[mickey]

Mô hình khuếch đại tín hiệu nhỏ mắc CC (C chung)

Hình 5-39(a) cho thấy một mạch khuếch đại mắc C chung (collector) và hình 5-39(b) trình bày mạch đáp ứng tương đương tín hiệu nhỏ. Chú ý là cực thu ở hình 5-39(b) được nối đất, vì nguồn V[SUB]CC[/SUB] được nối trực tiếp với cực thu và các nguồn DC được ngắn mạch khi xét AC. Điện trở tải R[SUB]L[/SUB] không xét ở phần này.
Như trong mô hình CE, điện trở giữa cực nền (B) và cực phát (E) là [SUB][/SUB]r[SUB]e[/SUB], xem như xấp xỉ bằng [SUB][/SUB]r[SUB]e[/SUB]. Điện trở tổng ngõ vào tại cực nền transitor (giữa nền và đất) là:
[SUB][/SUB] (5-51)



(a) Một bộ khuếch đại C chung



(b) Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của (a)

Hình 5 – 39
Bộ khuếch đại C chung và mạch tương đương tín hiệu nhỏ

Để ý là mạch CC thì v[SUB]in[/SUB] là áp AC giữa cực nền (B) và cực thu (C), cũng có nghĩa là áp giữa cực nền và đất. Dòng ngõ vào i[SUB]in[/SUB] cũng chính là i[SUB]b[/SUB].
Tạm thời chúng ta sẽ thay [SUB][/SUB]r[SUB]e[/SUB] trong hình 5-39(b) bằng giá trị chính xác hơn là ([SUB][/SUB]+1)r[SUB]e[/SUB]. Dùng định luật Kirchhoff về áp cho cực B và đất trong hình 5-39(b), ta có:
[SUB][/SUB][SUB][/SUB] (5-52)

Thay (5-52) vào (5-51), ta được:

[SUB][/SUB] (5-53)

với [SUB][/SUB]+1 [SUB][/SUB][SUB][/SUB], ta có:
[SUB][/SUB] (5-54)

Trong nhiều mạch thực tế,R[SUB]E[/SUB] >> r[SUB]e[/SUB], nên r[SUB]in[/SUB] có thể được xấp xỉ là:

[SUB][/SUB] (5-55)

Từ hình 5-39(b), dễ thấy rằng:

[SUB][/SUB] (5-56)

Phương trình 5-43, và 5-55 cho thấy rằng đặc điểm quan trọng nhất của bộ khuếch đại CC trong các ứng dụng thực tế là: điện trở ngõ vào của nó có thể rất lớn hơn so với các mô hình khác. Ví dụ, với R[SUB]E[/SUB] = 1k[SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]=100, sẽ có r[SUB]in[/SUB] [SUB][/SUB].
Nhớ lại chương 4 là áp ngõ ra của mô hình CC chính là áp CE. Vì cực C nối đất, áp AC ngõ ra cũng là áp giữa cực E và đất (xem hình 5-39(b)). Vì vậy, độ lợi áp của Transitor CC là:
[SUB][/SUB] (5-57)
Thay thế v*[SUB]in [/SUB]vào phương trình 5-52, ta có:
[SUB][/SUB] (5-58)

Do r[SUB]e[/SUB]+R[SUB]E[/SUB] > R[SUB]E[/SUB], phương trình 5-58 chứng tỏ rằng transitor luôn luôn có độ lợi áp nhỏ hơn 1. Như đã đề cập trên, thường sử dụng R[SUB]E[/SUB]>>r[SUB]e[/SUB], vậy ta có xấp xỉ sau:
[SUB][/SUB] (5-59)
Phương trình 5-59 cho thấy v[SUB]o[/SUB]/v[SUB]in[/SUB] xấp xỉ bằng 1, có nghĩa là [SUB][/SUB], tức là áp ngõ ra bằng áp ngõ vào: ngõ ra và ngõ vào bị “chia cắt” điện trở AC của mối nối BE phân cực thuận. Hay nói cách khác, áp ngõ vào (cực B với đất) giống với áp ngõ ra (cực E với đất), ngoại trừ bị mất 1 lượng nhỏ trên mối nối. Chú ý rằng không có đảo pha giữa ngõ ra và ngõ vào.
Dòng ngõ vào và dòng ngõ ra là i[SUB]b[/SUB] và i[SUB]e[/SUB], ta có độ lợi dòng như sau:
[SUB][/SUB] (5-60)
Do vậy, trong khi độ lợi áp CC thì bé hơn 1, độ lợi dòng lại lớn hơn 1, suy ra độ lợi công suất:
[SUB][/SUB] (5-61)
Ta đã có: [SUB][/SUB], suy ra là điện trở nhìn vào cục nền lớn gấp ([SUB][/SUB]+1) lần điện trở thực sự nối giữa cực B và đất (phương trình 5-54). Ngược lại, điện trở nhìn vào cực E nhỏ hơn ([SUB][/SUB]+1) lần điện trở từ cực E trở về nguồn tín hiệu. Điện trở ngõ ra tầng CC trong hình 5.39, r[SUB]o[/SUB](stage), là điện trở nhìn vào cực E song song với R[SUB]E[/SUB]. Vì vậy, ta có:
[SUB][/SUB] (5-62)
với R’[SUB]B[/SUB] là điện trở nhìn từ cực B trở về nguồn tín hiệu. Hình 5.40 cho thấy R’[SUB]B[/SUB] được xác định trong mạch tương đương AC cực B. R’[SUB]B[/SUB] được tính bằng cách ngắn mạch nguồn tín hiệu xuống đất, nên:
[SUB][/SUB] (5-63)
Lấy (5-63) trừ cho (5-62) ta được:
[SUB][/SUB] (5-64)


