mạch phân cực BJT và FET (powerpoint)

CHƯƠNG 4+6 MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR I GIỚI THIỆU: Đối với BJT việc phân cực để hoạt động vùng tuyến tính cần phải ý: Mối nối B-E phải phân cực thuận với điện áp phân cực vào khoảng 0,6 đến 0,7V Mối nối B-C phải phân cực ngược với điện áp phân cực nằm giới hạn cực đại transistor II PHÂN CỰC CHO BJT Các dạng mạch phân cực: a Mạch khuếch đại phân cực đònh dòng: Vẽ lạïi mạch •Xét mạch vòng BE: Áp dụng đònh luật Kirchhoff: + VCC = I B RB + VBE Xét mạch vòng CE: Suy dòng điện IB: V − VBE I B = CC RB I C = βI B Áp dụng đònh luật Kirchhoff: VCC = VCE + I C RC Suy ra: VCE = VCC − I C RC b Mạch phân cực cầu phân áp: •Phân tích xác: Dùng mạch tương đương Thevenin Xác đònh điện trở Thevenin RTh RTh = R1 R2 Xác đònh điện áp Thevenin Eth: ETh = VR = VCC R2 R1 + R2 Dòng điện IB xác đònh đònh luật Kirchhoff: ETh − I B RTh − VBE − I E RE = Thay dòng IE = (β + 1) IB vào suy dòng IB: ETh − VBE IB = RTh + ( β + 1) RE Phương trình mạch vòng CE thay đổi – kết được: VCE = VCC − I C ( RC + RE ) •Phân tích gần đúng: Cấu hình mạch phân áp ngõ vào thay mạch điện sau: Điện trở Ri điện trở tương đương cực B mass – xác đònh phần trước (β + 1) RE Nếu Ri lớn nhiều so với R2 dòng IB nhỏ dòng qua R2 nhiều có nghóa dòng I1 xấp xỉ dòng I2 Khi điện áp R2 điện áp VB xác đònh phương trình: R2VCC VB = R1 + R2 • Có thể xem Ri = (β + 1) RE ≅ βRE điều kiện để thỏa mãn phép tính gần β R E ≥ 10R2 • Xác đònh điện áp VE: VE = VB − VBE • Xác đònh dòng điện IE: • Và xem: • Điện áp VCEQ: VE IE = RE I CQ ≅ I E VCEQ = VCC − I C ( RC + RE ) **Vậy điểm tónh Q không phụ thuộc vào hệ số β c Mạch phân cực hồi tiếp từ collector : Xét mạch vòng BE: VCC = I C' RC + I B RB + VBE + I E RE Có thể xem: I C' ≅ I C = βI B I E ≅ IC Và từ công thức (***), ta có: S (V BE ) = − β R B + ( β + 1) R E I C1 (1 + (2) RB ) RE S (β ) = β1 (1 + β + R B R ) E (3) • Từ công thức (1), (2), (3) ta thấy hệ số bất ổn đònh nhiệt RB 〉〉 ( β + 1) có giá trò biên độ lớn RE RE có giá trò nhỏ RB có giá trò lớn Vậy RE đóng vai trò ổn đònh Thiết kế mạch phân cực: Ví dụ 1: Cho mạch hình vẽ, Hãy xác đònh RB RC mạch để Q(4mA, 10V) Biết transistor có β = 100 • Giải: VCC − VCE 20V − 10V RC = = = 2,5kΩ IC 4mA I C 4mA IB = = = 40µA β 100 VCC − VBE 20V − 0,7V RB = = = 482,5kΩ IB 40µA +20V Ví dụ 2: Hãy xác đònh giá trò điện trở mạch điện hình sau với điểm làm việc Q(2mA; 10V) điện áp nguồn cung cấp cho mạch Giải • Điện áp cực E thường chọn 1/10 điện áp nguồn cung cấp: 1 VE = • Suy ra: 10 VCC = 10 20V = 2V VE VE 2V RE = ≅ = = 1kΩ I E I C 2mA • Và: VC VCC − VCE − VE 20V − 10V − 2V RC = = = = 4kΩ IC IC 2mA • Ta có: I C 2mA IB = = = 13,33µA β 150 • Vậy: R B VCC − VBE − VE 20V − 0,7V − 2V = = ≅ 1,3MΩ IB 13,33µA Ví dụ 3: Hãy xác đònh giá trò điện trở mạch điện hình sau với điểm làm việc Q(10mA; 8V) điện áp nguồn cung cấp cho mạch Giải • Điện áp cực E thường chọn 1/10 điện áp nguồn cung cấp: 1 