Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử dùng cho các trường đào tạo hệ trung cấp chuyên nghiệp

C H ỈÍƠ N G ỉKHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ lYong chưưng này chúng lii sc ngliiẽn cứu các vấn dc: ■ Các khái niệm cơ bản về khuếch dại điện lử.. Mở dầu Bộ khuếch đại dièn tứ ià một mạch diện ứ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO X

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOế ề 9

PGS TS ĐẶNG VĂN CHUYẾT (Chủ biên)

ThS BỔ QUỐC BẢO - ThS PHẠM XUÂN KHÁNH

ThS NGUYỄN VIỂT TUYẾN

Đế giúp các trường từng bước có giáo trình phục vụ việc giảng dạy và học tập tốt hơn và đè' học sinh sau khi tốt nghiệp dù được đào tạo ờ đâu cũng có kiến thức chung như nhau Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức bién soạn các giáo trình:

1 Giáo trình Cơ sớ kỹ thuật cắt gọt kim loại

2 Giáo trình Kỹ Ihuạt mạch điện lử

3 Giáo trình Trang bị diện

4 Giáo irình Vẽ kỹ thuật

5 Giáo trình Kỹ thuặt sửa chữa ô tò, máy nổ

6 Giáo Irình Vậi liéu diện

7 Giáo trình An loàn lao động

8 Giáo trình Dung sai láp ghép và kỹ thuật đo lường

9 Giáo trinh Công nghệ chế tạo máy

Tác giả biên soạn những giáo trình này là các nhà giáo có trình độ chuyên môn lốt

và giàu kinh nghiệm giảng đạy.

Đé nâng cao chất lượng và lính sư phạm của giáo trình, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã

ra quyết dịnh sô' 6801/QĐ-BGD&ĐT ngày 26 iháng 10 năm 2007 về việc thành lập Hội đổng thám định cho các mốn trên.

Thực hiện quyết đinh của Bộ írưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, các thành viên trong Hội dổng Ihẩm định đã làm việc nghiêm túc và cùng với lác già chình sửa để nâng cao chất lượng, phù hợp với írình (lộ của cấp đào tạo.

Những nội dung kiến thức cơ bản trong giáo trình cần được dạy và học thống nhất trôn loàn quốc khi trường có chuyên ngành dào tạo giảng dạy môn học này Vì vậy, các

im ờng cán cung ứng đầy đủ giáo trình này cho giáo viên và học sinh.

Tuỳ theo nhu cẫu cụ thể của từng írường, các trường có thể sử đụng 70% đung lượng cúa giáo trình và tự soạn thêm 30% dung lượng cùa môn học cho phù hợp với yêu cầu đào tạo nguồn nhãn lực của dịa phuong.

Trong quá trình đạy và học, các trường phát hiện thấy sai SÓI hoặc có những nội

(ỉung can điều chinh - mọi góp ý xin gửi về:

Vu Giáo dục chuyôn nghiệp - Bộ Giáo dục và Đào tạo - 49 Đại cổ Việu Hà Nội hoặc C^ỏng ty c ổ phồn sách Đai học - Dạy nghé, 25 Hàn Thuyên, Hà Nội.

VU G IÁ O DUC C H U Y ÊN N G H IÊP

Mở đầu

G i á o t r ì n h K ỹ t h u ậ t m ạ c h đ i ệ n t ử được biên soạn theo đ ề cương do Vụ Giáo dục chuyên nghiệpy Bộ Giáo dục và Đào tạo xây dựng và thông qua> N ộỉ

d un g được bỉên soạn theo tin h thần ngắn gọn, d ễ hiếu Các kiến thức trong toàn

bộ giáo trinh có mối Hên hệ lôgtc chặt chẽ, T uy vậy, giáo trinh cũng chỉ là rnột phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần tham khảo thêm các tài liệu có liên quan đối ưới ngành học đ ể việc sử dụng giáo trinh có hiệu quả hơn.

K h i biên soạn giáo trin h , chứng tôí đã cô'gắng cập n h ậ t n h ữ n g kiến thức mới có ỉiên q u a n đến m ôn học ưà p h ủ hỢp với đôĩ tượng sử d ụ n g củng n h ư c ố gắn g g ắ n n h ữ n g nội d u n g lý th u yết với n h ữ n g vấn đề thực t ế thường gặp trong sản x u ấ t, đời sống đ ể giáo trin h có tín h thực tiễn cao.

N ội d u n g của giáo trìn h được biên soạn với d u n g iượng 60 tiết, 9 chương : Chương ĩ. Khuếch đại tín hiệu nhò dùng transistor lường cực - BJT ; Chương 2

Khuếch đại lín hiệu nhỏ dùng iransisĩor Irường - F E T ; Chương 3, Ghép táng khuếch đại và các mạch khuếch dại đặc biệt ; Chương 4. Khuếch đại công suấl ; Chương 5

Khuếch đại ihuậi toán : Chương ổ Nguồn điện một chiểu ; Chương 7 Dao dộag đicu hoà ; Chương 8. Biến đôi tín hiệu tương tự - sổ và số - tương lự Chương 9. Điểu chế

- Tách sóng - Trộn lần.

