Chương II: MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT
2.7. BJT HOẠT ÐỘNG NHƯ MỘT CHUYỂN MẠCH
BJT không những chỉ ñược sử dụng trong các mạch ñiện tử thông thường như khuếch ñại tín hiệu, dao ñộng... mà còn có thể ñược dùng như một ngắt ñiện (Switch). Hình 2.12 là mô hình căn bản của một mạch ñảo (inverter).
Ta thấy ñiện thế ngõ ra của VC là ñảo ñối với ñiện thế tín hiệu áp vào cực nền (ngõ vào). Lưu ý là ở ñây không có ñiện áp 1 chiều phân cực cho cực nền mà chỉ có ñiện thế 1 chiều nối vào cực thu.
Mạch ñảo phải ñược thiết kế sao cho ñiểm ñiều hành Q di chuyển từ trạng thái ngưng dẫn sang trạng thái bảo hòa và ngược lại khi hiệu thế tín hiệu vào ñổi trạng thái. Ðiều này có nghĩa là IC=ICEO≈ 0mA khi IB=0mA và VCE=VCEsat=0V khi IC=ICsat (thật ra VCEsat thay ñổi từ 0,1V ñến 0,3V)
Ở mạch trên, khi vi=5V thì trị số của IB là:
Thử ñiều kiện trên ta thấy:
nên thỏa mãn ñể BJT hoạt ñộng trong vùng bảo hòa.
- Khi vi=0V, IB=0µA, BJT ngưng và IC=ICEO=0mA; ñiện thế giảm qua RC lúc này là 0V, do ñó:
VC=VCC-RCIC=5V
- Khi BJT bảo hòa, ñiện trở tương ñương giữa 2 cực thu-phát là:
Nếu coi VCEsat có trị trung bình khoảng 0,15V ta có:
- Khi vi=0V, BJT ngưng, ñiện trở tương ñương giữa 2 cực thu-phát ñược ký hiệu là Rcut-off
Kết qủa là giữa hai cực C và E tương ñương với mạch hở
Thí dụ: Xác ñịnh RC và RB của mạch ñiện hình 2.15 nếu ICsat=10mA
Khi bảo hòa:
Ta chọn IB=60µA ñể ñảm bảo BJT hoạt ñộng trong vùng bảo hòa
Vậy ta thiết kế: RC=1KΩ
RB=150KΩ
Trong thực tế, BJT không thể chuyển tức thời từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn hay ngược lại mà phải mất một thời gian. Ðiều này là do tác dụng của ñiện dung ở 2 mối nối của BJT.
- Khi chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, BJT phải mất một thời gian là:
ton=td+tr (2.14) td: Thời gian từ khi có tín hiệu vào ñến khi IC tăng ñược 10% giá trị cực ñại tr: Thời gian ñể IC tăng từ 10% ñến 90% giá trị cực ñại.
- Khi chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái ngưng, BJT phải mất một thời gian là:
toff=ts+tf (2.15) ts: Thời gian từ khi mất tín hiệu vào ñến khi IC còn 90% so với trị cực ñại tf: Thời gian từ khi IC 90% ñến khi giảm còn 10% trị cực ñại.
Thông thường toff > ton
Thí dụ ở 1 BJT bình thường:
ts=120ns ; tr=13ns tf=132ns ; td=25ns Vậy: ton=38ns ; toff=132ns
So sánh với 1 BJT ñặc biệt có chuyển mạch nhanh như BSV 52L ta thấy: ton=12ns; toff=18ns. Các BJT này ñược gọi là transistor chuyển mạch (switching transistor)