Bài 6 - Mạch khuếch đại đa tầng

[thienanfurniture]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Bài 6 - Mạch khuếch đại đa tầng

Bài 1 - Lý thuyết bán dẫn
Bài 2- Phân tích mạch chứa diode
Bài 3 - Transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor)
Bài 4 - Transistor hiệu ứng trường (Field-Effect Transistors)
Bài 5 - Các mạch khuếch đại BJT tín hiệu nhỏ
Bài 6 - Mạch khuếch đại đa tầng
Bài 7 - Khuếcg đại hồi tiếp âm và dao động sin
Bài 8 - Các mạch sử dụng OPAMP
Bài 9 - Mạch sửa dạng sóng tuyến tính RC
Bài 10 - Mạch xén và mạch so sánh
Bài 11 - Mạch kẹp và mạch giao hoán
Bài 12 - Mạch dao động đa hài (multivibrator)




6.1 Các quan hệ độ lợi trong mạch khuếch đại đa tầng

Trong nhiều ứng dụng, một mạch khuếch đại đơn không thể cho tất cả mọi độ lợi theo yêu cầu của từng loại tải riêng biệt. Ví dụ, một hệ thống loa là một tải “nặng” trong hệ thống khuếch đại âm thanh, nhiều tầng khuếch đại được đặt ra nhằm nâng mức tín hiệu gốc từ microphone hoặc đầu đọc băng từ lên đến mức hiệu quả để có thể cho ra công suất đủ lớn tại loa. Ta đã biết đến các mạch tiền khuếch đại, mạch khuếch đại công suất và mạch khuyếch đại ngõ ra, các mạch khuyếch đại này đều là các mạch khuếch đại có cấu tạo nhiều tầng trong một hệ thống. Thật ra bản thân mỗi bộ phận này có thể bao gồm nhiều tầng khuếch đại bán dẫn riêng. Các mạch khuếch đại tạo ra độ lợi áp, dòng hay công suất thông qua việc sử dụng từ hai tầng trở lên gọi là mạch khuếch đại đa tầng.
Khi ngõ ra của một tầng khuếch đại được nối với ngõ vào của một tầng khuếch đại khác thì gọi là ghép Cascade



Hình 6.1: Hai tầng khuếch đại ghép cascade

Tổng độ lợi áp của hệ thống được tính như sau: Xem ngõ vào tầng 1 là 10 mV rms và độ lợi áp của mỗi tầng là A[SUB]1[/SUB]=A[SUB]2[/SUB]=20, ngõ ra tầng 1 là A[SUB]1[/SUB]v[SUB]i1[/SUB]=20(10 mV rms)= 200 mV rms. Như vậy ngõ vào tầng 2 là 200 mV rms. Tương tự ngõ ra tầng 2 là A[SUB]2[/SUB]v[SUB]i2[/SUB]=4 V rms. Độ lợi tổng sẽ là:

[SUB][/SUB]

chú ý là [SUB][/SUB]

Hình 6-2 là một hệ thống gồm n tầng ghép Cascade. Ngõ ra của mỗi tầng chính là ngõ vào của tầng kế tiếp ( v[SUB]o1[/SUB] = v[SUB]i2[/SUB], v[SUB]o2[/SUB] = v[SUB]i3[/SUB],…). Ta sẽ bắt đầu từ việc biểu diễn độ lợi áp tổng v[SUB]o,n[/SUB]/v[SUB]i1[/SUB] theo từng độ lợi tầng A[SUB]1[/SUB], A[SUB]2 [/SUB],…, A[SUB]n[/SUB]. Xem độ lợi mỗi tầng như là giá trị độ lợi áp giữa ngõ vào và ngõ ra của tầng đó khi các tầng được ghép với nhau.


