Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT
Chương II
MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ
DÙNG BJT
Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng:
- Vùng tác động: (Vùng khuếch đại hay tuyến tính)
với nối B-E phân cực thuận
nối B-C phân cực nghịch
- Vùng bảo hòa: Nối B-E phân cực thuận
Nối B-C phân cực thuận
- Vùng ngưng: Nối B-E phân cực nghịch
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 transistor 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.
Trong chương này, ta khảo sát chủ yếu ở BJT NPN nhưng các kết qủa và phương
pháp phân tích vẫn đúng với BJT PNP, chỉ cần chú ý đến chiều dòng điện và cực tính của
nguồn điện thế 1 chiều.
2.1. PHÂN CỰC CỐ ÐỊNH: (FIXED-BIAS)
Mạch cơ bản như hình 2.1
Phương pháp chung để phân giải mạch phân cực gồm ba bước:
- Bước 1 : Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào (IB hoặc IBE).
- Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ IC=βIB IC=αIE
Trương Văn Tám II-1 Mạch Điện Tử
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT
- Bước 3:Dùng mạch điện ngõ ra để tìm các thông số còn lại (điện thế tại các chân,
giữa các chân của BJT...)
Áp dụng vào mạch điện hình 2.1
* Sự bảo hòa của BJT:
Sự liên hệ giữa IC và IB sẽ quyết định BJT có hoạt động trong vùng tuyến tính hay
không. Ðể BJT hoạt động trong vùng tuyến tính thì nối thu - nền phải phân cực nghịch. Ở
BJT NPN và cụ thể ở hình 2.1 ta phải có:
thì BJT sẽ đi dần vào hoạt động trong vùng bão hòa. Từ điều kiện này và liên hệ IC=βIB ta
tìm được trị số tối đa của IB, từ đó chọn RBBB sao cho thích hợp.
Trương Văn Tám II-2 Mạch Điện Tử
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT
2.2. PHÂN CỰC ỔN ÐỊNH CỰC PHÁT: (EMITTER -
STABILIZED BIAS)
Mạch cơ bản giống mạch phân cực cố định, nhưng ở cực phát được mắc thêm một
điện trở RE xuống mass. Cách tính phân cực cũng có các bước giống như ở mạch phân
cực cố định.
* Sự bảo hòa của BJT:
Tương tự như trong mạch phân cực cố định, bằng cách cho nối tắt giữa cực thu và
cực phát ta tìm được dòng điện cực thu bảo hòa ICsat
Ta thấy khi thêm RE vào, ICsat nhỏ hơn trong trường hợp phân cực cố định, tức BJT dễ
bão hòa hơn.
2.3. PHÂN CỰC BẰNG CẦU CHIA ĐIỆN THẾ:
(VOLTAGE - DIVIDER BIAS)
Mạch cơ bản có dạng hình 2.3. Dùng định lý Thevenin biến đổi thành mạch hình 2.3b
Trong đó:
Trương Văn Tám II-3 Mạch Điện Tử
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT
• Mạch nền - phát:
VBB= RBBIB+VBBE+REIE
Thay: IE=(1+β)IB
• Suy ra IC từ liên hệ: IC=βIB
* Cách phân tích gần đúng:
Trong cách phân cực này, trong một số điều kiện, ta có thể dùng phương pháp tính
gần đúng. Ðể ý là điện trở ngõ vào của BJT nhìn từ cực B khi có RE là:
Ta thấy, nếu xem nội trở của nguồn VBE không đáng kể so với (1+β)RE thì
Ri=(1+β)RE. Nếu Ri>>R2 thì dòng IB<<I2 nên I1# I2, nghĩa là R2//Ri # R2. Do đó điện thế
tại chân B có thể được tính một cách gần đúng:
Vì Ri=(1+β)RE # βRE nên thường trong thực tế người ta có thể chấp nhận cách tính
gần đúng này khi βRE ≥ 10R2.
Trương Văn Tám II-4 Mạch Điện Tử
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT
Khi xác định xong VB, VE có thể tính bằng:
Trong cách tính phân cực này, ta thấy không có sự hiện diện của hệ số β. Ðiểm tĩnh
điều hành Q được xác định bởi IC và VCE như vậy độc lập với β. Ðây là một ưu điểm của
mạch phân cực với điện trở cực phát RE vì hệ số β rất nhạy đối với nhiệt độ mặc dù khi có
RE độ khuếch đại của BJT có suy giảm.
2.4. PHÂN CỰC VỚI HỒI TIẾP ÐIỆN THẾ: (Dc Bias With
Voltage Feedback)
Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt động của BJT
2.5. MỘT SỐ DẠNG MẠCH PHÂN CỰC KHÁC
Mạch phân cực bằng cầu chia điện thế và hồi tiếp điện thế rất thông dụng. Ngoài ra
tùy trường hợp người ta còn có thể phân cực BJT theo các dạng sau đây thông qua các bài
tập áp dụng.
Trương Văn Tám II-5 Mạch Điện Tử