Chương 2: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) doc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (628.64 KB, 47 trang )
Chương 2:
TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)
Vùng tác động: (Vùng khuếch đại hay tuyến tính)
Mối ghép B-E phân cực thuận
Mối ghép B-C phân cực nghịch
•
Vùng bảo hòa:
Mối ghép B-E phân cực thuận
Mối ghép B-C phân cực thuận
•
Vùng ngưng: Mối ghép B-E phân cực nghịch
Vùng hoạt động của BJT
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 (I
B
hoặc I
E
).
•
Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ
I
C
=βI
B
hay
I
C
=αI
E
•
Bước 3: Dùng mạch điện ngõ ra để tìm các
thông số còn lại (điện thế tại các chân, giữa các
chân của BJT )
2.1.1 Phân cực cố định (Fixed – Bias)
2.1 Phân cực
Phân cực cố định (Fixed – Bias)
•
Mạch ngõ BE:
•
V
BE
= 0.7V (Si), V
BE
= 0.3V (Ge)
•
Suy ra : I
C
=βI
B
•
Mạch ngõ ra CE:
hay
•
Đây là pt đường thẳng lấy điện
0− − =
CC B B BE
V R I V
CC BE
B
B
V V
I
R
−
⇒ =
= +
CC C C CE
V R I V
= −
CE CC C C
V V R I
Sự bảo hòa của BJT
•
Để BJT hoạt động trong vùng tuyến tính thì nối thu - nền
(CE) phải phân cực nghịch.
C B C B BE
V V V V V> ⇒ > =
0.7
C CC C C CE BE
V V R I V V V⇒ = − = > =
0.7
CC
C
C
V
I
R
−
⇒ <
0.7
CC
C
C
V
I
R
−
→
Nếu
thì BJT sẽ đi dần vào hoạt động trong vùng bão hòa
CC
Csat
C
V
I
R
=
Nếu
Thì V
C
≤V
B
, nối CB (thu-nền) phân cực thuận, BJT dẫn bảo hòa
được gọi là dòng cực thu bảo hòa
=
CC
C
C
V
I
R
tức V
CE
= 0V (thực ra khoảng 0.2V)
2.1.2 Phân cực ổn định cực phát
Mạch cơ bản giống mạch phân
cực cố định, nhưng mắc thêm một
điện trở R
E
xuống mass. Cách tính
phân cực tương tự mạch phân cực
cố định.
CC B B BE E E
V R I V R I= + +
( )
1
E B
I I
β
= +
( )
1
CC BE
B
B E
V V
I
R R
β
−
⇒ =
+ +
CC C C CE E E
V R I V R I= + +
E B C C
I I I I= + =
( )
CE CC C E C
V V R R I⇒ = − +
Ta có:
Thay
Ở mạch CE:
Trong đó:
(suy ra I
C
từ liên hệ: I
C
=βI
B
)
Ở mạch BE:
CC
Csat
C E
V
I
R R
=
+
2.1.3 Phân cực bằng cầu chia điện thế
Dùng định lý Thevenin biến đổi thành mạch tương đương
1 2
1 2
BB
R R
R
R R
=
+
2
1 2
BB CC
R
V V
R R
=
+
BB BB B BE E E
V R I V R I= + +
( )
1
BB BE
B
BB E
V V
I
R R
β
−
=
+ +
C B
I I
β
=
= − −
CE CC C C E E
V V R I R I
C E
I I=
( )
⇒ = − +
CE CC C E C
V V R R I
= −
C CC C C
V V R I
= −
B BB B B
V V R I
= =
E E E E c
V R I R I
Trong đó:
Thay: I
E
=(1+β)I
B
Suy ra:
*Mạch CE :
Vì
*Mạch BE:
Từ liên hệ
Ngoài ra:
Và
CC
Csat
C E
V
I
R R
=
+
2.1.4 Phân cực với hồi tiếp điện thế
Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt
động của BJT
'
= + + +
CC C C B B E E BE
V R I R I R I V
'
= + = = =
C C B E C B
I I I I I I
β
( )
−
⇒ =
+ +
CC BE
B
B C E
V V
I
R R R
β
=
C B
I I
β
( )
= − +
CE CC C E C
V V R R I
•
Mạch nền thu:
2.1.5 Một số dạng mạch phân cực khác
2.1.6 Một số ví dụ
2.1.6 Một số ví dụ
Khi thiết kế mạch phân cực, người ta thường dùng các
định luật căn bản về mạch điện như định luật Ohm, định
luật Kirchoff, định lý Thevenin , để từ các thông số đó
tìm ra các thông số chưa biết của mạch điện.
