Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại 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....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJTChương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJTChương IIMẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎDÙNG BJTTa 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. Nhưvậy, phân cực transistor là đưa các điện thế một chiều vào các cực của transistor như thếnào để transistor hoạt động trong vùng mong muốn. Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiệnmột số biện pháp khác để ổn định hoạt động transistor nhất là khi nhiệt độ của transistorthay đổi. Trong chương này, ta khảo sát chủ yếu ở BJT NPN nhưng các kết qủa và phươngpháp phân tích vẫn đúng với BJT PNP, chỉ cần chú ý đến chiều dòng điện và cực tính củanguồn điện thế 1 chiều.2.1. PHÂN CỰC CỐ ÐỊNH: (FIXED-BIAS) Mạch cơ bản như hình 2.1Phương 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 IE). B - Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ IC=βIB IC=αIETrương Văn Tám II-1 Mạch Điện TửChương 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 haykhông. Ðể BJT hoạt động trong vùng tuyến tính thì nối thu - nền phải phân cực nghịch. ỞBJT 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 tatìm được trị số tối đa của IB, từ đó chọn RB sao cho thích hợp. B BTrương Văn Tám II-2 Mạch Điện TửChương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT2.2. 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 mộtđiện trở RE xuống mass. Cách tính phân cực cũng có các bước giống như ở mạch phâncực cố định. * Sự bảo hòa của BJT: Tương tự như trong mạch phân cực cố định, bằng cách cho nối tắt giữa cực thu vàcực 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 2.3bTrong đó:Trương Văn Tám II-3 Mạch Điện TửChương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT • Mạch nền - phát: VBB= RBBIB+VBE+REIE B 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 tínhgần 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 thìRi=(1+β)RE. Nếu Ri>>R2 thì dòng IBChương 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 tĩnhđiều hành Q được xác định bởi IC và VCE như vậy độc lập với β. Ðây là một ưu điểm củamạch phân cực với điện trở cực phát RE vì hệ số β rất nhạy đối với nhiệt độ mặc dù khi cóRE độ khuếch đại của BJT có suy giảm.2.4. PHÂN CỰC VỚI HỒI TIẾP ÐIỆN THẾ: (Dc Bias WithVoltage Feedback) Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt động của BJT2.5. MỘT SỐ DẠNG MẠCH PHÂN CỰC KHÁC Mạch phân cực bằng cầu chia điện thế và hồi tiếp điện thế rất thông dụng. Ngoài ratùy trường hợp người ta còn có thể phân cực BJT theo các dạng sau đây thông qua các bàitập áp dụng.Trương Văn Tám II-5 Mạch Điện TửChương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT2.6. THIẾT KẾ MẠCH PHÂN CỰC Khi thiết kế mạch phân cực, người ta thường dùng các định luật căn bản về mạch điệnnhư định luật Ohm, định luật Kirchoff, định lý Thevenin..., để từ các thông số đã biết tìmra các thông số chưa biết của mạch điện. Phần sau là một vài thí dụ mô tả công việc thiếtkế. 2.6.1. Thí dụ 1: Cho mạch phân cực với đặc tuyến ngõ ra của BJT như hình 2.9. Xác định VCC, RC,RB. ...