Bài giảng môn Điện - Điện tử - Bổ sung điện tử Analog – AY0910-S1

BT BSĐT Analog – 1/3 Môn học: Bổ sung điện tử Analog – AY0910-S1 Bài tập Phần BT KĐVS và Đáp ứng tần số (Chú ý nên làm các bài tập trong phần lý thuyết để kiểm tra sự hiểu bài, nghĩa là xem các mục bài tập [Exercise] sau mỗi phần lý thuyết) 1. Cho mạch khuếch đại vi sai (Q1 và Q2 cĩ đặc tính giống nhau, Q3 và Q4 cĩ đặc tính giống nhau, các tụ trong mạch đĩng vai trị tụ ghép) ở hình 1. Giả sử dịng phân cực IB rất nhỏ và RB rất lớn. Cho trước RC1= RC2= 10 KΩ, RREF= 7350 Ω, VBE=0.7V, VT=0.025V, β=100, và VA=40V.Hãy tìm: a) Dịng điện tĩnh ICQ , điện áp tĩnh VCEQ và điện trở ra ro của mỗi transistor. b) Độ lợi vi sai Ad=Vo/Vi (với Vi=V1 – V2 và Vo.= VOUT2 – VOUT1). c) Tổng trở vào vi sai Rid và tổng trở ra vi sai Rod.(giả sử điện trở ra nguồn dịng rất lớn) Hình 1 Hình 2 2. Hình 2 cho thấy mạch gương dịng điện (giả sử tất cả các transistor đều cĩ đặc tính giống nhau, đều ở chế độ tích cực, cĩ độ lợi dịng E chung là β, điện trở ra là ro). Hãy tìm biểu thức của IOUT (theo IREF và β) và điện trở Rout (nhìn vào collector của Q4) 3. Mạch khuếch đại (giả sử opamp lý tưởng, C= 0.1 μF, RF=10 KΩ, R1= 1 KΩ và R2= 1KΩ) ở hình 3 cĩ hàm truyền T(s)=Vo(s)/Vi(s) cĩ dạng sau: ωω211 1 )0()( s s TsT + += T(0) ứng với ω=0. a) Từ mạch hãy tìm biểu thức của T(0) và T(∞). b) Tìm tần số cắt -3dB ω2 và từ đĩ suy ra ω1. c) Vẽ giản đồ Bode của biên độ hàm truyền này. 4. Transistor trong hình 4 cĩ β=100, fT=300MHZ, rx=0, ro=∞, Cμ=0.5pF. Giả sử dịng tĩnh IB và điện thế tĩnh VB xem như bằng khơng; VBE=0.7V.Tính độ lợi áp dãi giữa AM=Vout/Vs, các thời hằng ngắn mạch để tìm fL, các thời hằng hở mạch để tìm fH, và vẽ giản đồ bode biên độ của độ lợi áp AV(s)=Vout(s)/VS(s). BT BSĐT Analog – 2/3 Hình 3 Hình 4 5. Cho mạch ở hình 5 dùng opamp lý tưởng. Hình 5 Hình 6 a) Tìm hàm truyền đạt Vout(s)/Vin(s) b) Vẽ giản đồ Bode đáp ứng biên độ-tần số và pha-tần số của mạch này. 6. Giả sử mạch khuếch đại BJT ở hình 6 cĩ các tham số tín hiệu nhỏ là: gm = 10mS, rπ = 1kΩ, rx = 0, ro = ∞, Cπ = 10pF, and Cμ = 1pF. a) Tìm độ lợi áp dãi giữa Vout/Vin của mạch khuếch đại này. b) Tìm giá trị của tần số cắt trên -3dB fH bằng xấp xỉ Miller và bằng thời hằng hở mạch. c) Trong 2 đáp số ở câu b) thì đáp số nào chính xác hơn và tại sao? 7. Cho mạch khuếch đại vi sai (cĩ Q1 và Q2 cĩ đặc tính giống nhau) ở hình 7. Cho trước IQ=2mA, V– = – 15V, RB=1, RC= 10, VBE=0.7V, VT=0.025V, β=99, và ro=∞.Hãy tìm: a) Giá trị V+ để điện thế tại collector của Q1 là VC2=V+/2 (khi vi1=vi2=0). b) Độ lợi vi sai Ad=Vo/Vi (với Vi=vi1 – vi2) và giá trị ngõ ra Vo. c) Tổng trở vào vi sai Rid. Hình 7 Hình 2 BT BSĐT Analog – 3/3 8. Hình 8 cho thấy mạch gương dịng điện Wilson (giả sử tất cả các transistor đều cĩ đặc tính giống nhau) . a) Chứng minh phương trình trong hình 2. b) Nếu thay Q3 bằng 2 transistor (Q3 và Q4 cũng cĩ đặc tính giống Q1, Q2) mắc như trong mạch ở hình P6.51, hãy tìm các giá trị của IO1 và IO2. Từ đĩ, nếu ta muốn tạo các nguồn dịng 1, 2, và 4mA với IREF=7mA thì phải mắc như thế nào? 9. Transistor trong hình 9 cĩ β=100, fT=300MHZ, rx=0, ro=∞, Cμ=0.5pF. Tính độ lợi áp dãi giữa AM=Vo/Vs, các thời hằng ngắn mạch để tìm fL, các thời hằng hở mạch để tìm fH, và vẽ giản đồ bode biên độ của độ lợi áp AV(s)=Vo(s)/VS(s). Hình 9 Hình 10 10. Mạch ở hình 10 cho thấy mạch tương đương AC của mạch khuếch đại nối cascode. Cho trước β =199, rx=0, VT=0.025V, ro= ∞, IE1=1mA, C2=100pF, RB=1KΩ, RE=20Ω, và RC=10 KΩ. a) Tính độ lợi áp (Vo/Vi) dãi giửa AM của mạch (nghĩa là lúc đĩ coi C1 hở mạch). b) Tính tần số cắt trên fH xấp xỉ của mạch. Hình 11 Hình 12 11. Cho 1 mạch KĐ như ở hình 11, biết Cc là tụ ghép. Hãy a) Vẽ mạch tương tín hiệu nhỏ. b) Tìm IC của Q0, giả sử các BJT đều là Si. c) Tìm độ lợi áp AV = vO/vI theo điện trở ra của các BJT, RL và dịng ICQ(Q0). 12. Cho mạch hình 12, giả sử gm1>>1/ro1 a) Xác định hàm truyền của mạch khuếch đại b) Nếu gm1=gm2=1 mA/V, R=ro2=20 K, và C1=C2=1 pF, hãy tính lề pha (phase margin) của mạch. c) Dùng số liệu của b) để tính độ lợi AC nếu tần số vào là f=108/(2π) Hz.