[TABLE]
[TR]
[TD][TABLE]
[TR]
[TD]Hình 5-40
R’[SUB]B[/SUB] là điện trở tương đương Thevenin nhìn từ cực nền trở về nguồn.
R’[SUB]B[/SUB] = R[SUB]B[/SUB]||r[SUB]S[/SUB]

[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Phương trình 5-64 cho thấy điện trở ngõ ra của bộ dẫn cực E có thể khá nhỏ. Thí dụ, với R[SUB]E[/SUB] = 1k[SUB][/SUB], r[SUB]e[/SUB] = 25[SUB][/SUB], R[SUB]B[/SUB] = 100k[SUB][/SUB], r[SUB]S[/SUB] = 50[SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]=100, ta có:
[SUB][/SUB]

Khi r[SUB]S[/SUB] = 0, chú ý rằng R[SUB]B[/SUB]||r[SUB]S[/SUB] = 0và phương trình 5-64 trở thành:

[SUB][/SUB] (5-65)

Hình 5-41 cho thấy điện trở tải được ghép cực E thông qua tụ ghép. Vì tổng trở AC nối giữa cực E và đất là r[SUB]L[/SUB] = R[SUB]E[/SUB]||R[SUB]L[/SUB], nên điện trở ngõ vào từ phương trình 5-54 và 5-56 trở thành:

[SUB][/SUB] (5-66)
[SUB][/SUB] (5-67)

Sự xấp xỉ ở 2 phương trình trên là do [SUB][/SUB] (5-68)


[TABLE]
[TR]
[TD][TABLE]
[TR]
[TD]Hình 5 – 41
Mạch theo cực phát với điện trở tải R[SUB]L[/SUB]

[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


Độ lợi áp tổng của tầng khuếch đại, tính cả điện trở tải và điện trở nguồn, có thể được xác định như sau:
[SUB][/SUB] (5-69)
với r[SUB]L[/SUB] = R[SUB]E[/SUB] || R[SUB]L[/SUB]

Với r[SUB]S[/SUB] nhỏ, phương trình 5-69 được tính gần đúng như sau:

[SUB][/SUB] (5-70)

(Phương trình 5-69 chính xác khi r[SUB]S[/SUB]=0)
Mặc dù bộ theo cực phát có độ lợi nhỏ hơn 1, nhưng nó có thể được sử dụng để cải thiện độ lợi áp của hệ thống khuếch đại lớn hơn. Bởi vì điện trở ngõ vào của nó lớn, nên nó không là 1 “tải gánh nặng” cho ngõ ra của một bộ khuếch đại khác. Nói khác cách, tải có được trong mạch theo cực phát nối với 1 bộ khuếch đại khác rõ ràng không có giảm độ lợi áp của bộ khuếch đại đó. Tương tự, với điện trở ngõ ra của bộ theo cực phát nhỏ nên nó có thể lái 1 tải “nặng” (điện trở nhỏ), tải này có thể làm giảm độ lợi áp nếu không có điện trở ngõ ra nhỏ. Vì những lý do đó, bộ khuếch đại theo cực phát rất hữu ích khi là một tầng trung gian giữa bộ khuếch đại và tải. Khi đó, nó được gọi là bộ khuếch đại đệm, hoặc là bộ khuếch đại cách ly, bởi vì nó cách ly rất hiệu quả bộ khuếch đại khác với ảnh hưởng tải R[SUB]L[/SUB]. Điều này được minh họa với thí dụ sau đây.