MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT

Công su t ngo: vào acð/nh nghĩa tương tư cho ñi$n trơ3 vaC công su t ngo: ra... Biên ñ> dòng và áp xoay chi`u l y ra tGi ña ch7 bWng dòng và áp tĩnh... Ch ñ> A thưcng dùng trong các t@ng

I,V

BC KHU CH

) rms (

i

) rms (

i I

I A

i

o in

out

i ==== ====

) rms (

+ đô l i dòng:

+ đô l i áp:

v in

A > 1 : bô khu ch ñ i tín hi$u.

A < 1 : bô suy gi(m tín hi$u.

( )

rms

ði$n trơ3 ngo: vào c=a m>t bô khu ch ñ i là t?ng trơ3 tương ñương t i các ñ@u ngo: vào c=a nó.

) DC

( I

V R

in

in

in ====

) ac ( v

r ==== in

Công su t ngo: vào ac

ð/nh nghĩa tương tư cho ñi$n trơ3 vaC công

su t ngo: ra.

in

2 in

in

2 in

in in

in

r

* ) rms (

i

r

) rms (

v

) rms (

i

* ) rms (

v P

====

====

====

Dnh hưEng c=a ñi$n trơ3 nguFn ñGi vHi m ch khu ch ñ i

A

v in

s

in s

r r

r v

v

++++

====

v in

v v

====

I ði$n áp vào b> Kð:

s in

s

in

r r

s

in v

in v

r r

r

A v

A

* Khu ch ñ i dòng

s in s

s

r r

r i

++++

====

i in s

s s

r r

r i

i

++++

====

I Dòng ngõ vào b> Kð: s

in s

s

r r

s

s i

in i

r r

r

A i.

Dnh hưEng c=a ñi$n trơ3 t(i

T(i có thJ là loa, anten, còi, ñ>ng cơ ñi$n ho6c

out L

o

L

r r

L in

s

in V

s

L

r r

r

r r

r

A v

v

M>t cách tương t^ khi xét ñ n b> khu ch ñ i dòng, ta có:

o in

s

s i

s

L

r r

r

r r

r

A i

i

out L

o

o

r r

ðJ truy`n công su t c^c ñ i thì c@n có s^ phGi h p trE kháng:

T] nguFn tín hi$u ñ n b> khu ch ñ i:

M0c ñích phân c^c DC

Khi thi%t k% phân cWc cho BJT ñXng thYi cũng

là ch[n ñi\m làm vi1c cho BJT.

Khi ñó, d*ng sóng O ngõ ra s^ ph_ thu)c vào giá tr` ñi\m phân cWc và sW thay ñ'i c?a tín hi1u O ngõ vào.

V max (maximum output valtage) : là giá tr` max O ngõ

ra khi BJT không den g[i là áp cft (cutoff), thưYng bhng áp nguXn cung cip.

V min (minimum output valtage): là giá tr` min O ngõ ra khi BJT den bjo hòa.

Tùy thu)c vào giá tr` c?a V B mà ñi1n áp ra s^ có nhlng thay ñ'i như sau:

T0 ghép

Tính chit c?a t_ là ngăn tín hi1u DC, thông thưYng t_ s^ ñư,c dùng ñ\ ngăn jnh hưOng c?a tín hi1u DC ñni v:i nguXn ho3c tji.

Các t_ này phji ñ? l:n ñ\ có t'ng trO thot nh9 ñni v:i tín hi1u AC.

Các t_ này ñư,c g[i là t_ ghép (coupling capacitor) ho3c t_ ch3n (blocking capacitor).

ðưcng t(i m>t chi`u và ñưcng t(i xoay chi`u

Xét m*ch khu%ch ñ*i CE:

ði1n trO tji DC: R L = R C

ði1n trO tji AC: r L = R L // R C

ðưcng t(i DC là top h,p tit cj các ñi\m làm vi1c tĩnh Q(I C ,V CE ), khi chưa

có tín hi1u AC.

(i C ,v CE ), bao gXm cj ñi\m Q.

I Q , V Q = Q(I C ,V CE )

i O , v O :giá tr` i C và v CE

c?a ñưYng tji AC.

