các loại mạch phân cực cho BJT

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN PHÂN CỰC CHO TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) 4.1 GIỚI THIỆU ĐIỂM LÀM VIỆC Q: Mạch phân cực cho transistor mạch cung cấp lượng chiều DC cho transistor (cho lớp chuyển tiếp JE JC phân cực) để xác định trạng thái làm viêc BJT.Để thiết kế mạch điều khiển hay mạch khuếch đại, ta phải thiết kế mạch phân cực chế độ tĩnh DC BJT phân cực chế độ xác định chế độ ngắt , chế độ dẫn hoạc chế độ bão hòa, lúc mạch hoàn thành chức khuếch đại tín hiệu xoay chiều Đối với BJT, ta phải xác định vị trí tĩnh điểm Q họ đặng tuyến ngõ Giả sử đặc tuyến ngõ IC=f(VCE)|IB=const mạch mắc EC Khi mạch phân cực Qo:JE phân cực thuận, JC phân cực ngược, BJT phân cực chế độ dẫn IBmin ≤ IBQ ≤ ICmax ICEO ≤ IBQ ≤ ICmax VCEsat ≤ VCEQ ≤ VCEmax PCQ = ICQ.VCEQ ≤ Pcmax VBE(Si)=0.7V;VBE(Ge)=0.3V;VCEsat =0.2V IE=IC+IB IC=βIB+ICBO Khi mạch phân cực Q2:JE phân cực thuận, JC phân cực thuận, BJT phân cực trạng thái bão hòa Khi mạch phân cực Q1:JE phân cực nghịch, JC phân cực nghịch, mạch điện tử trạng thái ngắt ICQ2 = ICmax VCEQ2=VCEsat = 0.2V≈0 PCEQ2= ICmax.VCEsat≈0 ICQ1 = ICmin≈0 VCEQ1=VCEmax PCEQ1= ICmin.VCEmax≈0 Chế độ phân cực DC BJT thường bị phụ thuộc vào: •Nhiệt độ tác động lên mạch •Nhiệt độ môi trường •Nhiệt độ tích lũy linh kiện bán dẫn hoạt dộng thời gian dài Tác động nhiệt độ: •Làm thay đổi vị trí điểm Q từ vùng ngắt sang dẫn ngược lại từ vùng dẫn sang vùng bão hòa •Làm thay đổi thông số βAC , làm tăng dòng điện ICEO nhiệt độ tăng cao  Cần phải thiết kế có ổn định nhiệt độ, để có thay đổi nhiệt độ thay đổi điểm làm việc nhỏ nhất, ổn định điểm làm việc định hệ số ổn định S 4.2.ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MẠCH: Các yếu tố gây nên bất ổn điểm làm việc Q: điện áp nguồn cung cấp, nhiệt độ,… Ta xét yếu tố nhiệt độ liên quan đến vấn đề phân cực transistor Khi nhiệt độ thay đổi ảnh hưởng đến thông số transistor: T2 T1 ICBO (T2 )  ICBO (T1 )2 Dòng rỉ: Trong độ biến thiên nhiệt độ làm dòng điện bão hòa ngược gấp đôi thường 10oC T * T2  T1 ) Hệ số truyền đạt dòng điện:  T2   T1 (1  75 o Điện áp VBE ứng với IB=const: VBE  (2  2,5)mV / C Điểm làm việc điện tích Q nhiệt độ thay đổi: 250C 1000C Tiêu chuẩn đánh giá bất ổn mạch theo nhiệt độ S, hệ số bất ổn định là: I C I C I C S ( )  S ( I CBO )  S (V BE )  I CBO  VBE VCC Rc RB C2 Vi Vo VCC  I B RB  VBE  I E RE IC   I E  ICBO I C  I CBO IE   IC  ICBO I B  I E  IC   IC  C1 RE  I C  I CBO   I C  I CBO  VCC    I C  RB  VBE   RE         1    RB  RE  I CBO  IC    RE  RB    VBE      Suy ra: (VCC  VBE ) RE  RB IC    I CBO RE  RB (1   ) RE  RB (1   )  Thay    1 vào biểu thức trên: (VCC  VBE ) RE  RB IC    (   1) I CBO RB  (   1) RE RB  (   1) RE RE  RB S ( I CBO )  (   1) RB  (   1) RE S ( I CBO )  (   1) RB 1 RE RB (   1)  RE β+1 S(ICBO) Hệ số ổn định S ≈ β + (đối với S≈ RB R (đối với 1< B < β + 1) RE RE 1 R S ≈ (đối với B < 1) RE Nếu RB RE (   1) RB  (   1) Nếu  RE RB  Nếu RE RB > β + 1) RE β+1 RB RE ta có S ( ICBO )  (   1) ta có RB S ( I CBO )  RE ta có S ( ICBO )  S (V BE )    R B  (   1) R E I C (1  RB ) RE S ( )  1 (1    RB R ) E Từ công thức trên, ta thấy hệ số bất ổn định nhiệt RB có giá trị biên độ lớn RE (   1) hay RE có giá trị nhỏ RB có giá trị lớn Vậy RE đóng vai trò ổn định mạch RC (2) RTH VTH(1) VCC RE Theo mạch vòng (1), dòng điện IB xác định định sau: VTH  I B RTH  VBE  I E RE  Thay dòng IE = ( + 1)IB vào suy dòng IB: I BQ VTH  VBE  RTH  (   )RE Theo mạch vòng (2), ta có