2. Transistor trường MOSFET loại có kênh tạo sẵn
3.1.4. Các chếđộ làm việc cơ bản của một tầng khuếch đại
Đ ể phần tử khuếch đạ i (transistor) làm việc bình thư ờng tin cậy ở một chế độ xá c định cần hai điều kiện cơ bản:
- Xá c lập cho cá c điện cực base collector và emitter của nó những điện á p một chiều cố định, gọi là phân cực tĩnh cho phần tử khuếch đạ ị Đ iều này đạ t đư ợ c nhờ cá c phư ơng phá p phân cực kiểu định dòng hay kiểu định á p như đã trình bày ở chư ơng 2.
- ổn định chế độ tĩnh đã đư ợ c xá c lập để trong quá trình làm việc chế độ của phần tử khuếch đạ i chỉ phụ thuộc vào điện á p điều khiển đư a tớ i đầu vàọ Đ iều này thư ờng đư ợ c thực hiện nhờ cá c phư ơng phá p hồi tiếp âm thích hợ p.
Đường tải tĩnh đư ợ c vẽ trên đặc tuyến ra tĩnh của transistor để nghiên cứu dòng điện và điện á p khi nó mắc trong mạ ch cụ thể (có tải) khi chư a có tín hiệu đặt vàọ
Đ iểm công tá c (điểm làm việc tĩnh, điểm phân cực) là điểm nằm trên đư ờng tải tĩnh xá c định dòng điện và điện á p.
Ta có: UCE0 = EC- IC0RC (3-5) Phư ơng trình (3-5) cho ta xá c định 1 đư ờng thẳng trên họ đặc tuyến ra của transistor gọi là đư ờng tải 1 chiều của tầng khuyếch đạ i (hình 3.3).
Khi IC= 0, có UCE= EC, xá c định điểm A trên trục hoành: ĂEC, 0).
Khi UCE=0, có IC=EC/RC, xá c định điểm B trên trục tung:B(0,EC/RC).
bằng không thì điện trở xoay chiều của tầng khuếch đạ i bao gồm điện trở RC và Rt mắc song song, nghĩa là Rt~= Rt//RC. Như vậy Rt~< Rt=.
Xây dựng đư ờng tải xoay chiều theo tỉ số gia số của điện á p và dòng điện : ΔUCE=ΔIC(Rt//RC)
Khi có tín hiêụ vào, điện á p dòng điện là tổng của thành phần một chiều và xoay chiềụ Vì thế khi thành phần xoay chiều bằng không thì đư ờng tải xoay chiều đi qua điểm làm việc tĩnh P của một tải một chiềụ Đ ộ dốc của đư ờng tải xoay chiều sẽ lớ n hơn đư ờng tải một chiềụ
ýnghĩa của đư ờng tải xoay chiều: khi cung cấp UV thì trong mạ ch base sẽ xuất hiện thành phần xoay chiều iB~ và do đó xuất hiện thành phần iC~ và điện á p ra xoay chiều ura liên hệ vớ i dòng tải iC~ qua đặc tuyến tải xoay chiềụ Vậy đư ờng tải xoay chiều đặc trư ng cho sự thay đổi giá trị tức thời dòng ICvà điện á p trên transistor, hay đặc trư ng cho sự dịch chuyển điểm làm việc tĩnh.
Điểm làm việc tĩnh Pxá c định bởi cá c toạ độ (IC0, UCE0) hay (UCE0, UBE0). Tuỳ theo vị trí của P trên đư ờng thẳng tải, ngư ời ta phân biệt cá c chế độ làm việc khá c nhau của một tầng khuếch đạ i như sau:
- Chế độ A: nếu P nằm ở khoảng giữa hai điểm M và N là những giao điểm của đư ờng thẳng tải vớ i cá c đư ờng đặc tuyến ra tĩnh ứng vớ i cá c chế độ tớ i hạ n của transistor UBEmax (hay IBmax) và UBE = 0 (hay IB= 0) trên hình 3.3, ta nói tầng khuếch đạ i làm việc ở chế độ Ạ ởchế độ A ngoài việc chọn điểm làm việc cần phải chọn độ lớ n của tín hiệu vào không đư ợ c lớ n quá sao cho ứng vớ i một
Hình 3.3: Các chế độ làm việc của tầng khuếch đại trên đặc
tuyến tảị V UCE 0 M B mA IBmax IB= 5A IB= 0A IC N IB0= 15A IB= 25A P B UCE0 IC0 Đường tải xoay chiều Đường tải Một chiều EC Vùng bão hoà Vùng ngưng dẫn (khoá dòng)
chu kỳ của tín hiệu vào ta nhận đư ợ c một chu kỳ đầy đủ của tín hiệu rạ Chế độ A có hai đặc điểm cơ bản là: vù ng làm việc gây ra méo nhỏ nhất và hiệu quả biến đổi nă ng lư ợ ng của tầng khuếch đạ i là thấp nhất.
- Chế độ B: khi điểm làm việc P trù ng vớ i N, ta nói tầng khuếch đạ i làm việc ở chế độ B, điểm làm việc ban đầu ứng vớ i IB= 0 (lúc đó cũng có IC = 0). ứng vớ i một chu kỳ của tín hiệu vào chỉ nhận đư ợ c một nửa chu kỳ tín hiệu rạ Đ ặc điểm chủ yếu của chế độ B là có méo lớ n (do một phần tín hiệu ở mạ ch ra bị lúc cắt ở mạ ch vào dòng IB ≤0) và hiệu xuất biến đổi nă ng lư ợ ng của tầng tư ơng đối cao (vì dòng tĩnh nhỏ).
- Chế độ AB: Khi điểm công tá c P dịch dần về phía điểm N, tầng khuếch đạ i sẽ chuyển dần sang chế độ AB, đặc điểm của tầng khuếch đạ i ở chế độ này có méo không đư ờng thẳng nhỏ hơn chế độ A, hiệu suất nhỏ hơn chế độ B.
Khi P nằm ngoài đoạ n M-N, ta nói tầng khuếch đạ i làm việc ở chế độ khoá vớ i hai trạ ng thá i tớ i hạ n phân biệt của transistor: mở bã o hoà (lúc P nằm phía trên M), hay khoá dòng (lúc P nằm dư ớ i N). Chế độ này thư ờng gặp ở cá c mạ ch tạ o xung, cá c mạ ch điều khiển.
Cá c chế độ làm việc của tầng khuếch đạ i đư ợ c minh hoạ trên đặc tuyến truyền đạ t hình 3.4.