Phương trình ñưYng tji AC:

L Q Q

o

Q L

Q o

r I

V v

I r

V i

++++

====

++++

====

v ðưYng tji AC có ñôJ dnc ( ) l:n hơn ñưYng tji DC ( ).

v Áp ngõ ra ñư,c quy%t ñ`nh bOi ñưYng tji AC s^ nh9 hơn n%u ñư,c quy%t ñ`nh bOi ñưYng tji DC.

Ch ñ> Maxswing

Là ch% ñ) ho*t ñ)ng khi áp ngõ ra ñ*t giá tr` tni ña

mà không b` méo d*ng tín hi1u

ð\ ñ*t ñư,c ch% ñ) này thì ñi\m phân cWc tĩnh phji

V max

V B

V O

đêHL v out ự*t giaN tr` maxswing thiL phji ch[n ựi\m Q:

C L

C

CC CC

L CQ

CEQ L

C

CC

r R

V V

r I

V

, r R

V I

V I

(

L

CEQ Q

ðni v:i bài toán ñaP thi%t kêN s{n thiL giaN tr`

V I

(

L

CEQ Q

khojng gila ño*n MN

trên ñưYng tji xoay

chiFu, ta nói ph•n t€

Kð làm vi1c O ch% ñ) A

ð3c ñi\m c?a ch% ñ)

này là:

Dòng và áp tĩnh luôn khác không Biên ñ> dòng và áp xoay chi`u

l y ra tGi ña ch7 bWng dòng và áp tĩnh Do ñó hi$u su t th p (25%) Khu ch ñ i trung th^c, ít méo phi tuy n.

II CÁC CH ðC LÀM VI C C‚A BJT TRONG M CH KHU CH ð I

Ch ñ> B (LHp B)

ð/nh nghĩa hi$u su t η : ño bWng ti sG giUa công su t c=a tín hi$u xoay chi`u ñưa ra trên t(i và t?ng công su t t@ng khu ch ñ i tiêu th0 c=a nguFn cung c p.

Ch ñ> A thưcng dùng trong các t@ng khu ch ñ i tín hi$u nhj.

Khi ch[n ñi\m Q nhm trùng v:i D (ho3c N) thì ph•n t€ khu%ch ñ*i làm vi1c O ch% ñ) B lý tưOng (ho3c thWc t%) ð3c ñi\m c?a ch% ñ) này là:

I Méo phi tuy n tr@m trkng.

Hi$u su t cao ( η Bmax = 78.5%).

ThWc t%, ngưYi ta còn dùng ch% ñ) AB (trung gian giUa ch ñ> A

và B): ñi\m Q ch[n O phía trên ñi\m N và g•n ñi\m này Lúc ñó

phát huy ñư,c ưu ñi\m c?a m…i ch% ñ), gijm b:t méo phi tuy%n, nhưng hi1u suit kém hơn ch% ñ) B.

Ch ñ> khóa hay ch ñ> ñóng ng+t (lHp D)

BJT có th\ làm vi1c O ch% ñ) ñóng ngft (Switch BJT).

Tuỳ theo giá tr` ñi1n áp vào mà BJT có th\ làm vi1c O 2 tr*ng thái ñni lop:

Tr*ng thái khóa (tft): khi Q nhm O phía dư:i ñi\m N.

Tr*ng thái den bjo hòa (mO): khi Q nhm O phía trên ñi\m M (g•n ñi\m C).

III CÁC THÔNG S‰ TÍN HI U NH C‚A BJT

v α : tiH sôN dòng AC cWc thu vaL dòng AC cWc phát v:i V CB côN ñ`nh.

const V

v ði1n trơH cWc phát r e :

v ði1n trơH cWc thu r c :

)

( i

v r

const i

c

cb c

026

0 i

v r

E const

V e

be e

v M_c ñích c?a vi1c chuy\n vF sơ ñX tương ñương là làm cho m*ch tính toán ñơn gijn và d‹ dàng hơn.

