Đang tải... (xem toàn văn)
Muïc ñích cuûa phaân cöïc DC laø ñeå thieát laäp giaù trò doøng vaø aùp cuûa transistor khoâng ñoåi ñöôïc goïi laø ñieåm hoaït ñoäng DC hay ñieåm laøm vieäc tónhI. Muïc ñích cuûa phaân [r]
(1)Bài 6: TRANSISTOR (tt) B: PHÂN CỰC BJT
Như biết transistor phải phân cực để hoạt động khuếch đại Mục đích phân cực DC để thiết lập giá trị dịng áp transistor khơng đổi gọi điểm hoạt động DC hay điểm làm việc tĩnh
I Mục đích phân cực:
Điểm hoạt động phải xác định cho tín hiệu AC ngõ vào phải khuếch đại tái tạo xác ngõ Phân cực khơng thích hợp gây méo dạng tín hiệu ngõ
II Điểm làm việc tónh:
Điểm làm việc tónh hay gọi điểm Q (Quiescence point)
1 Phân tích đồ thị:
Transistor phân cực với VCC VBB để định giá trị cho IB, IC, IE VCE Đường đặc tuyến collector cho transistor hình vẽ dùng hình ảnh để minh họa ảnh hưởng phân cực DC Để thực điều thay đổi giá trị IB quan sát thay đổi IC VCE
53
Khuếch đại tuyến tính phân cực thích hợp
Phân cực ngõ bị méo điểm tĩnh gần điểm thắt
Phân cực ngõ bị méo điểm tĩnh gần điểm bão hòa
IC (mA
)
Q2
Q1
Q3
DC load line
400μ
A300μ A200
μ
A 30
40 50
20
1
2
3
VCC VBB
RB
RC
IE
IC 200
Ω
10KΩ
β = 100
0 ÷ 10V
(2)Ta thay đổi VBB để IB = 300μA IC = 30mA VCE = 4V Q1 IB = 400μA IC = 40mA VCE = 2V Q2 IB = 200μA IC = 20mA VCE = 6V Q3
2 Đường tải DC: (DC load line)
Lưu ý IB tăng lên IC tăng lên VCE giảm xuống Khi IB giảm IC giảm VCE tăng lên Vì thế, VBB thay đổi, điểm tĩnh Q transistor di chuyển theo đường thẳng gọi đường tải DC
Khi VCE = VCC = 10V, transistor tắt IB IC =0 Thực tế có dịng ngược ICBO nhỏ nên VCE < 10V
Khi IC = 50mA, transistor bão hịa IC đạt cực đại, VCE =0
C CC
C R
V
I = Thực tế có điện áp nhỏ VCE(sat) # IC
< 50mA
3 Hoạt động tuyến tính transistor:
Vùng dọc theo đường tải bao gồm tất điểm vùng cắt vùng bão hòa gọi vùng tuyến tính Transistor hoạt động vùng này, điện áp ngõ tái tạo tuyến tính điện áp ngõ vào
4 Méo dạng ngõ ra:
Tùy thuộc vào vị trí điểm Q đường tải mà biên độ tín hiệu ngõ bị giới hạn Tín hiệu ngõ bị giới hạn nhiều nguyên nhân: biên độ tín hiệu vào, vị trí điểm Q…Ta xem xét trường hợp cụ thể:
54
IC
VCE Q
ICQ
IBQ
VCEQ A
B Baõo
hoøa A
Q B VCEQ ICQ
VCE IC
3 V
+ V
1
2
3
vi
RB
RC 200
Ω
(3)Một phần tín hiệu ngõ vào lái transistor vào vùng bão hòa nên biên độ ngõ bị nén (méo)
Một phần tín hiệu vào lái transistor vào vùng tắt nên tín hiệu ngõ bị xén (méo)
Do biên độ tín hiệu vào lớn nên transistor bị lái vào vùng tắt vùng bão hòa Khi đỉnh dương bị xén, transistor bị lái vào vùng tắt khơng bão hịa Khi đỉnh âm bị xén, transistor bị lái
Ví dụ: Xác định điểm Q biên độ đỉnh cực đại IB
ÑS:
IC
VCE Q
ICQ
IBQ
VCEQ A
B ta
ét
0
IC
VCE IBQ
ICQ
VCEQ Bão
hòa
Ta ét
Q
66.7m A
20V 37.2m
A
8.84V
0 VCE
IC
Q IC(peak) = 66.7-37.2 =29.5mA
1 V
+ V
1
2
3
RB RC
50KΩ
(4)IB = 186μA IC = 37.2mA VCE = 8.84V IC(off) =
