Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 3 pdf

Phân cực và ổn định nhiệt điểm công tác của tranzitoa.. Ổn định điểm công tác tĩnh khi nhiệt độ thay đổi• Tranzito là linh kiện bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ.. • Hai đại lượng nhạy cảm v

2.2.3 Phân cực và ổn định nhiệt điểm công tác của tranzito

a Nguyên tắc chung (nhắc lại)

Chuyển tiếp emitơ - bazơ luôn phân cực thuận

Chuyển tiếp colectơ - bazơ luôn phân cực

b Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh

• Đường tải tĩnh được xác định trên họ đặc tuyến ra tĩnh

• Điểm công tác tĩnh nằm trên đường tải tĩnh Nó xác định giá trị

dòng điện và điện áp trên tranzito khi chưa có tín hiệu vào

• Xét sơ đồ như hình vẽ

• Là một phương trình tuyến tính nên chỉ cần xác định hai điểm

đặc biệt: khi IC=0 -> UCE= ECC và khi tranzito thông hoàn toàn

c Ổn định điểm công tác tĩnh khi nhiệt độ thay đổi

• Tranzito là linh kiện bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ

• Hai đại lượng nhạy cảm với nhiệt độ nhất là UBE và dòng ngược Icbo

Do IC = IB + ( + 1) Icbo nên nhiệt độ thay đổi làm điểm công tác bị trôi

• Đánh giá độ ổn định nhiệt qua hệ số S=  IC /  Icbo

• IB = (ECC- UBE) / Rb Do UBE là điện ápphân cực thường có giá trị khoảng 0,3V đối với tranzito Ge và khoảng 0,6V vớitranzito Si là nhỏ so với ECC nên ta có thểlấy gần đúng: IB  ECC / Rb -> IB cố định

• Mạch điện đơn giản, độ ổn định nhiệt phụthuộc hệ số k.đại dòng tĩnh của tranzito

• Mạch ứng dụng khi yêu cầu độ ổn địnhnhiệt không cao

d Phân cực cho tranzito bằng dòng cố định

e Phân cực cho tranzi to bằng điện áp phản hồi

• Rb được nối trực tiếp giữa colectơ và bazơ của tranzito

• Ưu điểm: mạch có độ ổn định nhiệt caohơn

• K điểm: hệ số K đại tín hiệu bị giảm vìtín hiệu ra ở C qua Rb tác động trở lạingược pha với tín hiệu lối vào

• Khắc phục: Chia Rb thành hai điện trở

Mạch phân cực bằng dòng emitơ

• ECC = (IC + IB ) Rt + UCE hay ECC = (IC + IB ) Rt + IBRb + UBE

Bỏ qua UBE ta có: ECC = (IC + IB ) Rt + IBRb Ta giả sử nhiệt độ tănglàm IC tăng thì U Rt cũng tăng lên nên UCE giảm Mặt khác:

UCE = U Rb + UBE sẽ làm giảm dòng phân cực IB -> IC giảm

Nếu thiết kế mạch phù hợp sao cho sự tăng IC do nhiệt độ bằng sự

giảm IC do cấu trúc của mạch phân cực ta có được độ ổn định nhiệt

e Phân cực cho tranzi to bằng dòng emitơ (tự phân cực)

• Điện trở R1 và R2 là một bộ phân áp tạo nên UB cố định

• Nếu UB UBE thì ta có thể coi IE UB /RE và mạch điện có độ ổn

2.2.4 Tranzito trường (FET)

• Nguyên lý hoạt động: dựa vào hiệu ứng trường để điều khiển độdẫn điện của đơn tinh thể bán dẫn Dòng điện do một loại hạt

dẫn đa số tạo ra

• Ưu điểm: Xử lí, gia công tín hiệu với độ tin cậy cao

Tiêu hao năng lượng cực bé

a Cấu tạo loại cực cửa tiếp giáp JFET:Kênh bán dẫn Si-n được

bao quanh bằng một lớp bán dẫn p vànối ra ngoài ba điện cực như hình vẽ

Hoạt động: Tuỳ theo giá trị UGS phân cựcngược mà lớp tiếp giáp có độ rộng khác

nhau làm thay đổi tiết diện kênh dẫn DS

nên điều khiển được dòng ID

SỰ KHÁC NHAU VỀ ĐIỆN ÁP PHÂN CỰC

nên ID phụ thuộc mạnh vào

UGS (tiết diện kênh dẫn)

