Giáo trình Kĩ thuật mạch điện 1

cho cực B. - Điện trở RE phân cực cho cực E. - Tụ điện Ci, Co ngăn dòng một chiều (DC). 6.3.3. Nguyên lý hoạt động của mạch điện 131 Điện áp VCC nguồn một chiều dùng để cấp nguồn cho Transistor hoạt động tạo điểm làm việc tĩnh Q(UCEQ, ICQ). Tín hiệu ngõ vào Vin(t) vào cực B thay đổi làm điện áp Vb (t) cũng thay đổi theo. Khi Vin(t) tăng thì điện áp Vb(t) tăng dẫn đến Vo(t) = Vb(t) - Vbe(t) tăng nên mạch có tính đồng pha. Hình 6.15 Mô phỏng mạch khuếch đại cực góp chung (CC) 6.3.4. Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ Hình 6.16 Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ mạch khuếch đại (CC) 6.3.5. Tính toán các thông số của mạch 6.3.5.1. Hệ số khuếch đại dòng điện (Độ lợi về dòng điện) i o i i i A                     LEfeieb b LC C fe i b b e e L i o i RRhhR R RR R h i i i i i i i i A )1( 1 132 Chứng minh: - Điện áp tại: L C CLo L L e L C e L C R R Ri V i R i R R i R R         (6.9) Ta có   fe b e bfee h i i ihi  11 (6.10) - Điện áp tại:   LEfeiebLEeiebb RRhhiRRihiV  1 - Đặt   LEfeieC RRhhZ  1 và 21 RRRb  - Vậy   LEfeieb b Cb b i b Cb Cb Cb ib RRhhR R ZR R i i Zi ZR ZR iV        1 (6.11) Kết hợp (6.9) , (6.10) và (6.11) ta được điều cần chứng minh 6.3.5.2. Hệ số khuếch đại điện áp (Độ lợi về điện áp) i o V V V A                        LEfeieLC LC fe b b b e e o b o i o V RRhhRR RR h V i i i i V V V V V A 1 1 1 Chứng minh: - Điện áp tại: CL CL e o CL CL eo RR RR i V RR RR iV       (6.12) - Điện áp tại:      LEfeieb b LEfeiebb RRhhV i RRhhiV   1 1 1 (6.13) Kết hợp (6.10), (6.12) và (6.13) ta được điều cần chứng minh 6.3.5.3. Tổng trở ngõ vào      LEfeieb LEfeieb Cb i in in RRhhR RRhhR ZR i V Z    1 1 6.3.5.4. Tổng trở ngõ ra Zo ibE o out o hR i V Z  khi Vin =0 6.3.6. Các đặc tính của mạch khuếch đại C chung - Tín hiệu vào cực B, ra cực E, mạch có tính đồng pha. - Khuếch đại dòng (dòng điện áp ngõ ra lớn hơn ngõ vào). - Không khuếch đại áp (điện áp ngõ ra nhỏ hơn ngõ vào). - Trở kháng ngõ vào vài kΩ đến vài chục kΩ. 133 - Trở kháng ngõ ra nhỏ vài Ω đến vài trăm Ω. 6.3.7. Ứng dụng của mạch khuếch đại C chung(CC) Mạch khuếch đại C chung khuếch đại dòng, không khuếch đại áp nên thường dùng mạch ngõ ra có dòng lớn, các mạch công suất lớn 6.3.8. Ráp mạch khuếch đại cực góp chung Bước 1. Lắp mạch như hình 6.11 Hình 6.17 Mạch thực hành khuếch đại C chung Bước 2. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 0,3V, tần số f =1kHz tại A. Bước 3. Nối 2 điểm B1 và B2. Bước 4. Tính hệ số khuếch đại áp (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 6.18 Hình 6.18 134 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 5. Tính độ lệch pha Cách xác định góc lệch pha theo công thức Bước 6. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). - Tính trở kháng ngõ vào Bước 7. Xác định trở kháng ngõ ra Zo - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 8. Mắc thêm tụ điện CE = 100μF - Hãy tiến hành thực hiện lại các bước từ bước 1 đến bước 8. Bước 9. Lập bảng so sánh khi mắc tụ CE vào. Kiểu E chung Av Ai Zi Zo φ Chưa có tụ Ce Có tụ Ce Bước 10. Nhận xét kết quả đo và giải thích trong quá trình chỉnh VR dạng tín hiệu ngõ ra Vo thay đổi. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 135 6.3.9. Kiểm tra hỏng hóc và sữa chữa Khi tín hiệu ngõ ra không xuất hiện thì ta kiểm tra tín hiệu ngõ vào tại cực B có tín hiệu không? Kiểm tra điện áp UBE có nằm trong khoảng từ 0,4V đến 0,7V không? Kiểm tra transistor . Bài tập: 1) Vẽ mạch điện, phân tích tác dụng linh kiện, nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại với Transistor BJT mắc Bazơ chung. 2) Vẽ mạch điện, phân tích tác dụng linh kiện, nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại với Transistor BJT mắc Emitor chung. 3) Vẽ mạch điện, phân tích tác dụng linh kiện, nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại với Transistor BJT mắc Colector chung. 4) Lập bảng nhận xét và cho nhận xét về các thông số: Zv, Zr, Ku, Ki, của mạch BC, EC, CC. Bài tập 1.Cho tầng khuếch đại như hình 6.18, với các thông số đã cho. Hình 6.18 a) Xác định cách mắc Transistor trong tầng khuếch đại? b) Tính rE, Rv, Rr, Ku, Ki 136 BÀI 7: CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG TRANSISTOR TRƯỜNG Mã môn học: MĐ13 07 GIỚI THIỆU Transistor trường hay còn gọi là FET (field- effect- transistor) là loại transistor được chế tạo dựa trên hiệu ứng trường, có thể điều khiển độ dẫn điện của bán dẫn N hoặc P nhờ một điện trường bên ngoài, FET có hai loại JFET và MOSFET. FET có chức năng khuếch đại, trở kháng vào rất lớn khoảng từ hàng MΩ đến hàng nghìn MΩ, ổn định nhiệt và độ nhạy cao, đáp ứng được chuyển mạch các dòng lớn đối với FET có công suất cao. FET có khả năng tạo ra chip đơn có cấu trúc bao gồm số nhiều lượng FET. Tuy nhiên FET có độ nhạy rất cao nên thể hiện tính chất tuyến tính kém, dễ bị hỏng do tác động tĩnh điện và đáp ứng tần số kém. MỤC TIÊU  Kiến thức Biết được sơ đồ mạch các kiểu khuếch đại (CS,CD, CG) và tác dụng linh kiện. Biết được sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ. Biết được đặc điểm riêng của từng kiểu mạch khuếch đại.  