Điện tử cơ bản - Chương 3 pps

a Định nghĩa: khuyếch đại là quá trình biến đổi một điện lư ợng dòng điện hoặc điện áp tư ø biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không thay đổi hình dạng của nó.. Khuyếch đại có 2 dạng, tùy

CHƯƠNG3 : CÁC MẠCH KHUYẾCH ĐẠI.

Các chỉ tiêu cơ bản của mạch khuyếch đại.

a) Định nghĩa: khuyếch đại là quá trình biến đổi một điện lư ợng (dòng điện hoặc điện áp) tư ø biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không thay đổi hình dạng của nó Khuyếch đại có 2 dạng, tùy theo tín hiệu mà phân ra khuyếch đại 1 chiều và khuyếch đại xoay chiều

Khuyếch đại âm tần( tần sốthấp), và khuyếch đại cao tần (tần số cao) b) Đại lư ợng đặt trư ng:

- Điện áp Av = Vout/ Vin ; A: amplefile

- dòng điện Ai = I out/ I in ; Hệ số khuyếch đại dòng điện

- Công suất: Ap = Vo.Io/ Vi.Ii ; hệ số khuyếch đa ïi công suất

Hệ số khuyếch đại thay đổi theo tần số của tín hiệu

Đáp tuyến tần số

Đối với bộ khuyếch đại lý tư ởng tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ra là hình sin, tuy nhiên trong thư ïc tế Vvào = Sin -> tín hiệu ra không hòan toàn hình sin, ta gọi là méo phổ tuyến

I Các khái niệm cơ bản về một tầng khuyếch đại.

Xét mạch khuyếch đại EC, như đã biết để BJT có khả năng khuyếch đại tín hiệu JE và Jc phải phân cư ïc thuận

AV(dB)

Lg f

Rc

RB

E1

E 2

Vs

C1

RB

Tín hiệu vào IB và VBE -> đặt tuyến vào

Tín hiệu vào IC và VCE -> đặt tuyến ra

Theo định luật Ohm … (?) 1 ta đư ợc:

E1 = IBRB + VBE

=>IB = - VBE + E1

RB RB

đây là phư ơng trình bậc 1 nên có dạng đư ờng thẳng

 Dòng IB và ICE liên hệ nhau theo đặt tuyến vào tĩnh của BJT -> vẽ nên

đư ờng số 1

mặt khác : theo định luật Ohm như trên ta có phư ơng trình đư ờng thẳng vào =>

… (?) tĩnh Q ngõ vào

Tư ơng tư ï Ic và Vci vẽ nên đặt tuyến ngõ ra(2) của BJT(bài trư ớc)

E1/R B

VBEQ

VBE

IB

VCE =VCEQ

Q

E1

I BQ

Mặt khác, theo định luật Ohm

E2 = Ic Rc + VcE

=> Ic = - 1 VcE + E2

Rc Rc

Đư ờng tải có độ dốc là:

tg = -1 (vào)

RB

tg = -1 (ra)

Rc

II Đường tải xoay chiều:

Dạng sóng xoay chiều đư ợc tổng hợp tư ø 2 thành phần một chiều và tín hiệu

Khi có nguồn điện áp xoay chiều Vs tác động, mỗi cặp giá trị tư ơng ư ùng ec (f)

và VcE(t) trên ngõ ra sẽ xác định đặt tuyến làm việc động Khi Vs thay đổi ,

điểm này xê dịch và vạch nên 1 quĩ đạo gọi là đư ờng tải xoay chiều

Gọi R là điện trở tải đối với tín hiệu xoay chiều mạch ra

R = VcE

IcE

vậy độ dốc đư ờng tải xoay chiều là:

tg = -1

R

Đư ờng tải tĩnh là tìn hiệu đặt biệt của tải động khi Vs =0

Ic(mA)

E 2 /Rc

E2

ICQ

Q1

Q2

Q

VCE(v)