Trong quá tr in h sử dụng, tù y theo yêu cầu cụ th ể có t h ể điều chỉnh sô tiết trong m ỗi chương Trong giáo trin h , chúng tôi kh ông đ ề ra nội d u n g thực tập của từ ng chương, vi èrong th iế t bị p h ụ c ưụ cho thực tập của các trường không đồng nhất. Vỉ vậy, căn cứ vào trang th iết bị đ ã có của từng trường và khả năn g tổ chức cho sin h viên thực tập à các x i nghiệp bèn ngoài m à trường xáy

dự ng thời lượng và nộỉ d u n g thực tập cụ thể Thời lượng thực tập tối thiểu nói ch ung củ n g không ít hơn thời lượng học lý th u yết cua m ôn học.

Giáo ịrỉn h được bién soạn cho đối tưỢng là sin h oỉên T ru n g cấp chuyên nghiệp, Công n h â n là n h n g h ề bậc 3 Ì 7 đổng thời cung là tà i Uệu th a m khảo

bổ ích cho ú n h viên Cao đ ẳ n g kỹ th u ậ t cũng n h ư K ỹ th u ậ t uiẽn đ a n g làm việc ờ các cơ sở k in h t ế trên n h iều lĩn h vực khác nhau.

Mặc dù đã c ố g ắ n g nh ư n g chắc chắn giáo trìn h không trá n h khỏi khiếm khuyết R ấ t m ong n h ậ n đưỢc ý kiến đóng góp của người s ử d ụ n g đ ể lầ n tái bản sau g iáo tr ỉn h đưỢc hoàn c h ỉn h hơn M ọi góp ý xin được g ử i về Công ty

C ổ p h ầ n Sách Đ ại học - Dạy nghề, N X B Giáo dục Việt N a m - 25 H àn Thuyên,

Hà Nội.

Điện th o ạ i : 04 8 264 974.

CÁC TÁC GIẢ

C H ỈÍƠ N G ỉ

KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

lYong chưưng này chúng lii sc ngliiẽn cứu các vấn dc:

■ Các khái niệm cơ bản về khuếch dại điện lử.

■ Cấu lạo và n gu yên lý hoạt dộn g cùa transislor lưỡng cực (BJT).

■ Phân tích và thiêì kê' các cách phàn cực cho BJT.

■ Phân tích các mạch khuếch đại cơ bán dùng BJT.

1.1 G IÓ I T H Ỉ Ệ U C í l U N G

1.1.1 Mở dầu

Bộ khuếch đại dièn tứ ià một mạch diện (ứ mà tín hiệu (lẩu ra của mạch lởn gấp K lầu tín hiệu đầu vào cùa mạch và dạng tín hiệu ở dáu ra g iố n g dạng của lín hiệu ớ đầu vào.

'lìn hiỏu của mạch là dòng điện i(t) diến áp u(t) hoặc công suất P(t) Tín hiệu cũng có thế là diện nư ừ n g E(l) hoặc từ iruờng B(1).

Sơ dổ khối cua niòl bô khuếch dại dièn tứ cho ở hình 1.1.

z,

H ình ĩ í Bộ khuỂch đại điôn tứ

Trong sơ đồ, ký hiệu hình )> mô lả đây là bộ khuếch đai,

K g o i là hệ sổ khuếch dại cúa bộ khuếch đại Hệ sổ này là ty sò giữa giá trị tín hiệu ra chia cho giá trị tín hiệu vào Nếu các tín hiệu vào, ra là điện áp thì ch ú n g la c ó hệ sỏ khuếch đại điện áp.

K =

u ;

Nếu các tín hiệu vào, ra là dòn g diện ihi chúng la c ó hệ s ố khuếch dại dòng điện:

Nếu c á c tín hiệu vào ra là

cô n g suất thì ta c ó hệ sô'

khuếch dại cô n g suất:

Pr

H ì n h 1.2 Đặt' lính biên ítộ cúa bộ khuếch đạí

ở đây Uị , I| tà điện

áp, dòn g điện, c ô n g suất trên đẩu ra bộ khuếch đại và Uv, Iv, Pv ỉần ỉượt là điện

áp, dòng điện và công suất đặt vào bộ khuếch đại.

Trên hình l l và z „ là sức điện dộng và trở kh áng trong của tín hiệu đật vài) bộ k h u ếch đại Zy là trờ kháng vào tương đương của b ộ khuếch đại:

khuếch đại là quan hệ giữa đáu ra

và đầu vào của b ộ khuếch đại, xét

đại là sự phụ thuộc của hệ s ố

khuếch đại cùa bộ khuếch đại vào

tần số Hình 1.3 là đặc tính tần sô'

điển hình của m ộ l bộ khuếch đại.