Hình 6.2: n tầng khuếch đại được ghép cascade. Áp ngõ ra của mỗi tầng là ngõ vào của tầng kế tiếp



Theo định nghĩa:
[SUB][/SUB] (6-1)
[SUB][/SUB] (6-2)

thay v[SUB]o1[/SUB] từ (6-1) vào (6-2):
[SUB][/SUB] (6-3)
Tương tự:
[SUB][/SUB]
từ (6-3):
[SUB][/SUB]
Theo cách này ta tìm được:
[SUB][/SUB]
Từ đó:
[SUB][/SUB] (6-4)
Phương trình 6-4 cho thấy tổng độ lợi áp của n tầng cascade là tích độ lợi từng tầng (không phải tổng). Tổng quát, bất kỳ một hay nhiều tầng có độ lợi âm thì tầng đó gây ra một sự đảo pha 180[SUP]o[/SUP]. Theo phương trình 6-4, mạch khuếch đại cascade sẽ có ngõ ra ở tầng cuối cùng không cùng pha với ngõ vào ở tầng thứ nhất nếu số tầng đảo pha là số lẻ, và cùng pha nếu là số chẵn (hoặc bằng 0).
Để tìm độ lợi áp tổng của hệ thống ghép Cascade theo Decibel, ta bỏ qua dấu đại số của độ lợi mỗi tầng và tính như sau:

[SUB][/SUB] (6-5)

Phương trình 6-5 cho thấy độ lợi áp tổng theo dB là tổng các độ lợi từng phần biểu diễn theo dB. Tương tự ta có thể dễ dàng tìm được độ lợi dòng, độ lợi công suất tổng theo độ lợi các tầng.
Kết quả của phương trình 6-4 không tính đến ảnh hưởng của điện trở nguồn và điện trở tải lên độ lợi áp tổng. Điện trở nguồn r[SUB]s[/SUB] tạo ra phân áp ở đầu vào của tầng thứ nhất, và điện trở tải tạo ra phân áp giữa điện trở tải và tổng trở ra của tầng cuối cùng.
Trong trường hợp này, độ lợi áp tổng giữa tải và nguồn tín hiệu trở thành:
[SUB][/SUB] (6-6)
Với r[SUB]i1 [/SUB]là điện trở ngõ vào tầng đầu tiên và r[SUB]o,n[/SUB] là điện trở ngõ ra tầng cuối.

Ví dụ 6-1:

Hình 6-3 là một mạch khuếch đại 3 tầng và điện áp tại các điểm trong mạch khuếch đại là điện áp hiệu dụng AC. Cho v[SUB]1[/SUB] là điện áp nguồn tín hiệu không trở ở đầu vào và v[SUB]3[/SUB] là điện áp ra không tải
1. Tìm độ lợi áp mỗi tầng và độ lợi áp tổng v[SUB]3[/SUB]/v[SUB]1[/SUB].
2. Làm lại câu 1 theo dB
3. Tìm độ lợi áp tổng v[SUB]L[/SUB]/v[SUB]s[/SUB] khi mạch khuếch đại đa tầng có điện trở nguồn là 2000Ω và điện trở tải là 25Ω. Tầng 1 có điện trở vào là 1kΩ và tầng 3 có điện trở ra là 50Ω.
4. Làm lại câu 3 theo dB với độ lợi áp ở tầng thứ 2 được giảm xuống 6dB.
5. Tính độ lợi công suất theo dB với dữ liệu của câu 3.
6. Tính độ lợi dòng tổng i[SUB]L[/SUB]/i[SUB]1[/SUB] ở câu 3.




Hình 6.3: (thí dụ 6 -1)

Giải:
1.

[SUB][/SUB]

Chú ý rằng tích các độ lợi áp bằng độ lợi áp tổng. Trong ví dụ này, có thể tính độ lợi áp tổng trực tiếp: [SUB][/SUB].

2.
[SUB][/SUB]
Để ý là [SUB][/SUB]
3. Từ phương trình 6-6:

[SUB][/SUB]4.

