mẹo hay

Cấu hình mạch c-b cung cấp độ lợi nào

1. CỰC [BJT] ThS. Nguyễn Bá Vương
2. Transistor có cấu tạo gồm các miền bán dẫn p và n xen kẽ nhau
3. Miền bán dẫn thứ nhất của Transistor là miền Emitter [miền phát] với đặc điểm là có nồng độ tạp chất lớn nhất, điện cực nối với miền này gọi là cực Emitter [cực phát]. • Miền thứ hai là miền Base [miền gốc] với nồng độ tạp chất nhỏ và độ dày của nó nhỏ cỡ µm, điện cực nới với miền này gọi là cực Base [cực gốc]. • Miền còn lại là miền Collector [miền thu] với nồng độ tạp chất trung bình và điện cực tương ứng là Collector [cực thu].
4. Tiếp giáp p-n giữa miền Emitter và Base gọi là tiếp giáp Emitter [JE]. • Tiếp giáp p-n giữa miền Base và miền Collector là tiếp giáp Collector [JC]. • Về kí hiệu Transistor cần chú ý là mũi tên đặt ở giữa cực Emitter và Base có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n. PNP NPN
5. Về mặt cấu trúc, có thể coi Transistor như 2 diode mắc đối nhau
6. Cấu tạo mạch thực tế của một Transistor n-p-n
7. động Để Transistor làm việc, người ta phải đưa điện áp 1 chiều tới các điện cực của nó, gọi là phân cực cho Transistor giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N [ cực E ] vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P[ cực B ] lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.
8. động
9. cực trong BJT JE JC
10. cực trong BJT JE JC
11. thức cơ bản về các dòng điện trong Transistor • Hệ số truyền đạt dòng điện α của Transistor • Hệ số khuếch đại dòng điện β của Transistor • Ta có hệ thức: E B CI I I= + C E I I =α C B I I =β [1 ]E BI I= +β [1 ] = + βα β
12. mắc BJT
13. Emitter [EC]
14. tuyến vào IB = f[UBE] khi UCE = const
15. đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ EC Họ đường đặc tuyến ra: IC = f[UCE ] khi IB=const Họ đường đặc tuyến truyền đạt: IC = f[IBE] khi UCE = const
16. đại Theo định luật Kiếchôp ta có E B CI I I= + [ ]0 0= + = + +C E CB C B CBI I I I I Iα α Giải phương trình với IC, chúng ta có mối quan hệ giữa IC và IB [ ]0 0 0 1 1 1 1 = + = + + = + − − C B CB B CB B CBI I I I I I I α β β β α α Trong đó β = α[1-α] là hệ số khuếch đại CE [ thông thường α = 0,99; β = 99]
17. EC
18.
19. Base [BC]
20. tuyến vào IE=f[UEB] khi điện áp ra UCB =const
21. tuyến ra và truyền đạt Đặc tuyến ra:IC= f[UCB] khi giữ dòng vào IE=const Đặc tuyến truyền đạt: IC=f[IE] khi khi UCB = const
22. Collector [CC]
23. tuyến vào
24. của sơ đồ CC
25. điện [Load line] • Phương trình đường thẳng lấy điện : VCC=ICRC+VCE viết lại: IC = [ VCC – VCE]/ RC = -VCE / RC + VCC /RC Đường lấy điện đựợc vẽ trên đặc tuyến ra qua 2 điểm xác định sau: • Điểm ngưng, IC = 0  VCE= VCC [Điểm M] • Điểm bão hòa: VCE = 0  IC = VCC/ RC [Điểm N] nối 2 điểm M và N lại ta có được đường lấy điện • Giao điểm đường lấy điện và đường phân cực IB chọn trước cho ta trị số điểm tĩnh Q.
26. điện cho EC
27. đường thẳng lấy điện • Phân giải mạch Transistor. • Xác định điểm tĩnh điều hành Q. • Cho biết trạng thái hoạt động của transistor [ tác động, bão hoà, ngưng]. • Mạch khuếch đại có tuyến tính hay không. • Thiết kế mạch khuếch theo ý định [ chọn trước điểm tĩnh Q , tính các trị số linh kiện]
28. lợi dòng điện thay đổi theo vị trí điểm tĩnh điều hành Q. • Điểm tĩnh điều hành Q thay đổi vị trí theo điện thế phân cực transistor và còn thay đổi theo tín hiệu xoay chiều [ AC] tác động vào mạch .
29. đồ thị
30. của BJT
31. của 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
32. 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]. • Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ IC=βIB hay IC=αIE • Bước 3: Dùng mạch điện ngõ ra để tìm các thông số còn lại [điện thế tại các chân, giữa các chân của BJT...]
33. cố định của BJT [Fixed – Bias]
34. định của BJT [Fixed – Bias] • Mạch ngõ nền-phát [Base-Emitter]: Với VBE = 0.7V nếu BJT là Si và VBE = 0.3V nếu là Ge. Suy ra : IC=βIB Mạch ngõ ra thu-nền [Collector-Base]: hay 0− − =CC B B BEV R I V CC BE B B V V I R − ⇒ = = +CC C C CEV R I V = −CE CC C CV V R I Đây là phương trình đường thẳng lấy điện.
35. 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 [CE] phải phân cực nghịch. Ở BJT NPN và cụ thể ở mạch vừa xét ta phải có: C B C B BEV V V V V> ⇒ > = 0.7C CC C C CE BEV V R I V V V⇒ = − = > = 0.7CC C C V I R − ⇒ < 0.7CC C C V I R − →Nếu 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 RB sao cho thích hợp.
36. CB [thu-nền] phân cực thuận, BJT hoàn toàn nằm trong vùng bão hòa và dòng điện được gọi là dòng cực thu bão hòa ICsat = CC C C V I R tức VCE = 0V [thực ra khoảng 0.2V]
37. ổn định cực phát Mạch cơ bản giống mạch phân cực cố định, nhưng ở cực emitter 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.
38. BE E EV R I V R I= + + [ ]1E BI Iβ= + [ ]1 CC BE B B E V V I R Rβ − ⇒ = + + CC C C CE E EV R I V R I= + + E B C CI I I I= + = [ ]CE CC C E CV V R R I⇒ = − + Ta có: Thay Ở mạch CE[thu-phát]: Trong đó: [suy ra IC từ liên hệ: IC=βIB]
39. 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 CC Csat C E V I R R = + Ta thấy khi thêm RE vào, ICsat nhỏ hơn trong trường hợp phân cực cố định, tức BJT dễ bão hòa hơn.
40. bằng cầu chia điện thế Dùng định lý Thevenin biến đổi thành mạch tương đương
41. R R R R = + 2 1 2 BB CC R V V R R = + BB BB B BE E EV R I V R I= + + [ ]1 BB BE B BB E V V I R Rβ − = + + C BI Iβ= = − −CE CC C C E EV V R I R I C EI I= [ ]⇒ = − +CE CC C E CV V R R I = −C CC C CV V R I = −B BB B BV V R I = =E E E E cV R I R I Trong đó: Thay: IE =[1+β]IB Suy ra: Mạch CE [thu phát]: Vì Mạch BE [nền phát]: Từ liên hệ Ngoài ra:
42. của BJT Tương tự như phần trước: CC Csat C E V I R R = +
43. với hồi tiếp điện thế Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt động của BJT
44. +CC C C B B E E BEV R I R I R I V ' = + = = =C C B E C BI I I I I Iβ [ ] − ⇒ = + + CC BE B B C E V V I R R Rβ =C BI Iβ [ ]= − +CE CC C E CV V R R I •Mạch nền phát: Với
45. dạng mạch phân cực khác
46. mạch phân cực
47. 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 đã biết tìm ra các thông số chưa biết của mạch điện.
