làm việc tĩnh (Q-point). Ký hiệu các giá trị dòng và thế của BJT tại điểm làm việc tĩnh là (IC0, VC0). Mạch điện xác lập điểm làm việc tĩnh cho transistor gọi là mạch thiên áp. Mạch thiên áp đơn giản sử dụng 2 nguồn (hình 2.7a) và mạch sử dụng 1 nguồn (hình 2.7b).
Hình 2.7. Các mạch thiên áp không ổn nhiệt.
Do thông số 𝛽 của dụng cụ bán dẫn BJT phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và dòng
iC nên trong các sơ đồ này điểm làm việc tĩnh không ổn định khi các thông số này thay đổi theo nhiệt độ. Vì vậy mạch thiên áp thường được thiết kế để có khả năng tự điều khiển cho điểm làm việc tĩnh được ổn định mặc dù nhiệt độ của môi trường thay đổi, như các sơ đồ phản hồi tại collector (hình 2.8a), và sơ đồ phân áp có phản hồi dòng tại emitter (hình 2.8b).
Hình 2.8. Các mạch thiên áp có ổn nhiệt 3. Mô hình BJT hoạt động với tín hiệu nhỏ
Khi tín hiệu vào xoay chiều có biên độ là nhỏ quanh điểm làm việc tĩnh, có thể coi transistor như một mạng điện 2 cổng tuyến tính. Tín hiệu tổng cộng bao gồm thành coi transistor như một mạng điện 2 cổng tuyến tính. Tín hiệu tổng cộng bao gồm thành phần 1 chiều và thành phần xoay chiều :
Có một số sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ cho BJT như sơ đồ ma trận điện trở R, sơ đồ ma trận dẫn nạp Y, sơ đồ ma trận hỗn hợp H. Sơ đồ tương đương dẫn nạp Hybrid- sơ đồ ma trận dẫn nạp Y, sơ đồ ma trận hỗn hợp H. Sơ đồ tương đương dẫn nạp Hybrid-
π cho tín hiệu nhỏ với 2 loại VCCS (a) và CCCS (b) như hình 2.9.
Hình 2.9. Sơ đồ tương đương Hybrid-π
Từ đây có thể nhận được các thông số của transistor:
4. Các bộ khuếch đại đơn transistor BJT 4.1. Bộ khuếch đại emitter chung CE 4.1. Bộ khuếch đại emitter chung CE
Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ tương đương xoay chiều của bộ khuếch đại CE lắp trên một transistor BJT loại npn vẽ trên hình 2.10. một transistor BJT loại npn vẽ trên hình 2.10.
Hình 2.10. Mạch khuếch đại emitter chung CE (a) và sơ đồ tương đương xoay chiều (b)
tụ C1 và C2 được thiết kế có giá trị điện dung đủ lớn để được coi là đoản mạch cho tín hiệu xoay chiều. Các tụ này chỉ cho qua tín hiệu xoay chiều nhưng ngăn dòng một cho tín hiệu xoay chiều. Các tụ này chỉ cho qua tín hiệu xoay chiều nhưng ngăn dòng một chiều từ nguồn nuôi +VCC về nguồn tín hiệu vi và từ nguồn nuôi ra trở tải RL. Mạch tạo thiên áp một chiều bao gồm 4 điện trở R1, R2, RE và RC.
Điện trở R1 và REcó tác dụng là mạch phân áp và mạch phản hồi âm về dòng một chiều dc nhằm ổn định điểm làm việc tĩnh Q-point cho transistor. Trở RE cũng gây nên chiều dc nhằm ổn định điểm làm việc tĩnh Q-point cho transistor. Trở RE cũng gây nên
phản hồi âm cả với tín hiệu xoay chiều và làm giảm hệ số khuếch đại của mạch. Do đó nếu muốn tránh ảnh hưởng của trở này về tín hiệu xoay chiều thì tụ CE được thiết kế mắc nếu muốn tránh ảnh hưởng của trở này về tín hiệu xoay chiều thì tụ CE được thiết kế mắc song song với RE. Điện dung của tụ cũng cần đủ lớn để cho phép nối tắt về xoay chiều qua trở RE. Hoạt động của tầng khuếch đại này như sau: Điện áp xoay chiều vi cần khuếch đại qua tụ C1 tới lối vào base của transistor tạo nên dòng xoay chiều ib trên transistor. Do đó làm dòng collector iC biến thiên theo, tạo nên dòng xoay chiều iccó độ lớn gấp 𝛽 𝛽 lần so với dòng lối vào ib. Dòng này tạo nên thế tín hiệu xoay chiều ra v0= vcetrên tải. Trên đồ thị tín hiệu nhận được hình 2.11, ta thấy thế trên cực collector 𝒗 chính bằng thế tại Q-point VC cộng với thế xoay chiều vc có pha ngược với thế tín hiệu vào vi.
Hình 2.11. Điện áp vào và ra bộ khuếch đại C-E có pha ngược nhau
Với mô hình tín hiệu nhỏ Hybrid-π, các thông số của bộ khuếch đại tính được như sau:
Do ảnh hưởng của các tụ tạp tán bên trong các lớp tiếp giáp của transistor và các tụ ghép tầng trong mạch khuếch đại nên đáp ứng tần số của bộ khuếch đại có hệ số truyền bị hạn tầng trong mạch khuếch đại nên đáp ứng tần số của bộ khuếch đại có hệ số truyền bị hạn chế ở 2 phía tần số thấp và tần số cao. Bộ khuếch đại mắc kiểu emitter chung CE sẽ có một dải truyền qua hạn chế nhất định từ 𝜔 đến 𝜔 .
Hình 2.12. Dải truyền qua của bộ khuếch đại CE 4.2. Bộ khuếch đại collector chung CC
Mạch điện nguyên lý và sơ đồ tương đương xoay chiều vẽ trên hình 2.13.
Hình 2.13. Bộ khuếch đại collector chung CC
Với mô hình tín hiệu nhỏ Hybrid-𝝅, các thông số của bộ khuếch đại được tính như sau: - Hệ số khuếch đại thế trên transistor: 𝑨𝒗𝒕 𝒗𝒐 - Hệ số khuếch đại thế trên transistor: 𝑨𝒗𝒕 𝒗𝒐
𝒗𝟏 ≅ 𝒈𝒎 𝑹𝑳||𝑹𝑬
𝟏 𝒈𝒎 𝑹𝑳||𝑹𝑬 ≅ 𝟏 - Điện trở vào: 𝑹𝒊𝒏≅ 𝒓𝝅 𝜷𝟎 𝟏 𝑹𝑳 - Điện trở vào: 𝑹𝒊𝒏≅ 𝒓𝝅 𝜷𝟎 𝟏 𝑹𝑳