IB2 IB IB1

t

Ic

t ICQ

Ic

t ICQ

Ic

* Vậy đư ờng tải đông là đư ờng thẳng đi qua điểm làm việc Q và có độ dốc xác định tg = -1

R

 : làgóc hợp bởi đư ờng tải xoay chiều với trục hoành

III Các chế độ làm việc của phần tử khuyếch đại

IV Các chế độ họat động của Transistor

1 Chế độ A(lớp A)

Là chế độ mà điểm làm việc nằm giư õa đoạn MN trên đư ờng tải xoay chiều

M = đư ờng tải xoay chiều X đặc tuyến ra ư ùng với dòng cư ïc đại

N = đư ờng tải xoay chiều X đặc tuyến ra dòng cư ïc tiểu

* Đặt điểm :

Khuyếch đại trung thư ïc, ít méo phi tuyến

Dòng và áp tĩnh luôn > 0 nên tầng khuyếch đại tiêu hao 1 năng lư ợng đáng kể-> hiệu suất thấp, thư ờng  max = 25%

Chế độ A thư ờng khuyếch đại tín hiệu nhỏ

2 Chế độ B(lớp B)

là chế độ mà điểm làm việc vị trí N (hình vẽ)

vì I CQ = 0 => ít tiêu hao -> hiệu suất cao

 max = 78,5%

=> Thư ờng dùng để khuyếch đại công suất, gọi là mạch đẩy kéo

Icmin

Ic(mA )

Icmax

VCE Q

ICQ

N

M

Q

VCE(v)

icmax

iB=iBQ

icmin

3 Chế độ khoá( chế độ D)

Là chế độ mà điểm làm việc hoặc chư ùa N hoặc là trên điểm M => hoạt

đông với tín hiệu xung

V Các mạch phân cực BJT

a Phân cư ïc kiểu định dòng Base(IB), không có RE

0

Vs

Vcc

C2 C1

RB

Rs

Rc

Vcc = IBRB + VBE

=> IB = Vcc- VcE

RB

Vcc = Vce + IcRc

=>Ic = -1 VcE + Vcc

Rc Rc

Ic IB

Ví dụ: cho mạch điện như hình vẽtrên

Vcc = 6V; Rc = 3K ; Rb = 530K ; BJT loại NPN; VBE = 0.7V,  = 100

Xác định điểm làm việc tĩnh Q

IBQ = Vcc – VBE = 6 – 0.7 = 0.01mA

RB 530

ICQ = IB = 100.0.01 = 1 mA

VCE Q = Vcc – IcRc = 6 -1.3 = 3V

=> Q (3,1)

b Phân cư ïc kiểu định dòng IB có RE

Vcc = IBRB + VBE + IERE

IE = IB + IC = (+ 1)IB

=> IB = Vcc – VBE

RB + (+ 1)RE

Ic(mA)

E 2 /Rc

E2

ICQ

Q1

Q2

Q

VCE(v)

IB2 IB IB1

VCE = Vcc – Ic.Rc – IE.RE Vcc – Ic (Rc + RE)

Ví dụ: cho mạch khuyếch đại như hình vẽ:

0 Vs

Rc RB

Rs

C1

C2

Vcc

RL

RE C3

Vcc= 9V , = 509 Xác định R biết rằng trạng thái tĩnh

Ic = 1mA , VcE = 5V

Giải:

Để ổn định điểm làm việc theo nhiệt độ chọn Rc theo điều kiện:

VE = IE RE = (1/5 * 1/10)Vcc

Chọn VE = 1V

RE = VE = 1V = 1K

IE 1mA

IB = Ic = 1 = 0.02 mA

 50 VBE = 0.7 V

VB = VE + VBE = 1+0.7 =1.7 V

RB = Vcc – VB = 9 -1.7 = 365 K

IB 0.02

Rc = Vcc – VcE – VE = 9 – 5 -1 = 3 K

Ic 1

Bài tập về nhà:

