Chương 2: Transistor hai lớp tiếp giáp - BJT

Chia sẻ: Doanvan Thuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

507
lượt xem 178
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu: 1948: Transistor đầu tiên (Bell Lab); Các loại transistor (TST): BJT, FET; BJT: bipolar junction transistor : Transistor hai lớp tiếp giáp

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 2: Transistor hai lớp tiếp giáp - BJT

0ҥFKÿLӋQWӱ CHÖÔNG 2: TRANSISTOR HAI LÔÙP TIEÁP GIAÙP - BJT 2.1 Giôùi thieäu 2.2 Doøng chaûy trong BJT 2.3 Khueách ñaïi doøng trong BJT 2.4 Giaûi tích maïch BJT baèng ñoà thò 2.5 Tính toaùn coâng suaát 2.6 Tuï Bypass voâ haïn 2.7 Tuï gheùp voâ haïn 2.8 Maïch Emitter Follower 2.9 Môû roäng “We make a living by what we get, we make a life by what we give”. - Winston Churchill, Sir (1874-1965) http://www.khvt.com Chöông 2 1
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.1 Giôùi thieäu x 1948: Transistor ñaàu tieân (Bell Lab) x Caùc loaïi transistor (TST): BJT, FET x BJT: Bipolar Junction Transistor: Transistor hai lôùp tieáp giaùp 2.2 Doøng chaûy trong BJT x Caáu taïo vaø kyù hieäu x Doøng chaûy trong BJT EB: Phaân cöïc thuaän CB: Phaân cöïc nghòch IC DI E I CBO IE I B IC IB (1 D ) I E I CBO §1 D · I CBO IB ¨ I ¸ C © D ¹ D D Ñaët: E 1D Löu yù: Caáu hình B chung (CB – Common Base configuration) http://www.khvt.com Chöông 2 2
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.2.1 Moái noái Emitter – Base (EB) Xem moái noái EB nhö moät Diode phaân cöc thuaän hoaït ñoäng ñoäc laäp (iD = iE; vD = vEB) x DCLL vaø Ñaëc tuyeán EB 1 V DCLL: i E v EB EE Re Re x Maïch töông ñöông ñôn giaûn vE = VEBQ = VJ (0.7V: Silicon; 0.2V: Germanium) rd = 0 V EE V EBQ I EQ Re http://www.khvt.com Chöông 2 3
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.2.2 Moái noái Collector – Base (CB) Töø quan heä: I C DI E I CBO , maïch töông ñöông cuûa moái noái CB: E IE IC C E IE IC C VEBQ DIE ICBO VEBQ DIE Diode lyù töôûng IB IB B B VÍ du 1ï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ: D | 1, ICBO | 0; VEE = 2V; Re = 1k; VCC = 50V; Rc = 20k; vi = 1sinZt. Tính iE vaø vCB. Re E 1 C 3 V EE vi V EBQ B iE 1.3 1.0 sin Zt (mA) 2 Rc Re vi VEE VCC vCB VCC Rc iC VCC Rc i E iE E C iC V EE V EBQ Rc Re Rc vCB VCC Rc vi VEBQ Re Re vi vCB 24 20 sin Zt (V) B VEE VCC Heä soá khueách ñaïi tín hieäu xoay chieàu: Av = 20 http://www.khvt.com Chöông 2 4
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.3 Khueách ñaïi doøng trong BJT D Quan heä giöõa iC vaø iB (boû qua ICBO): iC | E u iB vôùi E 1D Heä soá khueách ñaïi tín hieäu nhoû: 'iC E u 'iB 'E u iB 'iC 'E Suy ra: E iB h fe 'iB 'iB Xem gaàn ñuùng: h fe | E { hFE Löu yù: E cuûa caùc TST cuøng loaïi coù theå thay ñoåi nhieàu theo töøng TST. Ví du 2ï: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Xaùc ñònh heä soá khueách ñaïi doøng tín hieäu nhoû. 9 Caáu hình E chung (CE – Common Emitter configuration) 9 Transistor npn iB C VBB vi VBEQ 1 iC x Ngoõ vaøo: iB I BQ ib 2 3 Rc Rb B Rb E VBB VBEQ vi vôùi: I BQ vaø ib vi Rb Rb VCC x Ngoõ ra: iC | E u i B E u ( I BQ ib ) I CQ ic VBB ic Heä soá khueách ñaïi doøng tín hieäu nhoû: Ai E ib http://www.khvt.com Chöông 2 5
