Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 3

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

2.2.3. Phân cực và ổn định nhiệt điểm công tác của tranzito a. Nguyên tắc chung (nhắc lại) Chuyển tiếp emitơ - bazơ luôn phân cực thuận Chuyển tiếp colectơ - bazơ luôn phân cực ngược Nếu dùng tranzito loại pnp thì Nếu dùng tranzito loại npn thì Vì vậy: UC

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 3

2.2.3. Phân cực và ổn định nhiệt điểm công tác của tranzito a. Nguyên tắc chung (nhắc lại) Chuyển tiếp emitơ - bazơ luôn phân cực thuận Chuyển tiếp colectơ - bazơ luôn phân cực ngược Vì ếuy:ùng tranzito loại pnp thì Nếu dùng tranzito loại npn thì Nvậ d UC < UB < UE (+nguồn vào E) UE < UB < UC (+ nguồn vào C) C C E E • Hướng dòng điện và điện áp thực tế ở tranzitopnp luôn ngược so với ở tranzito npn. 1
b. Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh • Đường tải tĩnh được xác định trên họ đặc tuyến ra tĩnh • Điểm công tác tĩnh nằm trên đường tải tĩnh. Nó xác định giá trị dòng điện và điện áp trên tranzito khi chưa có tín hiệu vào. • Xét sơ đồ như hình vẽ. Phương trình đường tải: UCE= ECC - IC . Rt IC mA 2 IB =40A IB = 20A IB =0A UCE V 20 • Là một phương trình tuyến tính nên chỉ cần xác định hai điểm đặc biệt: khi IC=0 -> UCE= ECC và khi tranzito thông hoàn toàn UCE= 0 -> IC = ECC / Rt. 2
c. Ổn định điểm công tác tĩnh khi nhiệt độ thay đổi • Tranzito là linh kiện bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ. • Hai đại lượng nhạy cảm với nhiệt độ nhất là UBE và dòng ngược Icbo Do IC = IB + ( + 1) Icbo nên nhiệt độ thay đổi làm điểm công tác bị trôi. • Đánh giá độ ổn định nhiệt qua hệ số S=  IC /  Icbo d. Phân cực cho tranzito bằng dòng cố định • IB = (ECC- UBE) / Rb . Do UBE là điện áp phân cực thường có giá trị khoảng 0,3V đối với tranzito Ge và khoảng 0,6V với tranzito Si là nhỏ so với ECC nên ta có thể lấy gần đúng: IB  ECC / Rb -> IB cố định • Mạch điện đơn giản, độ ổn định nhiệt phụ thuộc hệ số k.đại dòng tĩnh của tranzito. • Mạch ứng dụng khi yêu cầu độ ổn định nhiệt không cao. 3
e. Phân cực cho tranzi to bằng điện áp phản hồi • Rb được nối trực tiếp giữa colectơ và bazơ của tranzito • ECC = (IC + IB ). Rt + UCE hay ECC = (IC + IB ). Rt + IBRb + UBE Bỏ qua UBE ta có: ECC = (IC + IB ). Rt + IBRb . Ta giả sử nhiệt độ tăng làm IC tăng thì U Rt cũng tăng lên nên UCE giảm. Mặt khác: UCE = U Rb + UBE sẽ làm giảm dòng phân cực IB -> IC giảm. Nếu thiết kế mạch phù hợp sao cho sự tăng IC do nhiệt độ bằng sự giảm IC do cấu trúc của mạch phân cực ta có được độ ổn định nhiệt • Ưu điểm: mạch có độ ổn định nhiệt cao hơn. • K. điểm: hệ số K. đại tín hiệu bị giảm vì tín hiệu ra ở C qua Rb tác động trở lại ngược pha với tín hiệu lối vào. • Khắc phục: Chia Rb thành hai điện trở. Mạch phân cực bằng dòng emitơ. 4