M éo phi tu y ến {không đường thẳng) củ a bộ khuếch đại là sự thay đổi dạng của tín hiệu ra s o với tín hiệu vào do tính phi tuyến của các phần tử cùa mạch

g ây ra, m éo này được tính là tỷ sô' của tổng bình phương cá c Ihành phẩn bậc

ca o phát sinh kh i đầu vào chỉ c ó thành phần tần sô'.

fc

Hi nh L 3 , Đạc tính tẩn số cùa bô khuếch (lại

z , là (rở kháng lải của bộ khuôch dại Đ ây chính là phần tủ liêu thụ tín

hiệu ra cùa bộ khuếch đại hay bộ khuếch đại cán phải cung cấp tín hiệu cần

thiếl ch o phẩn lứ này.

'l'rong rấl nhiẻu trường hợp thực tế các trở kháng này là thuần trờ Đ ể bộ

khuếch dại làm việc tốt chúng ta phải phối hợp trở kháng:

M ổi ngu ổn điện nâng dều c ó thể được biểu diễn dưới dạng nguổn diện áp

hoặc nguồn dòn g Hiuh 1.4 là dạng

(.ủa nguốn áp và nguồn d òn g lý

tướng.

N g u ổ n diện áp lý tường dược

giả dịnh tạo ra diên áp u, kh ông phụ

ihuộc vào d ò n g ch ạy qua nguồn.

N guòn d òn g diện lý iưởng dược già

Norton Có thể biến đổi lừ m ô hình

này sang m ô hình kia D ò n g i, ở m ô

hình Norton liên hệ với điện áp ò

D òn g i, là dòng có ihẽ chạy qua ngán mạch mác ớ dáu ra 'J’rái lại u, licn

1.2.1 Cấu trúc của transistor

'IVansistor là một linh kiện bán dẫn bao gồm ba lớp bán tlẫn với c á c bán dán p và n xen kẽ nhau, rùy theo trình lự của m iền p và m ién n mà ta c ó hai loại transislor : pnp (transistor Ihuận - hình 1.5a) và npn (iransistor nguợc - hình 1.5b).

Hì nh J.5 Cấu írúc của transisior;

Transisior pnp và ký hĩệu : b) Transistor npn Vít ký hiệu

M iền p ihứ nhất của Iransistor pnp (với transistor npn là miổn n) được gọi

là mién em itier m iển này dược pha tạp chất với nồng clộ lớn n h ít, nó đóng vai irò phái xạ các hal dẫn (lồ írống hoặc ctiện tử), diện cực nối với m iển này được gọi là cực e m iiic r , ký hiệu là li M iền n (với iransislor npn là m iền p) dược g ọ i

là m iền b a se mién này dược pha tạp châì ít nhái, độ rộng cũa nó rất nhỏ so

VỚI kích Ihước loàn bộ t r a n s i s t o r (vói h ì n h 1.6 tỷ lô này là 3 8 m m : 0.0 2 5 m m

= 152 : 1), m i é n b a s e d ó n g vai trò i r u y é n đạl hạt d ẫ n đ i ệ n cực nỏi VỚI m i é n

này được g ọ i là cực base, ký hiệu là B M iền p tiếp theo (vói transistor npn là miền n) đuực gọi là mién collcctor m ién này dược pba lap íi hơn mién cm ilter nhưng nhiéu hơn m iền base, dón g vai trò thu gom các hại dẫn, điện cực nối với m iền này g ọ i là cực collector, ký hiệu là c.

V ới cấu irúc như vậy, transistor bao g ồ m hai ch u yến ciếp PN, ch u yên tiếp

PN giữa em ilte r và base được gọi là c h u y ể n tiếp em iller, chuyển tiếp PN giữa base và c o lle c t o r được gọi ià chuyển tiếp collecior.

1.2.2 Ngưyèn tắc hoạt động của transistor

Đ c m ô tả hoại d ộ n g của iransistor la lấy iransistor loại pnp làm ví dụ Sự lioại đ ộ n g cùa transistor npn sê lương lự bàng việc thay thế lò trống bằng đién

tứ Trẽn h ìn h 1.6 khi chuyến tiếp co llecto r không được phân cự c, chuyến tiếp

em itter được phân cực thuận Đ ộ rộng vùng n g h èo sẽ bị giảm , m ức giàm tuỳ theo điện áp phân cực kết quá đòng của các hạt da s ố (các lỗ trồng) khuếch lán từ m iế n bán dẩn p (cực E) sang m iển bán dẫn n (cực B).

