tài liệu điện tử cơ bản chương 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TS NGUYỄN LINH NAM Chương 3: BJT VÀ MẠCH ỨNG DỤNG Mục tiêu chương: - Trình bày cấu tạo, ký hiệu, đặc tuyến, nguyên lý hoạt động tham số BJT - Vẽ sơ đồ tương đương BJT - Giải thích tính tốn mạch điện tử ứng dụng dùng BJT - Áp dụng kiến thức BJT thực tế GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BJT (Bipolar Junction Transistors) C B E C B E (Emitter): phát hạt mang điện C (Collector): thu hạt điện phát từ chân E B (Base): điều khiển dòng điện chảy transistor, chảy từ chân E vào chân C E npn pnp Các tham số BJT chế độ khuếch đại IC  αIE  ICBO α: 0.95→0.99 I E  IC  I B IB  1  α IE  ICBO ICBO ICBO 1 α  IB    IC  IC  α β α  α  β hệ số khuếch đại Nếu bỏ qua giá trị nhỏ dòng ICBO IC  βIB I E  β  1I B  I C CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG Vùng khuếch đại hay tuyến tính Nối B-E phân cực thuận Nối B-C phân cực nghịch Vùng bảo hòa Nối B-E phân cực thuận Nối B-C phân cực thuận Vùng ngưng Nối B-E phân cực nghịch MẠCH ỨNG DỤNG MẠCH KHOÁ ĐIỆN TỬ (MẠCH XUNG SỐ) MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHỐ ĐIỆN TỬ (MẠCH XUNG SỐ) Khóa điện tử: trạng thái đóng (còn gọi trạng thái dẫn) trạng thái ngắt (còn gọi trạng thái tắt) Thay khóa BJT tác động tín hiệu điều khiển ngõ vào KHĨA ĐIỆN TỬ Khóa điện tử: trạng thái đóng (còn gọi trạng thái dẫn) trạng thái ngắt (còn gọi trạng thái tắt) tác động tín hiệu điều khiển ngõ vào Khố transistor (BJT) BJT làm việc hai trạng thái: -Trạng thái tắt: dòng qua transistor 0, transistor khố -Trạng thái dẫn bão hồ: dòng qua transistor đạt giá trị cực đại, transistor dẫn -Vin=0, VBE=0, transistor ngưng dẫn IB=0 IC=0 VCE=Vout=VCC-IC.RC=VCC -Vin#0 VBE>VBEsat(Si=0.7V; Ge=0.2V), transistor chuyển sang trạng thái dẫn bão hồ VCE=VCEsat=0.1÷0.2V (Si) ICsat=(VCC-VCEsat)/RC IB=IC/β (β: độ khuếch đại dòng) Để chọn giá thích hợp RB: IB =(k.IC)/β (k hệ số bão hoà sâu, k=2÷5) RB=(Vin-VBEsat)/IB Quan hệ vào ra: Ngõ vào xung vng có tần số 1KHz, biên độ 5V, nguồn Vcc = 12V Ngõ xung vng có tần xố 1KHz, biên độ 12V 15.00 V Vin 10.00 V 5.000 V 0.000 V 0.000ms 15.00 V 1.000ms 2.000ms 3.000ms 4.000ms 5.000ms 1.000ms 2.000ms 3.000ms 4.000ms 5.000ms Vout 10.00 V 5.000 V 0.000 V 0.000ms MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Chức năng: -Để tín hiệu đủ lớn nhằm cung cấp công suất lớn cho tải, ta phải dùng đến mạch khuếch đại cơng suất (KĐCS) Ví dụ: cho loa (radio-casttset), cho cuộn lái tia (Tivi), điều khiển động cơ,… -Một khuếch đại công suất, thông thường đặt vị trí cuối hay ngõ khuếch đại Các tầng phía trước nó, có thể thiết kế để thực khuếch đại, đệm, hay để thay đổi đặc tính tín hiệu Đặc điểm: -Hoạt động mức điện áp cao dòng điện lớn -Có thể hoạt động tồn đặc tuyến ra, từ vùng bão hòa đến ngưng dẫn -Các tham số transistor thay đổi theo mức tín hiệu Kiểu hoạt động gọi hoạt động chế độ tín hiệu lớn MẠCH KHUẾCH ĐẠI PUSH-PULL Mạch khuếch đại Push-Pull sử dụng hai linh kiện để lái tải Một linh kiện chịu trách nhiệm lái dòng qua tải theo hướng (đẩy-PUSH) linh kiện còn lại có nhiệm vụ lái dòng qua tải theo chiều ngược lại (kéo-PULL) Các linh kiện thông dụng transistor - Khắc phục khuyết điểm hiệu suất thấp lớp A - Giảm méo dạng so với lớp B Nội dung: - Mạch khuếch đại công suất kiểu OTL - Mạch khuếch đại công suất kiểu OCL Mạch khuếch đại công suất kiểu OTL (Output Transformer Less) Mạch dùng BJT loại R1 Vcc RC Q1 ui Ci RE1 Q0 S R2 Q2 RE RE2 CL uL RL Mạch dùng BJT bổ phụ Vcc RC Q1 R1 D1 S D2 ui Ci CL Q0 R2 RE Q2 uL RL Mạch OTL: Ưu điểm: tiết kiệm dùng nguồn cung cấp Khuyết điểm: -Méo tần số thấp tụ CL gây (do CL không thể tiến tới vô thực tế) -Méo phi tuyến lớn hai tầng Q1, Q2 không thật đối xứng (do điện áp ngõ cực C lúc Vcc/2) -Băng thông bị co hẹp tụ CL (D