48. Cho mạch phân cực với đặc tuyến ngõ ra của BJT như hình dưới. Xác định VCC, RC, RB.
49. ]8 2.5= = ⇒ = Ωcc 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⇒ = ΩBR k Từ đường thẳng lấy điện: VCE =VCC -RC IC •Tại trục trục tọa độ UCE , khi IB =0 ta suy ra IC =0 và VCE =20V thay vào phương trình đường thẳng lấy điện ta có VCC =20V •Ngoài ra: Transistor làm từ vật liệu thuần bán dẫn Si do đó VBE =0.7V và Để có các điện trở tiêu chuẩn ta chọn: RB =470 KΩ, RC =2.4 KΩ..
50. Thiết kế mạch phân cực như hình dưới. IC=2mA, VCE=10V
51. và RE không thể tính trực tiếp từ các thông số đã biết. Việc đưa điện trở RE vào mạch là để ổn định điều kiện phân cực. RE không thể có trị số quá lớn vì như thế làm giảm VCE [sẽ làm giảm độ khuếch đại]. Nhưng nếu RE quá nhỏ thì độ ổn định kém. Thực nghiệm người ta thường chọn VE khoảng 1/10VCC. [ ] 1 1 20 2 10 10 = = =E CCV V V [ ] 2 1 2 = = = = ΩE E E E C V V V R k I I mA [ ] 20 10 2 4 2 − − − − = = = ΩC CE E c C V V V V V V R k I mA
52. 13.333 150 = = =B CI I Aµ β [ ]20 0.7 2 17.3= − − = − − =EB CC BE RV V V V V [ ] 17.3 1.3 13.333 = = = ΩB B B V V R M I Aµ Chọn RB =1.2 MΩ
53. Thiết kế mạch phân cực có dạng như hình dưới
54. 2 10 10 = = =E CCV V V [ ] 2 1 2 = = = = ΩE E E E C V V V R k I I mA [ ] 20 10 2 4 2 − − − − = = = ΩC CE E c C V V V V V V R k I mA [ ]0.7 2 2.7= + = + =B BE EV V V V Ta có: Ðiện trở R1, R2 không thể tính trực tiếp từ điện thế chân B và điện thế nguồn. Ðể mạch hoạt động tốt, ta phải chọn R1, R2 sao cho có VB mong muốn và sao cho dòng qua R1, R2 gần như bằng nhau và rất lớn đối với IB. Lúc đó: [ ]2 1 8 10 ≤ = ΩER R kβ
55. 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: R1 =39kΩ hoặc 47kΩ
56. động như một chuyển mạch
60. định RC và RB của mạch điện nếu ICsat=10mA [ ]10= =CC Csat C V I mA R [ ]1⇒ = = ΩCC C Csat V R k I [ ]40= =Csat B DC I I Aµ β Ta chọn IB=60μA để đảm bảo BJT hoạt động trong vùng bảo hòa [ ] 0.7 155 − − = ⇒ = = ΩIn BE In B B B B V V V I R k R I Do đó ta thiết kế: RC=1kΩ RB=150kΩ
62. 1 BJT bình thường: ts=120ns ; tr=13ns tf=132ns ; td=25ns Vậy: ton=38ns ; toff=132ns
63. dụng của BJT hoạt động như một chuyển mạch
64. as a switch NPN PNP
65. switch with sensors
66.
67. đại của BJT
68. ta đưa một tín hiệu xoay chiều Vin[t] có dạng sin, biên độ nhỏ vào chân B của BJT khi đó ta có: VB[t]=VB+Vin[t] • Các tụ liên lạc C1 và C2 được chọn như thế nào để có thể xem như nối tắt -dung kháng rất nhỏ - ở tần số của tín hiệu. • Như vậy tác dụng của các tụ liên lạc C1, C2 làm cho thành phần xoay chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực một chiều.
69. → IC ↑ →VC[t]=VCC-RCiC[t] ↓ • VB[t]