Khi c h u y ể n liếp emitier không dược phân cực, ch u yển liếp c o lle c io r phản cực ngược kh óng c ó dòng của các hạt đa s ố (điện tử ở bán dản n) chi c ó dòng của cá c hạt thiếu sổ' (lỏ !rông ử bán dãn p) (hình 1.7).

Dòng hạt đa số

ìiinh /.ổ Cììuvcn liế p e m iu cr phán cực rhuận

Dòng hạt thiểu số

Hình i.7 Chuyển liép colleclor phân cực ngược

Dòng hạt đa số Dỏng hạt thiểu sô'

H i n h 1.8 Nguyên tắc hoại dông cùa Iransisior pnp

Trong trixờng hợp, chuyển tiếp emitter phân cực thuận, ch u yển tiếp coHector phân cực ngược (hình 1.8) Chuyển tiếp em ilter phân cực thuận nên các hại đa sô' khuếch tán qua ch u yển tiếp tới m iền base tạo Ihành d ò n g Ig Tại

m iền base các hat đa s ố này lại chuyển thành các hạt thiếu s ố , một phần bị tái hợp với các điộn tử lạo thành dòng lịỊ Do độ rộng cùa m ién base rất m ỏng, chuyển liếp co llector phân cực ngược nên các lỗ trống ớ m iền base bị cuốn sang m iền c o lle c lo r lạo nén dòng Ip D òng Ig này được lạo bởi hai thành phần: dòn g của các hạt đa sô' từ m iền emitter, và dòng của các hạt thiểu s ố (lỗ trống ở

m iển base khi chưa c ó sự khuếch tán từ emitter sang) Dòng của các hạt thiếu

s ố được g ọ i là đòng rò và ký hiệu là Igy có giá trị rất nhỏ cờ nA tới vài },iA

Áp dụng định luật K irchhoff la có: Ig = !<; + Ig

1.2.3 Các cách mắc cơ bản của transisto r

Transistor c ó ba cực (E, B, C), nếu đưa tín hiệu vào trên hai cực và lấy lín hiệu ra trên hai cực thì phải c ó một cực là cục chung D o vậy, đ ố i với transistor c ó 3 cách mắc cơ bàn: base chung, emitter chung, colleccor chung.

1.2.3.1 Base chung (CB - Common Base)

Sơ đ ồ cách mắc CB đươc m inh hoa ở trên hình 1.9

Trôn hình vẽ chiều mũi tên chí chiéu của dòng điộn Irén các cực i-úa íransistor Đ ể ihấy rõ quan hệ giũa 3 cực của transistor Irong cách mắc- CB người ta dùng hai đậc tuyốn: đặc luyến vào và đặc tuyến ra Đào tuyến vào (hình 1.1 Oa) m ổ tá quan hệ giữa đ ò n ệ vào I ịv với điện áp đẩu vào U|^f;, ứng với các giá lĩ'Ị điện áp khác nhau cùa điện áp ra U(;-|ị.

Đ ặc luyốn ra (hình 1.1 Ob) m ỏ là quan hệ giữa dòng điện ra với (liên áp

ra ư c g , ứng với các giá trị khác nhau của d ò n g điện vào Ip 'ỉrẽti đặc tuyến này dược chia Ihành 3 vùng: vùng tích cực, vùng cắt và vùng bão hoà.

'cBO ' 'co

Hiểth i ỉ i Dòng bào ht)à ngưưc ỈỊ^ị^

Vùng lích cực dược dùng để khuếch dại lín hiộu (nên còn duọc g ọ i là vùng khuếch đại) Trong vùng tích cực chuyển tiếp emitter dược phán cưc thuận, chuyển tiếp coU ector phân cực ngược, ó phần thấp nhất ciía vùng lích cực (dường Ip = 0) d ò n g I c !à d ò n g bão hoà ngược I q ) d ò n g I(;q rấi nlió (cỡ i-iA)

và thường được ký hiệu thay ch o (hình J 1 1).

Klii transistor hoại đ ộn g trong vùng lích cực c ó quan liộ gần đúng I ị : * I ( ' Vùng cắt là vùng m à ở đ ó đò n g I q ' = 0 Trong vùng cắt chuyển tiếp emiiter

và collector đéu phân cực ngược.

Vùng bão hoà là vùng ớ bẽn trái đường U ci3 = 0 trôn dặc tuyến ra Trong vùng bão hoà chuyển tiếp em itter và collector đéu phân cự c thuận.

Trong c h ế ciộ xoay chiều, khi đ iểm làm việc thay đối trẽn đặc tuyến ra, hệ

s ố a xoay chicu dược định nghĩa:

Chú ý rằng irủĩì hình 1.13 đ ộ lớn của I ^ c ờ ^ A còn đ ộ lớn cúa Ic c ở mA

V ù n g lích cực cùa cách mắc CK là mién ỡ bèn phải của đường nét đứt

và phía Irên đường 1|J = 0.

