V E= IERE B = E +BE
1. Phân cực cố định
- Cũng như đối với BJT, JFET thường được sử dụng như một mạch khuếch đại ac, do đĩ nĩ cũng phải được phân cực để tạo một thành phần dc quanh nĩ thành phần ac cĩ thể thay đổi. Khi một JFET được kết nối trong cấu hình nguồn chung (common-source), điện áp ngõ vào là VGS và điện áp ngõ ra là VDS. Do đĩ, mạch phân cực phải đặt các giá trị tĩnh choVDS và ID. Hình 4-11 trình bày một phương pháp cĩ thể dùng để phân cực cho JFET kênh N và kênh P.
-
Hình 8.1 Mạch phân cực cố định cho JFET kênh N và kênh P
- Chú ý là trong hình 8.1 một nguồn dc được sử dụng để cung cấp dịng máng cho JFET thơng qua điện trở , và một nguồn khác được dùng để tạo điện áp giữa cực nguồn và cực cổng . Phương pháp phân cực này được gọi là phân cực cố định (fixed bias) vì điện áp được giữ cố định bởi một nguồn áp. Từ hình 4-11 ta cĩ
- (4-3) (4-3)
- Khi dùng các biểu thức này, phải luơn luơn cĩ giá trị dương để đảm bảo dấu của là chính xác. phải cĩ giá trị dương đối với JFET kênh N và cĩ giá trị âm đối với JFET kênh P. Ví dụ trong một JFET kênh N, là từ cực máng đến cực nguồn, nếu là và là , ta cĩ . Đối với một JFET kênh P, khi điện áp nguồn là từ máng đến nguồn thì . Biểu thức 4-3 cũng cĩ thể được viết lại dưới dạng
- (4-4) (4-4)
- Biểu thức 4-4 là phương trình đường tải dc cho JFET kênh N và kênh P, mỗi đường cĩ thể được vẽ trên tập hợp các đặc tuyến máng để xác định điểm làm việc tĩnh Q. Cách này cũng giống như cách đã làm đối với mạch phân cực cho BJT. Đường tải cắt trục tại và cắt trục tại .
Thực hành
- JFET trong hình 4-12 cĩ đặc tuyến máng được vẽ trong hình 4-13. Tìm các giá trị tĩnh
của và khi (1) và (2) .
- Hướng dẫn
- 1.Đường tải cắt trục tại và trục tại . Tại giao điểm của đường tải với (điểm trên hình 4-13) giá trị của điểm tĩnh
là và .
- 2. Đường tải giống như câu 1. Thay đổi đến làm cho điểm di chuyển đến điểm . Ta thấy là và .
- Câu 2 của ví dụ trên cho thấy một kết quả quan trọng. Lưu ý là việc thay đổi đến giá trị trong mạch phân cực của hình 4-12 làm cho điểm di chuyển ra khỏi vùng nghẽn và vào trong vùng điện trở phụ thuộc áp. Như đã nĩi, điểm phải nằm trong vùng nghẽn đối với các mạch khuếch đại thơng thường. Để đảm bảo điểm nằm trong vùng nghẽn, giá trị tĩnh của phải lớn hơn . Điện áp nghẽn đối với linh kiện mà đặc
tuyến của nĩ được cho trong hình 4-13 cĩ giá trị xấp xỉ . Vì và giá trị tĩnh của tại là , nên biểu thức khơng thỏa mãn. Do đĩ nằm ngồi vùng nghẽn.
- Giá trị của cũng cĩ thể tính được bằng cách dùng đặc tuyến truyền đạt của JFET. Vì đặc tuyến truyền đạt vẽ theo , ta chỉ cần xác định và đọc giá trị tương ứng. Giá trị của cĩ thể tính bằng cách dùng biểu thức 4-3. Phương pháp này sử dụng đồ thị để tính và cho phép ta thấy được hoạt động bên trong của linh kiện, trong đĩ các biến trong mạch ảnh hưởng lẫn nhau. Giá trị tĩnh của và cũng cĩ thể tính bằng cách dùng các biểu thức nếu ta biết giá trị của và .
- Ví dụ 4-3
- Cho JFET trong hình 4-12 cĩ và , hãy tính giá trị tĩnh cho và khi . Giả sử là JFET được phân cực trong vùng nghẽn.
- Hướng dẫn
- Từ biểu thức 4-2,
-
- Từ biểu thức 4-2, . Kết quả này khá chính xác so với các tính tốn từ đồ thị trong ví dụ 4-3. Chú ý là ta cần phải cĩ giả sử là JFET nằm trong vùng nghẽn. Nếu tính tốn trên tạo ra kết quả nhỏ hơn , ta kết luận là linh kiện khơng được phân cực trong vùng nghẽn và ta phải sử dụng phương pháp khác để tính điểm .
- Các giá trị của và cĩ thể thay đổi rất rộng đối với các JFET khác nhau. Khi mạch phân cực cố định được dùng để xác định điểm , một sự thay đổi trong các thơng số của JFET cĩ thể làm cho các giá trị phân cực tĩnh thay đổi rất lớn. Giả sử là một JFET cĩ và được thay vào mạch phân cực hình 4-12 trong ví dụ 4-3, với như cũ, thì
-
- Các kết quả này cho thấy là tăng so với giá trị đã cĩ được trong ví dụ 4-3 và giảm . Do đĩ, ta cĩ thể kết luận là mạch phân cực cho JFET dùng phân cực cố định cĩ độ ổn định phân cực khơng được tốt.
- Hình 4-14 biểu diễn một dạng mạch phân cực cĩ sự ổn định tốt hơn mà chỉ dùng một nguồn cung cấp. Phương pháp này được gọi là tự phân cực vì điện áp rơi trên do dịng tĩnh ngõ ra gây ra sẽ xác định điện áp phân cực . Ta thấy là tại cực nguồn so với đất. Đối với JFET kênh N, điều này cĩ nghĩa là cực nguồn là dương so với cực cổng vì cực cổng được nối đất. Nĩi cách khác, cực cổng là âm so với cực nguồn như yêu cầu phân cực của JFET kênh N: . Đối với JFET kênh P, cực cổng là dương so với cực nguồn .
-
- (4-5) (4-5) - (4-6)
- Các biểu thức 4-5 và 4-6 mơ tả các đường thẳng khi vẽ trên hệ trục . Các đường này được gọi là đường phân cực (bias line). Giá trị phân cực tĩnh của cĩ thể tìm được bằng đồ thị bằng cách vẽ đường phân cực trên cùng trục tọa độ với đặc tuyến truyền đạt. Giao điểm của hai đường này xác định vị trí của điểm . Ta cũng cĩ thể giải hệ phương trình bao gồm biểu thức đường phân cực và biểu thức luật bình phương để tìm điểm làm việc tĩnh này. Giá trị phân cực tĩnh của cĩ thể được tính bằng cách cộng các điện áp cho ngõ ra trong hình 4-14:
- (4-7) (4-7)
- Ví dụ 4-4
- Đặc tuyến truyền đạt của JFET trong hình 4-15 được vẽ trong hình 4-16. -
-
-
-
- Hướng dẫn
- Vì , biểu thức đường phân cực là . Lưu ý là đường phân cực luơn luơn đi qua gốc tọa độ. Vẽ đường này lên hệ trục và xác định giao điểm của nĩ với đường đặc tuyến truyền đạt. Giao điểm của nĩ là , đĩ là dịng máng tĩnh. Giá trị tương ứng là xấp xỉ . Giá trị tĩnh của được tính bằng biểu thức 4-7.
-