BÀI 3 CÁC DẠNG PHÁN cực CHO BJT
3.2 PHÂN cực CỐ ĐỊNH:
Dùng nguồn đơn phân cực cho cực B bằng điện trở Rb Phần ghi chép
Ví dụ: Xét mạch p dịng p =100 và Vbe = ổn định nhiệt. lân cực chc 0,6V, Vcc = ' RB > 520K ——► Ib
transistor cĩ độ khuếch đại
= 12V, Vbb = 3V. Re dùng để > Vcc > RC > 2,5K Q ? RE > 0,5K .....................................................
Hình 19: Phân cực cố định
*Xác đinh dịng IrJcJe:
Ta cĩ: Vbb= IbRb + Vbe + IeRe
Thay Ie = Ib + Ic = Ib( p +1 ) r VCC~VBE 12-0,7 , 7» = ——.£_ = » 20ụA Rg+(P + Y)RE 52OẲ7 +(100+ 1)0,577 Ic = p - Ib = 2mA. Ie ~ Ic = 2mA.
*Tính điên áp các chân VB_,vQyE_:
Ve = IeRe = 2mA . O,5K = IV Vb = Ve + Vbe = 1V + 0,6 V = 1,6V
Vc = Vcc- IcRc = 12V - (2mA . 2,5K ) = 7V
*Phương trình đường tải tình:
Vcc = IcRc + Vce + IeRe ( với Ic = Ie )
+ Khi Ic = 0 => Vce= Vcc = 12V
+ Khi Vce — 0 => Ic = Vcc/( Rc "1" Re ) ~ 4mA
Nơì liền 2 điểm VcEmax và Icmax ta cĩ đường tải tĩnh.
'■Điếm làm viêc Ọ(Vce, Iq)
Ic = 2mA
Vce = Vcc - Ic ( Rc + Re )= 12 - 2mA (2,5K+ 0,5K) = 6V Q( Vce = 6V, Ic = 2mA)
3.3. Phân cưc bằng cầu chia áp ( Voltage Divider bias)
Phân cực cho cực B bằng cầu phân áp
Ví dụ: Xét mạch phân cực cho transistor cĩ độ khuếch đại
dịng p =100 và VBE = 0,6V, Vcc = 12V, Vbb = 3V. Re dùng để ổn định nhiệt. Mạch dùng 2 điện trở Rbi và Rb2 tạo thành bộ phân áp để phân cực cho ngõ vào.
Phân ghi chép
Hình 20: Phân cực câu phân áp
VBR = Vcc. „ =1 2P- = h8K
BB cc Rm+RB2 56K + \0K
R = = = 8,5 KQ. BB RBÌ+RB2 56K + Ỉ0K
*Xác đinh dịng
Ta cĩ: Vbb= IbRbb + Vbe + IeRe Thay Ie = Ib + Ic = Ib(P+1 )
1,8-0,7
r _ IT r BB Ỵ BE
Ic = p . Ib = 2mA. Ie ~ Ie = 2mA.
*Tính điên áp các chân Vii,Vc
VE = IERE = 2mA . 0,5K = IV Vb = VE + VBE =1V + 0,6 V = 1,6V
Vc = Vee - IcRc = 12V - (2mA . 2,5K ) = 7V
*Phương trình đường tải tình:
Vcc = IcRc + Vce + IeRe ( với le = Ie ) + Khi le = 0 =í> Vce = Vcc = 12V
+ Khi Vce = 0 => le = Vcc/( Re + Re ) — 4mA
Nối liền 2 điểm VcEmax và Icmax ta cĩ đường tải tĩnh.
