GIÁO TRÌNH TRANSISTOR LƯỠNG CỰC NỐI - BJT

GT ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRANSISTOR LƯỢNG CỰC NỐI - BJT I.Mạch khuếch đại BJT • Transistor lưỡng cực nối (BJT -Bipolar Junction Transistor) linh kiện có cực có tính khuếch giao hoán tương tự MOSFET BJT sử dụng VLSI So sánh chức cực sau: C • IB B + IG= VCE - G ID + + VDS VGS - - E • • • D + VBE • IC IE S IS Cực phát E tương tự cực nguồn S Cực thu C tương tự cực thoát D Cực B tương tực cực cổng G I Cấu tạo • • Gồm nối tiếp xúc ghép xen kẽ Có loại Transistor nối: npn pnp (h 1) • C C • C n • p B B • B B p • n n • C p E E E loại npn E loại pnp • • loại npn loại pnp C C C C n p B B p B n B n + p+ E E E E BJT Transistors: NPN Transisto r   Sandwiching a P-type layer between two n-type layers                              PNP Transisto r                                                Sandwiching a N-type layer between two p-type layers • • • Vùng phát E pha đậm, Vùng hẹp pha lợt ( nhẹ) Vùng thu C lớn pha trung gian giửa vùng phát pha đậm vùng pha lợt ,  Tên gọi nhằm ám chỉ: Cực phát phát hạt tải đến cực thu (góp) dòng hạt tải điều khiển cực (gốc) b Đặc tuyến IC = f ( VCE ) IB =Cte vùng bảo hoà vùng tác động IC ( mA) 60uA IB = 50uA 40uA QB 30uA QA 20uA 10uA 0uA 0,2 10 15 20 25 VCE (V) vùng ngưng ( cut off) • Mặc dầu đặc tuyến BJT gần giống đặc tuyến MOSFET, có vài khác biệt: - Thứ nhứt, dòng iB BJT dùng để điều khiển thông số (điều khiển thông số MOSFET vGS dòng iG =0), - Thứ hai, dòng thu BJT liên hệ tuyến tính với dòng ( MOSFET hoạt động nguồn dòng, dòng liên hệ bình phương điện cổng - nguồn) • Đặc tuyến BJT có ba vùng hoạt động: Khi iB >0 vCE > 0,2 V, BJT hoạt động vùng tác động, Trong vùng này, đường cong dòng thu nằm ngang biểu thị tính chất nguồn dòng Vùng tác động vùng ưu cuả thiết kế mạch tương tự Khi iB =0, BJT vùng ngưng dẫn ( cutoff region) Cuối iB >0 vCE ( vùng bên trái đường đứt khoảng) dòng thu giảm thẳng đứng, BJT hoạt động vùng bảo hòa CHÚ Ý: Vùng bảo hoà BJT khác với vùng boả hoà MOSFET ≤ • Mơ hình BJT D Được biểu diễn H C Mơ hình gồm nguồn dòng kiểm dòng cặp diod iC (diod nền- phát diod hFEiB' – thu) Dòng điện cung cấp B nguồn phụ thuộc • iB iB' số có trị tiêu β iB β iB D biểu khoảng 100 ( xem iB = iB’) β (a) Mô hình BJT E • Sự phân tích có ý nghĩa dùng mơ hình tuyến tính mảnh hình (b) diod thay mơ hình diod tyến tính mảnhgồm diod lý tưởng nối tiếp nguồn Trong hình (b) mơ hình nguồn dòng phụ thuộc đường nằm ngang vùng tác động • • • • • • • Mơ hình tuyến tính mảnh BJT DIODE Trạng thái hai diod + (cả hai dẫn- ON, hai ngưng- OFF, hFEiB vCE ,một dẫn ngưng) iB dẫn tới phân biệt vùng + tuyến tính mảnh hoạt động BJT iB' B DIODE - H.b vBE + 0,6V iE - Khi hai diod ngưng E (OFF), nguồn dòng C 0,4V + • • • C 0,4V + • ngưng (h.c), biểu thị mơ hình + BJT tương ứng vùng cutoff iB = iB’ diod – thu ngưng H.c vCE iB iB' B + vBE + 0,6V iE E Khi iB >0 vCE > vBE - 0,4V • Diod phát