H ì n h ỉ 13 Đặc luyẽn cùa cách mắc CE:

a) Đậc luyCn vào ; b) Đ âc luyến ra

V ùng phía trái đường U^Ebh bão hoà Vùng cắt là vùng 0 phía dưới đường Ig = 0 Trong vùng tích cực ch u yển liếp emitter phân cực thuận, chuyển tiếp co llector phân cực ngược, vùng này được dùng để khuếch đại diộn

áp, dòng điện hoặc công suất.

Theo dặc lu yến ra hình 1.13b khi I b = 0 ihì d òn g íí 0 Đ iéu này được giải thích như sau;

Nếu Iị-ịịq = 1 ịìA , khi 1 Ịị = 0, dòng 1(- = 250.1 |iA = 0 ,2 5 m A

Dòng khi đ ó chính là dòng IcEo-

Vậy:

_ j^ClK) IcEO - 1 - a 1

uB ã r

Đ o

T ^El=

Hi nh Í Ỉ 4 Sư đó cách mác CC;

n) 'í ransi.stor npn ; b) rransislor piip

Đặc tuyến vào và đặc tuyến ra cùa cách m ắc cc tương lự như cách m ác CE, bằng cách thay Iq bới Ig, U(-J7 bới Uị£c.

1.2.4 Nguyên tắc khuếch đại của tra n s isto r

lOŨK <

- , 1

5K u,

H ì n h Í Í 5 N guyên tác khiiẻch đại cùa mạch CB

Trong sơ đổ hình 1.15 ta chọn Iransiscor c ó điện trở vào R^ = 2 0f2, diện

r a R r =100kQ.

Dòng điện vào:

từ m ạch điện trở thấp sang mạch diện trở cao Chính vì vậy, transistor là từ

g h é p cùa hai từ tiế n g A n h : transíer (truyén đạt) và resisior (điện trờ).

1.2.5 Các tham s ố giới hạn

Đ ớ i với m ỗi iransistor có một vùng làm việc trẽn dặc tuyến ra Nếu transisior hoạt đ ộ n g trong vùng này sẽ có tý lệ lín hiệu ra trên tín hiệu vào là lớn nhât với độ m é o nhò nhất V ùng này sc bị giớ i hạn bởi một vài tham s ố

mắc EC).

Với transistor c ó đặc tuyến ra như hình 1 1 6 : = 5 0 m A , = 20V.

Đ ường UcEbh đặc luyến là giá trị nhỏ nhất cua thông thường

U ( e b h = 0 3 V ,

C ôn g suất tiêu hao lớn

nhấi dược định nghía;

Í^Cmax = U c E - l c

Với transistor cho trên

hình 1.16 Ihì = 300m w.

Ta c ó ihế vẽ dường cong

c ô n g suất irên đ ặc tuyến ra

V í dụ : Chọn I(- = icmax= 5 0 m A suy ra U q ; = 6V Chọn ư q ; - = 2 0 V suy

ra 1(; = 15mA Nếu chọn I(' nầm giữa hai khoảng trên, I(' = 2 5 m A thì

= 12V Với 3 điếm trẽn ta có thế vẽ được đường cong còng suâi (có thiể !ấy

1.2.6 Phản cực cho tra n s isto r lưỡng cực - BJT

1.2.6.l Giới thiệu

Đ ể transistor lưỡng cực hoạt dộng ta phải phân cực cho nó, nghĩa lài dưa

m ôt đ i ệ n á p m ộ t c h i ề u từ b ên n go à i v ào c h u y ể n t iê p e m i t t e r và coiỉec(o?r với

giá trị và cực lính phù hợp Đ iện áp một chiều này sẽ thiếi lạp c h ế đ ộ m ội chiều ch o transisior Khi phân cực nõu:

- Chuyến tiếp em itler phân cực thuận, chuyển tiếp co lle cto r phân cực ngược transisior sẽ hoại d ộ n g trong vùng tích cực Khi tính toán c h ế độ một chiều trong vù n g này ta thường sử đụng các cô n g thức:

UjjE = 0.7V (với iransistor npn Si)

I g - ( P + 1 ) I g «

k = Pin

- Chuyển tiếp emitler phân cực ngược, transistor sẽ làm viộc trong vùng tcắt.

- Chuyên tiếp em itter và c o íle c io r dều phân cực thuận, transislor sẽ iàm việc trong vùng bão hoà.

Chú ý rằng, để transistor khuếch đại tín hiệu phải phân cực ch o nó hoạt dộng ở vùng tích cực.

