Bài giảng Mạch điện tử 1 - Chương 6: Transistor hiệu ứng trường FET (Phần 2)
6.6 Giaûi tích tín hieäu nhoû
6.6.1 Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Maïch töông ñöông tìn hieäu nhoû (taàn soá daûi giöõa):
Ñieän trôû gate-source:
∂vGS
hi = rgs =
→ ∞: Hôû maïch
∂iG
Q
Heä soá khueách ñaïi aùp ngöôïc: hr ≈ 0
Chöông 6
14
Ñoä xuyeân daãn (transconductance):
∂iDS
gm =
(S)
∂vGS
Q
2
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
vGS
Vpo
Töø coâng thöùc: iDS = kn[vGS −VTN ]2 = I po 1+
⎜
⇒ gm = 2 kn IDSQ
Ñieän trôû drain-source:
⎛
⎞
∂vDS
∂i
⎜
⎜
⎟
⎟
rds =
⎝
DS ⎠ Q
Lyù thuyeát: rds → ∞
Thöïc teá: rds ≈ 20 – 500 KΩ; rds ∼ 1/IDQ
Heä soá khueách ñaïi:
∂vDS
∂vGS
µ = −
= gmrds
Q
6.6.2 Maïch khueách ñaïi aùp cöïc nguoàn chung (CS):
Maïch CS:
Chöông 6
15
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
Trôû khaùng vaøo nhìn töø nguoàn: Zi = R3 + (R1 // R2)
Trôû khaùng ra nhìn töø taûi: Zo = Rd // rds
vL
vi
Zi
Heä soá khueách ñaïi aùp: Av =
= −gm (RL // Zo )
Zi + r
i
Chöông 6
16
Ví duï: Xaùc ñònh Av, Zi, Zo cuûa maïch KÑ duøng MOSFET sau:
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû:
vgs − vds
vds
Taïi D: i =
= gmvgs +
Rf
rds // RL
Chöông 6
17
−1
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
vds
vi
1
1
Vôùi vgs = vi ⇒ Av =
= −(gm −1/ Rf )
+
≈ −gm (rds // RL ) = - 12
rds // RL Rf
Rf
vi
i
vi
Zi =
=
=
= 7,7 KΩ
(vi − vds )/ Rf 1− Av
vds
Zo =
= Rf // rds = 13 KΩ
io
v =0
i
6.6.3 Maïch theo nguoàn (Source follower – CD):
Maïch CD:
DCLL: VDD = vDS + iDS (Rs1 + Rs2)
Ñieän aùp phaân cöïc: VGSQ = - IDSQ Rs1
Thoâng thöôøng, ñeå Q naèm giöõa DCLL: vDS ≈ (VDD / 2) >> VGSQ ⇒ Rs1 << Rs2
Chöông 6
18
Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû: (Giaû söû boû qua R1 raát lôùn)
vs
Trôû khaùng ngoõ ra (nhìn töø Rs): Zo =
io
v =0
i
Ngoõ ra: vs = µvgs + iords
Do vi = 0 → vgs = - vs
⇒ vs = - µvs + iords
rds
1
⇒ Zo =
≈
(Giaû söû µ >> 1)
µ +1 gm
vs
Ñoä lôïi aùp hôû maïch (khoâng coù Rs): Av'
=
R →∞
s
vg
Ngoõ ra: vs = µvgs = µ (vg – vs)
µ
µ +1
⇒ Av' =
≈ 1 (Giaû söû µ >> 1)
Chöông 6
19
vg
ii
Trôû khaùng ngoõ vaøo: Zi =
Ñeå xaùc ñònh Zi, söû duïng nguoàn töông ñöông Thevenin ngoõ ra:
vs vs
Av' Rs
vi vg 1/ gm + Rs µ +1 1+ gmRs
µ
gmRs
⇒ Av =
=
=
=
×
Rs2
Rs2
Vôùi giaû söû R1 >> Rs2: iiR1 = vg – va ≈ vg -
vs = vg -
Avvg
Rs2 + Rs1
Rs2 + Rs1
vg
ii
R1
⇒ Zi =
≈
≈ (µ + 1)R1 (Giaû söû Rs2 >> Rs1)
Rs2
µ
1−
×
µ +1 Rs1 + Rs2
Nhaän xeùt: Gioáng nhö maïch Emitter Follower (BJT): Zi lôùn; Zo nhoû; Av ≈ 1
Chöông 6
20