( ) VR mA
I
C CE sat
C 66.7
30 20
= = =
A I
I C peak peak
b β 147.5µ
) ( )
( = =
III Phân cực định dòng IB: (Phân cực Base)
Trong phần trước ta biết nguồn VBB dùng để phân cực mối nối BE Trong thực tế người ta sử dụng nguồn VCC làm nguồn phân cực nguồn phân cực riêng
Ta coù: VRB =VCC −VBE =IB.RB
B BE CC B
R V V
I = −
⇒
vaø IC =β.IB (1) C
B CC C C CC
CE V I R V I R
V = − = −β (2)
Chú ý:
Trong phương trình (1) (2) có chứa hệ số β Điều khơng thuận lợi thay đổi β dẫn đến IC VCE thay đổi theo, làm thay đổi điểm tĩnh transistor làm cho mạch phân cực phụ thuộc vào β
Điểm tĩnh Q bị ảnh hưởng thay đổi VBE ICBO
(dòng ngược qua mối nối BC)
B BE CC
B R
V V
I = −
Khi nhiệt độ tăng lên VBE giảm IB tăng lên Để loại bỏ ảnh
hưởng chọn VCC >> VBE Dịng ICBO có ảnh hưởng làm tăng điện áp phân cực tạo điện áp rơi RB
Hiện nay, hầu hết transistor có ICBO nhỏ (nA) bỏ qua ảnh hưởng VBB >> ICBO.RB
IV Phân cực Emitter:
Loại mạch phân cực dùng hai nguồn âm nguồn dương Khi V
VB ≅0 nguồn âm –VEE phân cực thuận mối nối BE Ta có:
V VB ≅0
56
V C C
1
2
3
VCC RC RB
V C C
V C C
1
2
3
VBB
VCC
ICBO.RB
(5)BE E V V ≅−
E EE E E R V V I = −
E C I I ≅ C C CC
C V I R
V = −
E C CE V V
V = −
Ví dụ 1:
Ta coù VE ≅−VBE =−0.7V mA K R V V I E EE E
E 1.86
5 = = − = E C I I ≅ V R I V
VC = CC − C C =8.14 V V
V
VCE = C− E =8.84
Ví dụ 2:
Mạch hình trên, với:
RB =100KΩ, RC = 680Ω, RE = 3.3KΩ VCC = +15V, VEE = -15V
Ổn định phân cực Emitter:
Ta coù: IB.RB+VBE +IE.RE =VEE
Với βE B I I ≅ BE EE E B
E R V V
R
I + = − ⇒ β βB E BE EE E R R V V I + − = ⇒ (1)
neáu E βB R
R >> (1)
E BE EE E R V V
I = −
⇒ Hơn nữa, VEE >>VBE
E EE E
R V
I = .
Kết luận:
Nếu βB E
R
R >> VEE >>VBE IE khơng phụ thuộc vào β VBE, IE khơng đổi điểm tĩnh Q khơng đổi Vì phân cực emitter cung cấp điểm phân cực ổn định cách hợp lý
Ví dụ:
Khi nhiệt độ thay đổi, transistor có thơng số thay đổi sau: β = 50 đến 100
VBE = 0.6V đến 0.7V
57
V C C V C C
1 RB RC RE +VCC -VEE VB VC VE
V C C V C C
1 50K 1K 5K +10 V -10V VB VC VE
V C C V C C
1 10K 5K 10 K +20 V -20V VB VC VE
V C C
- VCC RC
(6)từ hình b) ta tính được:
E E BE T B
T I R V I R
V = + +
với βE B
I I =
BE T
E E
T V
R R I
V = + + ⇒
β
βT
E BE T
E R
R V V I
+ − = ⇒
neáu E βT R R >>
E BE T E
R V V I = −
⇒ .
Ví dụ:
Transistor có β = 150 Tìm điểm tónh Q ĐS:
VB = 6.67V VE = 7.37V IE = IC = 2.63mA VEC = 2.11V
VI Phân cực hồi tiếp Collector:
Phân cực dạng ổn định bị ảnh hưởng β
β tăng theo nhiệt độ, IC tăng lên
C C CC
C V I R
V = −
⇒ giảm Mà VC giảm dịng IB giảm theo IC giảm Kết mạch có khuynh hướng trì giá trị ổn định IC giữ cho điểm Q cố định
Phân tích mạch:
B BE C
B R
V V I = − maø VC =VCC −ICRC
vaø IC =βIB
βB
C BE CC
C R
R V V I
+ − = ⇒
Ví dụ: Tính IC VCE:
Biết transistor có β = 100
60
V C C
1
2
3
RB RC
V C C
1
2
3
RB RC
100K
Ω
(7)Tính điểm tónh Q mạch ĐS: