ứng dụng của điện tử công suất, chương 11

Người ta cũng có thể dùng FET để khuếch đại tín hiệu nhỏ như ở BJT. JFET và DE-MOSFET khi điều hành theo kiểu hiếm có dạng mạch giống nhau. Ðiểm khác nhau chủ yếu ở JFET và DEMOSFET là tổng trở vào của DE-MOSFET lớn hơn nhiều (sinh viên xem lại giáo trình linh kiện điện tử). Trong lúc đó ở BJT, sự thay đổi dòng điện ngõ ra (dòng cực thu) được điều khiển bằng dòng điện ngõ vào (dòng cực nền), thì ở FET, sự thay đổi dòng điện ngõ ra (dòng cực thoát)được điều khiển bằng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ứng dụng của điện tử công suất, chương 11 chương 11: TÍNH KHUẾCH ÐẠI CỦA FET VÀ MẠCH TƯƠNG ÐƯƠNG XOAY CHIỀU TÍN HIỆU NHỎ Người ta cũng có thể dùng FET ñể khuếch ñại tín hiệu nhỏnhư ở BJT. JFET và DE-MOSFET khi ñiều hành theo kiểu hiếm códạng mạch giống nhau. Ðiểm khác nhau chủ yếu ở JFET và DE-MOSFET là tổng trở vào của DE-MOSFET lớn hơn nhiều (sinh viênxem lại giáo trình linh kiện ñiện tử). Trong lúc ñó ở BJT, sự thay ñổidòng ñiện ngõ ra (dòng cực thu) ñược ñiều khiển bằng dòng ñiệnngõ vào (dòng cực nền), thì ở FET, sự thay ñổi dòng ñiện ngõ ra(dòng cực thoát) ñược ñiều khiển bằng một ñiện thế nhỏ ở ngõ vào(hiệu thế cổng nguồn VGS). Ở BJT ta có ñộ lợi dòng ñiện βthì ở FET có ñộ truyền dẫn gm. Với tín hiệu nhỏ, mạch tương ñương xoay chiều của FET như hình 3.19a,trong ñó rπ là tổng trở vào của FET. Ở JFET, rπ khoảng hàng chục ñến hàng trăm MΩ, tronglúc ở MOSFET thường ở hàng trăm ñến hàng ngàn MΩ. Do ñó, thựctế người ta có thể bỏ rπ trong mạch tương ñương (hình 3.19b). rd là tổng trở ra của FET, ñược ñịnh nghĩa: tức tùy thuộc vào ñiểm ñiều hành, rd có thểchục kΩ ñến vài chục thay ñổi từ vàiMΩ. rd và gm thường ñược nhà sản xuất cho biết dưới dạngrd=1/yos; gm=yfs ở một ñiểm ñiều hành nào ñó. Nếu trong mạch thiết kế, RD (ñiện trở nối từ cực thoátlên nguồn) không lớn lắm (vài kΩ), ta có thể bỏ rd trong mạch tươngñương (hình 3.19c).3.7 MẠCH KHUẾCH ÐẠI DÙNG JFET HOẶC DE-MOSFET ÐIỀU HÀNH THEO KIỂU HIẾM: 3.7.1 Mạchcựcnguồnchung. 3.7.2 MạchcựcnguồnchungvớiñiệntrởcựcnguồnRS. 3.7.3 Mạchkhuếchñạicựcthoátchung. 3.7.4 Mạchkhuếchñạicựccổngchung. 3.7.1 Mạch cực nguồn chung: Có thể dùng mạch phân cực cố ñịnh (hình 3.20), mạchphân cực tự ñộng (hình 3.21) hoặc mạch phân cực bằng cầu chiañiện thế (hình 3.22). Mạch tương ñương xoay chiều vẽ ở hình 3.23. Trong ñó Ri=RG ở hình 3.20 và 3.21; Ri=R1 //R2 ởhình 3.22. Phân giải mạch ta tìm ñược: - Tổng trở ra: Z0 = rd //RD (3.17) 3.7.2 Ðộ lợi ñiện thế của mạch khuếch ñại cực nguồn chung với ñiện trở RS : Giả sử ta xem mạch hình 3.24 với mạch tương ñương hình 3.25. 3.7.3 Mạch khuếch ñại cực thoát chung hay theonguồn(Common Drain or source follower) Người ta có thể dùng mạch phân cực tự ñộng hoặc phân cực bằng cầuchia ñiện thế như hình 3.26 và hình 3.27 Mạch tương ñương xoay chiều ñược vẽ ở hình 3.28. Trong ñó: Ri=RG trong hình 3.26 và Ri = R1 //R2 trong hình 3.27. - Ðộ lợi ñiện thế: Ta có: v0 = (gmvgs)( RS //rd) Vgs = vi - v 0 - Tổng trở vào Zi = Ri (3.20) - Tổng trở ra: Ta thấy RS song song với rd và song song với nguồn dòngñiện gmvgs. Nếu ta thay thế nguồn dòng ñiện này bằng một nguồnñiện thế nối tiếp vớiñiện trở 1/gm và ñặt nguồn ñiện thế này bằng 0 trong cách tính Z0,ta tìm ñược tổng trởra của mạch: Z0 = RS //rd // 1/gm (3.21) 3.7.4 Mạch khuếch ñại cực cổng chung: ( Common-gate circuit) Mạch căn bản và mạch tương ñương xoay chiều như hình 3.29a và 3.29b.3.8 MẠCH KHUẾCH ÐẠI DÙNG E-MOSFET: Do E-MOSFET chỉ ñiều hành theo kiểu tăng, nên thườngñược phân cực bằng cầu chia ñiện thế hoặc hồi tiếp ñiện thế. Thí dụ: Ta xem mạch hình 3.30a có mạch tương ñương xoay chiều hình3.30b. Thông thường gmRG >>1 nên AV = -gm(RG //rd //RD) Nhưng RG thường rất lớn nên AV ≠ -gm(rd //RD) (3.25) - Xác ñịnh giá trị của gm: gm thường ñược nhà sản xuất cho biết ở một số ñiều kiện phân cực ñặcbiệt, hay có thể ñược tính từ ñiểm tĩnh ñiều hành. Hoặc gm cóthể ñược tính một cáchgần ñúng từ công thức: gm = 2k[VGS - VGS(th)] với k có trị số trung bình khoảng 0.3mA/V2. - Tổng trở vào:- Tổng trở ra: Z0 = RD //rd //RG (3.27 ) ...