4. Độ lợi áp có nguồn và tải là [SUB][/SUB]. Do độ lợi tầng 2 giảm đi 6dB nên độ lợi tổng là: [SUB][/SUB]

5. Khi điện trở nguồn là 2000Ω được đưa vào ngõ vào thì v[SUB]1[/SUB] trở thành:
[SUB][/SUB]
Công suất ngõ vào là:
[SUB][/SUB]
Khi đó điện áp qua tải 25Ω là:
[SUB][/SUB]
Công suất ngõ ra có tải là
[SUB][/SUB]
Cuối cùng:
[SUB][/SUB]

6. Nhắc lại [SUB][/SUB]. Dùng kết quả câu 5, độ lợi công suất giữa ngõ vào và tầng thứ nhất, và tải là:
[SUB][/SUB]
7. Độ lợi áp giữa ngõ vào và tầng thứ nhất, và tải là:
[SUB][/SUB]
Do đó:
[SUB][/SUB]


Điều quan trọng cần nhớ là phương trình độ lợi ta có được là dựa trên giá trị A[SUB]1[/SUB], A[SUB]2[/SUB]… xác định trong mạch, nghĩa là dựa trên các độ lợi tầng khi tất cả các tầng được ghép với nhau. Do đó suy ra rằng mỗi giá trị độ lợi được tính vào tải của tầng trước đó và tải thì tính vào tầng kế tiếp. Nếu biết độ lợi áp hở mạch và giá trị tổng trở vào và ra, ta có thể tính được độ lợi tổng bằng cách tính tác động của tải của mỗi tầng lên các tầng khác. Về mặt lý thuyết, tải của một tầng cho trước phụ thuộc vào tất cả các tầng nằm bên phải nó, tổng trở vào của một tầng bất kỳ phụ thuộc vào tổng trở tải ngõ ra của nó cũng là tổng trở vào của tầng tiếp theo. Trong thực tế, ta có thể bỏ qua tác động tải tích lũy của các tầng ngoại trừ một tầng ghép ngay với tầng đang xét, hoặc giả sử rằng điện trở vào là tải của một tầng kế cận.

Hình 6-4 là một mạch khuếch đại 3 tầng, cho trước độ lợi áp hở mạch của các tầng là A[SUB]01[/SUB],A[SUB]02[/SUB], và A[SUB]03[/SUB], điện trở vào và ra của mỗi tầng.



Hình 6.4: Một bộ khuếch đại 3 tầng. A[SUB]o1[/SUB], A[SUB]o2[/SUB], và A[SUB]o3[/SUB] là 3 độ lợi áp hở mạch (không tải) của các tầng

[vat_99]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Phân áp tại các nút trong hệ thống ta có:
[SUB][/SUB]
Kết hợp lại ta có:
[SUB][/SUB] (6-7)
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
Kết hợp các mối quan hệ này, ta có:
[SUB][/SUB]

Phương trình 6-7 cho thấy độ lợi áp tổng của mạch khuếch đại đa tầng là phép nhân độ lợi hở mạch với tỷ số phân áp tính vào tải của mỗi tầng. Chú ý rằng tỷ số phân áp tính cho tải giữa các cặp tầng khuếch đại. Nói cách khác, không được tính hiệu ứng tải hai lần: một lần xem điện trở vào như là tải của tầng trước đó và lần thứ hai lại xem điện trở ra của tầng trước đó là điện trở nguồn của tầng tiếp theo.

Ví dụ 6-2:

Độ lợi áp hở mạch của mạch khuếch đại 3 tầng và các giá trị điện trở vào, ra được cho trong bảng 6-1. Nếu 3 tầng ghép Cascade và tầng thứ nhất có nguồn tín hiệu 10mV rms, điện trở nguồn là 12k, tính điện áp qua tải 12Ω ghép vào ngõ ra của tầng thứ 3.

[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]Tầng khuếch đại
[/TD]
[TD]Độ lợi áp không tải
(dB)
[/TD]
[TD]Điện trở ngõ vào
(k[SUB][/SUB])
[/TD]
[TD]Điện trở ngõ ra
(k[SUB][/SUB])
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1
2
3
[/TD]
[TD]24
20
12
[/TD]
[TD]10
20
1.5
[/TD]
[TD]4.7
1.5
0.02
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Bảng 6.1: (Thí dụ 6 – 2)

Giải:
[SUB][/SUB]
Tương tự:
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
Từ phương trình 6-7:
[SUB][/SUB]