VE = VCC = 20V = 2V • Suy ra: 10 10 VE VE 2V R = ≅ = = 200Ω • Và: E I I C 10mA E VC VCC − VCE − VE 20V − 8V − 2V RC = = = = 1kΩ IC IC 10mA • Ta có: VB = VBE + VE = 0,7V + 2V = 2,7V • Để tìm R1 R2: mạch điện phân cực phân áp điểm làm việc hiệu dòng điện chạy qua điện trở R R2 xấp xỉ gấp 10 lần dòng IB giống • Khi chọn: 10 R2 ≤ βRE • Vậy: R2 ≤ 140 × 200Ω = 2,8kΩ 10 • Ta lại có: R2 VB = VCC R1 + R2 • Vậy: R1 = VCC R2 20V − R2 = 2,8kΩ − 2,8kΩ = 18kΩ VB 2,7V III MẠCH PHÂN CỰC FET • Một khác rõ rệt phân tích transistor BJT transistor FET đối tượng điều khiển transistor BJT dòng điện transistor FET điện áp • Mối quan hệ tổng quát áp dụng để phân tích dc cho tất mạch khuếch đại dùng FET: IG = ID = IS • Và • Đối với JFET MOSFET loại phương trình Shockley áp dụng để diễn tả mối quan hệ đại lượng vào ra:  V I D = I DSS 1 − GS  VP    D T • Đối với MOSFET loại tăng phương trình sau áp dụng I = k (V − V ) GS JFET a Mạch phân cực cố đònh • Ta có VGS = −VGG • Do VGG điện áp cung cấp cố đònh nên điện áp VGS có giá trò cố đònh nên mạch gọi mạch phân cực cố đònh • Dòng điện ID xác đònh phương trình:  VGS I D = I DSS 1 −  VP    Phân tích đồ thò đòi hỏi phải vẽ đồ thò phương trình Shockley • Trong hình ta vẽ đường thẳng điểm có giá trò điện áp VGS = -VGG , đường thẳng cắt đồ thò phương trình Shockley điểm – điểm gọi điểm làm việc Q Điểm tónh Q có tọa độ VGS ID • Điện áp VDS xác đònh: VDS = VDD − I D RD b Mạch tự phân cực: • Ta có: • Và: VRS = I D RS VGS = −VS = − I D RS (DCLL) • Thay giá trò điện áp VGS vào phương trình Shockley được:  V I D = I DSS 1 − GS  VP   −I R  = I DSS 1 − D S VP   Đưa phương trình dạng:   I R  = I DSS 1 + D S VP   I D2 + k1 I D + k = Giải phương trình tìm dòng điện ID    Phương pháp trình bày phương pháp toán học Phương pháp thứ hai phương pháp giải đồ thò: • Đầu tiên ta phải vẽ đặc tính truyền đạt Bước ta vẽ đồ thò phương trình đường thẳng DCLL • Điện áp VDS xác đònh phương trình: VDS = VDD − I D ( RS + RD ) c Mạch phân cực cầu phân áp: • Điện áp cực G xác đònh phương trình: • Suy điện áp VGS: R2VDD VG = R1 + R2 VGS = VG − I D RS • Thay giá trò điện áp VGS vào phương trình Shockley được:  VGS I D = I DSS 1 −  VP   VG − I D RS  = I DSS 1 − VP   • Đưa phương trình dạng: I D2 + k1 I D + k = • Giải phương trình tìm dòng điện ID • Hoặc giải pp đồ thò    • MOSFET tương tự xem SGK ... hạn cực đại transistor II PHÂN CỰC CHO BJT Các dạng mạch phân cực: a Mạch khuếch đại phân cực đònh dòng: Vẽ lạïi mạch •Xét mạch vòng BE: Áp dụng đònh luật Kirchhoff: + VCC = I B RB + VBE Xét mạch. .. với BJT việc phân cực để hoạt động vùng tuyến tính cần phải ý: Mối nối B-E phải phân cực thuận với điện áp phân cực vào khoảng 0,6 đến 0,7V Mối nối B-C phải phân cực ngược với điện áp phân cực. .. 1) IB vào suy dòng IB: ETh − VBE IB = RTh + ( β + 1) RE Phương trình mạch vòng CE thay đổi – kết được: VCE = VCC − I C ( RC + RE ) Phân tích gần đúng: Cấu hình mạch phân áp ngõ vào thay mạch