MẠCH ĐIỆN TỬ - CHƯƠNG 2

Chia sẻ: Hoàng Văn Hùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 39
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tùy theo nhiem v. mà ho+t dong c2a transistor ph"i d c dat trong vùng nào. Nh vay, phân cBc transistor là d a các dien thê mot chiêu vào các cBc c2a transistor nh thê nào de transistor ho+t dong trong vùng mong muôn. Di nhiên ng Qi ta còn ph"i thBc hien mot sô bien pháp khác de on dHnh ho+t dong transistor nhât là khi nhiet do c2a transistor thay doi. Trong ch !ng này, ta kh"o sát ch2 yêu A BJT NPN nh ng các kêt q2a và ph

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: MẠCH ĐIỆN TỬ - CHƯƠNG 2

2 Page 1 of 31 M CH I N T Chương II M CH PHÂN C C VÀ KHU CH Ð I TÍN HI U NH DÙNG BJT ******* 1. M c tiêu. Ki n th c cơ b n c n có khi h c chương này. 2. Tài li u tham kh o liên quan n chương. 3. 4. N i dung: 2.1 Phân c c c nh. 2.2 Phân c c n nh b ng c c phát. 2.3 Phân c c b ng c u chia i n th . 2.4 Phân c c b ng h i ti p i n th . 2.5 M t s d ng m ch phân c c khác. 2.6 Thi t k m ch phân c c. 2.7 BJT ho t ng như m t chuy n m ch. 2.8 Tính khu ch i c a BJT. 2.9 M ch khu ch i c c phát chung. 2.10 M ch khu ch i c c thu chung. 2.11 M ch khu ch i c c n n chung. 2.12 Phân gi i theo thông s h ơn gi n. 2.13 Phân gi i theo thông s h y . Bài t p cu i chương. nghiên c u c a chương k ti p. 5. V n Ta bi t BJT có th ho t ng trong 3 vùng: - Vùng tácng: (Vùng khu ch i hay tuy n tính) v i n i B-E phân c c thu n n i B-C phân c c ngh ch - Vùng b o hòa: N i B-E phân c c thu n N i B-C phân c c thu n - Vùng ngưng: N i B-E phân c c ngh ch Tùy theo nhi m v mà ho t ng c a transistor ph i ư c t trong vùng nào. Như v y, phân c c transistor là ưa các i n th m t chi u vào các c c c a transistor như th nào transistor ho t ng trong vùng mong mu n. Dĩ nhiên ngư i ta còn ph i th c hi n m t s bi n pháp khác n nh ho t ng transistor nh t là khi nhi t c a transistor thay i. Trong chương này, ta kh o sát ch y u BJT NPN nhưng các k t q a và phương pháp file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 2 of 31 phân tích v n úng v i BJT PNP, ch c n chú ý n chi u dòng i n và c c tính c a ngu n i n th 1 chi u. 2.1. PHÂN C C C Ð NH: (FIXED-BIAS) M ch cơ b n như hình 2.1 Phương pháp chung phân gi i m ch phân c c g m ba bư c: - Bư c 1 : Dùng m ch i n ngõ vào xác nh dòng i n ngõ vào (IB ho c IE). - Bư c 2: Suy ra dòng i n ngõ ra t các liên h IC=βIB IC=αIE - Bư c 3:Dùng m ch i n ngõ ra tìm các thông s còn l i ( i n th t i các chân, gi a các chân c a BJT...) Áp d ng vào m ch i n hình 2.1 * S b o hòa c a BJT: S liên h gi a IC và IB s quy t nh BJT có ho t ng trong vùng tuy n tính hay không. Ð BJT ho t ng trong vùng tuy n tính thì n i thu - n n ph i phân c c ngh ch. BJT NPN và c th hình 2.1 ta ph i có: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 3 of 31 thì BJT s i d n vào ho t ng trong vùng bão hòa. T i u ki n này và liên h IC=βIB ta tìm ư c tr s t i a c