Bài Giảng Mạch Điện Tử_Chương 02 _TRANSISTOR LƯỠNG CỰC pptx

Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ
30


BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR (BJT)

2.1 CẤU TẠO, KIỂU VỎ, PHÂN LOẠI THEO MÃ HIỆU
2.1.1 Cấu tạo:
Transistor hai mối nối (Bipolar Junction Transistor – BJT) là một linh kiện điện tử 3 cực có
cấu tạo gồm 3 lớp bán dẫn : N, P, N hoặc P, N, P ghép nối tiếp nhau. Mỗi lớp bán dẫn được hàn
ra ngồi bằng một điện cực kim loại.
Hình 2.1: Cấu tạo và ký hiệu Transistor
Nồng độ tạp chất trong 3 lớp bán dẫn khơng đều nhau:
Lớp cực E (P
+
hoặc N
+
) có nồng độ
tạp chất cao nhất và do đó có số lượng
hạt dẫn tự do nhiều nhất.
Lớp cực B có nồng độ tạp chất ít nhất
và là lớp mỏng nhất trong 3 lớp.
Mặt tiếp giáp giữa lớp cực B và lớp
cực E gọi là chuyển tiếp J
E
hay mối
nối BE.
Mặt tiếp giáp giữa lớp cực B và lớp
cực C gọi là chuyển tiếp J
C

hay mối
nối BC.
2.1.2 Kiểu vỏ:
Chương 02
P
N
P
C
B
E
C
E
B
N
P
N
C
B
E
+
+
a) Cấu tạo và ký hiệu Transistor PNP
(Transistor thuận)
b) Cấu tạo và ký hiệu Transistor NPN
(Transistor nghòch)
B: Base (cực cổng hay cực nền)
C: Collector (cực thu)
E: Emitter (cực phát)
C
E

B
C
B
E
Chuyển tiếp JC hay mối nối BC
Chuyển tiếp JE hay mối nối BE
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
31

Hình 2.2: Một số kiểu vỏ Transistor thông dụng
2.1.3 Phân loại Transistor theo mã hiệu:
Transistor được chia thành 2 loại là P-N-P (loại thuận) và N-P-N (loại nghịch). Ta có thể
nhận dạng được một Transistor thuộc loại P-N-P hay N-P-N qua xem xét ký hiệu của nó:
Transistor có ký hiệu bắt đầu bằng A hoặc B thuộc loại P-N-P
(A: loại cao tần và B: loại âm tần hoạt động ở tần số thấp).
Transistor có ký hiệu bắt đầu bằng C hoặc D thuộc loại N-P-N
(C: loại cao tần và D: loại âm tần hoạt động ở tần số thấp).
Một số Transistor có ký hiệu bắt đầu bằng 2N…(ví dụ 2N3055A) hoặc TIP (ví dụ TIP120)
là những Transistor ký hiệu theo tiêu chuẩn của Mỹ và ta phải tra cứu để xác định loại.
a) Transistor N-P-N
Điều kiện dẫn điện, đặc tuyến I
B
, U
BE
và đặc tuyến I
C
, U
CE
:

Điều kiện dẫn điện và đặc tuyến I
B
, U
BE
:
Transistor có một tính chất rất quan trọng là có khả năng khuếch đại dòng điện. Nếu ta cấp
vào cực B của nó dòng điện I
B
thì ở cực C và cực E sẽ xuất hiện các dòng điện lớn hơn I
B
nhiều
lần. Vì vậy có thể dùng dòng I
B
rất nhỏ điều khiển dòng I
C
khá lớn. Sự thay đổi của I
B
(dù rất
nhỏ cũng kéo theo sự thay đổi của I
C
khá lớn (so với lượng I
B
thay đổi). Tuy nhiên để đạt được
như vậy, điện áp tác động lên các cực của Transistor phải có những điều kiện nhất định : đúng
cực tính và có giá trị đủ lớn.
Đối với Transistor N-P-N loại chế tạo bằng Si, điều kiện để Transistor dẫn điện là:
Điện áp U
BE
> 0,6 và U
CE

> 0.
Dòng điện trên các cực B, C và E có chiều như hình 2.3


B
C
E
TO-92
TO-92
MOD
B
C
E
E
C
B
TO-126
MOD
TO-126 FM
E
C
B
TO-3
C
B
E
B
C
E
TO-3P

B
C
E
TO-220AB
TO-3PFM
TO-220FM
TO-220CFM
B
C
E
B
C
E
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
32
Mối nối BE là một lớp tiếp giáp P-N nên có đặc tính giống như Diode, Giả sử ta tăng dần
U
BE
từ 0V thì khi U
BE
tăng đến khoảng 0,5v dòng I
B
mới bắt đầu xuất hiện. Khi U
BE

khoảng 0,6v thì dòng I
B
< 1mA nhưng sau đó tăng rất nhanh khi chỉ cần tăng U
BE

một
lượng rất nhỏ. Dòng I
B
đạt giá trị khoảng vài chục mA khi U
BE
= 0,7v và rất lớn đến mức
làm hỏng Transistor nếu U
BE
tăng đến khoảng 1V hoặc cao hơn. Vì vậy giá trị U
BE
trong
các phép tính toán có thể lấy gần đúng bằng 0,6V hay 0,7V thì từng trường hợp cụ thể.
Khi đã có dòng I
B
, nếu ta có U
CE
> U
CES
(khoảng 0,1 đến 0,4v) thì ở cực C và cực E xuất
hiện các dòng điện I
C
và I
E
có cường độ lớn hơn I
B
nhiều lần. Khi đó ta nói Transistor ở trạng
thái dẫn điện.
Khi đã có dòng I
B
mà không có nguồn áp thứ hai để tạo ra dòng I

