MẠCH ĐIỆN TỬ Chương II MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT ******* 1. Mục tiêu. 2. Kiến thức cơ bản cần có khi học chương này. 3. Tài liệu tham khảo liên quan đến chương. 4. Nội dung: 2.1 Phân cực cố định. 2.2 Phân cực ổn định bằng cực phát. 2.3 Phân cực bằng cầu chia điện thế. 2.4 Phân cực bằng hồi tiếp điện thế. 2.5 Một số dạng mạch phân cực khác. 2.6 Thiết kế mạch phân cực. 2.7 BJT hoạt động như một chuyển mạch. 2.8 Tính khuếch đại của BJT. 2.9 Mạch khuếch đại cực phát chung. 2.10 Mạch khuếch đại cực thu chung. 2.11 Mạch khuếch đại cực nền chung. 2.12 Phân giải theo thông số h đơn giản. 2.13 Phân giải theo thông số h đầy đủ. Bài tập cuối chương. 5. Vấn đề nghiên cứu của chương kế tiếp. Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng: - Vùng tác động: (Vùng khuếch đại 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 động của transistor phải được đặt trong vùng nào. Như vậy, phân cực transistor là đưa các điện thế một chiều vào các cực của transistor như thế nào để transistor hoạt động trong vùng mong muốn. Dĩ nhiên người ta còn phải thực hiện một số biện pháp khác để ổn định hoạt động transistor nhất là khi nhiệt độ của transistor thay đổi. Trong chương này, ta khảo sát chủ yếu ở BJT NPN nhưng các kết qủa và phương pháp phân tích vẫn đúng với BJT PNP, chỉ cần chú ý đến chiều dòng điện và cực tính của nguồn điện thế 1 chiều. 2.1. PHÂN CỰC CỐ ÐỊNH: (FIXED-BIAS) Mạch cơ bản như hình 2.1 Phương pháp chung để phân giải mạch phân cực gồm ba bước: - Bước 1 : Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào (I B hoặc I E ). - Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ I C =I B I C =I E - Bước 3:Dùng mạch điện ngõ ra để tìm các thông số còn lại (điện thế tại các chân, giữa các chân của BJT ) Áp dụng vào mạch điện hình 2.1 * Sự bảo hòa của BJT: Sự liên hệ giữa I C và I B sẽ quyết định BJT có hoạt động trong vùng tuyến tính hay không. Ðể BJT hoạt động 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 đi dần vào hoạt động trong vùng bão hòa. Từ điều kiện này và liên hệ I C =I B ta tìm được trị số tối đa của I B , từ đó chọn R B sao cho thích hợp. 2.2. PHÂN CỰC ỔN ÐỊNH CỰC PHÁT: (EMITTER - STABILIZED BIAS) Mạch cơ bản giống mạch phân cực cố định, nhưng ở cực phát được mắc thêm một điện trở R E xuống mass. Cách tính phân cực cũng có các bước giống như ở mạch phân cực cố định. * Sự bảo hòa của BJT: Tương tự như trong mạch phân cực cố định, bằng cách cho nối tắt giữa cực thu và cực phát ta tìm được dòng điện cực thu bảo hòa I Csat Ta thấy khi thêm R E vào, I Csat nhỏ hơn trong trường hợp phân cực cố định, tức BJT dễ bão hòa hơn. 2.3. PHÂN CỰC BẰNG CẦU CHIA ĐIỆN THẾ: (VOLTAGE - DIVIDER BIAS) Mạch cơ bản có dạng hình 2.3. Dùng định lý Thevenin biến đổi thành mạch hình 2.3b Trong đó:   Mạch nền - phát: V BB = R BB I B +V BE +R E I E Thay: I E =(1+)I B   Suy ra I C từ liên hệ: I C =I B * Cách phân tích gần đúng: Trong cách phân cực này, trong một số điều kiện, ta có thể dùng phương pháp tính gần đúng. Ðể ý là điện trở ngõ vào của BJT nhìn từ cực B khi có R E là: Ta thấy, nếu xem nội trở của nguồn V BE không đáng kể so với (1+)R E thì R i =(1+)R E . Nếu R i >>R 2 thì dòng I B <<I 2 nên I 1 # I 2 , nghĩa là R 2 //R i # R 2 . Do đó điện thế tại chân B có thể được tính một cách gần đúng: Vì R i =(1+)R E # R E nên thường trong thực tế người ta có thể chấp nhận cách tính gần đúng này khi R E  10R 2 . Khi xác định xong V B , V E có thể tính bằng: Trong cách tính phân cực này, ta thấy không có sự hiện diện của hệ số . Ðiểm tĩnh điều hành Q được xác định bởi I C và V CE như vậy độc lập với . Ðây là một ưu điểm của mạch phân cực với điện trở cực phát R E vì hệ số  rất nhạy đối với nhiệt độ mặc dù khi có R E độ khuếch đại của BJT có suy giảm. 2.4. PHÂN CỰC VỚI HỒI TIẾP ÐIỆN THẾ: (Dc Bias With Voltage Feedback) Ðây cũng là cách phân cực cải thiện độ ổn định cho hoạt động của BJT . kế mạch phân cực. 2.7 BJT hoạt động như một chuyển mạch. 2.8 Tính khuếch đại của BJT. 2.9 Mạch khuếch đại cực phát chung. 2 .10 Mạch khuếch đại cực thu chung. 2 .11 Mạch khuếch đại cực. 4. Nội dung: 2 .1 Phân cực cố định. 2.2 Phân cực ổn định bằng cực phát. 2.3 Phân cực bằng cầu chia điện thế. 2.4 Phân cực bằng hồi tiếp điện thế. 2.5 Một số dạng mạch phân cực khác. . như hình 2 .1 Phương pháp chung để phân giải mạch phân cực gồm ba bước: - Bước 1 : Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào (I B hoặc I E ). - Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra