Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử part 4 pptx

Điện áp điều khiển Uas bây giờ được xác định bởi điện áp đặt trên điện trở R¿ đưa vào cực S như ở hình 1.90.. chiêu của các điện áp nguồn cung cấp và chiều các dòng điện thì ngược lại so

Sơ đồ tự phân cực sẽ loại trừ yêu cầu 2 nguồn 1 chiều Điện áp điều khiển Uas bây giờ được xác định bởi điện áp đặt trên điện trở R¿ đưa vào cực S như ở hình 1.90

Ở chế độ tinh (1 chiều), tụ điện có thể thay thé bằng hở mạch và điện trở Rạ được ngắn mạch vì lạ¿= 0A Kết quả ta có sơ đồ tương đương như hình 1.91

Dòngchạy qua R; là dòng l¿ nhưng Is= I; nên;

Urs = Rs Chọn chiều của vòng như hình 1.91, ta có:

Ugs-Ups= 0 hay Uss = - Ure Suy ra phương trình tai tinh:

Ucs = -IpRs (2.10)

Lưu ý ở đây Ugs 1a ham ca dong dién ra 1p va khong c6 dinh nhu so dé phan cuc

cé dinh

Tù (2.//)), thay vào phương trình Shockley ta cé:

Ty = Ings 1- Ups /Up ¥

= Ings f1- CIpRs/Up Ỷ

=>lạ =_ lw(l+ I,RyU; } Đây là một tam thức bậc 2 đối vdi I, dang tổng quát của nó: l„+ K,Ip; + K;= 0 chính là phương trình của I đường cong Parabol- gọi là đặc tuyến tĩnh (đặc tuyến truyền đạt) (hình 1.92)

(2.10) Ta sẽ biểu diễn đồ thị của phương trình, đây là phương trình của ! đường thẳng nên cần xác định 2 điểm:

Điểm thứ nhất:

cho Ip= 0A

KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ

Nối 2 điểm này sẽ được đường tải tĩnh Giao điểm của đường này với đường cong đặc trưng của linh kiện- đường đặc tuyến tĩnh, chính là điểm làm việc tĩnh

Miic Ups có thể được xác định bởi định luật Kirchoff:

Urs + Ups + Uppy ~ Upp= OV

Vi du 13: Cho các giá trị biểu diễn ở hinh 1.93 Tinh: Ugs, Inq Ups: Us, Ug

Ugs= -IpRs (phương trình đường tải tĩnh)

Chọn Iy= 4mA —= Uạ =(- 4mA) (KO) =- 4V

Ta vẽ được đường tải tĩnh như hình 1.94

Với phương trình Shockley (phương trình đặc tuyến tĩnh (hình 1.101)

Giao điểm của đường tải tĩnh và đặc tuyến tĩnh là điểm làm việc tinh Q, toa

độ của điểm này là: Ugsg= -2,6V,Io= 2,6 mA,

Ups = Upp-Ip (Rs +Rp)

58

abo! mA) Iy(mA)

1.4.3 So do phan cuc phan ap:

Ở sơ đồ phân cực phân ấp đối với transistor FET (hành 1.97), các linh kiên

Hinh 1.97: Mach phan cue phan ap Hình I.98: Sơ đồ tương đương

được bố trí giống như phân cực phan ap cho BJT nhưng ở trạng thái tĩnh thì su

phần tích đối với 2 sơ đồ thì hầu như khác nhau, Đối với FET, lạ = 0, nhưng độ lớn

sơ đó tương đương nhu hinht.98

Khi lụ¿ = 0A thì lặ¡= lạ; và điện áp chính là điện ấp dat trên R;:

chính là điểm làm việc tĩnh Q các giá trị tĩnh tương ứng của nó là l¿, và Du,

Khi các giá trị này được xác định thì tạ có:

Ujs= Uno- ly (Rp + Ry) (2.19)

a) DOi voi dac tuyén truyén đạt

Nếu ly = Ings/4 = 8mAH = 2mA thi Ups = b)p/2 = -2V

60

Ta vẽ được đặc tuyến này như hình 1.101

Hình 1.100: Sơ do cho ví dụ 14 Hình 1.101: Minh hoa cho vi du

Khi l, = OmA: Ucgs = +1.28V

Khi Ugs = OV: I) = 1.28/15 = 1.21 mA

Ta xae dinh duge duong tai tinh nhu hinh 1.101va diém lam viéc tinh c6 gia tri: Ing = 2.4mA_ Ugsy = -1.8V

b) Uy = Upp- IpRp = 16 - 2.4.2.4 = 10.24V

c) Us =1)Ro = (2.4mA).(1.5kQ) = 3,.6V

d) Ups = Upy — Ip(RytRs) = 16 — 2.4 (2.4 +1,5) = 6.64V

€) Ung = Up-Ug = 10.24 — 1,82 = 8.42V

1.4.3.5 Cac loai MOSFET kénh dat san:

Đặc tuyến truyền đạt của các loại MOSEFET kênh đặt sản cũng tương tự như đối với JFET nên ở chế độ tĩnh các phân tích cũng tương tự Chỉ khác là đối với đặc tuyến truyền đạt, khi Ứ¿¿> 0 thì l¡, vượt quá giá trị bão hoà

6l

Tu cong thuty (2.16): Ugs = Ug- IpRy = 1.5 — 15.750

I, =OmA > Loe = Ups LSVv

Ugs= OV 1,= Ug/Rs = 1.5/750 =2 mA

Từ đó ta xác định được đường tải tĩnh và điểm làm việc tĩnh: =3 mA,

Cosy =-0.8V

bố Ủy = Unp— Ip (Rpt Rg) = 18 V- (3,1mA)(1.8kQ.750Q) x 10.1 V

Ví âm 16: nhất ví dụ LŠ nhưng với Rs =150.Q

Giai:

a Phương trình đường tải tĩnh:

ỨG@y= Ủ@- IpRš = 1.5 V- Tp (1500)

Cho lj=0mA = U@¿y= 1.5 V

Ugs =0V = Ip= Ug/Ry = 1.5/150 = 10 mA

Ta vé duoe dudng tai tinh nhu hinh 1.103 chi ý ở đây điểm làm việc tĩnh với dòng cực máng đã vượt quá le

Ing= 7.6mA + Ugsg= +0.35 V

b Ups = Upp- Ip (Ry + Rs)

= I8V-(7,6mA) (1.8kQ +1500) = 3,18V

1.4.3.6 Cac loai MOSFET kénh cam ung:

Đặc tuyến truyền đạt của các loại MOSEET kênh cảm ứng thì hầu hết đều khác với JFET và MOSEET kênh đặt sẵn

Đầu tiên cần nhắc lại rằng đối với MOSEET kênh N thì dòng l„= 0

Khi Ugs < Ủq¿s„„ (điện áp ngưỡng- Threshold)

Khi Ugs > Ussern) thi [y= kK(Ugs- Ves erm)? (1.23)

Khi đã xác định được rõ điện áp ngưỡng và Ï mức của dòng cực máng (l„„„,) và ỨGs,„„, tương ứng thì ta sẽ xác định được hệ số k:

Hình 1.104 (Phản cực hỏi tiếp cho th 1.105: Sơ đồ tương

MOSFET kénh cam ting)

Ở dau ra: Ups = Upp - IsRp

=> U@s = Upp — IpRp (1.25) Phương trình 2.25 là phương trình của một đường thắng, chính là đường tải tĩnh,

để xác định nó ta cũng xác định 2 điểm:

v Xác định giao của đường thẳng này với đặc tuyến tĩnh ta sẽ xác định được điểm

Hình 1.198:Xáe định đặc tuyển Hình 1.109: Xác định điểm làm

* Cho Ugs= 10V ( >Ugs em)

Ta vẽ được đường tải nh đường tải này cát đặc tính truyền đạt tại điểm Q chính

là điểm làm việc tĩnh (hình I.109).với:

Thg = 2.75 MA Ugsy = 6.4V = Uqse

2 Phản cục bằng điện áp phản áp: (hình 1.110)

Với lạ= 0 mA ta có:

®; Tu

Us = G Re Rs oo" (1.26) 1.26

Ucs = Uc- InRs

=> Ugs = Ug- IpRs (1.27)

Ups = Upp—Ups- Urn

65

=>Vẽ được đường tải tĩnh như hình 1.1114

Với Uqœy= 5V, Ly um = 3 MA khí Ùos bs pe

= 012 x Loe ASP

IpSK UGS User) = O12 * LO (Ue 5 F

=2 Ta về được đặc tuyến đạt như ñình 1.1114

Giao của đặc tuyến với đường tái tĩnh chính là điểm làm việc tĩnh Q với:

Ing ® 6.7 MA Ussy = 12.5V

Uns = Upp = Iy(RytRy)

= 40V —(6,7 mA) (0,82kQ +3,0kQ) = 144V

1.4.3.7 CÁC LOẠI FET KENH P:

Ở các phản trên tà mới chỉ xét sự phân cực cho các loại JFET kênh N Đối với các loại FẾT Kênh P thì đặc tuyến truyền đạt sẽ nằm đối xứng sơ với loại Kênh N qua trục l¡ như hình £,112

Chú ý rằng ở mỗi sơ đồ Hình 1.12 chiêu của các điện áp nguồn cung cấp và chiều các dòng điện thì ngược lại so với ƑET kênh N Trong trường hop FET kênh P thì Uy lưôn đương (có thể dương hoặc âm đối với MOSEET có kênh dat san) con Ups thì luôn âm,

Kết quả ta vẽ được dường tái tính như ñành 1.114

Từ đó ta xác định được toa độ điểm làm việc tĩnh;

Theo Kirchoff: -IpRg + Ups — IpRp + Upp = 0

= Uns =-Upp + Ip( Rut Rs)

68

= -20V + (3.4 mA)(2.7kQ + 18kOQ) ATV

Trong khi hệ số đặc trưng cho chế độ khuéch dai cla BJT la B thi 6 FET là độ hỗ dân g,,

FET có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại tuyến tính hoặc một linh kiện

số trong các mạch logic Thực tế MOSFET kênh cảm ứng xuất hiện khá phổ

69

1.5.2 Mỏ hình của FET ở chế độ tín hiệu nhỏ :

Trong chế độ tín hiệu nhỏ, một tính chất của FET được ứng dụng là dùng điện áp dat giữa cực công và cực nguồn để điểu khiển dòng điện chạy từ cực máng vẻ cực nguồn (dòng điện trong kênh dân )

Ta đã biết rằng ở chế độ tnh điện áp Uy điều khiển đồng một chiều lị, thông qua quan hệ được biểu diễn theo phuong tinh Shockley:

Xét đặc tuyến truyền đạt trên bình 1.121

ta thay rang g., chính là độ dốc của đặc tuyến tại

&m =m = Ay/Ax = Aly /AUgs <1.28> Hình 1.115: Xác định gạ„ nhờ đặc tuyến

traven dat Trên đường cong đặc tuyến truyền đạt, rõ ràng là độ đốc của nó (chính là g„) tảng lên khi điểm làm việc thay đối từ điểm Uy đến I„;; hay nói theo cách khác, khi Ugs tang dan dén OV thi độ lớn của g„ cũng tăng lên

Ví dụ 19: Xúc dink g,, cia mot JFET voi Ips =8mA va Up = - 4V tại cúc diểm phản cực:

ap Uses = - OSV

70

a) ics - 7S)

BJ tu = 25

Giữi :

Trước tiên tá phải về đặc tuyến truyền

đạt của JFET, phương trình của đặc tuyến là:

O day up| biết thị giá trị của g„ là liõn đương

Từ Cóng thức 1.29 ta thay g,, dat giá trị max tai Ugs=OV Khi dé :

71

Vi da 20: Cho JEET 06 dae ten truyền dạt như ví dụ 19

a) Tim gid of man cid đụ,

bị Tính g,, tat cde điểm trong ví dụ 19, vò xánh kết qua

Giải:

2/, a) Bao = Le = 2(ŠmAHlA\ `) = dans

Ă€) Ti Ly = {025V g=4mnfEx(<l.SV S4”) = 2 Sã{(xo với 257019)

Ups - 23V 2 gu= 4ngs(-(-2.5V)J0<4A21=L.Xnsfxo với | Sms)

1.5.2.3 Ảnh hướng của lạ tối g„:

Mới quan hệ toán học giữa g„ và đồng phản cực tĩnh lL„, sẽ được xác định từ phương trình Shockley và được viết dưới dang sau :

[U/l p = vi, Tage <l.32>

Tủ sẽ dùng 3.7 để xác định g„, ở một số giá trị đặc biệt của lj;

Tro khang ra cua FET

thường được biểu diễn với tham

số đặc trưng là hôn hợp ra vụ

(o là biểu thị đầu ra output, s biểu

thị lấy ra ở cực nguồn) đơn vị

độ đốc của đặc tuyến so với đường năm ngàng tại điểm làm việc đặc tuyến càng nằm ngang thì trở kháng ra càng lớn Ta có:

AU DS

tạ = AM, | Ugy= constant <l.36>

Điện trở máng rạ biếu thị sự anh hưởng của điện áp cực máng Ủy tới dòng điện cực máng Ij khi điện áp trên cực công không đổi Như vậy, điện trở máng rạ chính là trở kháng ra của FET ở chế độ xoay chiều trên cực máng

Hình [ 118: Sơ đồ tương đương

1.52.6 Mạch tương đương của FET ở chế độ xoay chiều :

KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ Trong những trường hợp khi rạ không được nhắc đến (giá sử đủ lớn tương ứng với hở mạch) thì sơ đồ tương đương sẽ đơn giản là một nguồn dòng mà độ lớn của nó được điều khiển bảng điện áp Ủy và tham số 8ạ,

1.5.3 Sơ đồ phản cực cố định của JFET :

Hinh 1.119: So do phan cuc co dinh cho

Sơ đồ phân cực cố định đối với JFET được biểu diễn trên hình 1.125 sơ đồ tương đương hình 1.119

Khi các giá trị ø„ và rạ được xác định từ sự phân cực thì mạch thay thế tương đương với ngắn mạch vì điện kháng Xe =1/(2IIfC)là rất nhỏ so với các trở kháng khác cua mach, đồng thời các nguồn một chiều Ugg va Uppy déu duoe dat 6 gia tri

Hinh 1.120: So do tong duong ctia mach hinh LLY

OV bằng ngắn mạch tương ứng Chiều phân cực của Ứ@¿ xác định chiều của nguồn dong g,,Ugs, néu Ugs là âm thì chiều của nguén dong là chiều ngược lại Tín hiệu vào

ký hiệu là U, và tín hiệu ra đạt trên rạ ký hiệu làU,

+) Z,: hinh I.126 đã chỉ rõ rằng: Zy=Re <1.37>

74

+)Z„: cho U, =0V như định nghĩa của Z„ sẽ cho Ugs= OV

Ket qua 1a: g,,Ugs =OmA , do đó nguồn dòng có thể được thay thế bằng một

hở mạch tương đương như hinh 1.121

ngăn mạch ở chế độ một chiều, cho phép Rs R, ;

ác định điểm làm việc Ở chế độ xoay chiều, + — Ì

á S LẠ 3 TA s Hình 1.124: Sơ đỏ tự phải (c JFET

tụ coi như ngắn mạch và kết qua 1a ngan mach Rg „ OPN

Mạch tương duong JFET duoc thiét lap nhu hinh 1.124 va duoc vé lai chi tiết ở hinh 1.125

Vì sơ đồ tương đương có dạng như hình 1.125

nên các công thức của Z„ Z„ và K,„ cũng tương tự

Dấu âm của biểu thức K,

chi ra rang tin hiéu vao U, va

tin hiệu ra U, lệch pha nhau 180”

*) Néu khong mac tu Cg:

và K„, một cách đơn giản nhất với chú ý về sự

phân cực và chiều của chúng, trước tiên rạ sẽ được bỏ qua để hình thành một trường hợp cơ bản để phân tích

Trong trường hợp này, để xác định Z„„Z„„ và K„„ một cách đơn giản nhất với chú

ý về sự phân cực và chiều của chúng, trước tiên rạ sẽ được bỏ qua để hình thành một trường hợp cơ bản để phân tích

+) Z, : dựa vào điều kiện hở mạch giữa cực G và mạch đầu ra thì đầu vào còn lại như sau

Hình 1.125: Sơ đồ tương dương khi không có tụ C¿

Với Uy=0V ở hình 1.126 thì cực G coi như được nối dat (OV) dién ap trén Rg sé

là 0V và R¿ coi như được ngắn mạch

sơ đồ tương đương