ĐIỆN TỬ 1 - CHƯƠNG 2 BJT potx

1 ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG ĐIỆN TỬ 1 ThS. Nguyễn Thy Linh Nội dung: Chương 2: BJT 2.1. Dòng chảy trong transistor; 2.2. Khuếch đại dòng trong BJT; 2.3. Giải tích mạch BJT bằng đồ thị; 2.4. Tính toán công suất; 2.5. Tụ bypass vô hạn; 2.6. Tụ ghép vô hạn. 2 TRANSISTOR 1948: Transistor (TST) đầu tiên (Bell Lab) Các loại TST:  TST hai lớp tiếp giáp (Bipolar Junction Transistor- BJT) PNP NPN  FET – Field Effect Transistor: TST hiệu ứng trường P-channel N-channel 3 2.1. Dòng chảy trong BJT Cấu tạo và ký hiệu 4  EB phân cực thuận  CB phân cực nghịch Cấu hình B chung – CB (Common Base Configuration) Mối nối Emitter - Base  Xem mối nối EB như một diode phân cực thuận hoạt động độc lập  DCLL và đặc tuyến EB 5 Mối nối Emitter - Base  Mạch tương đương đơn giản v E =V EBQ =V γ (0.7V: Silicon; 0.2V: Germanium) 6 e EBQEE EQ R VV I Mối nối Collector - Base Từ quan hệ: , mạch tương đương của mối nối CB 7 CBOEC III Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ: α≈1, I CBO ≈ 0; V EE = 2V; R e =1k; V CC =50V; R c = 20k; v i =1sinωt. Tính i E và v CB. 8 2.2. Khuếch đại dòng trong BJT Quan hệ giữa I C và I B (bỏ qua I CBO ): với Hệ số khuếch đại tín hiệu nhỏ Suy ra: Xem gần đúng: 9 BC ii 1 BBC iii feB BB C hi ii i FEfe hh Đặc tuyến Volt-Ampere, mạch E chung  Vùng bão hòa: v CE ≤ V CEsat Quan hệ giữa i C và i B là không tuyến tính  Vùng chủ động: V CEsat ≤ v CE ≤ BV CEO Quan hệ tuyến tính Giới hạn dòng: I C-cutoff ≤ i C ≤ I C-max 10 CBOBC Iii [...]... ic=Icmsinωt: PL,ac PL,ac  1T 2 ic R L dt T0 2 I cm R L 2 Công suất nguồn cung cấp 21 Công suất trung bình trên transistor     Theo định luật bảo toàn năng lượng: 1T 2 1T Khai triển: iC dt I CQ I cm sin t 2 dt T T 0 0 2 I CQ 2 I cm 2 2 I cm 2 Suy ra: PC PCC ( RL Re ) I CQ ( RL Re ) 2 Transistor tiêu thụ công suất cực đại khi không có tín hiệu: P P ( R R )I 2 C CC L e CQ 22 Hiệu suất • Hiệu suất:... (Mạch tương đương Thevenin) R1 VBB  Thiết R1 R1 R2 VCC Rb R1 R2 R1 R2 R2 VCC Rb VBB kế Rb 1 VBB / VCC 14 Hoạt động của mạch khuếch đại DC  Ngõ ra VCC vCE iC RL i E Re Với ic=αiE≈iE, suy ra:  VCC vCE iC ( RL Re ) : DCLL Ngõ vào VBB iB Rb v BE iE Re Bỏ qua ICBO: iB= ( 1- α)iE, => i E V BB v BE Re (1 ) Rb Để loại bỏ sự thay đổi của iE do β thay đổi, chọn  V BB Re 1 v BE 1 Rb Tĩnh điểm Q (ICQ, VCEQ) I... VCE=2V: TST hoạt động trong vùng tích cực b) IB=1mA; Giả sử IC= βIB =10 0mA => VCE =-9 0!!! TST hoạt động trong vùng bão hòa IC VCC VCE Rc 10 0 .1 1K 9.9mA 12 2. 3 Giải tích mạch BJT bằng đồ thị  Trong giáo trình mạch Điện tử 1, các bộ khuếch đại được làm việc ở chế độ lớp A: tín hiệu tồn tại trong cả chu kỳ, méo phi tuyến nhỏ và hiệu suất thấp Mạch khuếch đại cơ bản Mạch phân cực 13 Giải tích mạch BJT. .. BB Re 1 v BE 1 Rb Tĩnh điểm Q (ICQ, VCEQ) I CQ I EQ V BB V BEQ Re VCEQ VCC (V BB 0.7) 1 RL Re 15 vCE , iC - VCEQ , I CQvce , ic - Các thành phần tức thời của điện áp cực C-E và dòng điện tại C; Các giá trị một chiều của điện áp cực C-E và dòng điện tại C; Các giá trị xoay chiều của điện áp cực C-E và dòng điện tại C; 16 Hoạt động của mạch khuếch đại AC  Tín hiệu nhỏ ic   iC I CQ và vce vCE VCEQ Quan... với 2 I cm R L / 2 2 VCC / 2 R L Hiệu suất cực đại khi Icm cực đại: max(Icm) = ICQ Suy ra: max(ŋ)= 2 VCC / 8R L 2 VCC / 2 RL = 0 .25 23 2. 5 Tụ bypass vô hạn Tụ bypass (nối tắt) Ce:  tạo dòng phân cực ICQ (C3)  tăng độ ổn định phân cực (C3)  nhưng giảm hiệu suất (C4)  và giảm hệ số khuếch đại đối với tín hiệu nhỏ xoay chiều (C4) Sử dụng tụ bypass (Giả sử Ce->∞, đối với tín hiệu xoay chiều: ) 24 25 ...Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ, cấu hình E chung, TST npn Xác định hệ số khuếch đại dòng tín hiệu nhỏ Ngõ vào VBB vi VBEQ iB I BQ ib Rb với I BQ Ngõ ra VBB VBEQ Rb iC iB và ib vi Rb ( I BQ ib ) Hệ số khuếch đại dòng điện tín hiệu nhỏ I CQ ic Ai ic ib 11 Ví dụ 3: VCC =10 V, Rb =10 K, Rc=1K TST: β =10 0, VBE=0.7V, VCEsat=0.1V Tìm điều kiện làm việc (IC và VCE) của TST khi: a) VBB =1. 5V and b) VBB =10 .7V... Ví dụ 4: Tìm Q để có max swing: DCLL: 9 VCEQ I CQ (10 00 20 0) Max swing: 19 2. 4 Tính toán công suất Công thức tổng quát o Vav, Iav: giá trị trung bình o v(t), i(t): thành phần thay đổi theo thời gian có trung bình bằng 0 V(t) = Vav + v(t) I(t) = Iav + i(t) P 1T V (t ) I (t )dt T0 P 1T (Vav T0 P Vav I av v (t ))( I av i (t ))dt 1T v (t )i (t )dt T0 20 Công suất tiêu tán trên tải và nguồn cung cấp  Công... biết các điện trở phân cực  , Ở chế độ bất kỳ: I cmmax I CQTU , khi mạch cho trướcR1 ,R2 hoặcVCEQ ,I CQ 17 Chế độ tối ưu - maxswing   Thiết kế sao cho sóng ra là lớn nhất và không bị méo (I cm max hoặcVLm max), thường chưa biết các điện trở phân cực , Đối với các cách mắc bộ khuếch đại khác nhau CE, CB, CC với giả thiết VCEsat 0 và I C cutoff 0), maxswing khi: I cm max I CQTU VCC RAC RDC 18 Ví dụ...  và giảm hệ số khuếch đại đối với tín hiệu nhỏ xoay chiều (C4) Sử dụng tụ bypass (Giả sử Ce->∞, đối với tín hiệu xoay chiều: ) 24 25 Tụ ghép: ngăn dòng DC qua tải 26 2. 6 Tụ ghép (Coupling Capacitor) vô hạn Tụ ghép: ngăn dòng DC qua tải 27 . 1 ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG ĐIỆN TỬ 1 ThS. Nguyễn Thy Linh Nội dung: Chương 2: BJT 2 .1. Dòng chảy trong transistor; 2. 2. Khuếch đại dòng trong BJT; 2. 3. Giải tích mạch BJT bằng đồ thị; 2. 4 thấp. 13 Mạch khuếch đại cơ bản Mạch phân cực Giải tích mạch BJT bằng đồ thị  Mạch phân cực (Mạch tương đương Thevenin)  Thiết kế 14 1 12 BB CC R VV RR 12 12 b RR R RR 1 1 / b BB CC R R VV 2 CC b BB V RR V Hoạt. 1) 7.0( - Các thành phần tức thời của điện áp cực C-E và dòng điện tại C; - Các giá trị một chiều của điện áp cực C-E và dòng điện tại C; - Các giá trị xoay chiều của điện áp cực C-E và dòng điện