Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 1










PHẦN 1
LÝ THUYẾT


Chương 1: Diode bán dẫn
Chương 2: Transistor lưỡng cực BJT
Chương 3: Hồi tiếp
Chương 4: Khuếch đại tín hiệu nhỏ
Chương 5: Khuếch đại công suất
Chương 6: Một số vấn đề liên quan

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chương 1: DIODE BÁN DẪN

1.1.
Cấu tạo của diode bán dẫn
A
K
Gồm một miền tiếp xúc giữa hai bán dẫn khác loại: bán dẫn loại P và bán dẫn
loại N, có tính chất chỉ dẫn điện theo một chiều nhất định, thường được gọi là chuyển
tiếp P-N. Chuyển tiếp P-N với hai điện cực nối ra phía miền P gọi là anôt, phía miền N
gọi là Katôt.
P N
Anôt

Katôt


Diode thường và ký hiệu
Vật liệu chế tạo diode chủ yếu là Germanium (Ge) và Silic (Si)
Tuỳ theo phạm vi ứng dụng mà ta có các loại diode khác nhau như: diode chỉnh
lưu, diode Zener, diode biến dung
1.2.
Nguyên lý làm việc của diode
Vì diode có cấu tạo cơ bản dựa trên chuyển tiếp P – N, nên nguyên lý làm việc
của diode dựa trên hiện tượng xảy ra trong chuuyển tiếp P - N
1.2.1. Khi chuyển tiếp P-N chưa có sự phân cực:
E
txuùc
P
P
n
P
P
n
n
n
+
-
I
troâi
N
I
khueách taùn
P



Do có sự chênh lệch về nồng độ P
p
>> P
n
cho nên điện tử
n
p
<< n
n
khuếch tán từ bán dẫn N sang bán dẫn P (sự khuếch tán của hạt đa sô) tạo nên dòng
khuếch tán có chiều từ P sang N. Trên đường khuếch tán điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp
với nhau làm cho vùng ở mặt tiếp xúc có ít hạt dẫn.
Ở bề mặt tiếp xúc bên bán dẫn P có các ion âm, bên bán dẫn N có ion dương,
hình thành miền trung gian ở lớp tiếp xúc sinh ra điện trường tiếp xúc có chiều từ N
→ P. Điện trường này gây ra I
trôi
của các hạt tối thiểu số (điện tử ở bán dẫn P, lỗ trống
ở bán dẫn N) và làm cản chuyển động của dòng I
kt.
Quá trình này cứ tiếp tục cho đến
một lúc nào đó I
trôi
= I
kt
.
Ta nói tiếp xúc P - N ở trạng thái cân bằng.
Vậy dòng qua tiếp giáp P - N bằng 0
1.2.2. Khi tiếp xúc P - N phân cực thuận:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 2

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


Khi đặt một hiệu điện thế (như hình vẽ) vào tiếp xúc P- N thì xuất hiện một
điện trường ngồi có chiều từ P - N. Nên E
tiếp xúc
giảm, do đó dòng khuếch tán I
kt
tăng
và I
trơi
giảm. Dòng chảy qua tiếp xúc P - N chủ yếu là dòng I
kt
có chiều từ P → N.
Biểu thức biểu dẫn mối quan hệ giữa dòng và điện áp.
I = I
s
(e
qV/kT

- 1)
I
s
: dòng ngược bão hồ, có giá trị rất nhỏ.
q: điện tích của hạt q = 1,6.10
-19
Cu
k: hằng số Boltman k = 1,38.10

-23
J/
0
K
T: nhiệt độ (K)
V: điện áp đặt lên hai đầu tiếp xúc P - N
Vậy dòng điện chảy trong tiếp xúc P-N trong trường hợp này phân cực thuận: là
dòng I
kt
có chiều từ P → N. đây là đặc trưng chỉnh lưu của tiếp xúc P - N
1.2.3. Khi tiếp xúc P - N phân cực nghịch:
P
I
khuếch tán
N
I
trôi
-
+
E
txúc
E
ng
V


Khi tiếp xúc P - N được phân cực nghịch thì điện áp gây ra một điện trường E
ng

có chiều từ N → P. Điện trường này cùng chiều với E

tx
nên tổng điện trường tại vùng
tiếp xúc làm giảm dòng khuếch tán và tăng dòng trơi. Nhưng nồng độ hạt thiểu số rất
bé nên dòng trơi có giá trị rất nhỏ.
I = I
s
(e
KT
qV−
-1) ≈ -I
s

1.3.
Đặc tuyến Volt - Ampe
V
γ
V
BR
V(v)
I(mA)
Phân cực thuận
Phân cực nghòch

* Đặc tuyến V - A của diode
V
BR
: điện trở đánh thủng
Vγ: điện áp ngưỡng của diode
Vγ của điện áp Ge (nhiệt độ phòng) = 0,35 V


Đồ án mơn học Kỹ thuật mạch Điện tử 3

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


Vγ của điện áp Si (nhiệt độ phòng) = 0,7 V
Khi V > Vγ: diode dẫn (có dòng chạy qua)

BR
VV ≥
: dòng do hạt thiểu số tạo ra tăng mạnh.
1.4.
Hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp P - N
Khi chuyển tiếp P - N bị phân cực nghịch thì dòng ngược I
s
nhỏ. Khi tăng điện
áp phân cực nghịch đến một giá trị nào đó thì dòng I
s
tăng mạnh làm cho chuyển tiếo P
- N dẫn điện được theo chiều ngược. Chuyển tiếp P - N bị đánh thủng.
* Đánh thủng về điện (có hai loại: đánh thủng thác lũ, đường hầm )
* Đánh thủng về nhiệt
* Đánh thủng về nhiệt điện.
Đánh thủng thác lũ xảy ra ở chuyển tiếp P - N có nồng độ pha tạp thấp (vùng
điện tích không gian lớn)
Đánh thủng đường hầm xảy ra ở chuyển tiếp P - N có nồng độ pha tạp cao
(vùng điện tích không gian hẹp).
Khi V
pc
nghịch lớn: điện trường nội lớn → gia tốc cho các hạt dẫn thiểu số (n là

lỗ trống và p là điện tử). Các hạt này chuyển động mạnh va chạm vào các điện tử khác
làm phát sinh hạt dẫn điện mới. Quá trình cứ tiếp diễn → I
s
tăng mạnh. Ta nói chuyển
tiếp P -N bị đánh thủng.
Đối với chất bán dẫn Si có V
z
= 5,6V (đánh thủng đường hầm)
1.5.
Các thông số cơ bản của diode
1.5.1. Điện trở một chiều: (điện trở thuận, điện trở nghịch)
R
dc
=
I
V

V: điện áp giữa hai đầu diode.
I: dòng chạy qua diode.
1.5.2. Điện trở xoay chiều: (điện trở thuận, điện trở nghịch)
r
AC
=
I
V
Δ
Δ

ΔV: khoảng biến thiên điện áp.
ΔI: khoảng biến thiên dòng điện.