0ҥFKÿLӋQWӱ Ñaëc tuyeán VA ngoõ ra caáu hình E chung x Vuøng baõo hoøa: vCE d VCEsat Quan heä giöõa iC vaø iB laø khoâng tuyeán tính x Vuøng chuû ñoäng: VCEsat d vCE d BVCEO Quan heä tuyeán tính: E iC E u iB I CBO D Giôùi haïn doøng: IC-cutoff d iC d ICmax Ví duï 3: VCC = 10V, Rb = 10K, Rc = 1K. TST: E = 100, VBE = 0.7V, VCEsat = 0.1V. Tìm ñieàu kieän laøm vieäc (IC vaø VCE) cuûa TST khi: a) VBB = 1.5V b) VBB = 10.7V V BB V BE IB ; VCE VCC I C Rc Rb 2 3 Rb 1 Rc a) IB = 0.08mA; IC = EIB = 8mA VCE = 2V: TST hoaït ñoäng trong vuøng tích cöïc. VBB b) IB = 1mA; Giaû söû IC = EIB = 100mA VCE = -90 !!! VCC TST hoaït ñoäng trong vuøng baõo hoøa: VCE = VCEsat = 0.1 VCC VCE 10 0.1 IC 9.9mA Rc 1K http://www.khvt.com Chöông 2 6
0ҥFKÿLӋQWӱ Maïch töông ñöông ic 1 C hfeib + R0 vce _ 1 E 2.4 Giaûi tích maïch BJT baèng ñoà thò Maïch khueách ñaïi cô baûn Maïng phaân cöïc RL R2 RL B 1 1 R2 2 VCC 2 VCC 3 1 3 ii ii VCC 1 B Rb Rb Re R1 Re R1 VBB VBB http://www.khvt.com Chöông 2 7
0ҥFKÿLӋQWӱ x Maïng phaân cöïc (Maïch töông ñöông Thevenin): R1 Rb V BB VCC Thieát keá: R1 R1 R2 1 V BB / VCC R1 R2 VCC Rb R2 Rb R1 R2 V BB x Hoaït ñoäng cuûa maïch khueách ñaïi (DC) 9 Ngoõ ra: VCC vCE iC R L i E Re Vôùi iC = DiE | iE, suy ra: VCC vCE iC ( R L Re ) : DCLL 9 Ngoõ vaøo: V BB i B Rb v BE i E Re V BB v BE V BB v BE Boû qua ICBO: iB = (1-D)iE, suy ra: i E Re (1 D ) Rb 1 Re Rb 1 E Ñeå loaïi boû söï thay ñoåi cuûa iE do E thay ñoåi, choïn Re >> Rb/(1+E). 9 Tónh ñieåm Q (ICQ, VCEQ): V BB V BEQ § R · I CQ | I EQ ; VCEQ VCC (V BB 0.7)¨¨1 L ¸¸ Re © Re ¹ http://www.khvt.com Chöông 2 8
0ҥFKÿLӋQWӱ x Giaûi tích baèng ñoà thò 9 Tín hieäu nhoû: ic iC I CQ vaø: v ce vCE VCEQ 9 Quan heä pha: ib taêng, ic, ie taêng, vce giaûm 9 Ñieáu kieän ñeå iC coù theå dao ñoäng cöïc ñaïi (max swing): (Giaû söû VCEsat = 0 vaø IC-cutoff = 0) VCC / 2 I CQ R L Re VCEQ VCC / 2 http://www.khvt.com Chöông 2 9
0ҥFKÿLӋQWӱ Ví duï 4: Tìm Q ñeå coù max swing: 1 +9V DCLL: 9 | VCEQ I CQ (1000 200) R2 RL 1k VCC / 2 Max swing: ICEQ = = 3.75 mA E = 100 R L Re VCEQ = VCC / 2 = 4.5 V R1 Re 200 Ví duï 5: Tìm R1 vaø R2 trong ví duï 4 ñeå ñaït ñöôïc Max Swing 1 +9V VBQ = VBE + VEQ = VBE + IEQ u Re | VBE + ICQ u Re RL 1 1k Choïn Re >> Rb/(1+E), thöôøng choïn: Rb Re (1 E ) = 2K Rb 10 E = 100 VBB = VRb + VBQ = IBQRb + VBQ | (ICQ/E)(0.1ERe) + VBE + ICQRe Re VBB = VBE + ICQ(1.1Re) = 0.7 + (3.75E-3)(1.1)(200) = 1.525 V 200 VBB Rb Suy ra: R1 = 2.4K 1 V BB / VCC V R2 Rb CC = 11.8K V BB http://www.khvt.com Chöông 2 10
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.5 Tính toaùn coâng suaát x Coâng thöùc toång quaùt: 1T 1T P ³ V (t ) I (t )dt P ³ (Vav v (t ))( I av i (t ))dt T0 T0 V(t) = Vav + v(t) 1T I(t) = Iav + i(t) P Vav I av ³ v (t )i (t )dt T0 Trong ñoù:Vav, Iav: Giaù trò trung bình v(t), i(t): Thaønh phaàn thay ñoåi theo thôøi gian coù trung bình baèng 0. x Coâng suaát trung bình tieâu taùn treân taûi (Coâng suaát xoay chieàu) 1T 2 MaxSwing: max(Icm) = ICQ = VCC PL,ac ³ ic R L dt T0 2( R L R e ) 2 Giaû söû ic laø tín hieäu sin: ic = IcmsinZt VCC RL 2 Suy ra: max(PL,ac) = PL,ac I cm RL 8( R L Re ) 2 2 Ñeå cöïc ñaïi hoùa coâng suaát tieâu taùn treân taûi: Choïn RL >> Re 2 VCC Suy ra: max(PL,ac) | 8R L http://www.khvt.com Chöông 2 11
0ҥFKÿLӋQWӱ x Coâng suaát nguoàn cung caáp trung bình 1T 1T VCC PCC ³ VCC iC dt ³ VCC ( I CQ ic )dt Max Swing: ICQ = T0 T0 2( R L R e ) 2 VCC Suy ra: PCC = PCC VCC I CQ 2( R L R e ) 2 VCC Vôùi RL >> Re: PCC | 2 RL x Coâng suaát trung bình treân Transistor 1T 1T 1T 1T 2 PC ³ vCE iC dt ³ >VCC ( RL Re )iC @iC dt ³ VCC iC dt ( R L Re ) ³ iC dt T0 T0 T0 T0 PC PCC PL PE : “Baûo toaøn naêng löôïng” 2 1T 2 1T 2 I cm Khai trieån: ³ iC dt ³ I CQ I cm sin Z t
dt 2 I CQ T0 T0 2 2 2 I cm Suy ra: PC PCC ( R L Re ) I CQ ( R L Re ) 2 TST tieâu thuï coâng suaát cöïc ñaïi khi khoâng coù tín hieäu: http://www.khvt.com Chöông 2 12
0ҥFKÿLӋQWӱ 2 max(PC) = PCC R L Re
I CQ 2 2 VCC VCC Max Swing: max(PC) = | 4( R L R e ) 4 R L x Hieäu suaát PL,ac 9 Hieäu suaát: K PCC 2 I cm R L / 2
Max Swing: K 2 VCC / 2 RL VCC Hieäu suaát cöïc ñaïi khi Icm cöïc ñaïi: max(Icm) = ICQ | (Giaû söû RL >> Re) 2 RL 2 VCC / 8R L Suy ra: max(K) = 0.25 2 VCC / 2 RL 9 Tyû soá coâng suaát tieâu taùn TST cöïc ñaïi treân coâng suaát taûi xoay chieàu cöïc ñaïi: (Thieát keá: Choïn TST coù chæ soá coâng suaát tieâu taùn cöïc ñaïi thích hôïp) 2 max( PC ) VCC / 4RL | 2 2: max( PL,ac ) VCC / 8R L http://www.khvt.com Chöông 2 13
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.6 Tuï Bypass voâ haïn Re: + Taïo doøng phaân cöïc ICQ vaø taêng ñoä oån ñònh phaân cöïc (C3). _ Giaûm hieäu suaát; Giaûm heä soá khueách ñaïi ñoái vôùi tín hieäu nhoû xoay chieàu (C4) Söû duïng tuï bypass (Giaû söû Ceov, ñoái vôùi tín hieäu xoay chieàu: ZC = 1/(jCZ) o 0) DCLL: R DC R L Re RL 1 V iB iC IC VCE CC VCC R DC R DC ii Rb iE ACLL: v ce R L ic Re Rac RL Ce 1 VBB ic v ce (Goác toïa ñoä Q) Rac “Destiny is what we make”. - Anonymous http://www.khvt.com Chöông 2 14
0ҥFKÿLӋQWӱ Max Swing: Q trung ñieåm ACLL VCEQ I CQ Rac Thay vaøo DCLL: 1 I CQ I CQ Rac
VCC R DC R DC VCC I CQ R DC Rac VCC VCEQ 1 R DC / Rac 2.7 Tuï gheùp (coupling capacitor) voâ haïn Tuï gheùp: Ngaên doøng DC qua taûi. VCC DCLL: RDC = Re + Rc 1 ACLL: Rac = Rc // RL Rc Cc VCC Max Swing: I CQ R DC Rac iB iC iL VCC ii iE VCEQ Rb RL 1 R DC / Rac VBB Re Ce Rc Doøng qua taûi (AC): i L ic R L Rc http://www.khvt.com Chöông 2 15
0ҥFKÿLӋQWӱ 2.8 Maïch Emitter Follower VCC VCC R2 vB = vBE + vE Xem vBE | VBE = 0.7 Cb Cb vi = vb | ve: “Follower” vi Rb vi R1 Re Re vE vE VBB a) Maïch Emitter Follower b) Maïch töông ñöông VCC DCLL: RDC = Re Cb ACLL: Rac = Re // RL Ce vi Rb Re RL vL VBB c) Maïch Emitter Follower vôùi taûi AC http://www.khvt.com Chöông 2 16