bài giảng Kỹ thuật điện tử và tin học phần 4

Khi sử dụng FET trong các mạch điện tử, cần lưu ý tới một số đặc điểm chung nhất sau đây: - Việc điều khiển điện trở kênh dẫn bằng điện áp UGS trên thực tế gần như không làm tổn hao công suất của tín hiệu, điều này có được do cực điều khiển hầu như cách li về điện với kênh dẫn hay điện trở lối vào cực lớn (109 ¸1013 W so với loại tranzito bipolal dòng điện dò đầu vào gần như bằng không,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
bài giảng Kỹ thuật điện tử và tin học phần 4 Khi sử dụng FET trong các mạch điện tử, cần lưu ý tới một số đặc điểm chung nhất sau đây: - Việc điều khiển điện trở kênh dẫn bằng điện áp UGS trên thực tế gần như không làm tổn hao công suất của tín hiệu, điều này có được do cực điều khiển hầu như cách li về điện với kênh dẫn hay điện trở lối vào cực lớn (109 ¸1013 W so với loại tranzito bipolal dòng điện dò đầu vào gần như bằng không, với công nghệ CMOS điều này gần đạt tới lí tưởng. Nhận xét này đặc biệt quan trọng với các mạch điện tử analog phải làm việc với những tín hiệu yếu và với mạch điện tử digital khi đòi hỏi cao về mật độ tích hợp các phần tử cùng với tính phản ứng nhanh và chi phí năng lượng đòi hỏi thấp của chúng. - Đa số các FET có cấu trúc đối xứng giữa 2 cực máng (D) và nguồn (S). Do đó các tính chất của FET hầu như không thay đổi khi đổi lẫn vai trò hai cực này. - với JFET và MOSFET chế độ nghèo, dòng cực máng đạt cực đại ID IDmax, lúc điện áp đặt vào cực cửa bằng không UGS = 0. Do vậy chúng được gọi chung là họ FET thường mở. Ngược lại, với MOSFET chế độ giầu, dòng ID =0 lúc UGS = 0 nên nó mới được gọi là họ FET thường khoá. Nhận xét này có ý nghĩa khi xây dựng các sơ đồ khoá ( mạch lôgic số ) dựa trên công nghệ MOS. -Trong vùng gần gốc của họ đặc tuyến ra của FET khi UDS £ 1,5V, dòng cực máng ID tỉ lệ với UGS. Lúc đó, FET tương đương như một điện trở thuần có giá trị thay đổi được theo UGS. Dòng ID càng nhỏ khi khi UGS càng âm với loại kênh n, hoặc ngược lại ID càng nhỏ khi UGS > 0 càng nhỏ với loại kênh p. Hình 2.54 mô tả họ đặc tuyến ra của FET trong vùng gần gốc. ID UGS UDS Hình 2.54a: Đặc tuyến ra vùng gần gốc 70 Hình 2.54b: Dạng đóng vỏ MOSFET trong thực tế Sử dụng tính chất này của FET, có thể xây dựng các bộ phận áp có điều khiển đơn giản như hình 2.55. Ura r (U ) = DS dK Khi đó hệ số chia áp là: η= (2-98b) Uvao R + rDS (UdK ) phụ thuộc vào điện áp điều khiển UdK, thường chọn R>> rDS0 để dải η đủ rộng. Lưu ý là khi UDS > 1V tính chất tuyến tính giữa ID và UDS( với các UGS khác nhau ) không còn đúng nữa. Nếu sử dụng cảvùng xa gốc hơn 1V, cần tuyến tính hoá theo m ạch hình 2.55b. Điện trở R2 đưa một phần điện áp UDS tới cực cửa bổ sung cho UGS bù lại phần cong của rDS. Khi chọn R2= R3 >> rDS thì 1 UGS = (UdK + UDS) (2-99) 2 và họ đặc tuyến ra được tuyến tính hoá trong một đoạn UDS từ 1V tới 1,5V. 71 Hình 2.55: Nguyên lí bộ phân áp có điều khiển dùng JFET -Tương tự như với tranzito lưỡng cực, tồn tại 3 kiểu mắc FET trong các mạch khuếch đại là máng chung MC, nguồn chung NC và c ửa chung. Tuy nhiên mạch cửa chung rất ít gặp trong thực tế. Hai dạng MC và NC cho trên hình 2.56 với các tham số tóm tắt của từng loại trong ý nghĩa là một tầng khuếch đại điện áp (xem thêm ở mục 2.3). Mạch nguồn chung Mạch máng chung 1 Ku = Hệ số khuếch đại điện áp Ku = -S(RD//rDS) = -SRD 1+ [S(R S // rDS )] Rvào= rGS ® ¥ Rvào= rGS ® ¥ Điện trở vào Điện trở ra Rra= (RD//rDS) Rra = RS//(1/S) (2-100) (2-101) -Khi thay thế các FET kênh n bằng loại FET kênh p trong các m ạch điện, cần thay đổi cực tính các điện áp nguồn cũng như cực tính các điôt và tụ hoá được sử dụng trong đó. Lúc đó các chức năng chủ yếu của mạch không thay đổi, cũng giống như với hai loại tranzito lưỡng cực npn và pnp tương ứng đã xét. 72 Hình 2.56: Nguyên lí mạch Sc và Dc 2.3. KHUẾCH ĐẠI 2.3.1. Những vấn đề chung a – Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại Một ứng dụng quan trọng nhất của tranzito là sử dụng nó trong các mạng để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu (mà thường gọi là mạch khuếch đại). Thực chất khuyếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng của nguồn cung cấp 1 chiều (không chứa đựng thông tin) được biến đổi thành dạng năng lượng xoay chiều (có quy luật biến ...