2.1.7 Thiết kế mạch phân cực
Thí dụ 1
•
Cho mạch phân cực với đặc tuyến ngõ ra của BJT
như hình dưới. Xác định V
CC
, R
C
, R
B
.
( ) ( )
8 2.5= = ⇒ = Ω
cc
Csat C
c
V
I mA R k
R
( )
20 0.7
40
−
−
= = =
CC BE
B
B B
V V
V V
I A
R R
µ
( )
482.5⇒ = Ω
B
R k
Từ đường thẳng lấy điện: V
CE
=V
CC
-R
C
I
C
Tại trục trục tọa độ U
CE
, khi I
B
=0 ta suy ra I
C
=0
và V
CE
=20V => V
CC
=20V
Ngoài ra: Transistor làm từ Si do đó
V
BE
=0.7V và
Để có các điện trở tiêu chuẩn ta chọn: RB=470 KΩ, RC=2.4 KΩ
Thí dụ 2
•
Thiết kế mạch phân cực như hình dưới. I
C
=2mA, V
CE
=10V
Điện trở R
C
và R
E
không thể tính trực tiếp. Điện trở R
E
mục
đích ổn định điều kiện phân cực. R
E
không thể có trị số quá
lớn vì V
CE
sẽ giảm (giảm độ khuếch đại). Nhưng nếu R
E
quá
nhỏ thì độ ổn định kém. Thực tế ta thường chọn V
E
khoảng
1/10V
CC
.
( )
1 1
20 2
10 10
= = =
E CC
V V V
( )
2
1
2
= = = = Ω
E E
E
E C
V V
V
R k
I I mA
( )
20 10 2
4
2
− −
− −
= = = Ω
C CE E
c
C
V V V
V V V
R k
I mA
( )
1 1
2 13.333
150
= = =
B C
I I A
µ
β
( )
20 0.7 2 17.3= − − = − − =
E
B CC BE R
V V V V V
( )
17.3
1.3
13.333
= = = Ω
B
B
B
V
V
R M
I A
µ
Chọn R
B
=1.2 MΩ
Thí dụ 3
•
Thiết kế mạch phân cực có dạng như hình sau
( )
1 1
20 2
10 10
= = =
E CC
V V V
( )
2
1
2
= = = = Ω
E E
E
E C
V V
V
R k
I I mA
( )
20 10 2
4
2
− −
− −
= = = Ω
C CE E
c
C
V V V
V V V
R k
I mA
( )
0.7 2 2.7= + = + =
B BE E
V V V V
Ta có:
Ðiện trở R
1
, R
2
không thể tính trực tiếp V
B
và V
CC
. Ðể mạch
hoạt động tốt, ta chọn R
1
, R
2
sao cho có V
B
mong muốn và
sao cho dòng qua R
1
, R
2
gần như bằng nhau và rất lớn đối
với I
B
.
Lúc đó:
( )
2
1
8
10
≤ = Ω
E
R R k
β
( )
2
6,8= ΩR k
( )
2
1 2
2.7⇒ = =
+
B CC
R
V V V
R R
( )
1
43.57⇒ = ΩR k
Ta có thể
chọn:
Ta có thể chọn: R
1
=39kΩ hoặc 47kΩ
Thí dụ: Xác định R
C
và R
B
của mạch điện nếu I
Csat
=10mA
( )
10= =
CC
Csat
C
V
I mA
R
( )
1⇒ = = Ω
CC
C
Csat
V
R k
I
( )
40= =
Csat
B
DC
I
I A
µ
β
Ta chọn I
B
=60μA để đảm bảo BJT hoạt động trong vùng bảo hòa
( )
0.7
155
− −
= ⇒ = = Ω
In BE In
B B
B B
V V V
I R k
R I
Do đó ta thiết kế: R
C
=1kΩ
R
B
=150kΩ