1.5.3. Dòng điện thuần I
F
:
Là dòng điện tối đa chảy qua diode khi diode được phân cực thuận.
1.5.4. Điện áp ngưỡng (Vγ):
Là điện áp tối thiểu để diode dẫn.
1.5.5. Điện áp ngưỡng cực đại: (Vng/max) - PIV
Là điện áp tối đa đặt lên diode mà diode không bị đáng thủng.

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 4

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT

2.1. Cấu tạo
BJT được tạo thành bởi hai chuyển tiếp P-N nằm rất gần nhau, có ba lớp bán
dẫn và tuỳ theo trình tự sắp xếp P-N mà ta có hai loại BJT PNP và NPN

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 5









Lớp bán dẫn thứ nhất gọi là lớp Emitter (miền Emitter), cực được lấy ra từ miền
Emitter gọi là cực Emitter (cực E).
Lớp bán dẫn thứ hai gọi là miền Base (gốc), cực được lấy ra từ miền này là cực
Base (cực B).
Lớp bán dẫn th
ứ ba gọi là miền Collector (thu), cực được lấy ra từ miền này là
cực Collector (cực C).
Nồng độ pha tạp của các miền là hoàn toàn khác nhau:
- Miền Emitter có nồng độ pha tạp lớn nhất 10
19
÷ 10
21
nguyên tử.
- Miền Base có nồng độ pha tạp thấp nhất. Nồng độ pha tạp miền Base càng
thấp càng lợi về hệ số truyền đạt.
- Miền Collector có nồng độ pha tạp trung bình 10
13
÷ 10
15
nguyên tử.
Do có sự phân bố như vậy sẽ hình thành các lớp chuyển tiếp P-N gần nhau.
- Chuyển tiếp Emitter (J
E
) giữa miền E-B.
- Chuyển tiếp Collector (J
C
) giữa miền C-B.

2.2. Nguyên lý hoạt động & khả năng khuếch đại của BJT
Xét BJT loại N-P-N làm ví dụ: Ta có sơ đồ mạch điện như hình vẽ:










Nguồn E
1
(có sức điện động một vài vôn) làm cho chuyển tiếp J
E
phân cực
thuận. Nguồn E
2
(thường cỡ 5 – 20 vôn) làm cho chuyển tiếp collector J
C
phân cực
nghịch. E
1
, E
2
được gọi là các nguồn điện áp phân cực. R
E
, R
C
là các điện trở phân cực.
Khi chưa cấp nguồn tại các tiếp giáp P-N, do có sự chênh lệch về nồng độ pha
tạp giữa các miền nên sinh ra các hiện tượng khuếch tán (sự khuếch tán của các hạt

điện tích (điện tử và lỗ trống) nên bên trong nó hình thành hai tiếp giáp J
E
và J
C
cân
bằng động. Khi có nguồn E
2
, chuyển tiếp J
C
bị phân cực nghịch thì có dòng I
CBo

chạy từ N sang P (chiều của lỗ trống). Dòng I
CBo
nhỏ cỡ 0,01 đến 0,1µA.
N P N
P
N
P C
E
E
C
B
B
B
E
B
E
C
E

E
1
2
E
J
E
I
C
J
C
B
R
E
I
CBo
I
E

N P N
C

I
B

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Khi có nguồn E
1

thì J
E
được phân cực thuận nên các điện tử ở miền N dễ dàng
khuếch tán qua miền P. Đồng thời lỗ trống ở miền P khuếch tán qua miền N. Trên
đường khuếch tán chúng tái hợp lại với nhau.
Do nồng độ lỗ trống của miền P rất ít nên chỉ có một số điện tử được tái hợp, số
còn lại di chuyển đến J
C
.

Do J
C
được phân cực nghịch nên các điện tử từ miền P dễ
dàng di chuyển qua J
C
đến miền C tạo nên dòng I
C
có chiều từ N đến P.
Lượng điện tích từ dương nguồn E
1
đến miền B để bù lại số lỗ trống bị tái hợp
tạo nên dòng I
B
. B
Ta có quan hệ:I
B
+ IB
C
+ I
CBo

= I
E
I
E
tỷ lệ với số điện tử ở miền E phát xạ (đi vào) miền B.
I
B
tỷ lệ với số điện tử tái hợp trong miền B.
I
C
tỷ lệ với số điện tử từ miền E đến miền C.
Gọi α = số điện tử đến được cực C/số điện tử từ miền E đi vào miền B
= I
C
/I
E
< 1.
α gọi là hệ số truyền dòng điện (0,9 đến 0,99).
Gọi β = I
C
/I
B
>> 1 là hệ số khuyếch đại dòng điện. B
Thông thường I
CBo
rất nhỏ nên I
E
= I
B
+ I

C

Mối quan hệ giữa
α
&
β
:

1+
=
α
α
β

Chế độ làm việc như trên của BJT (J
E
phân cực thuận, J
C
phân cực nghịch) gọi
là chế độ khuếch đại. Ngoài ra, BJT còn làm việc ở chế độ khoá. Ở chế độ đó, hoặc cả
hai chuyển tiếp J
E
, J
C
đều phân cực nghịch, hoặc cả hai đều phân cực thuận.
- Khi J
E
, J
C
đều phân cực nghịch (trạng thái khoá).

- Khi J
E
, J
C
đều phân cực thuận (trạng thái dẫn bảo hoà, còn gọi là trạng thái
mở), BJT liên tục giao hoán giữa hai trạng thái này.
2.2.1 Chế độ ngưng dẫn:
Tiếp giáp J
C
và J
E
phân cực ngược. Ở chế độ này BJT được dùng như một khoá
điện tử. Do tiếp giáp J
C
và J
E
phân cực ngược nên chỉ có dòng phân cực ngược (dòng
rò) rất nhỏ. Nên xem như không có dòng chạy qua các tiếp giáp. Ở chế độ này BJT tắt.
Điều kiện để BJT tắt là J
E
phân cực ngược, tương ứng V
BE
≤ 0.

+V
CC
B
E
C






2.2.2 Chế độ dẫn khuếch đại:
Ở chế độ này J
C
phân cực ngược và J
E
phân cực thuận.
Tiếp giáp J
E
phân cực thuận nên hàng rào thế đối với các hạt dẫn đa số giảm,
electron chuyển từ E sang B và lỗ trông dời từ B sang E. Do bề dày miền B rất nhỏ nên
phần lớn điện tử từ miền E sang đều tập trung tại tiếp giap J
C
tạo ra dòng I
E
rất lớn.
Một phần điện tử từ miền E sang miền B được tai hợp taọ thanh dòng I
B
.Tiếp giáp J
C

được phân cực ngược nên kéo các hạt dẫn tiểu số ở vùng B là điện tử (do B là loại p)
sang vùng C tạo nên dòng I
C
. Như vậy dòng I
E
gồm hai thành phần là dòng I

B
và I
C
.
Do nồng độ pha tạp của miền B rất nhỏ so với miền E, nên dòng I
E
rất lớn so
với I
B
cho nên có thể xem I
C
≈ I
E
.
Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 6

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chế độ này sử dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật mạch tương tự. Như vậy BJT
làm việc ở chế độ khuếch đại từ tiếp giáp J
E
phân cực thuận còn tiếp giáp J
C
phân cực
ngược.
Hệ thức liên hệ giữa các dòng điện:
I
E