a IB, t ó ch n RB sao cho thích h p. 2.2. PHÂN C C N Ð NH C C PHÁT: (EMITTER - STABILIZED BIAS) M ch cơ b n gi ng m ch phân c c c nh, nhưng c c phát ư c m c thêm m t i n tr RE xu ng mass. Cách tính phân c c cũng có các bư c gi ng như m ch phân c c c nh. * S b o hòa c a BJT: Tương t như trong m ch phân c c c nh, b ng cách cho n i t t gi a c c thu và c c phát ta tìm ư c dòng i n c c thu b o hòa ICsat file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 4 of 31 Ta th y khi thêm RE vào, ICsat nh hơn trong trư ng h p phân c c c nh, t c BJT d bão hòa hơn. 2.3. PHÂN C C B NG C U CHIA I N TH : (VOLTAGE - DIVIDER BIAS) M ch cơ b n có d ng hình 2.3. Dùng nh lý Thevenin bi n i thành m ch hình 2.3b Trong ó: • M ch n n - phát: VBB= RBBIB+VBE+REIE Thay: IE=(1+β)IB • Suy ra IC t liên h : IC=βIB file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 5 of 31 * Cách phân tích g n úng: Trong cách phân c c này, trong m t s i u ki n, ta có th dùng phương pháp tính g n úng. Ð ý là i n tr ngõ vào c a BJT nhìn t c c B khi có RE là: Ta th y, n u xem n i tr c a ngu n VBE không áng k so v i (1+β)RE thì Ri=(1+β)RE. N u Ri>>R2 thì dòng IB
2 Page 6 of 31 Trong cách tính phân c c này, ta th y không có s hi n di n c a h s β. Ði m tĩnh i u hành Q ư c xác nh b i IC và VCE như v y c l p v i β. Ðây là m t ưu i m c a m ch phân c c v i i n tr c c phát RE vì h s β r t nh y i v i nhi t m c dù khi có RE khu ch i c a BJT có suy gi m. 2.4. PHÂN C C V I H I TI P ÐI N TH : (Dc Bias With Voltage Feedback) Ðây cũng là cách phân c c c i thi n n nh cho ho t ng c a BJT 2.5. M T S D NG M CH PHÂN C C KHÁC M ch phân c c b ng c u chia i n th và h i ti p i n th r t thông d ng. Ngoài ra tùy trư ng h p ngư i ta còn có th phân c c BJT theo các d ng sau ây thông qua các bài t p áp d ng. 2.5.1. Xác nh VC, VB c a m ch hình 2.6 2.5.2. Xác nh VCE, IE c a m ch hình 2.7 2.5.3. Xác nh VC, VB, VE c a m ch hình 2.8 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 7 of 31 2.6. THI T K M CH PHÂN C C Khi thi t k m ch phân c c, ngư i ta thư ng dùng các nh lu t căn b n v m ch i n như nh lu t Ohm, nh lu t Kirchoff, nh lý Thevenin..., t các thông s ã bi t tìm ra các thông s chưa bi t c a m ch i n. Ph n sau là m t vài thí d mô t công vi c thi t k . 2.6.1. Thí d 1: Cho m ch phân c c v i c tuy n ngõ ra c a BJT như hình 2.9. Xác nh VCC, RC, RB. T ư ng th ng l y i n: VCE=VCC-RCIC ta suy ra VCC=20V Ð có các i n tr tiêu chu n ta ch n: RB=470KΩ; RC=2.4KΩ. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 8 of 31 Ch n RB=1,2MΩ 2.6.3. Thi t k m ch phân c c có d ng như hình 2.11 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 9 of 31 Ði n tr R1, R2 không th tính tr c ti p t i n th chân B và i n th ngu n. Ð m ch ho t ng t t, ta ph i ch n R1, R2 sao cho có VB mong mu n và sao cho dòng qua R1, R2 g n như b ng nhau và r t l n i v i IB. Lúc ó 2.7. BJT HO T Ð NG NHƯ M T CHUY N M CH BJT không nh ng ch ư c s d ng trong các m ch i n t thông