e. Phân cực cho tranzi to bằng dòng emitơ (tự phân cực) • Điện trở R1 và R2 là một bộ phân áp tạo nên UB cố định. • Nếu UB UBE thì ta có thể coi IE UB /RE và mạch điện có độ ổn định Giả sử nhiệt độ tăng làm IC tăng dẫn đến điểm là việc bị trượt lên trên đường đặc tuyến tĩnh. Do IE = IC + IB nên IE cũng tăng theo làm U RE tăng. Vì UB cố định KếUquE +à điểm ênm việgiảmợ-c kéo iảm.ng • = t R ả l U BE n là U BE c đư > IB g xuố và giữ ổn định. • Muốn mạch hoạt động tốt phải chọn trị số R1, R2, RE phù hợp. UB IC • Đây là mạch có độ ổn định nhiệt cao IB nhưng RE đã gây sụt áp tín hiệu đưa vào mạch k. đại làm giảm hệ số K. IR2 • Nếu tín hiệu là xoay chiều thì khắc phục bằng cách nối song song tụ CE với RE. CE 5
2.2.4. Tranzito trường (FET) • Nguyên lý hoạt động: dựa vào hiệu ứng trường để điều khiển độ dẫn điện của đơn tinh thể bán dẫn. Dòng điện do một loại hạt dẫn đa số tạo ra. • Ưu điểm: Xử lí, gia công tín hiệu với độ tin cậy cao. Tiêu hao năng lượng cực bé. a. Cấu tạo loại cực cửa tiếp giáp JFETKênh bán dẫn Si-n được : bao quanh bằng một lớp bán dẫn p và D Drain nối ra ngoài ba điện cực như hình vẽ. Hoạt động: Tuỳ theo giá trị UGS phân cực ngược mà lớp tiếp giáp có độ rộng khác G Gate nhau làm thay đổi tiết diện kênh dẫn DS Si-n nên điều khiển được dòng ID D D p G - Kênh n G+ Kênh p S Source S S 6
SỰ KHÁC NHAU VỀ ĐIỆN ÁP PHÂN CỰC UC < UB < UE (+nguồn vào E) UE < UB < UC (+ nguồn vào C) C C E E Tính tương đương giữa các cực:E  S; B  G; CD D D G+ p G- n Kênh Kênh S S 7
• Đặc tuyến của JFET kênh n ID mA Đặc tuyến ra ID= f1(UDS)| UGS =CONST B A UGS= 0V 10 Vùng gần gốc UDS nhỏ ID tăng UGS= -1V mạnh JFET giống điện trở UGS= -2V thuần UDS V Vùng giữa AB (đặc tuyến nằm 10 ngang) gọi là vùng thắt hay Nếu điểm làm việc được chọn là vùng bão hoà. Do UDS đủ lớn giao giữa đường tải tĩnh và đặc nên ID phụ thuộc mạnh vào tuyến lối ra thì thế phân cực UGS (tiết diện kênh dẫn). UGS phải nhận giá trị âm (đây là điểm khác biệt cần lưu ý so Vùng bên phải điểm B gọi là với tranzito bipolar). vùng đánh thủng. UDS lớn đã Chú ý: Các loại FET khác nhau gây ion hoá thác lũ gần cực D có mạch phân cực  làm mất t/c bán dẫn. 8
Đặc tuyến truyền đạt ID= f2(UGS)| UDS =CONST • Đặc tuyến truyền đạt của JFET ID mA có UGS nhận giá trị âm. UDS = 10V • Khi UGS tăng thì ID cũng tăng gần như tỉ lệ với độ dẫn điện của 8 kênh Nếu tăng UDS • Nếu tăng UDS sang giá trị lớn 4 hơn thì đường đặc tuyến dịch trái, UGS0 có giá trị âm hơn. • Khi sử dụng tranzito trường cần UGS V -2 -4 chú ý hai nhóm các tham số: UGS0 - Tham số giới hạn: IDmax; UGS max ; UGS0. - Tham số làm việc: Điện trở trong hay điện trở vi phân đầu ra ri =  UDS / IDkhi UGS=const. ri thể hiện độ dốc đặc tuyến trong vùng bão hoà. Độ hỗ dẫn của đặc tuyến truyền đạt. Điện trở vi phân đầu vào. Khả năng làm việc ở tần số cao nhất. 9