=I
C
+ I
B

Hệ thức truyền đạt dòng điện:

E
C
I
I
=
α

Hệ số khuếch đại dòng điện:

B
C
I
I
=
β

2.2.3 Chế độ dẫn bão hòa:
Ở chế độ này J
E
và J
C
đều phân cực thuận.
Điều kiện BJT dẫn bảo hoà là: i

b ≥
min
β
c
i
2.3. Ba sơ đồ của BJT
Như đã biết, BJT có 3 điện cực: Emitter, Base, Collector. Tuỳ theo việc chọn
điện cực nào làm nhánh chung cho mạch vào và mạch ra mà có 3 sơ đồ cơ bản sau:
2.3.1. Mạch Base chung (BC):


Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 7

* Transistor NPN mắc kiểu BC




V
CB
I
E
I
B
I
C
V
BE

Trong mạch này, tín hiệu cần khuếch đại đưa vào giữa cực E và cực B, tín hiệu

sau khi khuếch đại lấy ra giữa cực C và B. Rõ ràng cực B là nhánh chung của mạch
vào và mạch ra.
2.3.2. Mạch Emitter chung (EC):

* Transistor NPN mắc kiểu EC
V
CE
I
B
I
I
E
C


V
BE



Trong mạch này, cực E là cực chung giữa mạch vào và mach ra. Dòng điện vào
là I
B
, dòng điện ra I
C
, điện áp vào V
BE
, điện áp ra V
CE
.

2.3.3. Mạch Collector chung (CC):

* Transistor NPN mắc kiểu CC
I
B
I
C
I
E
V
CE
V
BC




Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


Trong mạch này, tín hiệu cần khuếch đại đưa vào giữa cực B và C. Tín hiệu sau
khi khuếch đại lấy ra giữa cực E và C. Nên C là nhánh chung của mạch vào và mạch
ra, do đó gọi là mạch collector chung.
2.4. Đặc tuyến Vôn – Ampe của BJT
Đặc tuyến Vôn – Ampe là đồ thị diễn tả các mối tương quan giữa dòng điện và
điện áp trên BJT.
BJT có ba họ đặc tuyến cơ bản:
- Đặc tuyến vào: Nêu quan hệ giữa dòng và áp ở ngõ vào.
- Đặc tuyến ra: Nêu quan hệ giưũa dòng và áp ở ngõ ra.
- Đặc tuyến truyền đạt dòng điện: Quan hệ giữa dòng điện ra và dòng

điện vào (khi áp ngõ ra = const).
2.4.1. Mạch Base chung (BC):
2.4.1.1. Đặc tuyến vào: Mô tả quan hệ giữa dòng vào I
E
với điện áp đầu vào V
BE
ứng
với các giá trị điện áp khác nhau của áp ra V
CB
. Ta có họ đặc tuyến vào của mạch BC:
I
E
= f(V
BE
)
V
CB
= const


V
CB2
V
CB1
I
E (mA)



(V

CB1
> V
CB2
)




v
BE
(V)


Họ đặc tuyến vào tĩnh của BJT mắc BC
2.4.1.2. Họ đặc tuyến ra: Ta có họ đặc tuyến ra của BC:
I
C
= f(V
CB
)
I
E
= const


Vùng khuếch đại
Vùng dẫn bão hoà
I
C
(mA)

I
E
= 3 mA
V
CB
(V)
I
E
= 2 mA
I
E
= 0 mA
I
E
= 1 mA
3
2
1
Vùng đánh thủng
chuyển tiếp J
C
I
CBo













Họ đặc tuyến ra tĩnh của BJT mắc BC.
Họ đặc tuyến này có những đặc điểm sau:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 8

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



- Đặc tuyến gần như song song với trục hoành, cắt trục tung ở các tung độ khác
nhau.
- Đường thấp nhất trên hình vẽ chỉ cách trục hoành một khoảng rất hẹp. Tung
độ này chính là giá trị dòng ngược Collector (I
CBo
).
- Trị số I
E
càng tăng, đặc tuyến càng dịch lên phía trên, nghĩa là I
C
càng tăng
theo.
- Có thể chia họ đặc tuyến ra thành 3 vùng: Vùng khuếch đại, vùng bảo hoà và
vùng đánh thủng.
2.4.1.3. Đặc tuyến truyền đạt dòng điện:


I
E
(mA)
V
CB2
V
CB1
I
C (mA)
( V
CB1
> V
CB2
)










Họ đặc tuyến truyền đạt dòng điện của BJT mắc BC
2.4.2. Mạch Emitter chung (EC):
Tương tự như mạch BC, mạch này cũng có 3 họ đặc tuyến cơ bản
2.4.2.1. Đặc tuyến vào: Phản ánh quan hệ giữa dòng và áp của chuyển tiế
p J
E

ở ngõ
vào. Ta có họ đặc tuyến vào mắc kiểu EC:
I
B
= f(V
BE
)
V
CE
= const

2.4.2.2. Đặc tuyến ra: So với đặc tuyến ra của mạch BC, họ đặc tuyến này của mạch
EC có vài điểm khác:
- Đường thấp nhất phản ánh giá trị dòng điện ngược Collector (I
CEo
) và
I
CEo
> I
CBo
.

Vùng khuếch đại
Vùng dẫn
Bão hoà
I
b=100μA
I
C
(mA)

I
b=80μA
I
b=60μA
V
CE
(V)
I
b=40μA
I
b=20μA
I
b=0μA
6
4
5
3
2
1
Vùng đánh thủng













Họ đặc tuyến ra tĩnh của BJT mắc kiểu EC
2.4.2.3. Đặc tuyến truyền đạt dòng điện:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 9

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


I
C
= f(I
B
)
V
CE
= const.
2.4.3. Mạch Collector chung (CC):
Họ đặc tuyến vào có tính chất lý thuyết của mạch CC, trên thực tế ít dùng:
I
B
= f(V
BC
)
V
CE
= const

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 10


Họ đặc tuyến ra:
I
E
= f(V
EC
)
I
B
= const
Đặc tuyến truyền đạt dòng điện thì gần giống đặc tuyến tương ứng của mạch
EC bởi vì I
E
≈ I
C
.
I
E
= f(I
B
)
V
CE
= const
2.5. Phân cực và ổn định điểm làm việc cho BJT
2.5.1. Yêu cầu điểm làm việc tĩnh và tiêu chuẩn đánh giá:
Xét mạch phân cực cho BJT hoạt động ở chế độ khuếch đại. Khi phân cực cho
transistor thì tuỳ theo giá trị của các điện áp phân cực, ở trạng thái tĩnh mỗi dòng và áp
trên BJT có một giá trị xác định. Những tổ hợp giá trị đó xác định trên các đặc tuyến
một điểm hoạt động nhất định gọi là điểm làm việc tĩnh. Nhưng do ảnh hưởng của sự

biến động điện áp nguồn, của nhiệt độ môi truờng và các nhân tố khác, điểm làm việc
tính bị xê dịch. Trong đó ảnh hưởng của nhiệt độ là đáng quan tâm nhất.
Cụ thể, dòng ngược collector của BJT tăng nhanh theo nhiệt độ dẫn đến hệ số
khuếch đại β cũng tăng theo nhiệt độ, điện áp trên chuyển tiếp emitter V
BE
ứng với một
dòng điện I
S
= const giảm khi nhiệt dộ tăng.
Trong ba ảnh hưởng trên, thì ảnh hưởng theo nhiệt độ của I
CBo
là lớn nhất Do
đó, để đánh giá độ ổn định người ta đưa ra hệ số S gọi là hệ số ổn định nhiệt.
S = ∆I
C
/∆I
CBo
Trường hợp lý tưởng, S = 1 mạch ổn định nhất. Nếu S càng lớn mạch càng kém
ổn định.
Ta có: I
C
= βI
B
+ (1+β)I
CBo
∆I
C
= β∆I
B
+ (1+β)∆I