Kỹ năng Tính được hệ số khuếch đại điện áp và dòng, trở kháng ngõ vào và ra. Thiết kế được mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. Kiểm tra sửa chữa các hỏng hóc. NÔI DUNG CHÍNH 7.1. Mạch khuếch đại cực nguồn chung (CS) Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng, áp, tổng trở vào ra, hiểu được các đặc tính và ứng dụng của mạch khuếch đại cực nguồn chung (CS). 137 7.1.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện 7.1.1.1. Sơ đồ mạch điện Hình 7.1 Sơ đồ mạch khuếch đại S chung 7.1.1.2. Tác dụng của linh kiện - Điện trở RG thường có giá trị rất lớn làm ổn định phân cực cho cực G. - Điện trở RS phân cực cho cực S. - Điện trở RD phân cực cho cực D. - Tụ điện Ci, Co ngăn dòng một chiều (DC). 138 7.1.2. Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ  Sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ của FET Hình 7.2 Sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ của FET Thường giá trị rds rất lớn nên có thể bỏ qua Hình 7.3 Sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ của FET bỏ qua rds  Sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại S chung. Hình 7.4 Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ mạch khuếch đại S chung 7.1.3. Tính toán các thông số của mạch điện 7.1.3.1. Tính thành phần một chiều DC 139 - Ta có 0 GGG RIV ; SDSSS RIRIV ..  SDSGSG RIVVV . - Phương trình 22 . 11               P SD DSS P GS DSSD V RI I V V II - Giải phương trình bậc 2 theo ID có 2 nghiệm. Giá trị ID1IDSS (loại) Nếu ID1; ID2 đều nhận thì tính giá trị VGS: VGS>VP ( nhận); VGS<VP (loại) Mạch DC Trong đó VP (điện áp khóa) là điện áp làm cho dòng điện ID bằng 0 Tính tổng dẫn        P GSQ P DSS m V V V I g 1 2 đơn vị (S). 7.1.3.2. Tính thành phần AC  Hệ số khuếch đại áp AV :   D Lout V min m SAC SAC D L ds R RV A rV r R R R R r       Chứng minh: Áp dụng định luật K1 tại Vd : gsmd Vgii  Với giá trị out d D L V i R R   , out S d SAC SAC D L V V i R R R R      , Vg = Vin Hiệu điện thế out gs g s in d SAC in SAC D L V V V V V i R V R R R        Dòng điện              LD SAC ds out ds SAC LD out out ds sout RR R r V r R RR V V r VV i 1 140 Thay      SACLD dsm SAC m LD SACdsmdsSACLD LDdsm in out inLDmSACdsmdsSACLD ds out SAC LD out inm LD out LD SAC ds out RRR rg R g RR RrgrRRR RRrg V V VRRgRrgrRRR r V R RR V Vg RR V RR R r V                        11 1 Đặt m m g r 1   SACLD ds m SACm LD in out RRR r r Rr RR V V    Hệ số khuếch đại dòng i o i i i A   SACLD ds m SACm G LD D L G V i o i RRR r r Rr R RR R R R A i i A      Trở kháng ngõ vào G in in m R i V Z   Trở kháng ngõ ra   SACdsmdsD out out out RrgrR i V Z  1 Chú ý: Trong trường hợp mạch không xét rds (rds cógiá trị rất lớn) - Hệ số khuếch đại áp SACm LD ni OUT V Rr RR V V A   - Hệ số khuếch đại dòng                SACm G LD D L G V i o i Rr R RR R R R A i i A - Trở kháng ngõ ra D out out out R i V Z  7.1.4. Các đặc tính của mạch điện - Tín hiệu vào cực G, ra cực D. - Khuếch đại áp (điện áp ngõ ra lớn hơn ngõ vào). - Khuếch đại dòng (dòng điện ngõ ra lớn hơn ngõ vào). 141 - Mạch có tính đảo pha (hệ số AV có dấu trừ). 7.1.5. Ứng dụng của mạch khuếch đại nguồn chung Dùng để khuếch đại tín hiệu có dòng điện nhỏ trong các mạch cảm biến cần có độ nhạy cao. 7.1.6. Ráp mạch khuếch đại nguồn chung CS Bước 11. Lắp mạch như hình 7.5 Hình 7.5 Mạch thực hành khuếch đại S chung Bước 12. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 3V, tần số f =1kHz tại A. Bước 13. Nối 2 điểm B1 và B2. Bước 14. Tính hệ số khuếch đại áp (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 7.6 142 Hình 7.6 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 15. Tính độ lệch pha Cách xác định góc lệch pha theo công thức Bước 16. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). 143 - Tính trở kháng ngõ vào Bước 17. Xác định trở kháng ngõ ra Zo - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 18. Mắc thêm tụ điện CS = 10μF - Hãy tiến hành thực hiện lại các bước từ bước 1 đến bước 7. Bước 19. Lập bảng so sánh khi mắc tụ CS vào. Kiểu S chung Av Ai Zi Zo φ Chưa có tụ CS Có tụ CS Bước 20. Nhận xét kết quả đo và giải thích trong quá trình chỉnh VR dạng tín hiệu ngõ ra Vo thay đổi. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 7.1.7. Kiểm tra và sửa chữa các hỏng hóc của mạch Khi tín hiệu ngõ ra không xuất hiện thì ta kiểm tra tín hiệu ngõ vào tại cực G có tín hiệu không? Kiểm tra điện áp tại cực S phải khác không (VS ≠ 0)? Sau đó kiểm tra transistor. 7.2. Mạch khuếch đại cổng chung CG Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng, áp, tổng trở vào ra, hiểu được các đặc tính và ứng dụng của mạch khuếch đại cực cổng chung (CG). 144 7.2.1. Sơ đồ mạch điện Hình 7.7 Mạch khuếch đại G chung 7.2.2. Tác dụng của linh kiện - Điện trở RG thường có giá trị rất lớn làm ổn định phân cực cho cực G. - Điện trở RS phân cực cho cực S. - Điện trở RD phân cực cho cực D. - Tụ điện Ci, Co ngăn dòng một chiều (DC) tín hiệu ngõ vào và ra. - Tụ CG nối tắt cực G xuống mass. 7.2.3. Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ Hình 7.8 Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ mạch G chung 7.2.4. Tính toán các thông số của mạch điện 7.2.4.1. Tính thành phần AC 145  Hệ số khuếch đại áp   1 out V m D ds i n ds V A g R r V r         Chứng minh: Ta có ds iout r VV i   ; insggs VVVV  ; D out d R V i  Áp dụng định luật K1 tại Vd : gsmd Vgii  )( inm ds inout D out Vg r VV R V    dsDm dsIn out Dds outm ds in rRg rV V Rr Vg r V                    1111 điều cần chứng minh.  Trở kháng ngõ vào S in in m R i V Z   Trở kháng ngõ ra dsD out out out rR i V Z  7.2.5. Các đặc tính của mạch điện - Tín hiệu vào cực S, ra cực D, mạch có tính đồng pha - Khuếch đại áp (điện áp ngõ ra lớn hơn ngõ vào). - Không khuếch đại dòng. 7.2.6. Ứng dụng của mạch khuếch đại cổng chung Mạch khuếch đại G chung thường dùng trong mạch khuếch đại áp có dòng ra nhỏ của các mạch tiền khuếch đại công suất. 7.2.7. Ráp mạch khuếch đại cổng chung CG Bước 1. Ráp mạch như hình 7.9 146 Hình 7.9 Mạch thực hành khuếch đại G chung Bước 2. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 3V, tần số f =1kHz tại A. Bước 3. Nối 2 điểm B1 và B2. Bước 4. Tính hệ số khuếch đại áp (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 7.10 Hình 7.10 147 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 5. Tính độ lệch pha Cách xác định góc lệch pha theo công thức Bước 6. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). - Tính trở kháng ngõ vào Bước 7. Xác định trở kháng ngõ ra Zo - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 8. Lập bảng kết quả Kiểu G chung Av Ai Zi Zo φ Kết quả đo Bước 9. Nhận xét kết quả đo và giải thích. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 148 .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 7.2.8. Kiểm tra và sửa chữa các hỏng hóc của mạch Khi tín hiệu ngõ ra không xuất hiện ta kiểm tra tín hiệu ngõ vào tại cực S có tín hiệu không? Kiểm tra điện áp UDS phải khác không ? Sau đó kiểm tra transistor. 7.3. Mạch khuếch đại máng chung CD Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, vẽ mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng,áp,tổng trở vào ra,hiểu được các đặc tính và ứng dụng của mạch khuếch đại cực máng chung (CD). 7.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện Hình 7.11 Sơ đồ mạch khuếch đại D chung 149 7.3.2. Tác dụng của linh kiện - Điện trở RG thường có giá trị rất lớn làm ổn định phân cực cho cực G. - Điện trở RS phân cực cho cực S. - Điện trở RD phân cực cho cực D. - Tụ điện Ci, Co ngăn dòng một chiều (DC) tín hiệu ngõ vào và ra. 7.3.3. Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ Hình 7.12 Sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ mạch D chung 7.3.4. Tính toán các thông số của mạch điện  Hệ số khuếch đại áp:   S Lout V mi n m S L D S L ds R RV A rV r R R R R R r      với m m g r 1  Chứng minh: 150 Ta có LS out Sd RR V ii  ; ds outdD ds outd r ViR r VV i     ; outinsggs VVVVV  Áp dụng định luật K1 tại Vd: 0 dgsm iVgi   0 .  LS out outnim ds out LSds outD RR V VVg r V RRr VR  dsLSdsmLSD LSds out inm rRRrgRRR RRr V Vg  . .  dsLSdsmLSD LSdsm in out rRRrgRRR RRrg V V   . . Chia tử, mẫu cho gmrds và đặt m m g r 1  ta được điều cần chứng minh.  Hệ số khuếch đại dòng                       LSD ds m LSm G LS S L G V i o i RRR r r RRr R RR R R R A i i A  Trở kháng ngõ vào in m G in V Z R i    Trở kháng ngõ ra     SdsmdsD dsDS out out out RrgrR rRR i V Z    1 Chú ý: Trong trường hợp mạch không xét rds (rds cógiá trị rất lớn) - Hệ số khuếch đại áp LSm LS ni OUT V RRr RR V V A   - Hệ số khuếch đại dòng : o G S G i V i L S L m S L i R R R A A i R R R r R R               - Trở kháng ngõ ra Sm S out out out Rg R i V Z   1 7.3.5. Các đặc tính của mạch điện 151 - Tín hiệu vào cực S, ra cực S. - Không khuếch đại áp. - Khuếch đại dòng. - Mạch có tính đồng pha. 7.3.6. Ứng dụng của mạch khuếch đại máng chung Thường dùng trong các mạch khuếch đại dòng để cung cấp cho tải công suất lớn. 7.3.7. Ráp mạch khuếch đại máng chung CD Bước 1. Ráp mạch như hình 7.13 Hình 7.13 Mạch thực hành khuếch đại D chung Bước 2. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 3V, tần số f =1kHz tại A. Bước 3. Nối 2 điểm B1 và B2. Bước 4. Tính hệ số khuếch đại áp (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 7.10 152 Hình 7.14 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 5. Tính độ lệch pha Cách xác định góc lệch pha theo công thức Bước 6. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). - Tính trở kháng ngõ vào Bước 7. Xác định trở kháng ngõ ra Zo 153 - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 8. Lập bảng kết quả Kiểu G chung Av Ai Zi Zo φ Kết quả đo Bước 9. Nhận xét kết quả đo và giải thích. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 7.3.8. Kiểm tra và sửa chữa các hỏng hóc của mạch Khi tín hiệu ngõ ra không xuất hiện ta kiểm tra tín hiệu ngõ vào tại cực G có tín hiệu không? Kiểm tra điện áp UGS phải khác không ? Sau đó kiểm tra transistor. 7.4. Ưu nhược điểm của các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor trường Mục tiêu : Biết được ưu nhược điểm của từng kiểu khuếch đại S chung, D chung, G chung. 7.4.1. Ưu nhược điểm của mạch nguồn chung  Ưu điểm: Mạch khuếch đại S chung khuếch đại được dòng và áp.  Nhược điểm : Điện trở RS tạo ổn định được dòng một chiều, tuy nhiên RS làm cho hệ số khuếch đại dòng và áp giảm đi có thể khắc phục bằng cách mắc tụ điện CS song song RS. 7.4.2. Ưu nhược điểm của mạch cổng chung  Ưu điểm: Mạch khuếch đại G chung khuếch đại điện áp lớn. 154  Nhược điểm: Mạch không khuếch đại dòng được. Hệ số khuếch đại áp phụ thuộc vào điện trở RD , nếu điện trở RD thì hệ số khuếch đại tăng. Tuy nhiên nếu tăng RD làm ảnh hưởng điện áp tĩnh làm tín hiệu ngõ ra bị méo dạng, rất khó khắc phục nên mạch khuếch đại G chung ít khi được dùng đến 7.4.3. Ưu nhược điểm của mạch máng chung  Ưu điểm: Mạch khuếch đại D chung khuếch đại dòng điện lớn.  Nhược điểm: Mạch không khuếch đại áp được. Bài tập : 1) Vẽ mạch điện, phân tích tác dụng của linh kiện, nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại với transistor FET mắc cực nguồn chung, có thể so sánh mạch nguồn chung của FET với mạch nào khi sử dụng BJT. 2) Vẽ mạch điện, phân tích tác dụng của linh kiện, nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại với transistor FET mắc cực máng chung, có thể so sánh mạch máng chung của FET với mạch nào khi sử dụng BJT. 3) Lập bảng so sánh và cho nhận xét về các thông số: Zv, Zr, Ku, Kr của các mạch SC, DC. Bài tập 1. Cho tầng khuếch đại như hình 7.7, với các thông số đã cho. a) Phân tích tác dụng linh kiện và nguyên lý hoạt động của mạch điện. b) Tính gm; Rv; Ku; rD, Rr; Bài tập 2. Cho mạch khuếch đại dùng J-FET hình 7.8 và các số liệu cho trên hình vẽ. Hãy xác định điện trở tải một chiều RD của tầng với hệ số khuếch đại điện áp Ku=10. 155 BÀI 8: CÁC KIỂU MẠCH GHÉP TẦNG KHUẾCH ĐẠI Mã môn học: MĐ13 08 GIỚI THIỆU Mạch ghép một tầng có hệ số khuếch đại trong một số trường hợp không đảm bảo đạt theo yêu cầu đưa ra, để khắc phục điều này ta có thể ghép nhiều tầng đơn nối tiếp nhau. MỤC TIÊU  Kiến thức Biết được phương pháp ghép liên tầng . Biết được sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ của mạch ghép. Biết được ưu nhược điểm của từng cách ghép liên tầng của mạch khuếch đại.  Kỹ năng Tính được hệ số khuếch đại điện áp và dòng. Thiết kế được mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. Kiểm tra sửa chữa các hỏng hóc. NÔI DUNG CHÍNH 8.1. Các vấn đề chung của mạch ghép tầng Mục tiêu: học viên cần nắm được sơ đồ khối, phương pháp tính toán các hệ số khuếch đại cho mạch ghép tầng. 8.1.1. Định nghĩa - Mạch ghép tầng khuếch đại là mạch gồm nhiều tầng khuếch đại mắc liên tiếp nhau, tín hiệu ra tầng đầu hay tầng trung gian bất kỳ sẽ là tín hiệu vào tầng sau. nhằm tạo ra hệ số khuếch đại điện áp AV, dòng điện Ai có giá trị lớn. 8.1.2. Sơ đồ khối của mạch ghép tầng khuếch đại 156 Hình 8.1 Sơ đồ khối của mạch ghép tầng khuếch đại 8.1.3. Phương pháp tính toán hệ số khuếch đại cho mạch ghép tầng 8.1.3.1. Hệ số khuếch đại của mạch ghép tầng Ta có: Vo1= AV1.Vin Vo2= AV2.Vin2 = AV2.Vo1 = AV1.AV2.Vin Vo3= AV3.Vin3 = AV2.Vo2 = AV1.AV2. AV3.Vin Tương tự Vout= AVN.VinN = AV1.AV2. AV3...... AVN.Vin Vậy VNVVV inN out in o in o in o in out V AAAA V V V V V V V V V V A  ......... 321 3 3 2 21 (8.1)  Hệ số khuếch đại tính theo đơn vị Decibel (dB): dBAAAA AAAAA VNVVV VNVVVV )log20.....log20log20log20( .....log20log20 10310210110 3211010   (8.2)  Biểu thức (8.1) kết quả không tính đến ảnh hưởng của điện trở nguồn và điện trở tải lên độ lợi áp tổng. Điện trở nguồn rs tạo ra phân áp ở đầu vào của tầng thứ nhất, và điện trở tải tạo ra phân áp giữa điện trở tải và tổng trở ra của tầng cuối cùng. Trong trường hợp này, độ lợi áp tổng giữa tải và nguồn tín hiệu trở thành: Ví dụ: Cho bộ ghép tầng khuếch đại như hình 8.2. Biết Vi1= 10mV(rms), hệ số khuếch đại áp AV1= AV2 =20. Hãy tính điện áp ngõ ra V02, và hệ số khuếch đại AV của mạch ghép tầng. 157 Hình 8.2 Mạch ghép hai tầng khuếch đại. Giải : Ta có hệ số khuếch đại AV1 = AV2 = 20 Ngõ ra tầng 1: Vo1 = AV1. Vi1 = 20.10 mV(rms) = 200 mV(rms) Ngõ vào tầng 2: Vi2 = Vo1 = 200 mV(rms). Nên ngõ ra tầng 2: Vo2 = AV2Vi2 = 20. 200mV = 4 V(rms) Hệ số khuếch đại : - Việc tính toán các tầng chọn chế độ làm việc tĩnh, và chế độ xoay chiều phải theo thứ tự từ tầng cuối đến tầng đầu tiên. Việc tính toán ở tầng cuối phải đảm bảo đưa ra tải Rt công suất đạt yêu cầu, dựa vào hệ số khuếch đại tầng cuối ta xác định các tham số tín hiệu vào và số tầng. 8.1.3.2. Phối hợp trở kháng Đối với mạch ghép liên tầng là tạo công suất ngõ ra trên tải là lớn nhất, nên cần phải quan tâm đến việc phối hợp trở kháng. Giả sử nguồn tín hiệu ngõ vào Vin(t) có nội trở rin, tải của mạch là Rt Để cho công suất trên tải đạt cực đại thì Rt =rin 8.1.3.3. Đặc tuyến tần số của bộ khuếch đại: Mỗi tầng khuếch đại đều có một dải tần làm việc riêng, do đó giá trị của dải tần chung của mạch khuếch đại nhiều tầng được xác định: BWn= Trong đó BW= fH – fL là băng thông của mỗi tầng, n số tầng. Vậy khi ghép nhiều tầng thì dải tần số làm việc bị thu hẹp lại đây cũng là nhược điểm của cách ghép nhiều tầng. 158 8.2. Mạch ghép tầng khuếch đại bằng RC Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, vẽ mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng,áp,tổng trở vào ra,hiểu được các đặc tính ( ưu nhược điểm) và ứng dụng của mạch ghép tầng khuếch đại bằng RC. 8.2.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện 8.2.1.1. Mạch điện Hình 8.3 Sơ đồ mạch ghép 2 tầng khuếch đại bằng RC 8.2.1.2. Tác dụng của linh kiện - Điện trở R11, R12 tạo cầu phân áp cấp nguồn cho cực B Transistor T1. - Điện trở RC1, RE1 tạo phân cực điểm làm việc Q Transistor T1. - Điện trở R21, R22 tạo cầu phân áp cấp nguồn cho cực B Transistor T2. - Điện trở RC2, RE2 tạo phân cực điểm làm việc Q Transistor T2. - Tụ điện Ci, Co ngăn thành phần một chiều ngõ vào và ra. - Tụ điện C liên lạc giữa 2 tầng khuếch đại. 159 Hình 8.4 Mô phỏng ghép tầng khuếch đại bằng RC 8.2.2. Mạch tương đương AC (mạch tương đương tín hiệu nhỏ) Hình 8.5 Sơ đồ mạch AC (tương đương tín hiệu nhỏ bỏ qua hoe, hre) Trong đó giá trị các tham số được tính như sau: 11 12 21 22 1 11 12 2 21 22 11 12 21 22 1 1 12 2 1 2 ; 25 25 . . , . . b b ie fe ie fe CQ CQ R R R R R R R R R R R R R R mV mV h m h h m h I I           8.2.3. Tính toán các thông số của mạch điện 8.2.3.1. Tính giá trị thành phần DC Khi xét thành phần DC thì các tầng bị tách ra riêng biệt nhờ tụ C ngăn dòng DC giữa các tầng với nhau, nên ta tính các giá trị DC như sau 160 12 1 1 1 1 111 12 1 1 22 1 2 2 2 221 22 2 2 0,7 0,7 BB BB CC CQ ie b E BB BB CC CQ ie b E R V V V I h RR R R R V V V I h RR R R                 8.2.3.2. Hệ số khuếch đại áp:                   1221 21 221 1 1 2 2 1 ZZRR RR RRhh V i i i i V V V A BC BC LCfefe in b b b b out in out V Với giá trị   2222 1 Efeie RhhZ  , và   1111 1 Efeie RhhZ  Chứng minh: Điện áp tại    LCfe b out LCbfeout RRh i V RRihV 22 2 222  Điện áp tại    22222222222 1 bbEfeieeEbieb iZiRhhiRihV  Điện áp tại                     221 21 1 1 2 22 221 221 112 . ZRR RR h i i Zi ZRR ZRR ihV BC BC fe b b b BC BC bfeb Điện áp tại    1 1 11111111111 1 1 ZV i iZiRhhRiihVV in b bbEfeieEebieBin  8.2.3.3. Hệ số khuếch đại dòng in o i i i A  1 22 1 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 . . C Bo o b b C b i fe fe in b b in C L C B b R Ri i i i R R A h h i i i i R R R R Z R Z                       Với giá trị   2222 1 Efeie RhhZ  , và   1111 1 Efeie RhhZ  Chứng minh: Điện áp tại   22 2 2 2 2 2 . o C out fe b C L o L fe b C L i R V h i R R i R h i R R             161 Điện áp tại           11 11 1111 ZR R i i iZZRiV b b in b bbinin 8.2.3.4. Trở kháng ngõ vào: 1 1 in in b in V Z R Z i   8.2.3.5. Trở kháng ngõ ra: 2 0 out out C V Z R i   khi Vin =0 8.2.4. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng bằng RC 8.2.4.1. Ưu điểm - Mạch là đơn giản, dễ lắp, hệ số khuếch đại rất lớn nên thường dùng khuếch đại tín hiệu nhỏ trong các thiết điện tử. Giữu các tầng liên lạc với nhau bằng tụ C nên việc chọn điểm làm việc tĩnh cho mỗi tầng một cách dễ dàng và thuận lợi. 8.2.4.2. Nhược điểm - Mạch ghép tầng dùng tụ điện C làm suy giảm biên độ tín hiệu ở vùng tần số thấp nên phải dùng tụ có trị số hàng µF. - Hiệu suất giảm do tiêu hao công suất thành phần xoay chiều (AC) và một chiều (DC) trên điện trở tải giũa các tầng. - Trở kháng của tầng trước mắc song với trở kháng ngõ vào tầng sau nênkhó phối hợp trở kháng gữa các tầng. 8.2.5. Ứng dụng của mạch điện - Thường dùng trong các mạch tiền khuếch đại công suất như: Mạch khuếch đại âm thanh, và mạch điều khiển cảm biến. 8.3. Mạch ghép tầng bằng biến áp Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, tính toán được độ lợi dòng và áp, tổng trở vào và ra, ưu nhược điểm và ứng dụng của mạch ghép tầng bằng biến áp. 8.3.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện 8.3.1.1. Mạch điện 162 Hình 8.6 Mạch khuếch đại ghép tầng bằng biến áp 8.3.1.2. Tác dụng linh kiện - Cuộn dây sơ cấp của biến áp thay cho tải RC1 ở tầng 1, vì biến áp hoạt động giống như cuộn dây có trở kháng rất nhỏ đối dòng một chiều (DC). Hình 8.7 Mô phỏng mạch khuếch đại ghép biến thế 8.3.2. Mạch tương đương AC Hình 8.8 Sơ đồ mạch AC mạch khuếch đại ghép biến thế. 163 8.3.3. Tính toán các thông số của mạch - 2 221 1 11 2221 2221 22212 1211 1211 12111 25 ., 25 . ; CQ feie CQ feie bb I mV hmh I mV hmh RR RR RRR RR RR RRR        - 1 1 1 1 1 1 1211 12 1 7,0 ie E b BB CQCCBB h R R V IV RR R V        - 2 2 2 2 1 2 2221 22 2 7,0 ie E b BB CQCCBB h R R V IV RR R V        - Xem nội trở của biến thế bằng không. Cuộn thứ cấp N2 có điện trở R2= RB2 . - Cuộn sơ cấp có điện trở 2 1 2 R n R với 2 1 N N n  - Điện áp 1 1 1 1 1 . . fe in ie V h R V h        , điện áp: 1 1 2 2 V N N V  - Điện áp     22 2 2 1 2 2 1 2 1 2 1 1 1 . . . . . out fe C L fe fe C L in ie ie ie N V h R R V h h R R R V h h h N                  8.3.4. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng bằng biến áp 8.3.4.1. Ưu điểm - Dòng điện tĩnh giữa các tầng độc lập nhau, nội trở ở các vòng dây nhỏ nên tiêu hao công suất một chiều (DC) nhỏ làm tăng hiệu suất, và dễ dàng phối hợp trở kháng. Không bị sụp áp trên tải một chiều nên không cần nguồn cung cấp cao. 8.3.4.2. Nhược điểm - Kích thước và trọng lượng lớn gây cồng kềnh. Khi hoạt động ở dãy tần rộng tín hiệu thường bị méo dạng ở tần số thấp nên băng thông hoạt động bị hẹp lại. 8.3.5. Ứng dụng của mạch điện - Thường dùng trong các mạch khuếch đại công suất âm tần. 164 8.4. Mạch ghép tầng trực tiếp Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, tính toán được độ lợi dòn và áp, tổng trở vào và ra, ưu nhược điểm, ứng dụng của mạch ghép tầng trực tiếp. 8.4.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện 8.4.1.1. Mạch điện Hình 8.9 Sơ đồ mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp 8.4.1.2. Tác dụng linh kiện - Điện trở R11, R12 tạo cầu phân áp cấp nguồn cho cực B Transistor Q1. - Điện trở RC1, RE1 tạo phân cực điểm làm việc Q Transistor Q1. - Điện trở RC2, RE2 tạo phân cực điểm làm việc Q Transistor Q2. - Tụ điện Ci, C0 ngăn thành phần một chiều ngõ vào và ra. Hình 8.10 Mô phỏng mạch ghép trực tiếp 165 8.4.2. Tính toán phân cực DC - Tính 1211 1211 12111 1211 12 1 , RR RR RRRV RR R V bCCBB      - Tính 1 11 1 1 1 1 1 25 . 7,0 CQ feie E b BB CQ I mV hmh R R V I      - Tính 1112 CCQCCCB RIVVV  , 22 2 1 2 2 0,7 25 . .BE ie fe E E V mV I h m h R I     8.4.3. Tính toán các thông số AC 8.4.3.1. Sơ đồ mạch tương đương AC Hình 8.11 Mạch tương đương (AC) 8.4.3.2. Hệ số khuếch đại áp in out V V V A   2 1 11 2 2 2 1 1 2 1 1 . .out out b b C V fe fe C L in b b in C V V i i R A h h R R V i i V R Z Z                Với giá trị   1111 1 Efeie RhhZ  , và   2222 1 Efeie RhhZ  Chứng minh: Điện áp tại    LCfe b out LCbfeout RRh i V RRihV 22 2 222  Điện áp tại    22222222222 1 bbEfeieeEbieb iZiRhhiRihV  Điện áp tại                 21 1 1 1 2 22 21 21 112 . ZR R h i i Zi ZR ZR ihV C C fe b b b C C bfeb Điện áp tại    1 1 11111111111 1 1 ZV i iZiRhhRiihVV in b bbEfeieEebieBin  166 8.4.3.3. Hệ số khuếch đại dòng in o i i i A                        11 1 21 1 2 2 21 1 1 2 2 ZR R ZR R RR R hh i i i i i i i i A b b C C LC C fefe in b b b b o in o i Chứng minh: Điện áp tại           LC C fe b o LoLCbfeout RR R h i i RiRRihV 2 2 2 2 222 Điện áp tại           11 11 1111 ZR R i i iZZRiV b b in b bbinin 8.4.3.4. Trở kháng ngõ vào: 1 1 in in b in V Z R Z i   8.4.3.5. Trở kháng ngõ ra: 2 0 C out out R i V Z  khi Vin =0 8.4.4. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng trực tiếp 8.4.4.1. Ưu điểm - Không bị ảnh hưởng đáp ứng tần số, ổn định nhiệt, dễ chế tạo dưới dạng vi mạch. Hệ số khuếch đại áp AV, dòng Ai rất lớn nên thường dùng trong các mạch khuếch đại tín nhỏ. 8.4.4.2. Nhược điểm - Mạch có hệ số khuếch đại lớn, tín hiệu ngõ ra bị ảnh hưởng khi ngõ vào bị tác động nhỏ. - Chế độ một chiều giữa các tầng liên quan chặt chẽ nhau, nên việc định điểm làm việc tĩnh giữ các tầng sẽ khó khăn hơn ghép RC. 8.4.5. Ứng dụng của mạch điện - Thường dùng mạch khuếch đại công suất có dãy tần hoạt động rộng. 8.4.6. Ráp mạch ghép tầng trực tiếp Bước 21. Lắp mạch như hình 8.12 Bước 22. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 1V, tần số f =1kHz tại A. 167 Hình 8.12 Mạch thực hành khuếch đại ghép trực tiếp Bước 23. Tính hệ số khuếch đại áp (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 8.13 Hình 8.13 168 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 24. Tính độ lệch pha Cách xác định góc lệch pha theo công thức Bước 25. Đo điện áp Vo1 , và Vo, vẽ vào hình 8.14 Hình 8.14 169 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo1 = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = - ................................................. Tính góc lệch giữa Vo1 với Vi : φ1 = φo1 – φi = - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 26. Mắc thêm tải RL - Hãy tiến hành thực hiện lại các bước từ bước1 đến bước 5. Bước 27. Lập bảng so sánh khi mắc thêm điện trở RL. Hệ số Av1 AV2 AV φ Không có RL Có RL Bước 28. Nhận xét và giải thích kết quả đo trong hai trường hợp có tải RL và không tải. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 8.5. Mạch khuếch đại CASCODE Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, vẽ mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng,áp,tổng trở vào ra,hiểu được các đặc tính và ứng dụng của mạch ghép tầng khuếch đại CASCODE. 8.5.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện 8.5.1.1. Mạch điện 170 Hình 8.15 Sơ đồ mạch khuếch đại ghép Cascode 8.5.2. Tác dụng linh kiện - Điện trở Rb1, Rb2, Rb3 tạo cầu phân áp cấp nguồn cho cực B Transistor Q1 và Q2. - Điện trở RC tạo phân cực và phối hợp tải ra. - RE tạo ổn định nhiệt và phân cực Transistor T1, T2 . - Tụ điện C1 nối tắt cực B transistor Q2. - Tụ điện CE nối tắt cực E transistor Q1 - Tụ điện Ci, C0 ngăn thành phần một chiều ngõ vào và ra. 171 8.5.3. Tính toán các thông số DC - Điện áp tại cực B của Q2 : CC bbb b b V RRR R V    321 3 1 - Dòng điện E b E R V I 7,01 1   - Ta có 221112 CECECE IIIIII  8.5.4. Tính toán các thông số AC 8.5.4.1. Sơ đồ mạch tương đương AC Hình 8.16 Mạch tương đương (AC) ghép Cascode 8.5.4.2. Hệ số khuếch đại áp AV:                     12 1 2 1 1 2 2 1 1 ie LC fe fe fe in b b b b out in out V h RR h h h V i i i i V V V A Chứng minh: Dùng 2 Transistor cùng mã số nên hfe1 = hfe2 = hfe - Điện áp tại    LCfe b out LCbfeout RRh i V RRihV 22 2 222  - Dòng điện   2 1 1 2 1122 1 1 fe fe b b bfebfe h h i i ihih   - Điện áp tại 1 1 111 1 iein b bieBin hV i ihVV  172 8.5.4.3. Hệ số khuếch đại dòng in o i i i A                   1 2 1 1 2 2 ieb b LC C fe in b b b b o in o i hR R RR R h i i i i i i i i A Với giá trị 32 bbb RRR  Chứng minh: - Điện áp tại           LC C fe b o LoLCbfeout RR R h i i RiRRihV 2 2 222 - Điện áp tại            1 1 111 ieb b in b bieiebinin hR R i i ihhRiV 8.5.4.4. Trở kháng ngõ vào Zin - Ta có   111 ieb in in inbinin hR i V ZZRiV  8.5.4.5. Trở kháng ngõ ra Zout - Ta có C out out R i V Z  0 khi Vin =0 8.5.5. Các đặc tính của mạch CASCODE - Mạch ghép ngõ vào tầng 1 theo kiểu E chung (ngõ vào cực B, ra cực C), tầng 2 ghép kiểu B chung (ngõ vào cực E, ra cực C). Giữa hai tầng ghép nối tiếp nhau. - Mạch có tín hiệu ngõ vào và ra đảo pha nhau. 8.5.6. Ứng dụng của mạch điện - Thường dùng trong mạch khuếch đại dòng áp của mạch công suất tần số cao. 8.5.7. Ráp mạch khuếch đại CASCODE Bước 1. Ráp mạch như hình vẽ 8.17 173 Hình 8.17 Mô phỏng mạch khuếch đại ghép cascode Bước 2. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 1V, tần số f =1kHz tại A. Bước 3. Nối 2 điểm B1 và B2 Bước 4. Tính hệ số khuếch đại áp , và tính độ lệch pha φ. (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 8.18 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 5. Tính độ lệch pha 174 Hình 8.18 Bước 6. Đo điện áp Vo1 , và Vo, vẽ vào hình 8.19 Hình 8.19 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo1 = ................................................... 175 - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = - ................................................. Tính góc lệch giữa Vo1 với Vi : φ1 = φo1 – φi = - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 7. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). - Tính trở kháng ngõ vào Bước 8. Xác định trở kháng ngõ ra Zo: - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 9. Lập bảng so sánh khi mắc thêm điện trở RL. Hệ số AV φ Zin Zo Kết quả Bước 10. Nhận xét và giải thích kết quả đo: .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 8.5.8. Kiểm tra và sửa chữa các hỏng hóc của mạch - Khi tín hiệu ngõ ra Vo không đạt yêu cầu, việc đầu tiên chúng ta kiểm tra đo Vi có tín hiệu vào không? Sau đó đo điện áp ngõ ra Vo1, nêu ngõ ra Vo1 không có tín hiệu thì ta lại kiểm ta ở tầng 1( mạch điện bị hở không? C1815 còn tốt không? ), trường hợp ngõ ra Vo1 có tính hiệu thì ta phải kiểm tra tầng 2(mạch điện bị hở không? A1015 còn tốt không? ) 176 8.6. Mạch khuếch đại DALINGTON Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, vẽ mạch tương đương và tính toán được các thông số như độ lợi dòng,áp,tổng trở vào ra,hiểu được các đặc tính và ứng dụng của mạch khuếch đại DALINGTON. 