* Điểm làm việc tĩnh

Khi phân cụ c ch o transistor, dòn g điện và đ iên áp một ch iểu sẽ thiếtt lập

ch o transistor m ộ l đ iểm làm viẻc cô' dịnh trên đ ặc tuyến ra, đ iểm này gtọi là

dicm làm việc lĩnh (còn g ọ i là điốm có n g tác tĩnh và thường ký hiệu là đ iếm

Q ) Để transistor khuếch đại dưực lín hiệu, điểm làm v iệ c tĩnh Q phái nàm tronị vùng tích cực nếu ch ọ n dược diếm Q thích hợp ihì biên độ lín hiệu ra c ó thế lớn mà kliỏng bị m éo (ihường là giữa đặc tuyến ra).

1.2.6.2 l^hán cực c ố định

Sư dổ mạch phân cực cô' định như hình 1.17.

VỚI iransistor pnp, sơ đ ồ , các công thức và cách lính hoàn íoàn iươtig tự, bàng cách thay dối chiểu d ò n g diện và cực cúa điõn áp c u n g cấp.

a) So Ỏ6 mạch ; b) Sơ đổ Iirơng duưng

Đ ể phân lích c h ế đ ộ m ột chiểu la có thể bò các tụ đ iện và sử dụng s ơ đồ tương đương như hình 1.17b.

-r-T h eo cồ n g ihức trôn, điện áp Vqq. U g g

luôn không đ ổ i, vì th ế giá irị Rj3 sẽ quyêì

định giá trị d òn g l|ị và d òn g Iị^ này sẽ không

dôi (vì vậy nôn gọi là phân cực c ố dịnh). H i n h ễ J S , Vòng base - em iltcr

Á p dụng định luật K irch h off

ch o vòng c o lle cto r - emitter

Trong trường hợp này : U g = ov nên

N goài ra, U g g = U5 - U g su y ra Ujj£ = Ug.

V''/ d ụ Ỉ I : Cho mạch điện như hình

ĐỐI với sơ d ổ ma c h như hình 1.19, q uan hệ giữa d òn g điện ra và đ iệ n áp ra U(_‘|; khi có lái

' ^C í- = ’J c c •

Phương trình trên chính là

phương irình đường tái tĩnh Đ ể vẽ

dường tài ũnh la cần xác định hai

d iế m : Đ iế m thứ nhấ! ta c h o

U r r U(.J = 0 suv ra J(_- = , cliếm thứ

hai la cho 1(- = 0 suy rd U(jj; = Uq;

VỚI hai điẽ m này ta vẽ được d ườ ng

lái tinh n hư hình ] 21

Nốu thay dối giá (rị của diên

trớ R|^ sẽ làm cho thay (ỉổi, khi dó

đường lải lĩnh không đối nhưng

điếm làm việc tĩnh Q sẽ dịch lên hoặc xuống (hình 1,2 1).

Khi giữ nguyôn giá trị và thay đối nguổn thì đường tái tĩnh sẽ dịch chuyển như hình 1.2 2a.

Trong trường hợp ihay đổi giá trị điện trở R c và giữ ngoyèn nguồn ư(-(- sẽ làm dường tải lĩnh Ihaỵ đổi như hình 1.2 2b.

V/ dụ L 2 : Cho mạch phân

cực c6 định có đường íải tĩnh và

điểm làm việc lĩnh Q như hình

1.23 Hãy tính các giá trị Uct;,

R b =

* Transisỉor bão hoà

ITỉeo đặc tuyến ra của transistor, khi Iransistor bão hoà thì U('i; =: ov do đó dòng

eniilicr như hình 1.24 Đ iệ n irớ Rị

được mắc thêm đê làng độ ốn dinh hơn

so với mạch phằn cực cố clỊnh (diều

này sẽ dược m i n h hoa qua các ví dụ

sau này) 1'rước hếi xél vòng emitter -

ỉ iinh Ì.25 Vòng biísv -coliecỉor

Với công thirc trCn ta có ihc vẻ

mội mạch nổi liếp như hình 1.26.

Trong irường hợp này, điện ắp ƯỊ^P lừ base

đến cmitler dược điện trờ Rị: phán hồi trờ về dầu

vào với hệ sô' (p +1) Nói cách khác điện trở

cực B ià linh kiện trong vòng emiuer -

c o ỉ i e c i o r xuất hi ện với Rị = ([ỉ +l)Rj:; trong

" M ữ c h á o h o à

Mức bão hoà cực c hoặc dòng cực c cực dại với mạch phân cực emitier có

thể >:áí: đmh tương tự như mạch phân cực cố định:

eĩ

Trong các mạch phân cực ĩ rước, sự phân

cực dòng diệa I^Q và điện áp là một

hàm s ố ciia hệ số khuếch dại dòng điện (P).