b. Tranzito trường có cực cửa cách ly (MOSFET) ±G +G +D +D S S • Cấu tạo: Trên đế Si - p Si 02 tạo vùng bán dẫn n có n+ n+ nồng độ tạp chất cao n+ hơn. Si-p Si-p • Nối ra ngoài các điện cực như hình vẽ. Cực đế Cực đế • Có hai loại MOSFET: - Kênh đặt sẵn - Kênh cảm ứng Kênh đặt sẵn Kênh cảm ứng Ký hiệu tranzito trường có cực cửa cách li trong Work Bench 10
2.3. KHUẾCH ĐẠI 2.3.1. Những vấn đề chung a. Nguyên lý xây dựng tầng K.đại -Phần tử cơ bản là Tranzito (điện trở điều khiển được sự biến đổi) -Phải đảm bảo biên độ thành phần xoay chiều (tín hiệu vào, ra) không vượt quá thành phần một chiều (điện áp nguồn nuôi). -Mạch điện có trạng thái ban đầu xác định. b. Các chỉ tiêu và tham số |K| - Hệ số khuếch đại K= Đại lượng ra/Đại lượng vào, KU,KI - Đặc tính biên độ theo tần số K(f) K0 f - Trở kháng vào, trở kháng ra. 0,7K0 f - Độ méo. 11
c. Các chế độ làm việc của một tầng khuếch đại IC mA ECC/ Rc//Rt IBmax • Hai điều kiện cơ bản: M - Phân cực cho phần tử K.đại IB0 P IC0  - Ổn định nhiệt chế độ tĩnh IB =0A N • Chế độ làm việc là điểm P  xác định trên đường tải. UCE V UC0 ECC • Nếu P nằm ở giữa đường tải -> tầng K.đại làm việc ở chế độ A • Nếu P nằm dịch về phía N -> tầng K.đại làm việc ở chế độ AB • Nếu P nằm tại N -> tầng K.đại làm việc ở chế độ B • Nếu P nằm ngoài khoảng MN -> tầng K.đại làm việc ở chế độ khoá (Trên M: thông bão hoà. Dưới N: cấm bão hoà) 12
d. Hồi tiếp trong các tầng khuếch đại • Hồi tiếp là đưa tín hiệu ra tác động trở lại lối vào. • Đặc trưng cho hồi tiếp là hệ số  • Tuỳ theo trường hợp cụ thể có các tên gọi: hồi tiếp điện áp, dòng điện; hồi tiếp dương, âm; hồi tiếp song song, nối tiếp... • Hệ số K.đại khi có hồi tiếp là một số phức: . . K  k exp j k    exp j K • Hệ số K.đại khi có hồi tiếp K . K ht  β 1  K • Các trường hợp xẩy ra: Kβ 0 < Kβ < 1 hồi tiếp làm tăng hệ số K.đại 0 1 (hồi tiếp dương). Nếu Kβ  1 xẩy ra hiện + + – tượng tự kích -> mạch dao động • Kβ < 0 hồi tiếp làm giảm hệ số K.đại (hồi tiếp âm), tăng ổn định, và mở rộng giải tần. 13
2.3.2a. Tầng khuếch đại E chung • Nhiệm vụ các linh kiện. IC mA ECC/ Rc//Rt IBmax M IB0 P IC0  IB =0A N  UCE V UC0 ECC Trở vào: Rv=R1//R2//rv khoảng 1->3k • Trở ra: Rra = Rc. • Ki= . Rc//Rt/Rt có chỉ số tương đối lớn • Ku= . Rc//Rt/Rn + Rv khoảng 20->100 • Kp= Ku . Ki khoảng 200 -> 5000 lần • 14
Tần số tín hiệu? Hệ số khuếch đại điện áp? Pha của tín hiệu? 15
Suy giảm về phía tần số cao và thấp? Dải thông? 16
Độ lệch pha phụ thuộc tần số? 17
2.3.2b. Tầng khuếch đại C chung (lặp lại emitơ) • Nhiệm vụ các linh kiện... • Trở vào: Rv=R1//R2//rv. Điện trở vào lớn là một trong những ưu điểm của mạch CC. Nó dùng để phối hợp trở kháng tốt với các nguồn tín hiệu có trở trong lớn. • Ki= (1+ ). RE//Rt/Rt Khi RE=RC thì Ki của mạch EC vàCC gần như nhau. • Trở ra: Rra = RE // rE. Trở ra nhỏ nên phối hợp tốt với trở tải nhỏ. • Ku= (1+). RE //Rt/Rn + Rv . Hệ số Ku  1 (luôn nhỏ hơn 1) • Kp= Ku . Ki nên KP  Ki. 18
Tần số tín hiệu? Hệ số khuếch đại điện áp? Pha của tín hiệu? 19
Suy giảm về phía tần số thấp? Dải thông? 20