Tài liệu Chương 3: Ổn định phân cực (Bias Stability) cho BJT pdf

CHƯƠNG 3: ỔN ĐỊNH PHÂN CỰC (Bias Stability) CHO BJT 3.1 Giới thiệu 3.2 nh hưởng lên tónh điểm Q 3.3 nh hưởng nhiệt độ lên tónh điểm Q 3.4 Phân tích hệ số ổn định 3.5 Bổ nhiệt dùng Diode 3.6 nh hưởng nhiệt độ thông số kỹ thuật Chương http://www.khvt.com 3.1 Giới thiệu Tónh điểm Q Sự thay đổi tónh điểm Q: Nhiệt độ, , nguồn cung cấp, … 3.2 Ảûnh hưởng lên tónh điểm Q Tổng quát: Khuếch đại dòng: I C KVL mối nối BE: V BB Rc VCC I CQ Rb Re VBB (V BB IB ( 1) I CBO I B Rb V BE I E Re V BE ) I CBO ( Re Rb ) Re (1 ) Rb IE I CBO Xeùt ảnh hưởng lên tónh điểm Q: Xem 1; VBE 0.7(Si) vaø ICBO(Re + Rb) > Rb / V BB 0.7 Re Thieát keá: Chọn tónh điểm Q Chọn Rb Re 10 ; tính toán mạch phân cực chương Chương http://www.khvt.com Các kỹ thuật phân cực sử dụng hồi tiếp (feedback) Khái niệm hồi tiếp Hồi tiếp doøng (current feedback) VCC V BE RE RB / VCC V BE hay I BQ RE RB I CQ Hoài tiếp dòng áp (current & voltage feedback) VCC I CQ RC VCC I CQ hay: I BQ I BQ R F V BE I CQ R E I CQ R F V BE I CQ R E I CQ RC VCC V BE RC R E R B / VCC V BE ( RC R E ) R B Chương 3 http://www.khvt.com 3.3 nh hưởng nhiệt độ lên tónh điểm Q nh hưởng nhiệt độ: Điện áp ngưỡng: V BE V BE V BE1 Dòng phân cực nghịch bão hòa: I CBO I CBO T Tónh điểm Q: Xem k (T2 T1 ) với k = 2.5 mV / oC (Si) I CBO1 e K (T2 I CBO T1 ) I CBO1 T với K = 0.07 / oC I CBO1 ( e K T T 1) vaø Re >> Rb / ; từ công thức tổng quát: Rb V BB V BE ) I CBO (1 Re Re I CQ Rb I CBO V BE T Re T Re T I CQ Rb eK T k I CBO1 T Re Re T I CQ I CQ k T Re Rb I CBO1 e K Re T Ví dụ: Xét mạch điện phần (3.2) với: Rb = 400; Re = 100; ICQ = 10 mA 25 oC Tìm thay đổi ICQ nhiệt độ lên đến 55 oC với a) Silicon; b) Germanium Chương http://www.khvt.com Tổng quát: I CQ I CQ 2.5 10 (55 25) 400 I CBO1 e 0.07 100 100 0.75 10 36 I CBO1 ( 55 25) a) Silicon: ICBO1 = A ICQ = 0.786 mA b) Germanium: ICBO1 = 100 A ICQ = 4.35 mA Nhận xét: i) ICQ (Silicon) > Rb / I CQ SI I CBO I CQ SV V BE R e Rb Re (1 ) Rb Re (1 ) Rb (1- )Rb ) Rb Re Re Tính S : Tính trực tiếp từ định nghóa, sử dụng I CQ I CQ I CQ1 S (V BB V EE ) 1) Re Rb ( Rb ( 1) Re Rb ( 1) Re I CQ I CQ1 Rb ) Rb Rb ( I CQ I CQ1 I CQ1 giả sử bỏ qua ICBO I CQ I CQ1 ( Rb Rb ( Re ) ) Re Re 1) Re Chương http://www.khvt.com Suy ra: I CQ Trong đó: Rb Re Mở rộng: Với SVCC I CBO I CBO1 ( e K k T I CBO V BE Re T I CQ1 V BE Rb Rb ( Re 1) Re 1) I CQ S I I CBO SV V BE I CQ I CQ ; SR e VCC Re S SVCC VCC S Re Re Ví dụ: a) Tìm ICQ nhiệt độ phòng, sử dụng giá trị danh định b) Tính ICQ với thay đổi VCC, Re, ; nhiệt độ thay đổi từ 25 – 125 oC a) V BB VCC R1 R1 R2 ; Rb = R1 // R2 Duøng công thức tổng quát: I CQ b) (V BB V BE ) I CBO ( Re Re (1 ) Rb Rb ) = 10.6 mA Tính hệ số ổn định: Chương http://www.khvt.com SI SV S R e Rb = 5.25 mA/mA Re (1 ) Rb = - 10 mA/V Re I CQ1 Rb Re = 0.0116 mA Rb ( 1) Re Tính SVcc SRe, từ công thức tổng quát: I CQ SVCC S Re I CQ VCC Re I CQ Re (1 (V BB Re (1 ) Rb V BE ) ) Rb V BB VCC Re (V BB V BE ) I CBO ( Re Rb ) , suy ra: ) Rb Re (1 R1 = 0.91 mA/V (1 ) Rb R1 R2 = - 0.1 mA/ Xác định đại lượng biến thiên: I CBO V BE I CBO1 ( e K T 1) k T = -250 mV = 0.11 mA = 50 Re = 20 VCC = 4V Suy độ dịch tónh điểm Q nhiều nhaát I CQ S I I CBO SV V BE S SVCC VCC Độ dịch tónh điểm Q xung quanh giá trị danh định Chương 9.3 / = S Re Re = 9.3 mA 4.65 mA http://www.khvt.com 3.5 Bổ nhiệt dùng Diode Nhận xét: Thay đổ nhiệt độ ảnh hưởng lên dòng phân cực ICQ chủ yều VBE Giảm SV: Tăng Re, nhiên làm giảm dòng phân cực Giảm VBE: Bổ nhiệt Bổ nhiệt dùng Diode: Chọn Diode cho: Nguồn dòng: Mặt khác: V B Suy ra: I EQ V D V BEQ Re [ Rd /( I BB Rd 1)] I EQ T I BB VD VD T ID I BQ I D Rd V BE T ID V BEQ I EQ I EQ Re VD / T V BE / T =0 1)] Re [ Rd /( Caáu hình thực tế: - Giải toán lựa chọn Diode thích hợp (matching) với TST - Sử dụng mạch tích hợp (Integrated Circuit) Chương http://www.khvt.com Ví dụ: Xác định ảnh hưởng nhiệt độ lên tónh điểm Q Mạch tương đương: I BB VB Rb VB VD Rd I BQ ; giả sử I BQ VB vaø I B Rb VB VD Rd Rb R d VB VB VD VD VB I BB Rb Rd R d Rb R d V B V BEQ VCC Rd V D Rb I EQ V BEQ Re R e R b R d Rb R d I EQ V BEQ Rb VD Biến thiên theo nhiệt độ: T R e Rb R d T T I EQ V BEQ VD k Vì hai TST giống nhau: k , suy ra: T R e Rb / R d T T I BB Chương 10 http://www.khvt.com 3.6 nh hưởng nhiệt độ thông số kỹ thuật Ví dụ: Transistor 2N1016, Silicon npn Điện trở nhiệt tối đa: jc = 0.7 oC/W Công suất tiêu tán tối đa với tản nhiệt lý tưởng 25 oC: PC = 150 W Nhiệt độ mối nối tối đa: Tj,max = 140 oC Các thông số cực đại tuyệt đối taïi 25 oC: 1) IC = 7.5 A 2) IB = A 3) Breakdown voltage: a) BVCBO = 30 V b) BVEBO = 25 V c) BVCEO = 30 V Dòng ICBO cực đại điện áp VCB cực đại 25 oC = 10 mA Hệ số khuếch đại dòng VCE = 4V, IC = 5A: 10 18 Tần số cắt CE (cutoff frequency): f = 30 kHz Chương 11 http://www.khvt.com ... ý: Phân tích dùng cho CB, CE, CC V BB 0.7 R e Rb / Để giảm ảnh hưởng I CQ lên ICQ, chọn Re >> Rb / V BB 0.7 Re Thieát keá: Chọn tónh điểm Q Chọn Rb Re 10 ; tính toán mạch phân cực chương Chương... V BE dV BE I CQ d Định nghóa: Hệ số ổn ñònh (stability factors) SI I CQ I CQ I CBO I CBO ; SV I CQ I CQ V BE V BE ; S I CQ I CQ Lưu ý 1: Các hệ số ổn định tính điểm Q danh định (nominal Q) Với... 10.6 mA Tính hệ số ổn định: Chương http://www.khvt.com SI SV S R e Rb = 5.25 mA/mA Re (1 ) Rb = - 10 mA/V Re I CQ1 Rb Re = 0.0116 mA Rb ( 1) Re Tính SVcc SRe, từ công thức tổng quát: I CQ SVCC