1.Cho mạch điện như hình vẽ sau, cho RE cụ thể => tính RB , Rc

2 Cho đầy đủ, tìm điểm làm việc Q

c Phân cư ïc kiểu phân áp

0 Vs

Rc RB1

Rs

C1

C2

Vcc RL

RE RB2

0

RBB

Rc

Vcc

EBB

RE

Aùp dụng định lý Thevermin ta đư ợc:

RBB = RB1 RB2

RB1+ RB2

EBB = Vcc RB2

RB1+RB2

=> IB = EBB – VBE

RBB + (+ 1)RE

=> Ic =IB =  EBB – VBE

RBB + (+ 1)RE

VcE = Vcc – Ic(Rc - RE)

hay Ic = -1 VcE + Vcc

Rc+RE Rc + R E

VCE(v)

Ic(mA)

Vc c

ICQ

Q1

Q2

Q

IB2 IB IB1 Vcc

RC+RE

0 Vs

Rc RB1

Rs

C1

C2

Vcc

RL

RE RB2

d) Phân cư ïc hồi lớp nhờ Colector

0

RB

Rc

Vcc

C1

Rs

Vs

C2

VBE = VCE – IBRB = VCE – (IB + IC )RC – IBRB

IB = Vcc - VBE = Vcc

RB + (+ 1)Rc RB + (+ 1)Rc

Ic = IB

VCI = Vcc – IE Rc

hay VcE = IBRB + VBE = IBRB

Bài tập

R1

R3

Vcc

C1

Rs

C2

Bài tập 2 :

Cho mạch phân áp như hình vẽ:

 = 100, IcE = 0 , Vcc = 15V, RB1 =

32K , RB2 = 6.8K , RE = 1.5K , Rc =

3K

Xác định điểm làm việc tĩnh và vẽ đẵt

tuyến ra

R1 = 220K, R2 = 300, R3 = 1.5K, = 50, Vcc = 12V

Xác định điểm làm việc

VI Phân cực cho JFET

a) Phân cư ïc JFET kiểu tư ï cấp các JFET thư ờng đư ợc tư ï phân cư ïc nhờ Rs (giư õa nguồn và đất ) làm phân cư ïc nghịch chuyển tiếp P -N giư õa cư ïc và kênh dẫn

0

Vs

Vcc

RG

C2 C1

RD

RS

2 3 1

cs

b) Phân cư ïc kiểu phân áp

0

Vs

Vcc RG2

C2 C1

RS

2 3 1

0

240k

2.2k

12Vdc

C1

Rs

Vs

C2

 Kiểu định dòng ib phân cư ïc

a) tìm điểm phân cư ïc của mạch điện sau:

 = 50

430k

2k

20Vdc

C1

Rs

Vs

C2

1k

0

10k 39k

Rs

C1

C2

22Vdc

RL

1.5k 3.3k

Vs

0

250k

4.7k

10Vdc

C1

Rs

Vs

C2

1.2k

Một số bài toán ngư ợc:

- Kiểu định dòng ib:

cho mạch như hình vẽ(hình), biết:

b) Xác định điểm làm việc Q

IR ; IC ; VCE ; Vc ; VE ; VB ;

VBC

4 Phân cư ïc kiểu phân áp:

5 Hồi tiếp tư ø cư ïc C

Ic = Vcc - Vc = 2.5 K

IcQ

Icsat = Vcc = > Rc+RE = Vcc

Rc + RE Icsat

=> RE = 1K

IB = IcQ = Vcc – VBE

 RB + (+ 1)RE

=> RB = Vcc – VBE - (+ 1)RE = 639.8K

IBQ

chọn Rc = 2.4K , RE = 1K , RB = 620K

(Bài tập về nhà)

cho mạch như hình vẽ

0

Rc R1

Rs

C1

C2

20Vdc

RL

RE R2

Vs

Xác định R1 , R2 , RE , RC , biết ICQ

= 10mA ,

VCEQ = 8v