CGD xác đị nh b ằ ng đ i ệ n áp c ự c máng - c ử a. Vì đ i ệ n áp c ự c máng ng ượ c pha v ớ i đ i ệ n áp vào, nên đ i ệ n áp gi ữ a c ự c c ử a và máng s ẽ b ằ ng : ( ) V . u . V . UK1UU +=+ Dòng đ i ệ n vào đ i ệ n dung c ủ a t ầ ng ( ) v . L . V . uGD . v . GS cv . U.wCJU.K1wCJU.CwJI +++= hay là ( ) [ ] v . vLGDUGS v . VC . U.JwCCCK1CUJwI =+++≈ ở đ ây C v là đ i ệ n dung vào c ủ a t ầ ng C v = C GS + ( 1+ K u )C GD + C L (2-173) a) b) 101 Đ i ệ n dung ra c ủ a t ầ ng ph ụ thu ộ c vào đ i ệ n dung gi ữ a các đ i ệ n c ự c ở kho ả ng máng- ngu ồ n và máng - c ử a, c ũ ng nh ư đ i ệ n dung l ắ p ráp m ạ ch ra. Tính đ i ệ n dung ra c ũ ng theo ph ươ ng pháp nh ư đ ã tính đố i v ớ i đ i ệ n dung vào, có k ế t qu ả : SGD U U DSr C.C K K1 CC + + += (2-174) e. Khuếch đại cực máng chung DC (lặp lại cực nguồn) Hình 2.73 là s ơ đồ DC dùng FET có kênh đặ t s ẵ n. Đ i ệ n tr ở R 1 , R G cùng v ớ i R s dùng để xác đị nh ch ế độ làm vi ệ c t ĩ nh c ủ a tranzito. Hình 273 : Sơ đồ DC dùng FET có kênh đặt sẵn Vi ệ c ch ọ n và đả m b ả o ch ế độ t ĩ nh đượ c ti ế n hành t ươ ng t ự nh ư t ầ ng SC. T ả i m ộ t chi ề u c ủ a t ầ ng là R S còn t ả i xoay chi ề u là R t~ = R S //R t Đố i v ớ i t ầ ng DC thì đ i ệ n áp t ả i trùng pha v ớ i đ i ệ n áp vào U t = U v – U GS (2-175) Theo s ơ đồ thay th ế thì U t l ạ i là hàm s ố c ủ a U GS tác d ụ ng lên đầ u vào c ủ a tranzito U t = SU GS (r i //r t~ ). hay ( ) ~ti t GS //RrS U U = (2-176) H ệ s ố khu ế ch đạ i đ i ệ n áp c ủ a t ầ ng tính theo 102 ( ) ( ) ~ti ~ti v . t . U //RS1 //RS U U K τ τ + == (2-177) vì r i >> R t~ nên ~t ~t U Sh1 S Ρ Κ + = (2-178) H ệ s ố khu ế ch đạ i K u ph ụ thu ộ c vào độ h ỗ đẫ n S c ủ a tranzito và t ả i xoay chi ề u c ủ a t ầ ng. H ệ s ố khu ế ch đạ i s ẽ ti ế n t ớ i 1 khi t ă ng S và R t ~. Vì v ậ y đố i v ớ i t ầ ng DC nên dùng tranzito có độ h ỗ d ẫ n l ớ n. Để tìm đượ c các tham s ố t ươ ng đươ ng c ủ a s ơ đồ thay th ế , bi ế n đổ i công th ứ c (2-177) sau khi thay vào nó S = µ/ ri và khai tri ể n ta có : ~ti ~ti ~ri Rr Rr //Rr + = Và ( ) ~ti ~t u R µ 1r µ .R K ++ = (2.179) Chia c ả t ử s ố là m ẫ u s ố v ế ph ả i c ủ a công th ứ c (2-179) cho 1+µ và thay K u = U t /U v , ta có ( ) ~ti ~t vt R µ 1r R .U µ 1 µ U +++ = (2-180) D ự a vào (2-180) ta v ẽ đượ c s ơ đồ thay th ế c ủ a t ầ ng (h.2.73b). Ở m ạ ch ra c ủ a s ơ đồ thay th ế có ngu ồ n đ i ệ n áp t ươ ng đươ ng V .U µ 1 µ + v ớ i đ i ệ n tr ở t ươ ng đươ ng r i /(1 + µ). M ạ ch vào c ủ a s ơ đồ thay th ế (h.2.73b) g ồ m 3 ph ầ n t ử gi ố ng nhau nh ư s ơ đồ thay th ế SC. D ự a vào s ơ đồ hình 2.73b xác đị nh đượ c đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng DC. S 1 µ 1 1 //RR sr ≈ + = (2-181) Đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng DC nh ỏ h ơ n t ầ ng SC, và vào kho ả ng 100 ÷3000Ω. Vì đ i ệ n áp gi ữ a c ự c c ử a và c ự c ngu ồ n c ủ a tranzito trong s ơ đồ l ặ p l ạ i c ự c ngu ồ n b ằ ng hi ệ u U v – U r , nên dòng đ i ệ n vào b ả n thân c ủ a tranzito s ẽ nh ỏ h ơ n trong s ơ đồ SC, và độ không ổ n đị nh nhi ệ t độ c ủ a đ i ệ n tr ở kho ả ng gi ữ a c ử a và ngu ồ n nh ỏ . Do đ ó cho phép ta dùng R 1 , R G l ớ n. Vì v ậ y t ầ ng DC có đ i ệ n tr ở vào R v l ớ n (t ớ i vài MΩ) h ơ n t ầ ng SC. Đ i ệ n dung vào c ủ a t ầ ng DC s ẽ nh ỏ h ơ n c ủ a t ầ ng SC. 103 Đố i v ớ i t ầ ng l ặ p l ạ i c ự c ngu ồ n thì c ầ n thi ế t ph ả i tính đế n thành ph ầ n dòng đ i ệ n dùng vào m ạ ch c ử a - máng và c ử a - ngu ồ n c ủ a tranzito, c ũ ng nh ư thành ph ầ n dòng đ i ệ n dung l ắ p ráp ở m ạ ch vào c ủ a t ầ ng. Vì đ i ệ n áp c ự c máng không đổ i, thành ph ầ n dòng đ i ệ n dung C GD và C 1 đượ c xác đị nh b ằ ng đ i ệ n áp vào U v . Thành ph ầ n dòng đ i ệ n đ i ệ n dung C GS ph ụ thu ộ c vào đ i ệ n áp. Ů GS = Ů v – U t =(1 – K u ) Ů v Dòng vào t ổ ng là I cv = jωU v [C GD + C GS ( 1-K u ) + C L ] t ừ đ ó C v = C GD + C GS (1 – K u ) + C L (2-182) So sánh (2-182) v ớ i (2-173) th ấ y đ i ệ n dung vào c ủ a t ầ ng DC nh ỏ h ơ n trong s ơ đồ SC T ừ (2-182) trong t ầ ng DC n ế u K u ≈1 thì ả nh h ưở ng c ủ a đ i ệ n dung C GS đế n đ i ệ n dung vào s ẽ gi ả m. 2.3.4. Ghép giữa các tầng khuếch đại M ộ t b ộ khu ế ch đạ i th ườ ng g ồ m nhi ề u t ầ ng m ắ c n ố i ti ế p nhau nh ư hình 2:74 (vì th ự c t ế m ộ t t ầ ng khu ế ch đạ i không đả m b ả o đủ h ệ s ố khu ế ch đạ i c ầ n thi ế t), ở đ ây tín hi ệ u ra c ủ a t ầ ng đầ u hay t ầ ng trung gian b ấ t kì s ẽ là tín hi ệ u vào cho t ầ ng sau nó và t ả i c ủ a m ộ t t ầ ng là đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng sau nó. Đ i ệ n tr ở vào và ra c ủ a b ộ khu ế ch đạ i s ẽ đượ c tính theo t ầ ng đầ u và t ầ ng cu ố i. Hình 2.74: Sơ đồ khối bộ khuếch đại nhiều tầng Theo h ệ th ứ c (2.104), h ệ s ố khu ế ch đạ i c ủ a b ộ khu ế ch đạ i nhi ề u t ầ ng b ằ ng tích h ệ s ố khu ế ch đạ i c ủ a m ỗ i t ầ ng (tính theo đơ n v ị s ố l ầ n) hay b ằ ng t ổ ng c ủ a chúng (tính theo đơ n v ị dB) uNu2u1 vN rN v2 r2 n rl n t u K.KK U U U U . E U E U K === K u (dB) = K u1 (dB)+…+K uN (dB) 2-138) Vi ệ c ghép gi ữ a các t ầ ng có th ể dùng t ụ đ i ệ n, bi ế n áp hay ghép tr ự c ti ế p. 104 Hình 2.75: Sơ đồ bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung 105 a- Ghép tầng b ằ ng điện dung B ộ khu ế ch đạ i nhi ề u t ầ ng ghép đ i ệ n dung v ẽ trên hình 2.75. Các đ i ề u đ ã phân tích trong 2.3.2 đ úng cho m ộ t t ầ ng trung gian b ấ t kì n ế u thay R t cho R v . S ố t ầ ng trong b ộ khu ế ch đạ i nhi ề u t ầ ng xác đị nh theo công th ứ (2-183) xu ấ t phát t ừ h ệ s ố khu ế ch đạ i yêu c ầ u vi ệ c tính toán các t ầ ng (ch ọ n và đả m b ả o ch ế độ làm vi ệ c t ĩ nh, tính toán ch ế độ xoay chi ề u) ph ả i theo th ứ t ự t ừ t ầ ng cu ố i cùng v ề t ầ ng đầ u tiên. Tr ướ c h ế t ta tính t ầ ng cu ố i cùng. T ầ ng này ph ả i đả m b ả o đư a ra t ả i R t công su ấ t tín hi ệ u yêu c ầ u. D ự a và h ệ s ố khu ế ch đạ i t ầ ng cu ố i, ng ườ i ta xác đị nh các tham s ố tín hi ệ u vào c ủ a nó. Và đ ó chính là s ố li ệ u ban đầ u để tính t ầ ng tr ướ c cu ố i, và v.v cho t ớ i t ầ ng đầ u tiên (t ầ ng vào) c ủ a b ộ khu ế ch đạ i. Đầ u tiên ta tính ở t ầ n s ố trung bình f o b ỏ qua ả nh h ưở ng c ủ a t ụ đ i ệ n trong b ộ khu ế ch đạ i và không tính đế n s ự ph ụ thu ộ c c ủ a các tham s ố tranzito vào t ầ n s ố . Trong tr ườ ng h ợ p c ẩ n thi ế t ph ả i chú ý đế n đặ c tính c ủ a tranzito và ả nh h ưở ng c ủ a t ụ ở biên t ầ n c ủ a tín hi ệ u c ầ n khu ế ch đạ i, đ i ề u này s ẽ làm cho đ i ệ n áp đầ u ra b ộ khu ế ch đạ i thay đổ i c ả biên độ l ẫ n pha khí t ầ n s ố tín hi ệ u vào thay đổ i. Ở mi ề n t ầ n s ố th ấ p, khi t ả i thu ầ n tr ở thì nh ữ ng s ự ph ụ thu ộ c k ể trên là do t ụ đ i ệ n trong s ơ đồ quy ế t đị nh, còn ở mi ề n t ầ n s ố cao thì ch ủ y ế u là do các tham s ố c ủ a tranzito quy ế t đị nh. Trong th ự c t ế , th ườ ng ng ườ i ta có th ể nghiên c ứ u ả nh h ưở ng c ủ a các y ế u t ố trên m ộ t cách độ c l ậ p ở hai mi ề n t ầ n s ố th ấ p và cao. D ướ i đ ây ta xét đặ c đ i ể m công tác c ủ a b ộ khu ế ch đạ i ở mi ề n t ầ n th ấ p. Trong 2.3.2. khi tính h ệ s ố khu ế ch đạ i c ủ a t ầ ng đơ n đ ã gi ả thi ế t đ i ệ n tr ở xoay chi ề u c ủ a t ụ b ằ ng không. Nh ữ ng gi ả thi ế t nh ư v ậ y ch ỉ đ úng ở d ả i t ầ n trung bình. Khi t ầ n s ố gi ả m thì độ đẫ n đ i ệ n c ủ a t ụ ghép t ầ ng C p s ẽ gi ả m. Do đ ó h ạ áp trên t ụ nên đ i ệ n áp t ừ ngu ồ n tín hi ệ u đặ t vào t ầ ng đầ u tiên hay đ i ệ n áp ra t ầ ng tr ướ c đặ t vào t ầ ng sau s ẽ b ị gi ả m. H ạ áp ở trên t ụ s ẽ làm gi ả m biên độ tín hi ệ u ở đầ u ra m ỗ i t ầ ng và c ủ a c ả b ộ khu ế ch đạ i nói chung t ứ c là làm gi ả m h ệ s ố khu ế ch đạ i ở mi ề n t ầ n th ấ p (h.2.76a). Ả nh h ưở ng c ủ a t ụ C p th ể hi ệ n r ấ t rõ ràng trong b ộ khu ế ch đạ i ghép đ i ệ n dung ở ch ỗ h ệ s ố khu ế ch đạ i K u →0 khi khi f → 0. Nh ư v ậ y là tr ị s ố c ủ a t ụ C p có ả nh h ưở ng đế n h ệ s ố khu ế ch đạ i ở mi ề n t ầ n th ấ p. T ụ đ i ệ n C E c ũ ng ả nh h ưở ng đế n h ệ s ố khu ế ch đạ i ở mi ề n t ầ n th ấ p. Vì khi gi ả m t ầ n s ố s ẽ làm gi ả m tác d ụ ng m ắ c r ẽ c ủ a t ụ đố i v ớ i đ i ệ n tr ở R E và do đ ó làm t ă ng m ứ c độ h ồ i ti ế p âm dòng xoay chi ề u trên R E và do đ ó làm gi ả m h ệ s ố khu ế ch đạ i. Vi ệ c gi ả m mô đ un h ệ s ố khu ế ch đạ i ở mi ề n t ầ n s ố th ấ p K t đượ c đặ c tr ư ng b ằ ng h ệ s ố méo t ầ n s ố th ấ p c ủ a b ộ khu ế ch đạ i M t = K o /K t đ ó chính là tính h ệ s ố méo t ầ n s ố c ủ a m ỗ i t ụ trong b ộ khu ế ch đạ i M t = M t1 .M t2 M tn (2-184) H ệ s ố méo t ầ n s ố c ủ a t ụ tính theo 2 tt t ω 1 1M         += τ (2-185) . C GS ( 1-K u ) + C L ] t ừ đ ó C v = C GD + C GS (1 – K u ) + C L ( 2-1 82) So sánh ( 2-1 82) v ớ i ( 2-1 73) th ấ y đ i ệ n dung vào c ủ a t ầ ng DC nh ỏ h ơ n trong s ơ đồ SC T ừ ( 2-1 82). ph ả i m ắ c R 1 . Ch ọ n các ph ầ n t ử d ự a vào các công th ứ c ( 2-1 62) đế n ( 2-1 65), khi đ ó công th ứ c ( 2-1 62), ( 2-1 63) c ầ n ph ả i ho ặ c cho U GSO = 0, ho ặ c là thay đổ i d ấ u tr ướ c. 100 K u = SR D ( 2-1 69) Đ i ệ n tr ở vào c ủ a t ầ ng SC là: R v = R 1 // R G ( 2-1 70) Đ i ệ n tr ở ra c ủ a t ầ ng SC là: R r = R D // r i ≈ R D ( 2-1 71) Khi chuy ể n sang