CBo
Chia cả hai vế cho ∆I
C
ta có:
1 = β. ∆I
B
/∆I
C
+ (1+β). ∆I
CBo
/∆I
C
Suy ra:
S = ∆I
C
/∆I
CBo
= (1+β)/(1-β.∆I
B
/∆IB
C
)
2.5.2. Phân cực cho BJT:
Về nguyên tắc, việc phân cực cho BJT làm việc trong chế độ khuếch đại phải
đảm bảo các yêu cầu sau:
- Tiếp giáp J
E
phân cực thuận, tiếp giáp J
c
phân cực ngược.

- Dòng I
C
phải lớn hơn rất nhiều so với dòng ngược I
CO
.
- Phải đảm bảo yêu cầu về công suất, nhiệt độ.
Mạch phân cực là mạch chia điện áp các cực E, B, C để BJT làm việc được đảm
bảo tiếp giáp BE phân cực thuận,tiếp giáp BC phân cực ngược.
Việc dùng cả E
B
và EB
C
trong một sơ đồ là không thuận tiện ta có thể bỏ E
B
B thay
vào đó là các mạch điện trở cung cấp điện áp sao cho V
BE
=E
B
, gọi là mạch phân cực.

Mạch phân cực có các dạng như sau:

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


- Mạch phân cực bằng dòng cố định.
- Mạch phân cực bằng điện áp phản hồi.
- Phân cực bằng cầu phân áp.
2.5.2.1. Mạch phân cực bằng dòng cố định:


I
B
I
C
R
B
R
C
+V
CC
V
BE
V
CE








Theo sơ đồ trên ta có:
V
B
=I
B
.R
B

+ V
BE
→ I
B
=
B
BEB
R
VV −

I
C
=
β
.I
B
Ta có: V
CC
= I
E
.R
C
+ V
CE
→ V
CE
= V
CC
– I
E

.R
C
Hệ số ổn định nhiệt S:
I
B
=f(I
C
) =const
I
B
độc lập với I
C
nên I
B
đối với IB
C
là một hàm hằng

C
B
I
I
Δ
Δ
=
C
B
dI
dI
= 0

S =
C
B
I
I
Δ
Δ
+
β
β
_1
1
= 1+β (lớn)
Như vậy S phụ thuộc vào β, do đó mạch kém ổn định. Ta thường mắc thêm điện
trở R
E
để ổn định nhiệt. Ta có:
V
BE
= V
B
– I
E
.R
E
Khi nhiệt độ tăng làm I
C
, I
E
tăng làm V

BE
giảm sẽ làm giảm các dòng I
C
, I
E
.
Nên R
E
được gọi là điện trở ổn định nhiệt.
Hệ số ổn định nhiệt lúc này:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 11
S = R
B
/[RB
E
+ R
B
B/(1+β)]
Để S không phụ thuộc vào β, phải chọn R
E
>> R
B
/(1+β). Thực tế thường chọn: B
R
E
= 10 R
B
/βB
min

2.5.2.2. Mạch phân cực bằng điện áp phản hồi:
Theo sơ đồ mạch ta có:
- Tính I
B
:
I
B
I
C
R
C
+V
CC
V
BE
V
CE
R
B
B

Với V
CC
= (I
B
+I
C
).R
C
+I

B
.R
B
+ V
BE
=I
B
((1+
β
).R
C
+R
B
) +VB
BE
→ I
B
=B
BC
BECC
RR
VV
++
−
).1(
β

- Tính I
C
: I

C
=
B
I.
β

- Tính V
CE
: Ta có V
CC
= (I
B
+I
C
).R
C
+ V
CE.
V
CE
= V
CC
-

(I
B
+I
C
).R
C


- Hệ số ổn định nhiệt S:

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Ta có: V
CC
= (I
B
+I
C
).R
C
+ I
B
.R
B
+ VB
BE
.
= I
B
(RB
C
+R
B
) + I
C.

R
C
+ V
BE
→ I
B
= -
BC
C
RR
R
+
.I
C
+
BC
BECC
RR
VV
+
−

S = (1+β)/
[1+β(R
C
/R
C
+R
B
)] B

Nếu R
C
>> R
B
thì S→ 1. B
R
C
: gọi là điện trở tải cực C của BJT, R
C
không được quá lớn.
2.5.2.3. Phân cực bằng cầu phân áp:


I
B
I
C
R
C
V
CC
V
BE
V
CE
R
B
_

+


V
B
I
E
R
E
V
CC
I
C
R
C
V
BE
V
CE
I
E
R
E
R
2
R
1
I
B











Trong đó: V
B
=
21
RR
V
CC
+
.R
2
R
B
=RB
1
// R
2
=
21
21
.
RR
RR
+


Tính I
B:
Ta có V
B
= I
B
.R
B
+ VB
BE
+ I
E
.R
E
= I
B
.
[]
EB
RR ).1(
β
+
+
+V
BE
→I
B
=
EB

BEB
RnR
VV
).(
β
++
−

Tính I
C
: I
C
=
B
I.
β

Tính V
CE
: Ta có
EECECCCC
RIVRIV
+
+
=
Xem I
C
≈ I
B
→

CEECCCC
VRRIV
+
+
= )(
→
).(
ECCCCCE
RRIVV
+
−=
Hệ số ổn định nhiệt S:
Ta có:
EEBEBBB
RIVRIV ++=
=
BEEEBB
VRIRRI
+
+
+ .).(
C

→
EB
BEB
C
EB
E
B

RR
VV
I
RR
R
I
+
−
+
+
−
=
.


C
B
C
B
dI
dI
I
I
=
Δ
Δ
= -
EB
E
RR

R
+

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 12

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



→S =
C
B
I
I
Δ
Δ
−
+
.
1
1
β
β
=
EB
E
RR
R
+
+

+
.
1
1
β
β

Nếu thoã mãn điều kiện: R
B
<< (1+β)RB
E
thì S = (R
B
B+R
E
)/R
E
Nhận xét: Ta thấy R
E
càng lớn, R
B
càng nhỏ thì mạch càng ổn định. Nhưng RB
E

quá lớn sẽ gây sụt áp trên R
E
làm giảm biên độ tín hiệu ra. Do đó phải mắc thêm tụ
C
E
//R

E
với giá trị đủ lớn để không ảnh hưởng đến tín hiệu xoay chiều.

