ứng dụng của điện tử công suất, chương 5 doc

- Vùng tác ñộng: Vùng khuếch ñại hay tuyến tínhvới nối B-E phân cực thuận nối B-C phân cực nghịch - Vùng bảo hòa: Nối B-E phân cực thuận Nối B-C phân cực thuận - Vùng ngưng: Nối B-E phân

Chương 5: MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG

BJT

Ta biết BJT có thể hoạt ñộng trong 3 vùng:

- Vùng tác ñộng: (Vùng khuếch ñại hay tuyến tính)

với nối B-E phân cực thuận nối B-C phân cực nghịch

- Vùng bảo hòa: Nối B-E phân cực thuận

Nối B-C phân cực thuận

- Vùng ngưng: Nối B-E phân cực nghịch

Tùy theo nhiệm vụ mà hoạt ñộng của transistor phải ñược ñặt trong vùng nào Như vậy, phân cực transistor là ñưa các ñiện thế một chiều vào các cực của transistor như thế nào ñể transistor hoạt ñộng trong vùng mong muốn Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiện một số biện pháp khác ñể ổn ñịnh hoạt ñộng transistor nhất là khi nhiệt ñộ của transistor thay ñổi

Trong chương này, ta khảo sát chủ yếu ở BJT NPN nhưng các kết qủa và phương pháp phân tích vẫn ñúng với BJT PNP, chỉ cần chú ý ñến chiều dòng ñiện và cực tính của nguồn ñiện thế 1 chiều

2.1 PHÂN CỰC CỐ ÐỊNH: (FIXED-BIAS)

Mạch cơ bản như hình 2.1

Phương pháp chung ñể phân giải mạch phân cực gồm ba bước:

- Bước 1 : Dùng mạch ñiện ngõ vào ñể xác ñịnh dòng ñiện ngõ vào (IB hoặc IE)

- Bước 2: Suy ra dòng ñiện ngõ ra từ các liên hệ IC=βIB

IC=αIE

- Bước 3:Dùng mạch ñiện ngõ ra ñể tìm các thông số còn lại (ñiện thế tại các

chân, giữa các chân của BJT ) Áp dụng vào mạch ñiện hình

2.1

* Sự bảo hòa của BJT:

Sự liên hệ giữa IC và IB sẽ quyết ñịnh BJT có hoạt ñộng trong vùng tuyến tính hay không Ðể BJT hoạt ñộng trong vùng tuyến tính thì nối thu - nền phải phân cực nghịch Ở BJT NPN và cụ thể ở hình 2.1 ta phải có:

thì BJT sẽ ñi dần vào hoạt ñộng trong vùng bão hòa Từ ñiều kiện này

và liên hệ IC=βIB

ta tìm ñược trị số tối ña của IB, từ ñó chọn RB sao cho thích hợp

2.2 PHÂN CỰC ỔN ÐỊNH CỰC PHÁT: (EMITTER

-STABILIZED BIAS)

Mạch cơ bản giống mạch phân cực cố ñịnh, nhưng ở cực phát ñược mắc thêm một ñiện trở RE xuống mass Cách tính phân cực cũng có các bước giống như ở mạch phân cực cố ñịnh

* Sự bảo hòa của BJT:

Tương tự như trong mạch phân cực cố ñịnh, bằng cách cho nối tắt giữa cực thu và cực phát ta tìm ñược dòng ñiện cực thu bảo hòa ICsat

Ta thấy khi thêm RE vào, ICsat nhỏ hơn trong trường hợp phân cực cố ñịnh, tức

BJT dễ bão hòa hơn

2.3 PHÂN CỰC BẰNG CẦU CHIA ðIỆN THẾ: (VOLTAGE -DIVIDER BIAS)

Mạch cơ bản có dạng hình 2.3 Dùng ñịnh lý Thevenin biến ñổi thành mạch hình

2.3b

Trong ñó:

• Mạch nền - phát:

VBB= RBBIB+VBE+REIE

Thay: IE=(1+β)IB

• Suy ra IC từ liên hệ: IC=βIB

* Cách phân tích gần ñúng:

Trong cách phân cực này, trong một số ñiều kiện, ta có thể dùng phương pháp tính gần ñúng Ðể ý là ñiện trở ngõ vào của BJT nhìn

từ cực B khi có RE là:

Ta thấy, nếu xem nội trở của nguồn VBE không ñáng kể so với (1+β)RE thì Ri=(1+β)RE Nếu Ri>>R2 thì dòng IB<<I2 nên I1# I2, nghĩa là R2//Ri # R2 Do ñó ñiện thế tại chân B có thể ñược tính một cách gần ñúng:

Vì Ri=(1+β)RE # βRE nên thường trong thực tế người ta

có thể chấp nhận cách tính gần ñúng này khi βRE ≥ 10R2

Khi xác ñịnh xong VB, VE có thể tính bằng:

Trong cách tính phân cực này, ta thấy không có sự hiện diện của hệ số β Ðiểm tĩnh ñiều hành Q ñược xác ñịnh bởi IC

và VCE như vậy ñộc lập với β Ðây là một ưu ñiểm của mạch phân cực với ñiện trở cực phát RE vì hệ số β rất nhạy ñối với nhiệt ñộ mặc dù khi có RE ñộ khuếch ñại của BJT có suy giảm