8.6.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện 8.6.1.1. Mạch điện Hình 8.20 Mạch khuếch đại ghép Dalington 8.6.1.2. Tác dụng linh kiện - Điện trở R1, R2 tạo cầu phân áp cấp nguồn cho cực B Transistor T1. - Điện trở RE tạo điện áp cho cực E ở ngõ ra. - Tụ điện Ci, Co lọc tín hiệu một chiều ở ngõ vào và ra. 177 Hình 8.21 Mô phỏng mạch khuếch đại ghép Dalington 8.6.2. Sơ đồ mạch AC tương đương Hình 8.22 Sơ đồ mạch AC tương đương 8.6.3. Tính toán các thông số của mạch điện 8.6.3.1. Tính toán thành phần DC - Tính giá trị tương đương 21 21 21 21 2 1 , RR RR RRRV RR R VV bCCBBB      - Tính dòng điện 2 2 212 4,1  EQ BEQ E BB EQ I II R V I    - Tính giá trị 1 11 25 . CQ feie I mV hmh  và 2 22 25 . CQ feie I mV hmh  178 8.6.3.2. Hệ số khuếch đại áp in out V V V A  Eib fe ib C in e e out in out V Rh h h R V i i V V V A   2 2 1 2 2 Với giá trị 1 1 1 1 fe ie ib h h h   , 2 2 2 1 fe ie ib h h h   Chứng minh: - Điện áp tại C e out Ceout R i V RiV  2 2 - Dòng điện           12 1 2 11212222 111111 fefe b e bfefeefebfee hh i i ihhihihi  - Điện áp tại    Ee ef e ie efef e ieEebiebieB Ri h i h hh i hRiihihV 2 2 2 2 21 2 1222111 111      - Ta có     Eib ef ibin e eEib ef ib bin Rh h hV i iRh h h VV               2 2 1 2 22 2 1 1 1 1 1 8.6.3.3. Hệ số khuếch đại dòng in o i i i A                        Eib fe ib fefe b b in e in o i Rh h h hh R R i i i i A 2 2 1 21 2 111 Với giá trị 21 RRRb  8.6.3.4. Trở kháng ngõ vào:   1 2 2 1 2 21 2 . 1 11 1 ib b ib E fein in b ibin ib E fefe fe h R h R hV Z R hi h R hh h                8.6.3.5. Trở kháng ngõ ra :            2 2 1 0 1 ib fe ib E out out h h h R i V Z khi Vin =0 8.6.4. Ứng dụng của mạch điện 179 - Thường dùng trong các mạch khuếch đại công suất. 8.6.5. Ráp mạch khuếch đại DALINGTON Bước 1. Lắp mạch như hình 8.23 Hình 8.23 Mạch thực hành khuếch đại ghép Dalington Bước 2. Cấp nguồn Vi ’ tín hiệu sin có biên độ Vm= 1V, tần số f =1kHz tại A. Bước 3. Nối 2 điểm B1 và B2 Bước 4. Tính hệ số khuếch đại áp , và tính độ lệch pha φ. (sử dụng dao động ký Osillocope) - Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp Vi, CH2 (CHB) đo điện áp Vo. - Chỉnh biến trở VR sao cho điện áp Vo đạt giá trị lớn nhất và không bị méo dạng. Vẽ dạng sóng điện áp Vi(V), điện áp Vo1(V) vào hình 8.24 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 5. Tính độ lệch pha 180 Hình 8.24 - ................................................. Đo biên độ đỉnh Vi = , biên độ đỉnh Vo1 = ................................................... - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = - ................................................. Tính góc lệch giữa Vo1 với Vi : φ1 = φo1 – φi = - ................................................. Tính hệ số khuếch đại áp = Bước 6. Xác định trở kháng ngõ vào Zi: - Mắc nối tiếp điện trở RV =220Ω giữa B1 và B2 . - Đo điện áp tại B1 (VB1), và điện áp tại B2 ( VB2). - Tính trở kháng ngõ vào Bước 7. Xác định trở kháng ngõ ra Zo: - Mắc thêm điện trở RL =3,3kΩ. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi chưa mắc tải. - Đo điện áp ngõ ra V01 khi mắc tải. - Tính trở kháng ngõ ra . Bước 8. Lập bảng so sánh khi mắc thêm điện trở RL. 181 Hệ số AV φ Zin Zo Kết quả Bước 9. Nhận xét và giải thích kết quả đo .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 8.6.6. Kiểm tra và sửa chữa các hỏng hóc của mạch - Khi tín hiệu ngõ ra Vo không đạt yêu cầu, việc đầu tiên chúng ta kiểm tra đo Vi có tín hiệu vào không? Sau đó đo điện áp tại cực B(T1), nếu có ta kiểm tra tới cực B( T2). Trường hợp cực B( T2) không có tín hiệu ta kiểm tra transistor (T1), nếu cực B( T2) có tín hiệu ta kiểm tra transistor (T2). Bài tập: 1) Nêu nhiệm vụ, yêu cầu của bộ khuếch đại điện áp. Hệ số khuếch đại của mạch có nhiều tầng. 2) Thế nào là phối hợp trở kháng? Điều kiện phối hợp trở kháng giữa các tầng khuếch đại. 3) Vẽ sơ đồ, phân tích ứng dụng các linh kiện, giải thích sơ đồ tương đương, đặc điểm, ứng dụng của mạch khuếch đại ghép tụ điện. 4) Vẽ sơ đồ, phân tích ứng dụng các linh kiện, giải thích sơ đồ tương đương, đặc điểm, ứng dụng của mạch khuếch đại ghép biến áp. 5) Vẽ sơ đồ, phân tích ứng dụng các linh kiện, đặc điểm, ứng dụng của mạch khuếch đại ghép trực tiếp. 6) Vẽ sơ đồ, phân tích ứng dụng các linh kiện, đặc điểm, ứng dụng của mạch khuếch đại Darlington. Bài tập 1. Cho mạch khuếch đại gồm 2 tầng như hình 8.18. a) Hãy phân tích tác dụng các linh kiện, đặc điểm, nguyên lý làm việc của mạch. b) Cho IDSS=6mA; UP=-3V; =150. Xác định hệ số khuếch đại điện áp của mạch điện. Bài tập 2. Cho tầng khuếch đại Darlington như hình 8.19. Tính Ku.