2.5.3. Đường tải tĩnh và điểm làm việc:

Đường tải tĩnh được vẽ trên đặc tuyến ra tĩnh của BJT để nghiên cứu dòng điện
và điện áp ra tĩnh khi nó mắc trong mạch cụ thể nào đó ( khi có tải). Khi tín hiệu vào vi
=0 thì các dòng IB, IC, IE là các dòng tĩnh, điện áp tại các cực B, C, E là điện áp cố
định. Trạng thái tĩnh này gọi là trạng thái tĩnh một chiều. Khi vi ≠ 0 thì các giá trị dòng
điện và điện áp đầu vào và đầu ra biến thiên trong phạm vi nhỏ quanh giá trị tĩnh ban
đầu. Để khảo sát mạch ta sử dụng chế độ xoay chiều khi khi đó tải tĩnh sẽ dốc hơn và
đi qua điểm làm việc tĩnh Q.
Điểm làm việc tĩnh là điểm nằm trên đường tải xác định trên dòng điện và điện
áp BJT khi không có tín hiệu đặc vào (v
i
=0) nghĩa là xác định điều kiện phân cực cho
BJT.
Sơ đồ BJT mắc theo kiểu EC
Sơ đồ mạch:

I
B
I
E
I
C
U
r
R
B

R
C
R
E
R
t
C
P2
C
P1
V
i
+V
CC











Chế độ tĩnh của BJT mắc theo kiểu EC được xác định bởi 5 tham số I
B
, I
C
, I

E
,
V
CE
, V
BE
. Trong đó có trước một tham số, các tham số khác được xác định dựa vào đặc
tuyến vào ra của BJT.
Hệ số dặc tuyến vào: I
B
=f( ) khi VB
BE
V
CE
=const
Hệ số đặc tuyến ra: I
C
=f(V
CE
) khi V
BE
= const









Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 13

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Quan hệ đó được xác định đặc trưng bởi đường tải tĩnh:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 14
I
C
=f(V
CE
).
Theo sơ đồ ta có phương trình đường tải tĩnh:
V
CC
– I
C
R
C
– V
CE
– I
E
R
E
= 0
⇒
EC

CECC
C
RR
VV
I
+
=
-
(2.1) với I
C
= βI
B
và I
C
≈ I
E
Theo (2.1) ta vẽ được đường tải tĩnh như sau:
V
CE
(V)
V
CEQ
I
CQ
Q
I
C (mA)
V
CC
/(R

C
+ R
E
)
V
CC
Ib=100μA
Ib=80μA
Ib=40μA
Ib=20μA
Ib=0μA


Độ dốc đường tải tĩnh:

ECCE
C
RRdV
dI
+
=
1-

Về phương diện xoay chiều: cực C, E xem như nối tắt.
V
CC
+ i
C
.R
C

= 0 ⇒ i
C
= -
C
CC
R
V

Mà: I
C
=I
CQ
+ i
C
⇒ i
C
=I
C
- I
CQ
V
CE
=V
CEQ
+V
CC
⇒ V
CC
=V
CE

– V
CEQ
.
I
C
– I
CQ
= -
C
R
1
.(V
CE
– V
C
) (2.2). Với I
CQ
: dòng tĩnh.
Và (2.2) chính là phương trình đường tải động
Độ dốc đường tải động
C
R
1
>
EC
RR +
1

Giao điểm giữa đường tải tĩnh và đặc tuyến ra ứng với dòng bảo hoà I
Bo

là điểm làm việc tĩnh Q, để biên độ V
CE
lớn nhất ta chọn V
CE
nằm giữa đoạn (0, V
CEQ
).
Do đó điểm làm việc Q nằm giữa đường tải động.
Sau khi đã chọn được điểm tĩnh ta sẽ thiết lập vị trí của nó trên thực tế bằng
cách đặt lên các cực BJT những điện áp một chiều, vấn đề còn lại là ổn định điểm làm
việc tĩnh để đảm bảo yêu cầu chất lượng của mạch.














Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chương 3: HỒI TIẾP

3.1. Khái niệm
Mạch hồi tiếp là mạch lấy một phần năng lượng ở ngõ ra đưa về đầu vào để
làm tăng độ ổn định của mạch và cải thiện chất lượng của mạch.
3.2. Phân loại

Để phân loại hồi tiếp người ta dựa vào ba cơ sở.
3.2.1. Theo dạng tín hiệu hồi tiếp:
Mạch hồi tiếp điện áp là mạch lấy điện áp ra để tạo điện áp hồi tiếp đưa trở lại
đầu vào.
Mạch hồi tiếp dòng điện là mạch lấy dòng điện ra để tạo điện áp hồi tiếp đưa
trở lại đầu vào.
3.2.2 Theo cách ghép với tín hiệu vào:
Hồi tiếp song song là khi điện áp nguồn tín hiệu và điện áp hồi tiếp ghép song
song nhau, hay nói cách khác hồi tiếp song song là khi hai tín hiệu: tín hiệu nguồn và
tín hiệu hồi tiếp cùng đưa vào một cực của một transistor.
Hồi tiếp nối tiếp là khi điện áp nguồn tín hiệu và điện áp hồi tiếp ghép nối tiếp.
Nói cách khác hồi tiếp nối tiếp là khi tín hiệu nguồn và tín hiệu hồi tiếp đưa vào hai
cực khác nhau của một transistor.
3.2.3. Theo tác dụng khuếch đại:
Hồi tiếp âm là hồi tiếp mà tín hiệu đưa về ngược pha so với tín hiệu vào. Hồi
tiếp âm tuy làm giảm hệ số khuếch đại của mạch nhưng cải thiện chất lượng của bộ
khuếch đại nên được dùng phổ biến trong lĩnh vực khuếch đại.
Hồi tiếp dương có tín hiệu đưa về đồng pha với tín hiệu vào. Hồi tiếp dương
tuy làm tăng hệ số khuếch đại nhưng làm mất tính ổn định của mạch. Hồi tiếp dương
được dùng trong mạch dao động.
Trong đồ án này, ta chỉ đề cập đến hồi tiếp âm.

3.3. Lưu đồ chuẩn của bộ khuếch đại có hồi tiếp

K

Kht
K
n
Xht
K’
X
r

Xv
Xh
Xn





X
n
: là đại lượng đầu vào của mạch
K
n
: là hàm truyền của mạch vào
X
v
: là đại lượng ra của X
n
cũng chính là đại lượng vào của mạch có hồi tiếp.
X
h
: là đại lượng trực tiếp vào bộ khuếch đại

K: là hệ số khuếch đại của mạch khi không có hồi tiếp.
X
r
: là đại lượng ra
K
ht
: là hệ số khuếch đại của mạch hồi tiếp.
X
ht
: là đại lượng ra của mạch hồi tiếp.
Khi không có hồi tiếp thì K
tp
= K
n
.K
Khi có hồi tiếp thì K’
tp
= K
n
.K’
Ta có quan hệ:
X
r
= K.X
h
(3.1)
Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 15

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn




X
v
= K
n
.X
n
(3.2)
X
ht
= K
ht
.X
r
(3.3)
X
h
= X
v
- X
ht
(3.4) từ các biểu thức trên ⇒ X
h
=X
v
- K
ht
.X
r

=X
v
–
K
ht
.K.X
h
.
⇒X
v
= X
h
.(1+ K
ht
.K)
Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp:
K’ =
v
r
X
X
=
).1(
.
KKX
XK
hth
h
+
=

ht
KK
K
.1+

Hệ số khuếch đại toàn phần
K’
tp
= K
n
.K’ =
ht
n
KK
KK
.1
.
+
=
g
KK
n
.

