Bài giảng Mạch điện tử nâng cao - Chương 3: Mạch khuếch đại cộng hưởng - Nguyễn Thanh Tuấn

Chương 3: MKĐ cộng hưởng Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn Bộ môn Viễn thông (B3) [email protected] 1 Nội dung • Mạch cộng hưởng RLC. • Song song • Nối tiếp • Khuếch đại cộng hưởng đơn tầng. • Khuếch đại cộng hưởng đồng bộ. • Khuếch đại cộng hưởng dùng biến áp. • Khuếch đại cộng hưởng dạng Cascode. • Thiết kế mạch khuếch đại công hưởng. 2 Mạch cộng hưởng RLC • Cách ghép – Song song – Nối tiếp • Tần số cộng hưởng • Băng thông • Hệ số phẩm chất • Tích độ lợi khổ tần 3 Khuếch đại cộng hưởng 4 Cuộn dây L Qc  rc 2 Rp  rcQc  LQc 5 Khuếch đại cộng hưởng đơn tầng 1 Aim     2RC  0  1 jQi    0   6 1  2  0 LC R Qi   0 RC 0 L iL  gm R Ai   ii 1 j0 RC /0  0 / 0 1 gm BW  fH  fL   GBW  Aim BW  2Qi 2RC 2C 7 Ảnh hưởng rbb’ 8 Vcc R2 10k RFC Cc2->oo Cc1->oo R R1 L L 1k ii 1k Re Ce->oo 100 9 Khuếch đại cộng hưởng dùng biến áp 10 2 1 iL  1  Ai   agm R  0  ii 1 jQi  /0  0 / LC where 1 Q   RC BW  i 0 2RC C  C  a2C b' g a R m R  r || R || b' GBW  i p a2 2C 11 12 Khuếch đại cộng hưởng nối tiếp • Ở tần số > 50MHz, mạch cộng hưởng song song có Q rất thấp => băng thông rộng. • Mạch cộng hưởng nối tiếp cho hệ số phẩm chất Q cao hơn ở tần số cao với trị số chấp nhận được của điện cảm. 13 Khuếch đại cộng hưởng đồng bộ N V (a) N .g .R L  m j j j1 100 i i Rc C2 L2 R C1 L1 R1 L 10k 1 V  1  2 DD 0 N 2 1 Rd2   Rd1 2Q C3 i   C2 ->oo C1 ->oo n:n n2:n1 ->oo 2 1 Cs2->oo r C Rg Rs2 R Vi/r i C' Rg " L i Rs Cs->oo 1 1 14 2N422 n:1 3 m:1 RL i r L1 Rg L2 i i=1K 1k 15 16 Mạch cộng hưởng dạng Cascode Tầng 1: CE Tầng 1: CB -Trở kháng vào lớn (Q cao) -Trở kháng vào nhỏ - Điện dung ngỏ vào tỉ lệ - Tần số hoạt động cao, thuận với trở tải. f. Tác dụng: -Đóng vai trò bộ chuyển - Điện dung ngỏ vào thấp do điện dung Miller của đổi trở kháng, từ trở tầng 1 thấp. kháng cao của tải sang trở kháng thấp của ngỏ - Điện cảm tại tần số cộng hưởng đủ lớn => điện trở vào CB song song của L đủ lớn => Q cao 17 • f << f0 << f = fT 4-9 15V gm = 0,003 mho ;Cgd = 2p RFC rds = 80K Cgs = 6p Cc2- o 2N42 Cc3- o V Cc1- o >o 23 >o ri Rs >o 2N42 300 RFC RL 10k RG 23 + 10K L 50K R Vi E RFC + - 300 15V 18 hib có trị số thấp Rp lớn CM có trị số bé 19 Bài tập 1 • BJT có fT = 500 MHz; Cb’c = 2pF; rbb’ = 0; rb’e = 1KΩ; hfe = 100. Mạch cộng hưởng tại tần số f0 = 10MHz với L = 1µH, cuộn dây có hệ số phẩm chất bằng 100. 20 a) Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ. b) Tìm tỉ số biến áp . c) Tìm băng thông của mạch này. d) Xác định hệ số khuếch đại dòng tại tần số cộng hưởng và viết hàm truyền Ai. 21 Bài tập 2 • BJT (hfe =  = 100, hie = rbe = 2.5KΩ) • Tỉ số biến áp N1:N2 = 1:2 22 a) Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ? b) Tính tần số cộng hưởng? c) Tính độ lợi áp Av = Vo/Vi tại tần số cộng hưởng? d) Tính hệ số phẩm chất và xác định tần số cắt thấp (-3dB) và tần số cắt cao (-3dB) của toàn mạch cộng hưởng? e) Xác định giá trị của tụ điện C1 và cuộn dây L1? f) Làm lại câu e trong trường hợp cuộn dây L2 có hệ số phẩm chất Qc = 20? g) Làm lại câu e trong trường hợp BJT có tụ ký sinh Cbe = 1000pF? 23 Bài tập 3 24 25 Bài tập 4 • BJT (hfe =  = 100, hie = rbe = 2.5KΩ) 26 a) Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ? b) Tính giá trị tần số cộng hưởng theo Hz? c) Tính hệ số phẩm chất và băng thông của toàn mạch cộng hưởng? d) Tính độ lợi áp Av = Vo/Vi tại tần số cộng hưởng và tại tần số 1MHz? e) Xác định giá trị của tụ điện C1 và cuộn dây L1? f) Làm lại câu e trong trường hợp cuộn dây L2 có hệ số phẩm chấtQc = 20? 27