v Khi sW bi%n thiên O tín hi1u vào ñ? nh9 ñ\ t*o sW thay ñ'i

vF dòng và áp O ngõ ra nhm trong ñ3c tính gi:i h*n c?a BJT, ta có th\ xem BJT là m)t ph•n t€ 4 cWc tuy n tính :

I , V (i , v ): dòng và áp O

IV SƠ ðŽ TƯƠNG ðƯƠNG C‚A BJT

Tuỳ theo t7ng sơ ñX c_ th\ c?a BJT (BC, EC hay CC) thì các ñ*i lư,ng trên s^ là nhlng ñi1n áp hay dòng ñi1n trên các cWc tương •ng, ñXng thYi tùy theo lo*i BJT( NPN hay PNP) mà chúng có diu ho3c chiFu thích h,p.

Tuỳ theo vi1c ch[n bi%n và hàm ñ\ mô tj mni quan h1 gila các ngõ vào và ra c?a BJT mà ta có các lo*i tham sn ñ3c trưng cho BJT.

Tham sG xoay chi`u c=a BJT

Tham sn z Tham sn y Tham sn h

1 11

2

i

v )

hi (

h

====

====

Ý nghĩa c?a t7ng tham sn

TrE kháng vào c=a BJT khi áp xoay chi`u

E ngõ ra b/ ng+n m ch.

0 V 1

2 21

2

i

i )

2 22

v

i )

I dI

I

I dI

dV V

V dI

I V dV

v Vì voy, ph“m chit, tính năng c?a BJT s^ thêH hi1n giaN tr` các tham sôN h ij c?a chúng.

v Các h ij ñư,c g[i là các tham sô- xoay chi`u ( ho6c tham sô- vi phân ) c?a BJT.

v VêL ñơn v` ño:

v h 11 (ho3c h i ): ñi1n trơH ( ).

v h 22 (ho3c h o ): ñi1n den (mho ( ) ho3c siemient).

v h 12 (ho3c h r ) vaL h 21 (ho3c h f ) ch• là các hêJ sôN nên không có thưN nguyên.

Do ñoN, bôJ tham sôN h ij còn ñư,c g[i là tham sô- hun h p

(hybrid).

v Tùy theo BJT mfc theo ki\u nào (BC, EC hay CC) mà các tham sôN có thêm ch• sôN tương •ng.

M ch tương ñương c=a BJT

v ði1n trơH vào h 11 (ho3c h i ).

NguXn ñi1n áp h 12 v 2 (ho3c h r v o ): thêH hi1n sưJ hXi ti%p ñi1n áp n)i bôJ c?a BJT ThWc têN h 12 (hay h r ) có giaN tr` rit bé(10 v3 ÷÷÷÷10 v4 ), vì voy ñ*i lư,ng h 12 v 2 có thêH boH qua.

M ch tương ñương ñơn gi(n hóa c=a BJT (toán hkc)

1 11

2

i

v )

hi (

h

====

====

0 V 1

2 21

2

i

i )

hf (

h

====

====

M ch tương ñương c=a BJT m+c kiJu CE

026

0 ]

mV [

026

0 r

r i

v ) 1

( i

v i

v r

E

be B

be 0

V 1

1 in

M ch tương ñương c=a BJT m+c kiJu CB

be 0

V 1

1 in

i

v i

v r

2 fB

i

i i

i h

M ch tương ñương c=a BJT m+c kiJu CC

be b

be 1

1 in

i

v ) 1

( i

v i

v r

h ==== ==== ==== ==== ββββ ++++ ≅≅≅≅ ββββ

ββββr e ββββi b

IV PHÂN TÍCH M CH KHU CH ð I TÍN HI U NH

1 M ch khu ch ñ i m+c E chung

Các thông sô- c=a m ch khu ch ự i ựGi vHi tắn hi$u xoay chi`u:

đi1n trơH vào

đi1n trơH ra

đôJ l,i áp

đôJ l,i dòng.