*Đỉểm làm việc Ọ(Vce, le)
le = 2mA
Vce = Vcc - le ( Re + Re )= 12 - 2mA ( 2,5K+ 0,5K ) = 6V
Q ( Vce - 6V, Ic = 2mA)
*ĐỒ thiphiiơng trình đường tải tỉnh:
3.4. Các dạng mạch phân cực khác:
Phân cực hơi tiêp từ cực c (phân cực ơn
định cực phát emitter Stabilzed Bias)
* Tĩm tắt: Ig ’ RB < Ic 1 -------- ► Vcc > RC Q ực hổi tiếp từ c điện áp từ ngõ ra ( cực c ) đưa
- (Ic + Ib)Rc - IbRb
t độ làm dịng ra Ic tăng lên sẽ Vbe giảm từ đĩ làm giảm dịng
................................................................ —k Ib Hình 21: Phân c Mạch này điện trở Rb dẫn nguỢc về ngõ vào (cực B):
Vce = Vbe + IbRb
<=> Vbe = Vce - IbRb — Vcc
Từ biểu thức trên, khi nhiệ
tác động ngược về ngõ vào làm Ic. ................................................................ Phân cực dùng nguồn đơi Phân cực dịng
kiểu định Phân cực dùng cầu phân áp
Phân cực hồi tiếp từ cực c Mạch nguyên lý Vbb +V 4 Rb ^cc y Rc NPN •Re ^cc V Rc NPN Re : Các dạng m +ĩocV Rc NPN re c BJT rb Ỵcc +V J Rc Jq__ -1 NPN RE |rB ạc RB1 Hình 3. RB2 hphân cự
Xác định T _ 3B ỵ 3E ĩ - 17 _ r cc K BE ỊZ -V RB1 Ị _ rcc r2E dịng IB> Ic.Ie 3 RS+/3.RS Ic = Ie=P.Ib 1 3 Ic - Ie 4- p-Rg = p.IB 1 BB * cc p p _ RbiRsi Rbs R + R K-Sl + i'-s 2 J _ Vbb-VSE 3 R3s + (/3+ì)R£ Ic = Ie=P.Ib s Rs+p.Rc+p.R, Ic = Ie=P.Ib Kkảo sát phương trình đường tải tỉnh
Vcc = ICRc + VCE + IeRe - Khi Ic = 0
=> VCE=VCC -Khi VCE = 0
=> lc= Vcc/( RC+RE)
Vcc — IcRc + VcE + IeRe - Khi Ic = 0 => VCE= vcc - Khi VCE = 0 => Ic= Vcc/( Rc+Re ) Vcc = IfRc + VCE + IeRe - Khi Ic = 0 => VCE= vcc - Khi VCE = 0 => Ic= Vcc/( Rf +RE ) Vcc= IcRc + VCE + IeRe - Khi Ic = 0 => VCE=VCC - Khi VCE = 0 => Ic= Vcc/(RE+Rr) Vẽ phương trình đường tải tỉnh A?max Icq “ Ic(mA) ,Q X Vce(V) 0 Vceq Vcc
BÀI 4. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT
Hình 24: Dạng sĩng vào ra mạch CC: Common Collecte Mạch CE là mạch thơng dụng nhất, cĩ tổng trở đầu vào lớn trung bình, tổng trở đầu ra lớn trung bình, hệ số khuếch đại khá lớn. Cĩ thể điều chỉnh hệ số khuếch đại
bằng cách điều chỉnh điện trở nổi đất Re. Mạch CB là mạch ít thơng dụng nhất, cĩ tổng trở đầu vào rất nhỏ, tổng trở đầu ra rất lớn, hệ số khuếch đại khá lớn. Mạch CB thường dùng để ghép nối với những mạch tín hiệu vào cĩ tổng trở rất thấp.
Ví dụ như mạch khuếch đại microphone tổng trở thấp
hoặc các mạch khuếch đại cao
tần.
Mạch cc là mạch tương đối thơng dụng, thường dùng làm mạch đệm vì cĩ tổng trở đầu vào rất lớn, tổng trở đầu
ra khá nhỏ, hệ số khuếch đại
điện áp gần bằng 1. Hệ số
khuếch đại dịng gần bằng p của transistor.
Mạch cc được ứng dụng nhiều ở các tầng cơng suất, các bộ ổn áp, các bộ đệm để phối hợp tổng trở...
Dạng mạch tương đương BJ'
Mạch cực Emitter và Collector chung:
thơng số h Dạng đơn giản Dạng đơn giản Dạng đầy đủ Dạng đầy đủ Mạch cực nền chung: thơng số h kiểu mẫu re
Dạng đơn giản Dạng đơn giản
Dạng đầy đủ
Các liên hệ: 26mV 26mV
fe _ " Ip
Ấc XE
4.1 Mắc transistor theo kiểu B chung
Mạch khuếch đại kiểu B chung ( CB - Common Base) Phần ghi chép
Hình 25: Mạch khuếch đại kiểu B chung
Tín hiệu vào cực E và ra ở cực c. a. Tổng trở ngõ vào: r -lL= V + V - Vì + Ễv =1± ỄTi (sVàichụcQ) p>> p b. Tổng trở ra : r0 = — = — ( Vài trăm KQ ) i0 ic c. Độ khuếch đại dịng: A =ịọ_=ị^ = Pib = V « 1 ỉe (P + 1)ÍẾ (3 + 1 d. Độ khuếch đại áp: Av = = - -c~- = = Ị3 — ( sVài trăm lần)
Veh 'er, h,e
(3
e. Gĩc pha: điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra đồng pha.