Với g =1 + K.K
ht
: Độ sâu hồi tiếp
K
v
=K.K

ht
: Hệ số khuếch đại vòng
Nếu ⎥ g⎥ > 1 thì ⎥ K’⎥ <⎥ K⎥ ⇒ hồi tiếp âm
Nếu ⎥ g⎥ < 1 thì ⎥ K’⎥ >⎥ K⎥ ⇒ hồi tiếp dương
Trường hợp đặc biệt |K
v
| = |K.K
ht
| >> 1 thì K’ = X
r
/X
v
≈ 1/K
ht
.
Khi hồi tiếp qua nhiều tầng khuếch đại:
K’ = K
n
/(1 + K
n
.K
ht
)
Vì K
v
= K
n
.K
ht
>> 1 nên K’ = 1/K

ht
Nhận xét:
- Một hệ thống khép kín có hệ số khuếch đại vòng rất lớn, K’ hầu như không
phụ thuộc vào tính chất của mạch mà chỉ phụ thuộc vào tính chất của mạch hồi tiếp. Vì
vậy, muốn xây dựng bộ khuếch đại chính xác, phải dùng linh kiện chính xác trong
khâu hồi tiếp (điện trở).
- Hàm truyền toàn phần giảm đi g lần.
- Như vậy hồi tiếp âm làm giảm hệ số khuếch đại của mạch.

3.4. Ảnh hưởng của hồi tiếp âm dến mạch khuếch đại

3.4.1. Ảnh hưởng đến trở kháng vào Z
v,
trở kháng ra Z
r
của mạch khuếch đại:
Hồi tiếp âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch nằm trong vòng hồi tiếp.
Sự thay đổi này chỉ phụ thuộc vào phương pháp mắc mạch hồi tiếp về đầu vào mà
không phụ thuộc vào phương pháp lấy tín hiệu ở đầu ra để đưa vào mạch hồi tiếp. Vì
vậy, để tính trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp ta phân biệt hai trường hợp:
Hồi tiếp nối tiếp và hồi tiếp song song.
Hồi tiếp âm nối tiếp: Z
v
tăng g lần (g = 1 + K
ht
.K).
Hồi tiếp âm song song: Z
v
giảm g lần.
Nhận xét:

Z
v
và Z
r
chỉ phụ thuộc vào song song hay nối tiếp chứ không phụ thuộc vào
hồi tiếp dòng hay hồi tiếp điện áp.
Hồi tiếp âm cũng làm biến đổi trở kháng ra của bộ khuếch đại. Sự biến đổi này
không phụ thuộc vào phương pháp dẫn tín hiệu hồi tiếp về đầu vào mà chỉ phụ thuộc
phương pháp nối đầu ra bộ khuếch đại với đầu vào mạch hồi tiếp. Do đó, để tính trở
kháng ta phân biệt trường hợp hồi tiếp điện áp và hồi tiếp dòng điện
Hồi tiếp âm dòng điện làm tăng Z
r
Hồi tiếp âm điện áp làm giảm Z
r
Nhận xét: Z
r
chỉ phụ thuộc vào hồi tiếp dòng điện hay điện áp chứ không phụ thuộc
vào hồi tiếp nối tiếp hay song song.
3.4.2. Ảnh hưởng đến dải rộng của tín hiệu và méo phi tuyến:
Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 16

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


Nhờ hồi tiếp âm dòng điện dải động của bộ khuếch đại được mở rộng. Khi
không có hồi tiếp âm thì toàn bộ tín hiệu được đưa đến đầu vào bộ khuếch đại, do đó
X
h
= X
v

. Khi có hồi tiếp âm chỉ có một phần tín hiệu được đặt vào bộ khuếch đại:
X
h
= X
v
– X
ht
= X
v
– K
ht
.X
r
= X
v
– K
ht
.X
h
.K
⇒
g
X
KK
X
X
v
ht
v
h

=
+
=
.1

Nhận xét:

Đại lượng điện giảm đi g lần nên méo phi tuyến sinh ra do đoạn cong vênh đầu
đặc tuyến vào cũng giảm đi g lần.
Khi đại lượng đặt trực tiếp vào bộ khuếch đại giảm g lần thì dải rộng tăng lên g
lần.







































Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 17

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chương 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

4.1. Mạch khuếch đại EC

4.1.1. Sơ đồ mạch:


Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 18





4.1.2. Các linh kiện:
V
CC
I
C
R
C
V
BE
V
CE
I
E
R
E
R2
R1
I
B
Un

V
o

R
t
C
P2
C
P1
Rn
R
E
V
CC
: nguồn cung cấp 1 chiều.
R
1
, R
2
: cầu phân áp
R
C
: điện trở tạ cực C
R
t
: điện trở tải xoay chiều
C
P1
, C
P2
: Tụ liên lạc ngõ vào và ngõ ra.
C
E

: Tụ thoát xoay chiều emitter
R
n
: nội trở của nguồn tín hiệu xoay chiều
U
n
: Nguồn tín hiệu xoay chiều cần khuếch đại
4.1.3. Nguyên lý hoạt động:
Giả sử mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ xoay chiều, tần số trung bình
Z
C
= 1/ω.C = 2.π.f.C (f : tần số trung bình)
Ở bán kỳ dương của U
n
thì U
n
↑ → V
B
↑ → (i
b
, i
c
, i
e
)↑ → v
o
↓
Ở bán kỳ âm của U
n
thì U

n
↓ → V
B
↓ → (i
b
, i
c
, i
e
)↓→ v
o
↑
Sự thay đổi của v
o
theo tín hiệu U
n
sẽ được tụ C
P2
dẫn đến ngõ ra và v
o
đó chính
là điện áp xoay chiều có biên độ lớn hơn rất nhiều so với U
n
.




Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



4.1.4. Tính toán các tham số của mạch:
Sơ dồ tương đương:


Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 19




β
i
b
nguồn dòng được phản ánh từ cực B về cực C của BJT.
Ie
Rn
r
be
r
ce
Ur
Un
Iv
Rt
Rc
R1//R2
βIb
C
B
E

Nguyên tắc:
- Nguồn cung cấp xem như nối mạch
- Các tụ xem như nối tắt.
4.1.4.1. Trở kháng vào của mạch:
R
V
= (R
1
//R
2
) //r
be
Với r
v
= r
be
là điện trở vào của BJT mắc EC.
r
be
= r
b
+ (1+β)r
e
; r
e
= 26mV/I
E
.
(Ta có: u
i

= i
b
r
b
+i
e
r
e
= i
b
(r
b
+ (1 +
β
)r
e
).
⇒ r
v
=
b
i
i
u
=r
b
+ (1+
β
)r
e

)
Trở kháng vào: R
v
=(R
1
// R
2
) //
[
]
eb
rr )1(
β
+
+

Nếu (R
1
// R
2
) >> r
be
thì R
v
= r
be
(1+β)
4.1.4.2. Trở kháng ra của mạch:
Z
r