Vùng bên phải điểm B gọi là

UGS phải nhận giá trị âm (đây

là điểm khác biệt cần lưu ý so với tranzito bipolar)

Chú ý: Các loại FET khác nhau

Đặc tuyến truyền đạt ID= f2(UGS)| UDS =CONST

• Khi sử dụng tranzito trường cần

chú ý hai nhóm các tham số:

- Tham số giới hạn: IDmax; UGS max ; UGS0

- Tham số làm việc: Điện trở trong hay điện trở vi phân đầu ra

ri =  UDS / IDkhi UGS=const ri thể hiện độ dốc đặc tuyến trongvùng bão hoà Độ hỗ dẫn của đặc tuyến truyền đạt Điện trở vi phân đầu vào Khả năng làm việc ở tần số cao nhất

I D mA

-2 -4

4 8

• Khi UGS tăng thì ID cũng tăng

gần như tỉ lệ với độ dẫn điện của

kênh

• Nếu tăng UDS sang giá trị lớn

hơn thì đường đặc tuyến dịch

trái, UGS0 có giá trị âm hơn

b Tranzito trường có cực cửa cách ly (MOSFET)

• Cấu tạo: Trên đế Si - p

2.3 KHUẾCH ĐẠI

2.3.1 Những vấn đề chung

a Nguyên lý xây dựng tầng K.đại

-Phần tử cơ bản là Tranzito (điện trở điều khiển được sự biến

c Các chế độ làm việc của một tầng khuếch đại

• Hai điều kiện cơ bản:

- Phân cực cho phần tử K.đại

- Ổn định nhiệt chế độ tĩnh

• Chế độ làm việc là điểm P

xác định trên đường tải

• Nếu P nằm ở giữa đường tải -> tầng K.đại làm việc ở chế độ A

• Nếu P nằm dịch về phía N -> tầng K.đại làm việc ở chế độ AB

• Nếu P nằm tại N -> tầng K.đại làm việc ở chế độ B

d Hồi tiếp trong các tầng khuếch đại

• Tuỳ theo trường hợp cụ thể có các tên gọi: hồi tiếp điện áp,

dòng điện; hồi tiếp dương, âm; hồi tiếp song song, nối tiếp

• Hệ số K.đại khi có hồi tiếp là một số phức:

• Các trường hợp xẩy ra:

0 < Kβ < 1 hồi tiếp làm tăng hệ số K.đại

(hồi tiếp dương)

K

K ht

.

β

• Hồi tiếp là đưa tín hiệu ra tác động trở lại lối vào

• Đặc trưng cho hồi tiếp là hệ số 

Nếu Kβ  1 xẩy ra hiệntượng tự kích -> mạch dao động

• Kβ < 0 hồi tiếp làm giảm hệ số K.đại (hồi tiếp âm), tăng ổn định,

và mở rộng giải tần

2.3.2a Tầng khuếch đại E chung

• Nhiệm vụ các linh kiện

Tần số tín hiệu?

Hệ số khuếch đại điện áp?

Pha của tín hiệu?

Suy giảm về phía tần số cao và thấp?

Dải thông?

Độ lệch pha phụ thuộc tần số?

• Ki= (1+ ) RE//Rt/Rt Khi RE=RCthì Ki của mạch EC vàCC gần nhưnhau

• Trở ra: Rra = RE // rE Trở ra nhỏnên phối hợp tốt với trở tải nhỏ

Tần số tín hiệu?

Hệ số khuếch đại điện áp?

Pha của tín hiệu?

Suy giảm về phía tần số thấp? Dải thông?

Độ lệch pha phụ thuộc tần số?

2.3.2c Tầng khuếch đại B chung

• Nhiệm vụ các linh kiện

giảm trở trong của nguồn tín

hiệu sẽ làm tăng hệ số khuếch

đại điện áp của mạch BC)

2 t c

2 v

n

t c

t

t c

u i

p

RR

R

R//

RR

R

R//

R

R

R//

RK

.K

Tần số tín hiệu?

Hệ số khuếch đại điện áp? Pha của tín hiệu?

Suy giảm về phía tần số cao và thấp?

Dải thông?

Độ lệch pha phụ thuộc tần số?

2.3.2d Tầng khuếch đại đảo pha

• Có thể k.đại đảo pha băng cách thay RC bằngmột biến áp có thứ cấp gồm hai cuộn dây có sốvòng bằng nhau, điểm giữa nối đất Mạch dùngbiến áp phối hợp trở kháng rất tốt

• Từ một nguồn tín hiệu vào tầngkhuếch đại đảo pha tạo ra hai tínhiệu có biên độ bằng nhau nhưngpha ngược nhau 1800

• Ku1= - RC //Rt1/Rn + Rv

• Ku2= (1+) RE //Rt2/Rn + Rv

• Nếu tử số hai biểu thức bằng nhau

ta có hai tín hiệu với biên độ bằngnhau

• Dùng tranzito trường có các mạch SC, DC, GC

Điều kiện để biên độ

bằng nhau và ngược pha nhau?

2.3.3 Khuếch đại dùng tranzito trường

a Khuếch đại cực nguồn chung

• Sơ đồ (Sc  Ec)

• R1,Rg,Rs làm nhiệm vụ phân

cực (xác định UGSO ) ứng với

chế độ của tầng K đại

• UGSO có thể dương, âm hay

bằng không là do loại FET

• Rv = R1//Rg

• Rr = Rd//ri  Rd

• Ki = ?

• Chú ý dòng vào -> 0

3 Không tính trở vào của

tâng khuếch đại?

b Khuếch đại cực máng chung

2.3.4 Ghép giữa các tầng khuếch đại

• Đặt vấn đề: Nguồn tín hiệu thường có biên độ hay công suất rất bé.

Biên độ hay công suất cần cung cấp cho tải yêu cầu rất lớn

Một tầng k.đại không thể đảm bảo yêu cầu mà phải ghép nhiềutầng với nhau thành một bộ k.đại

• Tuỳ theo tín hiệu vào và ra mà chọn cách ghép phù hợp

• Hệ số k.đại chung bằng tích các hệ số K.đại thành phần

K=K1 K2 K3 Nếu tính bằng dB thì K(dB)=K1(dB)+K2(dB)+K3(dB)

a Ghép tầng bằng điện dung

• Sơ đồ mạch điện Nhiệm vụ các linh kiện

• Tín hiệu một chiều không qua tụ nên

Kthấp =0 tại f=0

• Ở tần số cao điện dung CBC (điện

dung thông đường) làm K cao giảm

|K|

f

K0

f

Bài thực tập số 1: Mạch khuếch đại *

Mặt trước bảng mạch thí nghiệm

Mặt sau bảng mạch thí nghiệm

• Phần dưới là mạch k.đại gồm 3 tầng Công tắc dùng

để thay đổi trị số tụ nối tầng và tụ chống phản hồi

âm ở emitơ

Bài thực tập số 1: Mạch khuếch đại

• Ba tầng khuếch đại Bốn công tắc để thay đổi trị số các tụ

truyền tín hiệu giữa các tầng và tụ CE chống phản hồi âm