6.6.4 Phaûn aùnh trôû khaùng:
Xeùt maïch sau:
Maïch töông ñöông tin hieäu nhoû:
Chöông 6
21
µvgs + v3 − v2
Rs + rds + Rd
⇒ ids =
trong ñoù: vgs = v1 – v2 – ids Rs
µv1 + v3 − (µ +1)v2
(µ +1)Rs + rds + Rd
⇒ ids =
⇒ Maïch töông ñöông khi phaûn aùnh vaøo cöïc D:
Chöông 6
22
µv1 /(µ +1) + v3 /(µ +1) − v2
Rs + rds /(µ +1) + Rd /(µ +1)
Vieát laïi: ids =
⇒ Maïch töông ñöông khi phaûn aùnh vaøo cöïc S:
Chöông 6
23
Caùc böôùc thöïc hieän phaûn aùnh trôû khaùng:
1) Töông ñöông ñoaïn DS cuûa FET baèng ñieän trôû rds noái tieáp nguoàn aùp (µv1) [cöïc
döông ôû S]. Xem ñoaïn maïch naøy gaén lieàn vôùi phaàn maïch cöïc D
2) Phaûn aùnh vaøo D:
Giöõ nguyeân phaàn maïch cöïc D vaø ñoaïn töông ñöông DS
Phaàn maïch cöïc S × (µ + 1)
3) Phaûn aùnh vaøo S:
Giöõ nguyeân phaàn maïch cöïc S
Phaàn maïch cöïc D vaø ñoaïn töông ñöông DS : (µ + 1)
Ví duï: Phaân tích laïi maïch CD baèng caùch phaûn aùnh trôû khaùng vaøo phaàn maïch cöïc S
Maïch töông ñöông:
Chöông 6
24
Phaân tích maïch: KVL, KCL
Chöông 6
25
6.6.5 Maïch taùch pha (phase-splitting circuit):
vo1 vo2
Rs
Rd
Tín hieäu nhoû: ids = −
=
⇒ vo2 = −
vo1
Rd
Rs
Neáu Rs = Rd ⇒ vo2 = - vo1 : Maïch taùch pha
Ñeå xaùc ñònh Av1, Av2, Zo1, Zo2: Söû duïng pp phaûn aùnh trôû khaùng vôùi v2 = v3 = 0
vo1
vi
vo2
vi
µRd
⇒
Av1 =
= −
(µ +1)Rs + rds + Rd
µRs
(µ +1)Rs + rds + Rd
Av2 =
= −
Zo1 = Rd //[rds + (µ +1)Rs ]
rds Rd
Zo2 = Rs //[
+
]
µ +1 µ +1
Chöông 6
26
6.6.6 Maïch khueách ñaïi cöïc coång chung (CG):
Maïch CG:
Trôû khaùng ngoõ vaøo:
Phaûn aùnh vaøo maïch cöïc S:
rds + Rd
⇒ Zi = Rsg =
µ +1
Trôû khaùng ngoõ ra:
Phaûn aùnh vaøo maïch cöïc D:
Chöông 6
27
⇒ Zo = rds + (µ + 1)ri
Heä soá khueách ñaïi:
vd
(µ + 1)Rd
Av =
=
vi
Rd + rds + (µ + 1)ri
Chöông 6
28
6.7 Môû roäng
6.7.1 FET keânh p:
p-channel JFET
Caáu taïo:
Ñaëc tuyeán VA:
Chöông 6
29
p-channel MOSFET
Caáu taïo:
Ñaëc tuyeán VA:
Chöông 6
30
Nhaän xeùt: p-channel FET (iSD, vSD, vSG) töông töï n-channel FET (iDS, vDS, vGS)
6.7.2 Depletion-mode MOSFET:
So saùnh:
Khi vGS = 0: Enhancement-mode: Khoâng coù keânh daãn giöõa D vaø S
Depletion-mode: Coù keânh daãn giöõa D vaø S
⇒ Enhancement-mode: VTN > 0: Ñieän aùp ngöôõng hình thaønh keânh daãn.
Depletion-mode: VTN < 0: Ñieän aùp ngöôõng taét keânh daãn.
Ñaëc tuyeán:
Chöông 6
31
18 trang
21580
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Mạch điện tử 1 - Chương 6: Transistor hiệu ứng trường FET (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mach_dien_tu_1_chuong_6_transistor_hieu_ung_truong.pdf