thư ng như khu ch i tín hi u, dao ng... mà còn có th ư c dùng như m t ng t i n (Switch). Hình 2.12 là mô hình căn b n c a m t m ch o (inverter). Ta th y i n th ngõ ra c a VC là o i v i i n th tín hi u áp vào c c n n (ngõ vào). Lưu ý là ây không có i n áp 1 chi u phân c c cho c c n n mà ch có i n th 1 chi u n i vào c c thu. M ch o ph i ư c thi t k sao cho i m i u hành Q di chuy n t tr ng thái ngưng d n sang tr ng thái b o hòa và ngư c l i khi hi u th tín hi u vào i tr ng thái. Ði u này có nghĩa là IC=ICEO ≈ 0mA khi IB=0mA và VCE=VCEsat=0V khi IC=ICsat (th t ra VCEsat thay i t 0,1V n 0,3V) - hình 2.12, Khi Vi=5V, BJT d n và ph i thi t k sao cho BJT d n b o hòa. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 10 of 31 m ch trên, khi vi=5V thì tr s c a IB là: Th i u ki n trên ta th y: nên th a mãn BJT ho t ng trong vùng b o hòa. Khi vi=0V, IB=0mA, BJT ngưng và IC=ICEO=0mA; i n th gi m qua RC lúc này là 0V, - do ó: VC=VCC-RCIC=5V - Khi BJT b o hòa, i n tr tương ương gi a 2 c c thu-phát là: N u coi VCEsat có tr trung bình kho ng 0,15V ta có: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 11 of 31 Như v y ta có th coi Rsat#0Ω khi nó ư c m c n i ti p v i i n tr hàng KΩ. - Khi vi=0V, BJT ngưng, i n tr tương ương gi a 2 c c thu-phát ư c ký hi u là Rcut-off K t q a là gi a hai c c C và E tương ương v i m ch h Thí d : Xác nh RC và RB c a m ch i n hình 2.15 n u ICsat=10mA Khi b o hòa: Ta ch n IB=60µA m b o BJT ho t ng trong vùng b o hòa V y ta thi t k : RC=1KΩ file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 12 of 31 RB=150KΩ Trong th c t , BJT không th chuy n t c th i t tr ng thái ngưng sang tr ng thái d n hay ngư c l i mà ph i m t m t th i gian. Ði u này là do tác d ng c a i n dung 2 m i n i c a BJT. Ta xem ho t ng c a BJT trong m t chu kỳ c a tín hi u (hình 2.16) - Khi chuy n t tr ng thái ngưng sang tr ng thái d n, BJT ph i m t m t th i gian là: ton=td+tr (2.14) td: Th i gian t khi có tín hi u vào n khi IC tăng ư c 10% giá tr c c i tr: Th i gian IC tăng t 10% n 90% giá tr c c i. - Khi chuy n t tr ng thái d n sang tr ng thái ngưng, BJT ph i m t m t th i gian là: toff=ts+tf (2.15) ts: Th i gian t khi m t tín hi u vào n khi IC còn 90% so v i tr c c i tf: Th i gian t khi IC 90% n khi gi m còn 10% tr c c i. Thông thư ng toff > ton Thí d 1 BJT bình thư ng: file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 13 of 31 ts=120ns ; tr=13ns tf=132ns ; td=25ns V y: ton=38ns ; toff=132ns So sánh v i 1 BJT c bi t có chuy n m ch nhanh như BSV 52L ta th y: ton=12ns; toff=18ns. Các BJT này ư c g i là transistor chuy n m ch (switching transistor) 2.8. TÍNH KHU CH Ð I C A BJT Xem m ch i n hình 2.17 Gi s ta ưa m t tín hi u xoay chi u có d ng sin, biên nh vào chân B c a BJT như hình v . Ði n th chân B ngoài thành ph n phân c c VB còn có thành ph n xoay chi u c a tín hi u vi(t) ch ng lên. vB(t)=VB+vi(t) Các t C1 và C2 ngõ vào và ngõ ra ư c ch n như th nào có th xem như n i t t - dung kháng r t nh - t n s c a tín hi u. Như v y tác d ng c a các t liên l c C1, C2 là cho thành ph n xoay chi u c a tín hi u i qua và ngăn thành ph n phân c c m t chi u. file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 14 of 31 V BJT, ngư i ta thư ng dùng m ch tương ương ki u m u re hay m ch tương ương theo thông s h. Hình 2.20 mô t 2 lo i m ch tương ương này 2 d ng ơn gi n và y file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 15 of 31 * D ng ơn gi n * D ng y Hình 2.20 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 16 of 31 Do ó ngu n ph thu c βib có th thay th b ng ngu n gm.vbe 2.9. M CH KHU CH Ð I C C PHÁT CHUNG 2.9.1 M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c c nh v à n nh c c phát. 2.9.2 M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c b ng c u chia i n th và n nh c c phát. 2.9.3 M ch khu ch i c c phát chung phân c c b ng h i ti p i n th và n nh c c phát. Tín hi u ưa vào c c n n B, l y ra c c thu C. C c phát E dùng chung cho ngõ vào và ngõ ra 2.9.1. M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c c nh và n nh c c phát M ch cơ b n như hình 2.21 và m ch tương xoay chi u như hình 2.22 Tr s β do nhà s n xu t cho bi t file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 17 of 31 Tr s re ư c tính t m ch phân c c: T m ch tương ương ta tìm ư c các thông s c a m ch. * Ð l i i n th : D u - cho th y vo và vi ngư c pha file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 18 of 31 Ð tính t ng tr ra c a m ch, u tiên ta n i t t ngõ vào (vi=0); áp m t ngu n gi tư ng có tr s vo vào phía ngõ ra như hình 2.23, xong l p t s Khi vi=0 ⇒ ib = 0 ⇒ βib=0 (tương ương m ch h ) nên Chú ý: Trong m ch cơ b n hình 2.21 n u ta m c thêm t phân dòng CE (như hình 2.24) ho c n i th ng chân E xu ng mass (như hình 2.25) thì trong m ch tương ương xoay chi u s không còn s hi n di n c a i n tr RE (hình 2.26) file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 19 of 31 Phân gi i m ch ta s tìm ư c: Th t ra các k t qu trên có th suy ra t các k t qu hình 2.22 khi cho RE=0 2.9.2. M ch khu ch i c c phát chung v i ki u phân c c b ng c u chia i n th và n nh c c phát Ðây là d ng m ch r t thông d ng do có n nh t t. M ch cơ b n như hình 2.27 và m ch tương ương xoay chi u như hình 2.28 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000
2 Page 20 of 31 So sánh hình 2.28 v i hình 2.22 ta th y hoàn toàn gi ng nhau n u thay RB=R1//R2 nên ta có th suy ra các k t qu : Chú ý: Trong m ch i n hình 2.27, n u ta m c thêm t phân dòng CE c c phát (hình 2.29) ho c n i th ng c c phát E xu ng mass (hình 2.30) thì trong m ch tương ương cũng không còn s hi n di n c a RE Các k t qu trên v n úng khi ta cho RE=0 2.9.3. M ch khu ch i c c phát chung phân c c b ng h i ti p i n th và n nh c c phát M ch t ng quát như hình 2.31 và m ch tương ương xoay chi u ư c v hình 2.32 file://D:\My Documents\My eBooks\Study\Cac bai giang ve KT mach dien tu-Viet Nam\2.... 1/23/2000