Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT [1]

Giới thiệu

     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.

Nội dung chính

1 Phân cực cố định: (FIXED-BIAS)

     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 \[{I_C} = \beta {I_E}{I_C} = \alpha {I_E}\]
• 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 trên.

• Mạch ngõ vào nền – phát: \[{V_{CC}} - {R_B}{I_B} - {V_{BE}} = 0 \Rightarrow {I_B} = \frac{{{V_{CC}} - {V_{BE}}}}{{{R_B}}}\]

Với V_BE = 0.7V nếu BJT là Si và V_BE = 0.3V nếu là Ge

Suy ra: \[{I_C} = \beta {I_B}\]

Mạch ngõ ra thu – nền: \[{V_{CC}} = {R_C}{I_C} + {V_{CE}}\] hay \[{V_{CE}} = {V_{CC}} - {R_C}I\]

Đây chính là phương trình đường thẳng lấy điện.

2 Sự bảo hòa của BJT

     Sự liên hệ giữa IC và IB 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 trên ta phải có:

\[{V_C} > {V_B} \Rightarrow {V_C} > {V_B} = {V_{BE}}\]

\[ \Rightarrow {V_C} = {V_{CC}} - {R_C}{I_C} = {V_{CE}} > {V_{BE}} = 0.7V\]

\[{ \Rightarrow {I_C} < \frac{{{V_{CC}} - 0.7V}}{{{R_C}}}}\]

Nếu \[{I_C} > \frac{{{V_{CC}} - 0.7V}}{{{R_C}}}\] thì BJT sẽ đi dần vào hoạt động trong vùng bão hòa. Từ điều kiện này và liên hệ \[{I_C} = \beta {I_B}\] ta tìm được trị số tối đa của I_B, từ đó chọn R_B sao cho thích hợp.

Nếu \[{I_C}\# \frac{{{V_{CC}}}}{{{R_C}}}\] tức \[{V_{CE}}\# 0V\] thì Vc<Vb, nối thu – nền phân cực thuận, BJT hoàn toàn nằm trong vùng bão hòa và dòng điện \[{I_C} = \frac{{{V_{CC}}}}{{{R_C}}}\] được gọi là dòng cực thu bão hòa \[{I_{{C_{sat}}}}\] trong đó: \[{I_{{C_{sat}}}} = \frac{{{V_{CC}}}}{{{R_C}}}\]

thì BJT sẽ đi dần vào hoạt động trong vùng bão hòa. Từ điều kiện này và liên hệ IC=βIB ta tìm được trị số tối đa của IB, từ đó chọn RB sao cho thích hợp.

@ 2015Tuấn Phan - Mời các bạn đón đọc các phần tiếp theo ....