phương trình: VCEQ  VCC  I C ( RC  RE ) IC I C max  VCC ( RC  RE ) Phương trình đường tải tĩnh: Q ICQ VCC 1 IC  VCE  ( RC  RE ) ( RC  RE ) O VCESat VCEQ VCC VCE Đường tải chiều điểm tĩnh Q mạch phân cực cầu phân áp Phân tích gần đúng: Mạch phân áp ngõ vào thay mạch điện hình vẽ Điện trở Ri điện trở tương đương cực B mass – xác định phần trước: Ri= ( + 1)RE Nếu Ri lớn nhiều so với R2 dòng IB nhỏ dòng qua R2 nhiều có nghĩa dòng I1 xấp xỉ dòng I2 Khi điện áp R2 điện áp VB xác định phương trình: RB2VCC VB  RB1  RB2 Có thể xem RTH = ( + 1)RERE điều kiện để thỏa mãn phép tính gần R  10R E Xác định điện áp VE: VE  VB  VBE VE IE  RE I CQ  I E VCEQ  VCC  I C ( RC  RE ) Điểm tĩnh Q không phụ thuộc vào hệ số  VCE  VCC  I C ( RC  RE ) 4.3.4.Mạch phân cực hồi tiếp từ Collector: VB  VE  V BE (1) VCC RB Vi RC I’C IC RB Vo Vi RC I’C (2) Vo IC VCC RE RE Điện trở hồi tiếp RB nhằm ổn định mạch theo phương trình phân cực VCC  I C' RC  I B RB  VBE  I E RE sau: VBE điện áp tác động lên trạng thái làm việc BJT: VBE  VCC  ( RC  RE   RB ) I C Theo khung mạch vòng (2) ta có: VCC  I E RE  VCE  I 'C RC Vì I  I C I E  I C nên: / C VCE  VCC  I C ( RE  RC ) VCC 1 IC  VCE  RC  RE RC  RE RB mắc hồi tiếp có tác dụng ổn định bảo vệ mạch VBE  VCC  ( RC  RE  RB ) I C  Khi IC tải tăng nhiệt độ tăng chập mạch tải Chuyển tiếp JC phân cực nghịch bị đánh thủng làm hỏng BJT RB mắc hồi tiếp để bảo vệ BJT giảm thay đổi tải tự động ổn định mạch 4.4.4.Phân tích đường tải chiều DCLL: Đường tải DCLL Mối liên hệ biến IC VCE ; VCE  VCC  I C RC VCC IC   VCE  RC RC (*) Phương trình (*) phương trình đường tải DC mạch Đồ thị đường tải chiều (DCLL) mạch biễu diễn đường đặc tuyến ngõ transistor hình vẽ Khi giá trị điện trở RB thay đổi dẫn tới dòng điện IB thay đổi theo, kết điểm tĩnh Q di chuyển lên di chuyển xuống hình a Nếu điện áp VCC IB giữ cố định điện trở RC thay đổi đường tải dịch chuyển hình b a) Điểm Q thay đổi theo dòng IB b) Sự thay đổi RC Nếu RC cố định VCC thay đổi đường tải dịch chuyển hình: Đường tải chiều DCLL hợp với trục VCE góc α, ta có: 1 tg  RC Hay 1 tg  ( RE  RC ) Như tùy theo yêu cầu thiết kế giá trị VCC ta có đường tải DCLL khác 4.5 THIẾT KẾ MẠCH PHÂN CỰC: 4.5.1.Thiết kế mạch kiểu định dòng: Ví dụ 4.8:Cho đặc tính transistor xác định Vcc, RB RC mạch Ví dụ 4.9:Cấu hình mạch phân cực hình vẽ có thông số cho trước ICQ = ½ ICSat , ICSat = 8mA  = 110 Hãy xác định RC, RE RB 4.5.2 Thiết kế mạch kiểu cầu phân áp: Ví dụ 4.10: Cho ICQ = 2mA VCEQ = 10V , xác định R1 RC mạch điện hình vẽ 4.5.2.Thiết kế mạch phân cực với điện trở ổn định cực E (RE): Ví dụ 4.11: Hãy xác định giá trị điện trở mạch điện hình vẽ với điểm làm việc điện áp nguồn cung cấp cho mạch cho trước 4.5.3.Thiết kế mạch phân cực phân áp với điện trở RE Ví dụ 4.12: Hãy xác định giá trị điện trở mạch điện hình vẽ với điểm làm việc điện áp nguồn cung cấp cho mạch biết VCC.và IC = 10mA ... IE=IC+IB IC=βIB+ICBO Khi mạch phân cực Q2:JE phân cực thuận, JC phân cực thuận, BJT phân cực trạng thái bão hòa Khi mạch phân cực Q1:JE phân cực nghịch, JC phân cực nghịch, mạch điện tử trạng thái... mạch để thiết kế mạch khuếch đại ổn định ta tính S cho mạch phân cực riêng Thường để mạch ổn định ta thường chọn RBB 1     (   1) RE  10  4.3.CÁC DẠNG MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT: 4.3.1 .Mạch. .. VIỆC Q: Mạch phân cực cho transistor mạch cung cấp lượng chiều DC cho transistor (cho lớp chuyển tiếp JE JC phân cực) để xác định trạng thái làm viêc BJT. Để thiết kế mạch điều khiển hay mạch khuếch