Trong khi đó, |3 ià nhạy cám với nhiệt độ, dặc

biệt là chất .S ilic o n , giá trị ihực tế của p

ihường khóng được xác định chính xác Vì

thế, xây dưng dược m ộl mạch phân cực mà íf

phụ thuộc, hoặc dộc lập với p là vô cùng

quan trọng Vối sơ đổ của mạch phân áp như

hình 1.29, nếu chọn dược các tham số của

mạch hoàn hảo thì dòng điện 1(-Q và điên áp có thể hoàn toàn (tộc l.ip với

* 'íinh locíỉi các ihcini s ố CÚCI mạclì

Đầu vào túa sờ đồ hình 1.29 có thể vẽ lại

như hình 1.30.

Sứ dụiig tíịiìh lý Thevenin la có thể (ính

dược dòng lịị như sau;

lìitth I Ì 3.So đổlương đirơng I hcvcnin

Từ sơ đổ (ương đương Thevcnm (hình 1.33) (a có:

^CI-; = U c e hiy^c + l^i:)

\ 7 dụ ì.4: Cho sơ đồ như hình 1.34 Xác đmh và

U c c

Uv

‘Cbh “ -^Cmax ~

+ Dưởrìị* ĩ á i í ĩ n h x á c J Ị n h ^i ônị i à rnục ì 2 6 2

Í J ,6 5 , M ạch phá n cục hồi tiếp âm diên áp

Mach phân cực hồi tiếp âm diện áp

dược cho trcn hình I.35a Một đường hổi

tiếp từ cực c về cực B làm cho mạch dạt

dược sự ổn định dáng kế Tuy nhiên

điểm íàm việc Q (được xác clịnh bới I(-Q

và ư(-|:q) không hoàn loàn độc lạp p

nhưng ổn định hơn so với mạch phân cực

dòng và quá lớn so với ìịị nên

Cltíi V Viíi các cách phân cực trên ta có mộl phương trình lổng quát lính như sau;

ư , cc

R c + Re

Nếu w dượng ú i ũnh cúa mạch hỗt tiếp điẻn áp được xác định tương

tự như mạch phân áp và mạch phân cực emiiter.

1.2.7 Thiết kế mạch phân cực

Khi chiết kẽ mạch phân cực, người la thường dùng các định luậl căn bản vể mạch điện như định luật Ohm định iuậl KirchoH, dịnh tý Thevenin để lừ Các thông sò' đã biếl lìm ra các thông số chưa biết cúa mạch điện.

V/ dụ 1.6: Cho mạch phân cục với đậc luyến ra của BJT như hình 1.37 Xác đính R(', Rfj.

Đ ế có các điện ird tiẻu chuẩn ta chọn: Re = 2 ,4 k n ,

V'( dụ 1.7: Thíếi kế mạch phân circ kiểu phân áp để c<

iislo rcó P = 80 Uc(,.= 20V.

Bài guii: Diện trở Rịi trong thực tế thường được chọt

•'O

Đ ế có các điện ird tiẻu chuẩn ta chọn: Re = 2 ,4 k n , Rf = 470kQ

V'( dụ 1.7: Thíếi kế mạch phân circ kiểu phân áp để có Ic = 2mA, UcE = lOV Biết transisior có p = 80 Uc(,= 20V.

Bài guii: Diện trở Rị trong thực tế thường được chọn để ƯH

Đién trở R, và được chọn sao cho < ■— pR|

Chọn Rị = 6 8 k n tính toán được R, = 43 ,5 7 k Q => chọn R; = 3 9 k ù hoặc 47kQ.

1.3, K H U Ế C H Đ Ạ I T ÍN H IÊU N H Ỏ D Ù N G T R A N S IS T O R LUỠNG cục

1.3.1 Giới thiệu

Các kiểu phàn cực đã dược giới thiệu ở phần trước sẽ được sử dụng để phân lích tín hiệu xoay chiéu nhỏ Các mạch được phản tích sau đây là những mạch

điện thực tẽ' Ihường được sử dụng Đ ế phân tích bộ khuếch dại lín hiệu nhó dùng BJT người ta dùng sơ đổ tương đương để phân lích Khi vẽ sơ dổ tương dương đối với tín hiệu xoay chiểu cần chú ý hai (liếm sau:

- Thiết lập íấl cá các nguồn cấp một chiều ớ mức diện thê ov (ngắn mạch nguồn cấp) ;

- Ngắn mạch tất cả các tụ điện.

í 3.1.1 Sơ đỗ tương đương của mạch CB

Trên hình l.3 8 a là sơ đồ cách mác CB của transistor npn Như phần (rèn

c h ú n g ta dã biết t r a n s is t or dược c í o tạo bởi ba lớp bán dản, t ạ o nên hai c h u y ế a

nếp PN , vì thế ta coi chuyến tiếp emitter (giữa cực B và H) là m ột diode, ngoài ra

vì = a I|: nên giữa cực B và cực c được thay thế bằng một nguồn dòng c ó giá trị lả a l | , Với sự Ihay thế đó ĩa c ó thể vẽ được sơ dổ tương đương như hình 1.38b.

a) Cách mảc CB ; b) Sơ đó tưang đưưng

Khi iransistor được phân cực và hoạt động ở vùng tích cực thì chuyển tiếp emiUer phân cực ihuận, khi đó diode D | {trong sơ đổ tương đương) tương đương với một diện trở có giá trị bằng điện trở thuận cua diode, điện trờ này được ký hiệu là và được tính theo công thức:

Giá trị r^ rấl nhỏ lối da là 50Q.

Trớ kháng ra được tính khi cho tín hiệu vào bằng không, vì Ihế 1| = 0 nên

= a lj = 0, nghĩa là đầu ra fúa hình 1.39 hớ mạch, do đó:

z , = ccThực tế, trớ kháng ra của mạch CB cỡ vài MQ.

Sơ dồ tương đương của mạch CE

Tưong ỉự với cách mác CB la có thể vẽ được sơ dồ cuong dương cúa mạch CE

ỉíinh ẨM), a) Cách mốc CH : b) Sơ dổ tưang đưưng

Th e o sư (ló trên ía có:

Sơ iiỏ tương d ươ ng hình 1.40b

Với irở kháng vào là Pr^v, trở

kháng ra là la vẽ lại cìược sơ đồ

tương dương của mạch CE như

/ J / J Sơ đổ íuơng dương cảa mạch c c

Tưang lự như cách mác CE, ta sẽ có sư đổ ĩương dương cúa mach c c Sơ đổ

tương ctưưng này sè được vẻ irong các mach cụ ihc ở phẩn sau.

1.3.2* Các mạch khuếch đại tin hiệu nhỏ cơ bản dủng BJT

1.3.2 J , M ạch E m ỉtỉer chung (CE)

a) Mạch CE phán cực cố định

Sơ dổ mạch như hình 1.43.

U cc -o

Tín hiệu vào Uy được đưa đến

cực B của transistor trong khi đầu ra

lấy lừ cực c Dể dàng nhận ra

dòng ly là dòng nguón không phải

dòng cực B trong khi dòng ra lại là

dòng cực c

Với tín hiệu AC, ta c ó thể vẽ lại

sơ đổ như hình 1.44.

Đây là mạch mắc (heo kiểu CE

nén (a có thế vẽ sơ đổ íương đương

như hình ỉ 45.

Chú ý ràng, hệ sớ p, r„, r,; được

tra từ bảng các thông số kỹ thuật hoặc

đặc luyến ra N hư vậy p và

coi như đã biết.

Hình 1.44 Sa đô 1.43 khi bò ảnh hưởng cúa và C) C2

■c

u „ z

Hình í 45 Sơ dồ tương dương

2, pr, Trở kháng ra (ỉược xác (ỉịnh khi cho L)^^, = 0 Trôn hình 1.45 khi Uy = 0,

ly = 1(3 = 0 với một mạch hờ nguồn dòng la có:

Z| = R( // ĨQ

llê số khuếch dai dòng điện được xác định theo cách sau:

rheo Ịuật phàn dòng cho đáu vào và đầu ra.

Zv _ - ( - 2 6 4 , 2 4 ) { l , 0 6 9 k í ì ) _

3kQ'

trong sơ cỉổ iưcyng đương không có R| ỉà do ở

lần só hoại dộng cùa Iransistor, giá Irị dung

kháag rái nhó nốn ta coi ngán mạch R ị :.; đối

với lín hiộu AC.

Hệ số khuếch dại dòng diện K j :

Sơ clồ hình 1.48 giống với 1.45 nếu ta coi R ’ = R I // = Rịị do dó ta có:

Ị 5 K r „_ Ì L -

’ I , ” ( r o ^ R c H R ' + í 3 r , Nếu r Q > 1 0 R ( - t h ì;

b) Với ĩ(y = 50kQ xác (lịnh các tham số

trên và so sánh kết quá ra.

f / , = R7[.ỉi;, = 7 ,1 5 k í 2 / / ( 9 0 ) ( 1 8 4 4 íi) = 7,15k<:i// 1 6 6 k Q = 1.35kQ

Sa (iổ mạch ciược c h o ưê n hình 1.50.

Sơ đ ó utơng dư<Jng như hình 1.51

Sơ dổ này có diện trớ cực li không thế

bò q u a (lược đói V Ó I t h à nh p hấ n A(^

Trên sơ dổ k h õn g có màl r(, Ánh

hưứng c ú a I() làm c h o việc phân tích rđ l

phức ỉạp; ncn trong ihưc tc hấu hcì các

trường h ọ p có ihé bỏ qua

Trở kháng ra : Với u^, = o v , I|ị = 0 và pl|j = 0 sơ đổ hình 1.51 c ó (hể thay

t h ế bằng một m ạ ch tương đương hở mach Kết quả là;