Sơ ñôC tương ñương vêC m6t xoay chi`u

r ie ≅≅≅≅ ββββr e ββββi b

E

C B

r in

r in(stage)

r out (stage)

r out

đôJ l,i áp : A VE = v out /v in

r ie ≅≅≅≅ ββββr e ββββi b

E

C B

v out

v in

v Khi không có tji (ngoP ra xem như hơHH m*ch):

đôJ l,i áp toàn phỚn : A VETP = v L /v S

C L

L out

C L

L

C b

C L

b L

R R

R v

R R

R

R i

) R //

R ( i

: r (

v r

r

r v

v r

s in

s

in in

++++

====

⇒ ++++

====

s in

in C

L

L in

out s

L P

VET

r r

r R

R

R v

v v

v A

C L

L s

in

in V

VETP

R R

R r

r

r A

L e

B s

e B

e

C VETP

R R

R )

r //

R ( r

r //

R r

R A

++++

ββββ ++++

ββββ

−−−−

====

⇒

r ie ≅≅≅≅ ββββr e ββββi b

E

C B

out iE

i

i i

i A

s

s s

in s

in

s s

s in s

s in

r

v i

;

i r

r

r i

i r r

L L

C L

R R

R i

R i

) R //

R (

C L

C in

s

s in

out s

L

R R

R r

r

r i

i i

C in

s

s i

s

L

R R

R r

r

r A

i

đôJ l,i áp : A VB = v out /v in

i

đôJ l,i áp toàn phỚn : A VBTP = V L /V S

L C

L out

L C

L C

e C

L e

L

R R

R v

R R

R R

i )

R //

R ( i

s

in s

S s

v r r

r

====

⇒ ++++

C L

L s

in

in in

out s

L P

VBT

R R

R r

r

r v

v v

v A

R

C L

L s

in

in V

s

L P

VBT

R R

R r

r

r A

v

v A

i i

i A

e

c in

out

i ==== ==== ==== α ≅≅≅≅

in s

in

s s

s in s

i r r

r

====

⇒ ++++

====

out C

L

C L

L L

C L

R R

R i

R i

) R //

R (

C L

C in

s

s i

iB

R R

R r

r

r A

i

L C

C s

in

s in

out s

L B

i

R R

R r

r

r i

i i

i A

h iC

Ve: l i sơ ñôC tương ñương

ði1n trơH vào

)(

1 (

r ).

1 h

(

h i

i

v r

(β βββ+1)r e

(β βββ+1)i b

) R //

r (

h i

i ) R //

r ( i

h i

i

v r

(β βββ+1)r e

(β βββ+1)i b

đôJ l,i áp : A VC = v out /v in

( i ) 1 (

v in ==== ββββ ++++ b e ++++ E

E b E

e out i R ( 1 ) i R

in

out VC

R

r

R v

i A

b

e in

out iC

(β βββ+1)r e

(β βββ+1)i b

Nhxn xét chung:

M*ch khu%ch ñ*i E chung có tín hi1u O ngoP ra ngư,c pha v:i tín hi1u ngoP vào Có khj năng khu%ch ñ*i dòng và áp.

M*ch khu%ch ñ*i B chung có t'ng trơH vào nhoH (vài ch_c ohm), t'ng trơH ra l:n (vài trăm K ), không

M*ch khu%ch ñ*i C chung có t'ng trơH vào l:n (vài trăm K ), t'ng trơH ra nhoH (vài ch_c ohm), không

Cj hai m*ch khu%ch ñ*i B vaL C chung có tín hi1u O ngoP ra ñXng pha v:i tín hi1u O ngoP vào.

Câu h9i c?ng côN bài

1 Các khái ni1m vêL m*ch khu%ch ñ*i, công th•c tính ñôJ l,i dòng, áp vaL công suit, ñi1n trơH ngoP vào, ngoP ra?

2 Phân cWc DC trong m*ch khu%ch ñ*i?

3 Khái ni1m veL ñưYng tji m)t chiFu vaL xoay chiFu, chêN ñôJ maxswing?

4 Các chêN ñôJ làm vi1c c?a BJT trong m*ch khu%ch ñ*i?

5 Các thông sôN c?a m*ch khu%ch ñ*i tín hi1u nhoH?

6 Các mô hình tương ñương (toán h[c, vot lyN) c?a BJT theo