Chương II: MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT

Chia sẻ: Ho Minh Tam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

419
lượt xem 140
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt động của transistor phải được đặt trong vùng nào. Như vậy, phân cực transistor là đưa các điện thế một chiều vào các cực của transistor như thế nào để transitor hoạt động trong vùng mong muốn. Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiện một số biện pháp khác để ổn định hoạt động transistor nhất là khi nhiệt độ của transistor thay đổi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương II: MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT

2 Page 1 of 31 M CH I N T Chương II M CH PHÂN C C VÀ KHU CH Ð I TÍN HI U NH DÙNG BJT ******* 1. M c tiêu. 2. Ki n th c cơ b n c n có khi h c chương này. 3. Tài li u tham kh o liên quan n chương. 4. N i dung: 2.1 Phân c c c nh. 2.2 Phân c c n nh b ng c c phát. 2.3 Phân c c b ng c u chia i n th . 2.4 Phân c c b ng h i ti p i n th . 2.5 M t s d ng m ch phân c c khác. 2.6 Thi t k m ch phân c c. 2.7 BJT ho t ng như m t chuy n m ch. 2.8 Tính khu ch i c a BJT. 2.9 M ch khu ch i c c phát chung. 2.10 M ch khu ch i c c thu chung. 2.11 M ch khu ch i c c n n chung. 2.12 Phân gi i theo thông s h ơn gi n. 2.13 Phân gi i theo thông s h y . Bài t p cu i chương. 5. V n nghiên c u c a chương k ti p. Ta bi t BJT có th ho t ng trong 3 vùng: - Vùng tácng: (Vùng khu ch i hay tuy n tính) v i n i B-E phân c c thu n n i B-C phân c c ngh ch - Vùng b o hòa: N i B-E phân c c thu n N i B-C phân c c thu n - Vùng ngưng: N i B-E phân c c ngh ch Tùy theo nhi m v mà ho t ng c a transistor ph i ư c t trong vùng nào. Như v y, phân c c transistor là ưa các i n th m t chi u vào các c c c a transistor như th nào transistor ho t ng trong vùng mong mu n. Dĩ nhiên ngư i ta còn ph i th c hi n m t s bi n pháp khác n nh ho t ng transistor nh t là khi nhi t c a transistor thay i. Trong chương này, ta kh o sát ch y u BJT NPN nhưng các k t q a và phương pháp file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 2 of 31 phân tích v n úng v i BJT PNP, ch c n chú ý n chi u dòng i n và c c tính c a ngu n i n th 1 chi u. 2.1. PHÂN C C C Ð NH: (FIXED-BIAS) M ch cơ b n như hình 2.1 Phương pháp chung phân gi i m ch phân c c g m ba bư c: - Bư c 1 : Dùng m ch i n ngõ vào xác nh dòng i n ngõ vào (IB ho c IE). - Bư c 2: Suy ra dòng i n ngõ ra t các liên h IC=βIB IC=αIE - Bư c 3:Dùng m ch i n ngõ ra tìm các thông s còn l i ( i n th t i các chân, gi a các chân c a BJT...) Áp d ng vào m ch i n hình 2.1 * S b o hòa c a BJT: S liên h gi a IC và IB s quy t nh BJT có ho t ng trong vùng tuy n tính hay không. Ð BJT ho t ng trong vùng tuy n tính thì n i thu - n n ph i phân c c ngh ch. BJT NPN và c th hình 2.1 ta ph i có: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 3 of 31 thì BJT s i d n vào ho t ng trong vùng bão hòa. T i u ki n này và liên h IC=βIB ta tìm ư c tr s t i a c a IB, t ó ch n RB sao cho thích h p. 2.2. PHÂN C C N Ð NH C C PHÁT: (EMITTER - STABILIZED BIAS) M ch cơ b n gi ng m ch phân c c c nh, nhưng c c phát ư c m c thêm m t i n tr RE xu ng mass. Cách tính phân c c cũng có các bư c gi ng như m ch phân c c c nh. * S b o hòa c a BJT: Tương t như trong m ch phân c c c nh, b ng cách cho n i t t gi a c c thu và c c phát ta tìm ư c dòng i n c c thu b o hòa ICsat file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 4 of 31 Ta th y khi thêm RE vào, ICsat nh hơn trong trư ng h p phân c c c nh, t c BJT d bão hòa hơn. 2.3. PHÂN C C B NG C U CHIA I N TH : (VOLTAGE - DIVIDER BIAS) M ch cơ b n có d ng hình 2.3. Dùng nh lý Thevenin bi n i thành m ch hình 2.3b Trong ó: • M ch n n - phát: VBB= RBBIB+VBE+REIE Thay: IE=(1+β)IB • Suy ra IC t liên h : IC=βIB file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 5 of 31 * Cách phân tích g n úng: Trong cách phân c c này, trong m t s i u ki n, ta có th dùng phương pháp tính g n úng. Ð ý là i n tr ngõ vào c a BJT nhìn t c c B khi có RE là: Ta th y, n u xem n i tr c a ngu n VBE không áng k so v i (1+β)RE thì Ri=(1+β)RE. N u Ri>>R2 thì dòng IB