Mạch khuếch đại kiểu E chung ( CE - Common Emitter): Phân ghi chép
Hình 26: Mạch khuếch đại kiểu E chung
Tín hiệu vào cực B và ra ở cực c.
a. Tổng trở ngõ vào:
Ị. = r=?L = Wb + We = Wb + 0We ỉlie ri
ỉi h h hie=rb + Pre (sVàiKQ)
b. Tổng trở ra r0 = vài chục Q đến vài trăm KQ. do đĩ cĩ
thể bỏ qua r0.
c. Độ khuếch đại .dịng:
A, = ỉf-=^=p =hfe ii h
A = p — ( sVài chục đến vài trăm lần)
d. Độ khuếch đại áp:
A -Ice _ _ icRc _ _ PihRc vbe hr. hhie
J _ p (=Vài trăm lần)
h,e
4.3 Mac trasistor theo kiểu c chung
Mạch khuếch đại kiểu c chung ( cc - Common Colletor) Phần ghi chép
Hình 27: Mạch khuếch đại kiểu c chung
Tín hiệu vào cực B và ra ở cực E. a. Tổng trở ngõ vào: r, = _ r„ + pr + pR - h + pRc ii h ( =Vài trăm KQ ) b. Tổng trở ra :
r _VO _Ve _ hRE _ h (rs +rb + Phì
h h h Ph
r = (rs + rb + Pre) _ rs + hịe ( Vài chục Q )
p p
c. Độ khuếch đại dịng:
= —= —= ^-+-^ib = p + 1
h h
Mạch khuếch đại kiểu E chung cĩ độ khuếch đại mạnh nhất Vì Ai và Av đều lớn.
4 _ PRE k ị
io 4 V/>+/Z+ZA rb+Pre+PRE
Vì /3RE » rb +Ịìre
e. Gĩc pha: điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra đồng pha.
........................................................
Kết luận: Phần ghi chép
Mạch khuếch đại B chung cĩ tổng trở vào ĩi nhỏ và tổng
trở ra r0 lớn nên thường dùng để đổi tổng trở từ nhỏ ra lớn.
Mạch khuếch đại kiểu c chung cĩ tổng trở vào rất lớn và
tổng trở ra rất nhỏ nên thường dùng để đổi tổng trở từ lớn ra nhỏ.
^\Cách ráp
Thơng sơ’ E chung B chung c chung
Tổng trở ngơ vào 1’i /lú - I'b + p’i VàrKŨ rt = vài chục £2 p 'i - /lú + PRe Vài trăm KQ Tổng tvđ ngõ ra lo Vài chục KO Vài tràm KQ ' p vài chục £2 Độ khuếch đại dịng Ai Aì=Z?=/,a (Vài chục đến vài trăm lẫn) A=1 A=p+i (Vài chục đến vài trăm lần) Độ khuéch đại áp A, A =-p^£- vài trăm lần vài trăm lẫn A, = l Gĩp pha gjìt tin hiệu vào và ra
BÀI 5. PHƯƠNG PHÁP GHÉP CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI
---- 0O0 - - -
5.1 Ghép gián tiếp.
Ghép tâng qua tụ điện:
Hình 28: Ghép tầng qua tụ điện
Phần ghi chép
Mạch gồm hai tầng khuyếch đại mắc theo kiểu E chung được ghép tín hiệu thơng qua tụ điện c2 (VD: với tín hiệu âm tần c2 = luF-10uF)
C]: tụ liên lạc ngõ vào, ngăn thành phần DC về Vị.
C3: tụ liên lạc ngõ ra, ngăn thành phần DC ra tải. R], R2: cầu điện trở phân cực cho cực B của Tj.
R5, Ré: cầu điện trở phân cực cho cực B của T2. R4, Rg: điện trở ổn định nhiệt T1, T2.
R3, R7: điện trở tải cực c của T1, T2.
Ưu điểm: + Cách ly DC giữa các tầng. + Ở chế độ DC các tầng độc lập nhau, nên dễ tính tốn phân cực. + Đơn giản, dễ lắp. Nhược điểm: + Hạn chế tần số thấp. + Khĩ phối hợp trở kháng giữa các tầng.