= r
ce
// R
C
// R
t
.Vì r
ce
lớn hơn rất nhiều R
C
và R
t
nên ta có
Z
r
≈ R
C
//R
t
4.1.4.3. Hệ số khuếch đại dòng điện
k
i
=
v
t
i
i

Ta có: i
t

= U
t
/R
t
= i
c
.(R
c
//R
t
)/R
t
; i
v
= i
b
.r
be
/R
v
⇒ k
i
=
be
v
r
R
.
β
.

t
tC
R
RR
//

Nếu chọn R
1
//R
2
>> r
be
thì k
i
= β.R
C
/(R
C
+R
t
)
4.1.4.4. Hệ số khuếch đại điện áp k
u
:
k
u
=
n
r
U

U
=
)
(
vnv
tt
RRi
Ri
+
= k
i
.
vn
t
RR
R
+
=
RtR
R
C
C
+
.
β
.
vn
t
RR
R

+
.
be
v
r
R

Nếu chọn (R
1
//R
2
) >> r
be
thì k
u
=
RtR
R
C
C
+
.
β
.
ben
t
rR
R
+



Nhận xét: Mạch khuếch đại EC vừa khuếch đại dòng vừa khuếch đại áp và có điện áp
ra ngược pha với điện áp vào.



Khuếch đại OTL ngõ vào đơn


4.2. Mạch khuếch đại BC
4.2.1. Sơ đồ mạch:

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 20











i
E
i
C
i
C

Rn
Un
R
E
R
t
R
C
+V
cc
R
2
R
1

4.2.2. Nguyên lý hoạt động:
Ở bản kỳ (+) tín hiệu vào làm i
e
↓ →i
c
↓ → u
c
↑ → tín hiệu ra tăng.
Ở bản kỳ (-) tín hiệu vào làm i
e
↑ →i
c
↑ → u
c
↓ → tín hiệu ra giảm.

4.2.3. Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu bé:

C
B
I
c
Rn
r
be
Ur
Un
Iv
Rt
Rc
R
E
αIe








4.2.4. Tính toán các tham số của mạch:
r
be
là điện trở vi phân tiếp xúc BE từ vài ôm đến vài chục ôm
4.2.4.1. Trở kháng vào:

Ta có: R
v
= r
be
// R
E
r
be
= r
e
+
β
+1
b
r
(nhỏ)
→ R
v
= R
E
// (r
e
+
β
+1
b
r
)
4.2.4.2. Trở kháng ra của mạch:
Z

r
= R
C
// R
t
(vì r
cb
>> R
C
,R
t
)


4.2.4.3. Hệ số khuếch đại dòng diện k
i
:
k
i
=
v
t
i
i
=
v
e
e
c
c

t
i
i
i
i
i
i

i
t
.R
t
= i
c
. (R
t
//R
C
) → i
t
/i
c
= (R
t
//R
c
)/R
t
i
c

/i
e
= α
i
e.
r
eb
= i
v
.R
v
→ i
e
/i
v
= R
v
/r
eb
k
i
=
Ct
C
RR
R
+
.
α
.

eb
v
r
R
< 1
4.2.4.4. Hệ số khuếch đại điện áp k
u
:

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



k
u
= k
i
.
vn
t
RR
R
+
= α
RtR
R
C
C
+


vn
t
RR
R
+
.
be
v
r
R


Nhận xét:

- Mạch khuếch đại BC thường có hệ số khuếch đại áp lớn, khuếch đại dòng bé.
Do đó, khuếch đại công suất K
p
= k
u
. k
i
không lớn. Vì vậy, không sử dụng mạch BC
làm mạch khuếch đại công suất.
- Mạch BC thường được dùng làm việc ở tần số cao.
- Tín hiệu vào và tín hiệu ra ở mạch BC đồng pha.
4.3. Mạch khuếch đại CC

4.3.1. Sơ đồ mạch:

V

CC
I
C
V
BE
V
CE
I
E
R
E
R2
R1
I
B
U
r
R
t
C
P2
C
p1
Rn
Un












4.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Ở bản kỳ (+) tín hiệu vào làm i
b
↑ →i
e
↑ →U
E
↑ → tín hiệu ra tăng.
Ở bản kỳ (-) tín hiệu vào làm i
b
↓ →i
e
↓ →U
E
↓ → tín hiệu ra giảm.

4.3.3. Sơ đồ tương đương đương tín hiệu bé:


Rn
r
be
Ur
Un

Iv
r
ce
R1//R2
βi
b
E
R
E

Rt











4.3.4. Tính toán các tham số của mạch:
4.3.4.1. Trở kháng vào của mạch:
R
v
= R
1
//R
2

//r
v
⇒ r
v
=
b
B
i
V
=
b
tEbeb
i
RRri
))//)(1((
β
++
= r
be
+ (1+
β
)(R
E
// R
t
)
Nếu chọn R
1
//R
2

>>r
v
thì R
v
= r
v
4.3.4.2. Trở kháng ra:
Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 21

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Z
r
= R
E
// R
t
// r
ce

Đặt R
b
= R
1
//R
2

R

b’
= R
b
//R
n
Ta có: r
ce
= V
CE
/i
e
= (i
b
.r
be
+ i
b
.R
b’
)/i
e
= (r
be
+ R
b’
)/(1 + β)
Vậy Z
r
=
β

+
+
1
'bbe
Rr
// R
E
// R
t


4.3.4.3. Hệ số khuếch đại dòng điện k
i
:
k
i
=
v
t
i
i
=
v
b
b
e
e
t
i
i

i
i
i
i
=
t
tE
R
RR
)//(
.(1+β).
v
v
r
R


Nên k
i
=
t
tE
R
RR
)//)(1(
β
+
.
v
v

r
R

4.3.4.4. Hệ số khuếch đại điện áp:
k
u
=
v
t
U
U
= k
i.
nv
t
RR
R
+

=
v
v
r
R
.(1+β)
)(
//
nv
tE
RR

RR
+
≈ 1
Nhận xét:

- So với mạch EC, BC thì mạch CC có R
v
lớn hơn nhiều. Do đó, thường được
dùng làm tầng đầu tiên của các thiết bị có nội trở lớn.
- Mạch CC chỉ khuếch đại dòng mà không khuếch đại áp.
























Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 22

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Chương 5: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

5.1. Khái niệm

Mạch khuếch đại công suất là mạch khuếch đại ở tầng cuối cùng của bộ khuêch
đại, để tạo ra công suất cung cấp cho tải. Công suất cung cấp cho tải thường khoảng
vài Walt đến vài trăm Walt, công suất này cấp cho tải thường có mức điện áp khá cao
hay cường độ dòng điện lớn.
Do mạch khuếch đại công suất ở tầng cuối cùng nên tín hiệu đưa vào mạch
công suất có biên dộ lớn vì đã qua nhiều tầng khuếch đại. Khi khuếch đại tín hiệu có
biên độ lớn thì transistor không được xem là mạch khuếch đại tuyến tính, do đó không
thể dùng mạch tương đương theo thông số h phân tích, tính toán cho mạch khuếch đại
công suất mà người ta thường dùng phương trình đồ thị.