Do vậy:

[SUB][/SUB]




Đáp ứng tần số của các tầng ghép Cascade

Tần số cắt thấp của một tầng khuếch đại đơn chịu ảnh hưởng của không nhiều hơn 3 điểm gãy tần số khác nhau, có giá trị dựa trên các thành phần RC thay đổi trong mạch. Nếu các điểm gãy tần số có giá trị không gần nhau ta có thể xem như tần số cắt thấp thực tế trong mạch xấp xỉ bằng với điểm gãy tần số lớn nhất. Tương tự, xem tần số cắt trên xấp xỉ với điểm gãy tần số nhỏ nhất ảnh hưởng tới đáp ứng tần số trong mạch. Áp dụng tương tự với các tầng khuếch đại Cascade. Nếu tần số cắt thấp của các tầng riêng lẻ không gần nhau thì tần số cắt thấp chung của cả mạch bằng tần số cắt thấp lớn nhất của các tầng. Nếu tần số cắt cao của các tầng riêng lẻ không gần nhau thì tần số cắt cao chung của cả mạch bằng tần số cắt cao nhỏ nhất của các tầng.

Trong thực tế, một mạch khuếch đại đa tầng có thể có một vài điểm gãy tần số thấp bằng nhau, tương tự đối với tần số cao. Trong trường hợp này, tính tần số cắt thấp và cắt cao của một mạch khuếch đai đa tầng là một vấn đề phức tạp. Tần số cắt phải được xác định bằng thực nghiệm thông qua một chương trình máy tính tính toán đáp ứng tần số chung.

Trong các trường hợp đặc biệt khi tất cả các tầng có tần số cắt thấp, cắt cao xác định, thì tần số cắt chung là
[SUB][/SUB] (6-8)
[SUB][/SUB] (6-9)

Trong đó:
ƒ[SUB]1(overall)[/SUB]= Tần số cắt thấp chung của mạch đa tầng
ƒ[SUB]2(overall)[/SUB]= Tần số cắt cao chung của mạch đa tầng
n = Số tầng có tần số cắt thấp và/hay cao xác đinh
ƒ[SUB]1[/SUB] =Tần số cắt thấp của mỗi tầng
ƒ[SUB]2[/SUB] = Tần số cắt cao của mỗi tầng

Bảng 6-2 là giá trị của ƒ[SUB]1(overall)[/SUB] và ƒ[SUB]2(overall)[/SUB] theo ƒ[SUB]1[/SUB] và ƒ[SUB]2[/SUB], với n có giá trị từ 1 đến 5. Chú ý rằng số tầng khuếch đại càng nhiều, tần số cắt thấp càng lớn và tần số cắt cao càng nhỏ. Nói cách khác, các tầng khuếch đại ghép Cascade có đáp ứng tần số xác định làm giảm băng thông chung của cả mạch. Khi n tầng có đáp ứng tần số xác định ghép Cascade, thì đáp ứng tần số chung của cả mạch sẽ giảm tiệm cận với đường dốc 20n dB/decade (6n dB/octave) tại tần số nằm ngoài khoảng băng thông giữa. Các điểm tần số gãy trong mọi trường hợp đều bằng với tần số cắt của một tầng đơn.


[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]Số tầng
[/TD]
[TD]f[SUB]1(tổng)[/SUB]
[/TD]
[TD]f[SUB]2(tổng)[/SUB]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1
2
3
4
5

[/TD]
[TD]f[SUB]1[/SUB]
1.55 f[SUB]1[/SUB]
1.96 f[SUB]1[/SUB]
2.30 f[SUB]1[/SUB]
2.59 f[SUB]1[/SUB]
[/TD]
[TD]f[SUB]2[/SUB]
0.64 f[SUB]2[/SUB]
0.51 f[SUB]2[/SUB]
0.43 f[SUB]2[/SUB]
0.39 f[SUB]2[/SUB]
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Bảng 6 – 2: Tần số cắt thấp và cắt cao của một bộ khuếch đại n tầng, mỗi tầng có tần số cắt thấp f[SUB]1[/SUB] và tần số cắt cao f[SUB]2[/SUB]

Ví dụ 6-3:

Một mạch khuếch đại âm thanh 4 tầng có tần số cắt thấp chung và tần số cắt cao chung là 20Hz và 20kHz. Tính tần số cắt cao và tần số cắt thấp của mỗi tầng.

Giải:

Từ bảng 6-2, với n=4, 2.3f[SUB]1[/SUB]=20 và 0.43f[SUB]2[/SUB]=20.103. Do đó, f[SUB]1[/SUB]= 20/2.3=8.7Hz, và f[SUB]2[/SUB]=20.103/0.43=46.5kHz. Như vậy, mỗi tầng phải có băng thông xấp xỉ 46kHz mới đạt được băng thông chung vào khoảng 20kHz

[hpco]

Cặp BJT ghép Darlington

Khi cực C của 2 BJT ghép chung và cực E của TST này ghép nối tiếp với cực B của TST kia như trong hình 6-18, ta có cách ghép Darlington.


[TABLE]
[TR]
[TD][TABLE]
[TR]
[TD]Hình 6-18: Cặp Darlington được sử dụng như 1 transitor đơn có cực thu, cực nền, cực phát là C, B, và E.


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


Phân tích cách ghép Darlington để thấy hệ số [SUB][/SUB] của TST mà nó đại diện cũng như một vài đặc tính tín hiệu nhỏ của nó.
Gọi [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] là hệ số [SUB][/SUB] của Q[SUB]1 [/SUB]và Q[SUB]2[/SUB]. Theo định nghĩa,
[SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]

Nhưng do I[SUB]E1[/SUB]=I[SUB]B2[/SUB] nên:
[SUB][/SUB]
và
[SUB][/SUB]
Khi [SUB][/SUB], ta có [SUB][/SUB]hay,
[SUB][/SUB] (6-24)

Hệ số [SUB][/SUB] của cặp Darlington trong phương trình 6-24 là tổng của các hệ số [SUB][/SUB] thành phần. Ta luôn có [SUB][/SUB]nên:
[SUB][/SUB] (6-25)

Cặp Darlington thường được làm trên một chip sao cho đặc tính Q[SUB]1[/SUB] và Q[SUB]2[/SUB] phù hợp nhau. Khi [SUB][/SUB]ta có :
[SUB][/SUB] (6-26)

Ví dụ, nêú [SUB][/SUB], thì [SUB][/SUB]= 10000+200[SUB][/SUB]10000. Cặp Darlington có thể xem như là một TST có hệ số [SUB][/SUB] vô cùng lớn.

Trong khi các phân tích ở trên biểu diễn được dòng DC và hệ số [SUB][/SUB], thì phân tích tín hiệu nhỏ cho thấy rằng giá trị tín hiệu nhỏ của [SUB][/SUB] là tổng của giá trị tín hiệu nhỏ của [SUB][/SUB] và[SUB][/SUB]. Ta có thể kết luận rằng giá trị tín hiệu nhỏ và giá trị DC của [SUB][/SUB] là bằng nhau. Xác định hệ số tín hiệu nhỏ của điện trở vào từ cực B đến cực E, r[SUB]in(DP)[/SUB], và điện trở cực E, r[SUB]e(DP)[/SUB], của TST ghép như thế nào? Từ phương trình 5-22:
[SUB][/SUB] (6-27)
Vì [SUB][/SUB]ta có:
[SUB][/SUB] (6-28)
Theo hình 6-18, thấy rằng [SUB][/SUB] vì [SUB][/SUB] nên (6-28) có thể viết lại thành:
[SUB][/SUB] (6-29)
Điện trở ac nhìn từ cực B của Q[SUB]2[/SUB] là:
[SUB][/SUB] (6-30)
và
[SUB][/SUB] (6-31)
khi [SUB][/SUB] ta có:
[SUB][/SUB] (6-32)
thay (6-32) vào (6-31) ta được:
[SUB][/SUB] (6-33)
Hệ số tín hiệu nhỏ tín hiệu vào của cặp Darlington là
[SUB][/SUB] (6-34)
thay vào phương trình (6-33):
[SUB][/SUB] (6-35)

Do [SUB][/SUB], nên hệ số điện trở cực E, r[SUB]e(DP)[/SUB] là:
[SUB][/SUB] (6-36)

Ví dụ 6-8:

Một cặp Darlington có dòng cực C tổng là 2mA. Nếu [SUB][/SUB]=110 và [SUB][/SUB]=100, tìm các giá trị [SUB][/SUB], r[SUB]in(DP)[/SUB], và r[SUB]e(DP) [/SUB]ở nhiệt độ phòng.

Giải:

1. [SUB][/SUB]
2. Từ phương trình 6-29,
[SUB][/SUB]
Từ phương trình 6-35, [SUB][/SUB]
3. Từ phương trình 6-36, [SUB][/SUB]
Ví dụ này cho thấy cặp Darlington có thể được sử dụng để làm tăng đáng kể điện trở vào BE so với BJT thông thường.

Cặp Darlington thường sử dụng với dạng E chung vì khả năng đệm tốt giữa trở kháng cao của nguồn và trở kháng thấp của tải. Với điện trở tải ac ghép vào cực E, tổng trở vào là:
[SUB][/SUB] (6-37)
Khi mạch E chung tích cực, độ lợi dòng từ cực Base của Q[SUB]1[/SUB] tới cực E của Q[SUB]2[/SUB] là A[SUB]i[/SUB] = i[SUB]e2[/SUB]/i[SUB]b1[/SUB]. Do i[SUB]e1[/SUB]=i[SUB]b2[/SUB], ta có:
[SUB][/SUB] (6-38)
Ví dụ sau sẽ mô tả một trường hợp cần có khả năng đệm tốt khi điện trở nguồn là 5[SUB][/SUB] và điện trở tải là 10[SUB][/SUB]

[thienanfurniture]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Ví dụ 6-9:

Hình 6-19 là một tầng CE mắc Darlington như một mạch E chung. Transistor có:[SUB][/SUB] =200, [SUB][/SUB]=100 và [SUB][/SUB]=100.
1. tìm v[SUB]L[/SUB]/v[SUB]S[/SUB]
2. Tìm v[SUB]L[/SUB]/v[SUB]S[/SUB] nếu không có cặp Darlington và trở tải 10 được ghép với tụ và cực C của Q[SUB]1[/SUB]



Hình 6-19: (thí dụ 6 – 9)

Giải:

1. [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]

cực C của Q[SUB]1[/SUB] ghép trực tiếp với cực base của Q[SUB]2[/SUB] trong cặp Darlington nên:
[SUB][/SUB]

Áp DC cực E của Q[SUB]3[/SUB] là 1.4V nhỏ hơn áp cực nền B của Q[SUB]2[/SUB], do đó có hai mối nối BE phân cực thuận giữa hai điểm:
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
Thấy rằng Q[SUB]1[/SUB] và Q[SUB]2[/SUB] trong phân tích trước bây giờ là Q[SUB]3[/SUB] và Q[SUB]4[/SUB], từ phương trình 6-28 ta có:
[SUB][/SUB]
Từ 6-36,
[SUB][/SUB]

từ 6-26
[SUB][/SUB]

từ 6-35:
[SUB][/SUB]

từ 6-37, tổng trở nhìn vào cặp Darlington khi có tải là:
[SUB][/SUB]

Giá trị điện trở vào này quá lớn so với điện trở cực thu của Q[SUB]1[/SUB] nên:
[SUB][/SUB]
Độ lợi áp của tầng E chung là ( từ 5-59)
[SUB][/SUB]

Đưa r[SUB]S[/SUB] vào tính toán tải thì độ lợi áp cả mạch là:

[SUB][/SUB]

2. Với tải 10[SUB][/SUB] nối với cực C của Q[SUB]1[/SUB], tải ac ở Q[SUB]1[/SUB] là: [SUB][/SUB] do đó:
[SUB][/SUB]

Độ lợi cả mạch là:
[SUB][/SUB]

Nếu không có cặp Darlington đệm thì áp ngõ ra sẽ nhỏ hơn ½ mức tín hiệu vào, như vậy sẽ không còn chức năng khuếch đại nữa. Cặp Darlington tăng độ lợi áp lện 41.3/0.22=187.7 lần.



Mạch khuếch đại ghép Cascode

Một ví dụ khác của ghép nối tiếp Transistor là khuếch đại cascode gồm một TST CE và một TST CB. Hình 6-20 là một ví dụ. Q[SUB]1[/SUB] là một tầng CE dùng R[SUB]B1 [/SUB]để khắc phục phân cực. Tụ CB nối đất tín hiệu ac từ cực base của Q[SUB]2[/SUB], Q[SUB]2[/SUB] là một tầng CB. Nó hoạt động như tải ở cực thu của Q[SUB]1[/SUB]. Q[SUB]1[/SUB] được ghép nối tiếp vào ngõ vào của Q[SUB]2 [/SUB]và ngõ ra của mạch khuếch đại Cascode là cực thu của Q[SUB]2[/SUB]. Các điện trở R[SUB]1[/SUB] và R[SUB]2[/SUB] tạo phân áp cho Q[SUB]2[/SUB].




Hình 6-20: Một ví dụ mạch khuếch đại cascode. Q[SUB]1[/SUB] là tầng E chung được nối trực tiếp với tầng B chung của Q[SUB]2[/SUB].

Ưu điểm của cách ghép cascode là nó có điện dung nhỏ, yêu cầu quan trọng cho các mạch khuếch đại ở tần sồ cao. Điện dung vào nhỏ do độ lợi áp của Q[SUB]1[/SUB] gần bằng 1, nghĩa là điện dung Millers bị thu nhỏ. Mọi độ lợi áp đều thu được từ tầng CB. Độ lợi áp Q[SUB]1[/SUB] nhỏ vì điện trở tải ở mạch thu của nó là điện trở đầu vào nhỏ của tầng CB.
Tính dòng và áp phân cực:
[SUB][/SUB] (6-39)
[SUB][/SUB] (6-40)

[SUB][/SUB] (6-41)

[SUB][/SUB] (6-42)
[SUB][/SUB] (6-43)
[SUB][/SUB] (6-44)

Q[SUB]1[/SUB] có thể được phân cực bằng cách dùng phương pháp phân áp và một điện trở phát.
Hình 6-21 là mạch tương đương tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại Cascode.




Hình 6-21: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của khuếch đại cascode

Theo mạch tương đương ta có:
[SUB][/SUB] (6-45)

Điện trở vào của Q[SUB]2[/SUB] là điện trở phát r[SUB]e2[/SUB] của tầng CB. Nhánh song song r[SUB]c1[/SUB]/ ß[SUB]1[/SUB] và r[SUB]e2[/SUB] tạo thành tải ac ở cực thu của Q[SUB]1[/SUB]. khi r[SUB]c1[/SUB]/[SUB][/SUB] >> r[SUB]e2[/SUB] ,
[SUB][/SUB] (6-46)
vì vậy:
[SUB][/SUB] (6-47)

Phương trình 6-47 cho thấy độ lợi áp của Q[SUB]1[/SUB] gần bằng 1, tức là I[SUB]E2[/SUB] = I[SUB]E1[/SUB] làm cho r[SUB]e2[/SUB] = r[SUB]e1[/SUB]. Tải AC ở cực thu của Q[SUB]2[/SUB] là:

[SUB][/SUB] (6-48)
Do đó độ lợi áp tầng thứ 2 là:
[SUB][/SUB] (6-49)
Độ lợi áp cả mạch Cascode là:
[SUB][/SUB] (6-50)

Phương trình 6-50 cho thấy tầng CB cung cấp độ lợi áp. Độ lợi dòng của mạch khuếch đại Cascode không kể đến phân dòng ở ngõ vào hoặc ngõ ra là:
[SUB][/SUB] vì [SUB][/SUB] (6-51)

Tổng trở ra của mạch khuếch đại là :
[SUB][/SUB] (6-52)