+ Hạn chế dùng cho các loại tín hiệu cĩ tần số quá
thấp, biến đổi chậm hoặc khơng cĩ tính chu kỳ thì tín hiệu tổn hao trên tụ lớn và do đĩ phải dùng các tụ ghép cĩ trị số diện dung lớn.
Ghép tầng dùng biến áp
+ Gây ra độ dịch pha và mạch khuếch đại bị giới hạn
bởi tần số cắt thấp fcL do qua mắc lọc RC
Phân ghi chép
Hình 29: Ghép tầng qua biến áp
Nguyên lý:
Mỗi tầng đều được phân cực kiểu phân áp (20k, 10k), (40k, 2.2k)
Ơn định dịng điện tĩnh nhờ (5k, 20k)
Tín hiệu Vi sau khi được Q1 KĐ đưa đến CSC của T1,
cảm ứng sang CTC của T1. Điện áp này phân cực Vbe của Q2 để KĐ tiếp. Điện trở vào của tầng Q2 đĩng vai trị tải của tầng Q1
thơng qua biến áp T1.
ưu điểm:
+ Cách ly DC giữa các tầng.
+ Dễ phối họp trở kháng giữa các tầng (do đĩ khai thác được tối ưu hệ số khuyếch đại): Z01 - Zi2.(Ni/N2)2.
+ Cải thiện đáp ứng ở tần số cao (thường dùng ở các
tầng khuếch đại cao tần, trung tần và khuếch đại cơng suất cung cấp trên tải)
Nhược điểm'.
+ Kích thước và trọng lượng cồng kềnh, giá thành cao.
+ Nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo
5.2 Ghép trực tiếp.
Mạch khuếch đại Cascode Phân ghi chép
Hình 30: Ghép trực tiếp Cascode
ưu điểm:
+ Ghép Thường dùng khuếch đại tín hiệu DC, hoặc tần số thấp, tín hiệu biến thiến chậm.
+ Ghép Cascode, dùng nhiều ở tần số cao, KĐ dải
rộng, mạch KĐ chọn lọc tần số cao.
+ Đon giản, khơng mất năng lượng, băng thơng rộng
Nhược điểm'.
+ Ở chế độ DC các tầng liên quan mật thiết với nhau (ổn định điểm làm việc của tầng này sẽ gây ra sự xê dịch điểm làm việc của tầng kia và do đĩ làm thay đổi điện áp ra).
BÀI 6. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC. — 0O0 — — 0O0 —
6.1. MẠCH KHUÉCH ĐAI VI SAI:
Hình 31: Mạch khuếch đại Vi sai
Điện trở Re (cĩ tác dụng ổn định nhiệt) nhận đồng
thời hai dịng điện IE1 và IE2.
Khi nhiệt độ Q1 bị nĩng lên, Q] dẫn mạnh, IC1 tăng, .................................
IE1 tăng qua RE làm VE tăng. Lúc đĩ IBE1 giảm nên Q1 dẫn ................................. yếu trở lại, dịng điện IC1 giảm, IE1 giảm xuống mức trung
bình.
Khi nhiệt độ Q2 bị nĩng lên, Q2 dẫn mạnh, IC2 tăng, .................................
IE2 tăng qua RE làm VE tăng. Lúc đĩ IBE2 giảm nên Q2 dẫn ................................. yếu trở lại, dịng điện IC2 giảm, IE2 giảm xuốhg mức trung ................................. bình.
Khi ngõ vào nhận tín hiệu vi sai sẽ điều khiển hai .................................
transistor chạy ngược hướng nhau (Qj dẫn mạnh thì Q2 dẫn ................................. yếu và ngược lại) nên khi IC1 tăng thì IC2 giảm và do : 2IE = .................................
IC1 + Ic2 nên dịng điện qua RE là 2IE cĩ trị số gần như khơng đổi.
Như vậy, Re khơng cĩ tác dụng hồi tiếp âm đốì với
tín hiệu vi sai, nên độ lợi của mạch khuếch đại vi sai
khơng đổi và được tính theo cơng thức:
= p
AK, PRBi+rbe
6.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH cơ BẢN DÙNG BJT:
Hình 32: Mạch khuy ếch đại âm thanh cơ bản dùng BJT
Phần ghi chép
*Chê độ tĩnh: Khi tín hiệu vào băng 0.
Mạch được thiết kế để Qi, Q2 hoạt động ở chế độ A. Q3,
Q4 cĩ thể ở chế độ AB.
PR1 được chỉnh để Q3, Q4 cĩ điện áp chân B bằng nhau, như vậy độ mở của Q3 = Q4 và kết quả là điện áp tại điểm C bằng 1/2 điện áp nguồn cấp.
Tụ c5 được nối vào điểm c. Điện áp ban đầu trên tụ chính bằng điện áp điểm c (7.5V)
*Khi tín hiệu vào ở bán kỳ dương (+):
Q1 tăng —* sụt áp trên R4 (UR4 = Rị.IcQi) tăng làm cho UCQ1
giảm.
Độ giảm của Ucqi tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào. Vì chân Cqi nối trực tiếp chân Bq2 nên khi UCQ1 giảm
thì UBQ2 giảm theo làm cho Q2 dân yêu hơn.
Như vậy dịng ICQ2 giảm xuống dẫn đen điện áp tại điểm A(Va) và điểm B(Vb) đều giảm.
Vì Q3 là PNP, Q4 là NPN, nên VA giảm thì độ mở Q3
tăng (mở thêm), VB giảm thì độ mở Q4 giảm.
Làm cho điện áp tại điểm c tăng lên dẫn tới tụ c5 (ban
đầu là 7.5V) nạp, dịng nạp cho c5 đi từ (+) nguồn 15V —► CEQ3 —* R9 —>• C5 —> loa —> mass.
Dịng nạp qua loa là đi xuống. Điện áp trên tụ c5 lúc này lớn hơn 7.5V.
*Khi tín hiệu vào ở bán kỳ âm (-)
Điện áp chân B của Q) giảm —> Q] dẫn yếu hơn, dịng
Icqi giảm —> sụt áp trên R4 (UR4 = R4.ICQ1) giảm làm cho
UCQ1 tăng. Độ tăng của UCQ1 tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào.
Vì chân Cqi nổi trực tiếp chân Bq2 nên khi UCQ1 tăng
thì UBQ2 tăng theo làm cho Q2 mở them
Như vậy dịng ICQ2 tăng lên dẫn đến điện áp tại điểm
A(Va) và điểm B(Vb) đều tăng.
Vì Q3 là PNP, Q4 là NPN do vậy khi VA tăng thì độ mở
Q3 giảm (khĩa bớt), VB tăng thì độ mở Q4 tăng (mở thêm).
Vì Q3 khĩa bớt, Q4 mở thêm làm cho điện áp tại điểm c giảm lên dẫn tới tụ c5 phĩng, dịng phĩng của c5 đi từ (+) tụ —» R10 —> Cq4 —» mass —> loa —* (-) C5. Dịng phĩng qua loa
là đi lên.
Với cả chu kỳ của tín hiệu vào ta thu được 2 dịng điện
liên tục đi xuống/đi lên ở loa.
Đĩ chính là tín hiệu xoay chiều ra loa. Cường độ 2 dịng
BÀI TẶP CUĨI CHƯƠNG: A. TRẮC NGHIỆM:
1. Mốì quan hệ giữa hệ sơ' alpha và beta IB = Ic/p, Ie = Ic/ot
b. 0 = -^- 1-a c. —= 0+1 ỉ-a d. Cả ba câu đều đúng 2. BJT cĩ cấu tạo gồm: a. Ba mối nối P-N b. Hai mối nối P-N c. Bốn lớp bán dẫn d. Cả ba câu đều sai
3. Cho mạch phân cực BJT bằng cầu phân thế như hình vẽ cĩ VBE = 0,7V, p = 80. Điểm
a. Q (4,5 V ; 2,4mA) b. Q (2,5V ; 4,2mA) c. Q (6,56V ; 4,2mA)
d. Q (5,5V ; 3,2mA)
4. Cho mạch phân cực BJT như hình vẽ cĩ Vbe = 0,7V, p = 50. Điểm làm việc Q cĩ tọa
độ là: ngõ vào ac c> 10pF Rb 240K.Q ra ac a. Q (5.4V ; 4,52mA) b. Q (4,5V ; 3,52mA) c. Q (4,5V ; 2,35mA)
d. Q (6,83V ; 2,35mA)
5. Khi transistor mắc kiểu CB CĨ: a. Al bằng vài chục đến vài trăm
b. Cùng pha
c. Ay ~ 1
d. Cả ba câu đều đúng
6. Khi transistor mắc kiểu cc cĩ:
a. Aj« 1 b. Đảo pha
c. Av « 1