ON diod thu OFF, BJT hoạt động vùng C + 0,4V + tác động Ta có: iB = iB’ vùng tác động, mơ hình tuyến tính phần BJT cho: hFEiB vCE iB  β iB = phát: vàiC dòng 0 iB > & vCE > vBE − 0, 4V khac iB' B + - H.c vBE + iE - Khi hai diod – thu diod – phát dẫn (ON) iE = iC + iB = ( β + 1) iB 0,6V E BJT hoat động vùng bảo hoà (H.d) 10 b Cổng NAND ngõ đơn cực • Mạch đơn giản ( xem hình sau) • Hiện sử dụng • Cách hoạt động:  A=B=0V : Q1 dẫn Q2 ngưng Vo =5V=1  A=5V,B=0V: Q1 dẫn Q2 ngưng Vo=5V  A=0V,B=5V: Q1 dẫn Q2 ngưng Vo=5V  A=B =5V: Q1 ngưng Q2 dẫn Vo=0,2V 83 84 Cổng NAND chuẩn (họ TTL)  Khi A=B=0  Q1dẫn Q2ngưng Vcc + 5V  Q3 ngưng, Q4 dẫn  Vo = 2,4 – 3,6 V =  = VoH = logic R2 1,6k Khi có A B xuống RB 4k  Q1 dẫn, Q2, Q3 ngưng, Q4 dẫn   Vo = VoH = logíc KHi A=B=Vcc  nối B-E ngưng, nối C-B1 dẫn, Q2 dẫn Q3 dẫn,Q4 ngưng Q1 R3 130 Q4 D Q2 A B Vo F Q3  Vo=0,2V = VoL R1 1k 85 Giai thích cách hoạt động: • Vcc + 5V KHi A=B=0V Q! dẫn Q2 ngưng Q3 ngưng, Q4 dẫn R2 1,6k  VO = 2,4V – 3,6V= RB 4k = VOH = = logic • Khi có ngõ vào lên cao ngõ vào thấp:  tương tự VO=VOH A B D1 ON E D2 ON Q4 ON D3 C1 B1 0.7V R3 130 0V D Q2 OFF R1 1k Q3 OFF 86 V F •Khi A=B = Vcc = ViH  nối B-E1 ngưng, Vcc + 5V nối B-C1 dẫn  Q2 dẫn Q3 dẫn R2 1,6k Q4 ngưng  VO = 0,2V RB 4k 0,4V= = VOL = = logic A +5V B +5V D1 OFF D2 D3 B1 2,1V R3 130 Q4 OFF C1 ON D Q2 ON OFF R1 1k Q3 ON Vo F 0,4V ViH < 2V, nên rơi vào vùng bất đònh cổng tải hoạt động sai • • VNL= ViLmax – VOLmax= 0,8V- 0,4V = 0,4 V Tương tự, xung nhiễu dương>0,4V ViL> 0,8V nên rơi vào vùng bất đònh cổng tải hoạt động sai.Xung nhiễu âm không ảnh hưởng 94 • Đặc tính họ IC TTL Họ IC TTL Tpd ns PD/ cổng Tần số hoạt động TTL chuẩn 54/74XX 10 10mW DC- 35MHZ TTL c/s thấp 74Lxxx 33 1mW DC-30MHz TTL 9,5 2mW DC-45MHz TTL tốc độ nhanh74H 6ns 22mW DC-50MHz TTLSchottky 74S 3ns 19mW DC-123MHz • 74LSxxx TTL cao cấp 74Axxx; 74ASxxx(Schottky cao cấp; 74ALSxxx(8ns); 74F xxx( nhanh); 74FASTxxx (nhanh Schott.cao cấp 2,5ns) 95 Analysis of Combinational Circuits (11) • Power dissipation and propagation delays for several logic families (Table 2.7) 96 b Họ IC-CMOS Đặc tính IC CMOS: Họ 40xx, 45xx (1) Mức logic ViHmax= VDD VDD = VOH ViHmin= 2/3VDD NM ViLmax= 1/3VDD ViLmin= 0V NM In VoL= 0,05V Out Dòng dòng vào bé pA  mA 74Cxxx, 74ACTxxx ( IOH=IOL=24mA) 74FCT ( IOH=15mA); 74TC( IOH = 64mA) 97 ... đại BJT • Transistor lưỡng cực nối (BJT -Bipolar Junction Transistor) linh kiện có cực có tính khuếch giao hoán tương tự MOSFET BJT sử dụng VLSI So sánh chức cực sau: C • IB B + IG= VCE - G ID... VGS - - E • • • D + VBE • IC IE S IS Cực phát E tương tự cực nguồn S Cực thu C tương tự cực thoát D Cực B tương tực cực cổng G I Cấu tạo • • Gồm nối tiếp xúc ghép xen kẽ Có loại Transistor nối: ... mạch BJT C giáo trình khơng có diod cực thu ic + biểu diễn H.e hFEIB vCE iB B + DIODE vBE + 0,6V iE E 12 • • • • • • • • • • • • • Thí dụ: Mạch khuếch đại BJT Cho mạch khuềch đại BJT Vs ráp cực