2 Page 6 of 31 Trong cách tính phân c c này, ta th y không có s hi n di n c a h s β. Ði m tĩnh i u hành Q ư c xác nh b i IC và VCE như v y c l p v i β. Ðây là m t ưu i m c a m ch phân c c v i i n tr c c phát RE vì h s β r t nh y i v i nhi t m c dù khi có RE khu ch i c a BJT có suy gi m. 2.4. PHÂN C C V I H I TI P ÐI N TH : (Dc Bias With Voltage Feedback) Ðây cũng là cách phân c c c i thi n n nh cho ho t ng c a BJT 2.5. M T S D NG M CH PHÂN C C KHÁC M ch phân c c b ng c u chia i n th và h i ti p i n th r t thông d ng. Ngoài ra tùy trư ng h p ngư i ta còn có th phân c c BJT theo các d ng sau ây thông qua các bài t p áp d ng. 2.5.1. Xác nh VC, VB c a m ch hình 2.6 2.5.2. Xác nh VCE, IE c a m ch hình 2.7 2.5.3. Xác nh VC, VB, VE c a m ch hình 2.8 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 7 of 31 2.6. THI T K M CH PHÂN C C Khi thi t k m ch phân c c, ngư i ta thư ng dùng các nh lu t căn b n v m ch i n như nh lu t Ohm, nh lu t Kirchoff, nh lý Thevenin..., t các thông s ã bi t tìm ra các thông s chưa bi t c a m ch i n. Ph n sau là m t vài thí d mô t công vi c thi t k . 2.6.1. Thí d 1: Cho m ch phân c c v i c tuy n ngõ ra c a BJT như hình 2.9. Xác nh VCC, RC, RB. T ư ng th ng l y i n: VCE=VCC-RCIC ta suy ra VCC=20V Ð có các i n tr tiêu chu n ta ch n: RB=470KΩ; RC=2.4KΩ. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 8 of 31 Ch n RB=1,2MΩ 2.6.3. Thi t k m ch phân c c có d ng như hình 2.11 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 9 of 31 Ði n tr R1, R2 không th tính tr c ti p t i n th chân B và i n th ngu n. Ð m ch ho t ng t t, ta ph i ch n R1, R2 sao cho có VB mong mu n và sao cho dòng qua R1, R2 g n như b ng nhau và r t l n i v i IB. Lúc ó 2.7. BJT HO T Ð NG NHƯ M T CHUY N M CH BJT không nh ng ch ư c s d ng trong các m ch i n t thông thư ng như khu ch i tín hi u, dao ng... mà còn có th ư c dùng như m t ng t i n (Switch). Hình 2.12 là mô hình căn b n c a m t m ch o (inverter). Ta th y i n th ngõ ra c a VC là o i v i i n th tín hi u áp vào c c n n (ngõ vào). Lưu ý là ây không có i n áp 1 chi u phân c c cho c c n n mà ch có i n th 1 chi u n i vào c c thu. M ch o ph i ư c thi t k sao cho i m i u hành Q di chuy n t tr ng thái ngưng d n sang tr ng thái b o hòa và ngư c l i khi hi u th tín hi u vào i tr ng thái. Ði u này có nghĩa là IC=ICEO ≈ 0mA khi IB=0mA và VCE=VCEsat=0V khi IC=ICsat (th t ra VCEsat thay i t 0,1V n 0,3V) - hình 2.12, Khi Vi=5V, BJT d n và ph i thi t k sao cho BJT d n b o hòa. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 10 of 31 m ch trên, khi vi=5V thì tr s c a IB là: Th i u ki n trên ta th y: nên th a mãn BJT ho t ng trong vùng b o hòa. -Khi vi=0V, IB=0mA, BJT ngưng và IC=ICEO=0mA; i n th gi m qua RC lúc này là 0V, do ó: VC=VCC-RCIC=5V - Khi BJT b o hòa, i n tr tương ương gi a 2 c c thu-phát là: N u coi VCEsat có tr trung bình kho ng 0,15V ta có: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 11 of 31 Như v y ta có th coi Rsat#0Ω khi nó ư c m c n i ti p v i i n tr hàng KΩ. - Khi vi=0V, BJT ngưng, i n tr tương ương gi a 2 c c thu-phát ư c ký hi u là Rcut-off K t q a là gi a hai c c C và E tương ương v i m ch h Thí d : Xác nh RC và RB c a m ch i n hình 2.15 n u ICsat=10mA Khi b o hòa: Ta ch n IB=60µA m b o BJT ho t ng trong vùng b o hòa V y ta thi t k : RC=1KΩ file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 12 of 31 RB=150KΩ Trong th c t , BJT không th chuy n t c th i t tr ng thái ngưng sang tr ng thái d n hay ngư c l i mà ph i m t m t th i gian. Ði u này là do tác d ng c a i n dung 2 m i n i c a BJT. Ta xem ho t ng c a BJT trong m t chu kỳ c a tín hi u (hình 2.16) - Khi chuy n t tr ng thái ngưng sang tr ng thái d n, BJT ph i m t m t th i gian là: ton=td+tr (2.14) td: Th i gian t khi có tín hi u vào n khi IC tăng ư c 10% giá tr c c i tr: Th i gian IC tăng t 10% n 90% giá tr c c i. - Khi chuy n t tr ng thái d n sang tr ng thái ngưng, BJT ph i m t m t th i gian là: toff=ts+tf (2.15) ts: Th i gian t khi m t tín hi u vào n khi IC còn 90% so v i tr c c i tf: Th i gian t khi IC 90% n khi gi m còn 10% tr c c i. Thông thư ng toff > ton Thí d 1 BJT bình thư ng: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 13 of 31 ts=120ns ; tr=13ns tf=132ns ; td=25ns V y: ton=38ns ; toff=132ns So sánh v i 1 BJT c bi t có chuy n m ch nhanh như BSV 52L ta th y: ton=12ns; toff=18ns. Các BJT này ư c g i là transistor chuy n m ch (switching transistor) 2.8. TÍNH KHU CH Ð I C A BJT Xem m ch i n hình 2.17 Gi s ta ưa m t tín hi u xoay chi u có d ng sin, biên nh vào chân B c a BJT như hình v . Ði n th chân B ngoài thành ph n phân c c VB còn có thành ph n xoay chi u c a tín hi u vi(t) ch ng lên. vB(t)=VB+vi(t) Các t C1 và C2 ngõ vào và ngõ ra ư c ch n như th nào có th xem như n i t t - dung kháng r t nh - t n s c a tín hi u. Như v y tác d ng c a các t liên l c C1, C2 là cho thành ph n xoay chi u c a tín hi u i qua và ngăn thành ph n phân c c m t chi u. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 14 of 31 V BJT, ngư i ta thư ng dùng m ch tương ương ki u m u re hay m ch tương ương theo thông s h. Hình 2.20 mô t 2 lo i m ch tương ương này 2 d ng ơn gi n và y file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 15 of 31 * D ng ơn gi n * D ng y Hình 2.20 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 16 of 31 Do ó ngu n ph thu c βib có th thay th b ng ngu n gm.vbe 2.9. M CH KHU CH Ð I C C PHÁT CHUNG 2.9.1 M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c c nh và n nh c c phát. 2.9.2 M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c b ng c u chia i n th và n nh c c phát. 2.9.3 M ch khu ch i c c phát chung phân c c b ng h i ti p i n th và n nh c c phát. Tín hi u ưa vào c c n n B, l y ra c c thu C. C c phát E dùng chung cho ngõ vào và ngõ ra 2.9.1. M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c c nh và n nh c c phát M ch cơ b n như hình 2.21 và m ch tương xoay chi u như hình 2.22 Tr s β do nhà s n xu t cho bi t file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 17 of 31 Tr s re ư c tính t m ch phân c c: T m ch tương ương ta tìm ư c các thông s c a m ch. * Ð l i i n th : D u - cho th y vo và vi ngư c pha file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 18 of 31 Ð tính t ng tr ra c a m ch, u tiên ta n i t t ngõ vào (vi=0); áp m t ngu n gi tư ng có tr s vo vào phía ngõ ra như hình 2.23, xong l p t s Khi vi=0 ⇒ ib = 0 ⇒ βib=0 (tương ương m ch h ) nên Chú ý: Trong m ch cơ b n hình 2.21 n u ta m c thêm t phân dòng CE (như hình 2.24) ho c n i th ng chân E xu ng mass (như hình 2.25) thì trong m ch tương ương xoay chi u s không còn s hi n di n c a i n tr RE (hình 2.26) file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 19 of 31 Phân gi i m ch ta s tìm ư c: Th t ra các k t qu trên có th suy ra t các k t qu hình 2.22 khi cho RE=0 2.9.2. M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c b ng c u chia i n th và n nh c c phát Ðây là d ng m ch r t thông d ng do có n nh t t. M ch cơ b n như hình 2.27 và m ch tương ương xoay chi u như hình 2.28 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 20 of 31 So sánh hình 2.28 v i hình 2.22 ta th y hoàn toàn gi ng nhau n u thay RB=R1//R2 nên ta có th suy ra các k t qu : Chú ý: Trong m ch i n hình 2.27, n u ta m c thêm t phân dòng CE c c phát (hình 2.29) ho c n i th ng c c phát E xu ng mass (hình 2.30) thì trong m ch tương ương cũng không còn s hi n di n c a RE Các k t qu trên v n úng khi ta cho RE=0 2.9.3. M ch khu ch i c c phát chung phân c c b ng h i ti p i n th và n nh c c phát M ch t ng quát như hình 2.31 và m ch tương ương xoay chi u ư c v hình 2.32 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000