5.2. Hạng khuếch đại trong mạch công suất

Transistor hoạt động có ba trạng thái: trạng thái ngưng dẫn, trạng thái khuếch
đại và trạng thái bão hoà.
Khi tính toán các điện trở phân cực cho transistor có nghĩa là chọn điểm hoạt
động tĩnh Q cho transistor đó. Khi có tín hiệu xoay chiều tác động ở ngõ vào thì điểm
Q sẽ bị dịch chuyển và làm thay đổi các thông số khác của mạch. Dựa vào điểm hoạt

động tĩnh của Q người ta chia mạch khuếch đại ra các hạng khuếch đại: hạng A, hạng
B, hạng C và hạng AB.
5.2.1. Khuếch đại hạng A:














Q
V
BE
I
B
V
C
V
CEQ
B
I
C
A

Q
Ic
Vùng ngưng
d
ẫ
t
Uce
Đường tải tĩnh
Đặc tuyến ngõ vào Đặc tuyến ngõ ra

Phân tích trên đặc tuyến ngõ vào I
B
/VB
CE
của transistor, mạch khuếch đại hạng A
có điểm làm việc tĩnh Q ở khoảng giữa của đặc tuyến và có V
BE
= 0.65 đến 0.7V (BJT
loại Si) và V
BE
= 0.2 đến 0.25V (BJT loại Ge). Khi transistor nhận được tín hiệu xoay
chiều ở cực B thì dòng điện I
B
sẽ thay đổi theo tín hiệu xoay chiều này.
Phân tích đặc tuyến ngõ ra I
C
/V
CE
của transistor, mạch khuếch đại hạng A có
điểm hoạt động tĩnh Q ở giữa đường tải và V

CE
= V
CC
. Khi dòng điện I
B
bị thay đổi
theo tín hiệu xoay chiều sẽ làm cho dòng điện I
B
C
bị thay đổi và kéo theo điện áp V
CE

cũng thay đổi.


Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 23

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



Các đặc điểm của khuếch đại hạng A:
- Khuếch đại trung thực tín hiệu xoay chiều (khuếch đại cả hai bán kỳ của tín
hiệu xoay chiều hình sin).
- Dùng cho các mạch khuyếch đại tín hiệu có biên độ nhỏ.
5.2.2. Khuếch đại hạng B:



















Vùng bão hoà
V
CE
Q
Ic
Vùng ngưng dẫn
Đường tải tĩnh
V
o
Q
V
BE
I
B
Đặc tuyến ngõ vào Đặc tuyến ngõ ra


Phân tích trên đặc tuyến ngõ vào I
B
/V
BE
thì mạch khuếch đại hạng B có điểm
hoạt động tĩnh Q nằm ở điểm V
BE
= 0 V nên I
B
= 0 và I
C
= 0. Khi transistor nhận được
tín hiệu xoay chiều ở cực B thì chỉ có một bán kỳ được khuếch đại, V
i
làm phân cực
thuận mối nối BE và I
B
tăng lên, còn một bán kỳ làm giảm phân cực mối nối BE xuống
vùng ngưng dẫn nên không được khuếch đại.
B
Phân tích trên đặc tuyến ngõ ra I
C
/V
CE
thì mạch khuếch đại hạng B có điểm hoạt
động tĩnh Q nằm trên đường biên giữa vùng khuyếch đại và vùng ngưng dẫn V
CE
=
V
CC

. Khi dòng điện I
B
tăng theo tín hiệu xoay chiều thì dòng IB
C
cũng tăng lên và làm
cho điện áp V
CE
giảm xuống. Ở ngõ ra cũng chỉ có một bán kỳ được khuếch đại.
Các đặc điểm của mạch khuếch đại hạng B:

- Khi không có tín hiệu thì transistor không dẫn.
- Mỗi transistor chỉ khuếch đại được một bán kỳ nên muốn có đủ nguyên chu kỳ
thì phải dùng hai transistor để khuếch đại luân phiên cho hai bán kỳ.
- Dùng cho các mạch khuếch đại tín hiệu có biên độ lớn.
- Hiệu suất cao do công suất tiêu thụ điện nhỏ.
- Tín hiệu ra bị biến dạng xuyên tâm.
5.2.3. Khuếch đại hạng C:
- Khi không có tín hiệu thì transistor không dẫn (I
B
= 0, IB
C
= 0).
- Trasistor chỉ khuếch đại được một phần của bán kỳ nên tín hiệu ra bị biến
dạng rất lớn.
- Mạch khuếch đại hạng C dùng trong mạch cắt bỏ phần dưới của các tín hiệu
mạch cắt góc hay trong mạch dao động, nhân tần số.

Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 24

Khuếch đại OTL ngõ vào đơn



5.2.4. Khuếch đại hạng AB:
Trên đặc tuyến ngõ vào điểm làm việc tĩnh Q ở giữa hạng A và B. Khi transistor
nhận được tín hiệu xoay chiều ở cực B thì bán kỳ âm được rơi vào vùng dưới V
γ
nên
transistor không dẫn và không có tín hiệu ra.
Trên đặc tuyến ngõ ra điểm hoạt động tĩnh Q nằm trong vùng gần ngưng dẫn
nên V
CE
≈ V
CC
. Ở điểm hoạt động tĩnh này chỉ có bán kỳ dương của tín hiệu được
khuếch đại vì làm dòng điện I
C
tăng lên. Tín hiệu ra bị đảo pha so với tín hiệu ngõ vào
nên chỉ có bán kỳ âm của tín hiệu ở ngõ ra.
Đặc điểm của mạch khuếch đại hạng AB:

- Khi không có tín hiệu thì các dòng điện I
B
, I
C
có trị số rất nhỏ so với hạng A.
- Mỗi transistor chỉ khuếch đại được một bán kỳ (bán kỳ âm rơi vào vùng
ngưng dẫn nên biên độ ra bằng 0
- Dùng cho các mạch khuếch đại tín hiệu có biên độ lớn.
- Hiệu suất cao do công suất điện tiêu thụ nhỏ.
- Tín hiệu ra không bị biến dạng xuyên tâm.

5.3. Các tham số của tầng khuếch đại công suất

5.3.1. Hệ số khuếch đại công suất: K
p
Là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào:
K
p
= P
r
/P
v
5.3.2. Hiệu suất: η
Hiệu suất là tỷ số giưũa công suất ra và công suất cung cấp một chiều. Hiệu suất
thường tính theo tỷ số phần trăm:
η = (P
r
.100%)/P
o
5.4. Công suất tiêu tán cực đại của transistor P
Dmax
Là một thông số quan trọng đối với mạch khuếch đại công suất. Đây là công
suất lớn nhất mà transistor có thể chịu đựng liên tục nếu được giải nhiệt đầy đủ. P
Dmax

có đường đặc tuyến dạng hyperbol mà P
Dmax
= V
CE
.I
C



0
V
CE
(V)
I
C
(mA)
P
Dmax















Nếu transistor làm trên vùng P
Dmax
nghĩa là vượt quá trị số giới hạn P
Dmax

thì
transistor sẽ bị hư do quá nhiệt.



Đồ án môn học Kỹ thuật mạch Điện tử 25