C
thì Transistor vẫn ở
trạng thái ngưng dẫn, lúc đó dòng I
B
chảy đến cực E và ta có I
E
= I
B
, I
C
= 0.
Nếu không có nguồn áp phân cực cho mối nối BE hoặc U
BE
không đủ lớn (U
BE
< 0,6V) thì
dòng I
B
= 0. Khi đó Transistor cũng ở trạng thái ngưng dẫn bất chấp các yếu tố khác.
Tóm lại điều kiện để Transistor N-P-N dẫn điện, cần có hai điều kiện cần và đủ:
Điều kiện cần là: U
BE
> 0,6V
Điều kiện đủ: U
CE
> U
CES

Đặc tuyến I
C

, U
CE
:
Trong trường hợp giữ dòng điện I
B
không đổi và thay đổi U
CE
, quan hệ giữa dòng điện I
C

và điện áp U
CE
khi đó gọi là đặc tuyến I
C
, U
CE
của Transistor. Với nhiều giá trị I
B
khác nhau ta
có nhiều đường đặc tuyến khác nhau gọi là họ đặc tuyến I
C
, U
CE
mà trên hình 2.5 là một ví dụ.

Hình 2.4 : Thí nghiệm đo đặc tuyến I
C
, U
CE
của Transistor.

UCE
RB
0
UBB
+
-
+
-
A
V
IB
IC
C
E
B
IC
IE
IB
+
UBE
+
-
UCE
Hình 2.3
0.5
0.6
0.7
UBE
0
< 1mA

Vaøi
chuïc
mA
IB
Đặc tuyến I
B
,V
BE

U
BE

Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
33
Nếu dòng điện I
B
không đổi thì dòng điện I
C
cũng gần như không đổi khi U
CE
biến thiên
nếu U
CE
đủ lớn. Như vậy dòng điện I
C
chủ yếu phụ thuộc vào I
B
.
Hệ số khuếch đại dòng điện và quan hệ giữa các dòng điện I

B
, I
C
, I
E

Hệ số khuếch đại dòng điện DC
(

) hay h
FE

Trong trường hợp các dòng điện
I
B
, I
C
là hằng số thì tỉ số giữa dòng
điện I
C
và dòng điện I
B
được gọi là hệ
số khuếch đại dòng điện DC của
Transistor. Hệ số này được ký hiệu là
 hay h
FE
và được tính theo công thức:
B
C

I
I

với điều kiện I
C
< I
CS

(I
CS
là dòng điện bão hoà ở cực
C có giá trị phụ thuộc mạch điện cụ
thể).
Hệ số  của các Transistor nói
chung có giá trị từ vài chục đến vài trăm phụ thuộc vào nồng độ hạt dẫn tự do và kích thước vật
lý của các lớp bán dẫn. Vì vậy  do nhà sản xuất cung cấp. Với các Transistor cùng một mã hiệu,
hệ số  cũng có thể khác nhau từ vài chục đến hàng trăm. Vì vậy trong các sổ tay tra cứu dạng
tóm lược, người ta thường cho giá trị 
min
, 
max
và 
typ
(giá trị  điển hình). Khi sử dụng, ta
thường lấy giá trị 
typ
. Trong tài liệu tra cứu chi tiết, nhà sản xuất cung cấp hệ số  cho ở dạng đồ
thị phụ thuộc vào dòng I
C
. Khi ấy muốn xác định , ta có thể ước lượng trị số của nó tương ứng

với một khoảng dòng điện nào đó hoặc định giá trị chính xác tại một giá trị dòng điện biết trước.
Ví dụ trên hình 2.6, hệ số  có giá trị khoảng 90 ứng với dòng I
C
= 2mA.
Hình 2.6: Hệ số

hay h
FE
của Transistor C535.
Quan hệ giữa các dòng điện:
A75I
B

A40I
B

A20I
B

A5I
B

UCE
IC
0 1 2 3 54
6
7
8
9 10 1311 12
0

1
2
3
4
5
6
7
8
mA
Hình 2.5 : Họ đặc tuyến I
C
, U
CE
của Transistor

Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
34
Khi Transsitor dẫn điện, dòng điện cực C của nó lớn gấp  lần dòng điện cực B nếu dòng
I
C
chưa đạt cực đại (chưa bão hoà). Xem hình 2.3 ta nhận thấy cả hai dòng I
B
và I
C
cùng hội tụ về
cực E nên ta có:
I
E
= I

C
+ I
B
(đẳng thức này luôn đúng với mọi trường hợp)
Vì I
C
= .I
B
nên có cách tính khác là: I
E
= .I
B
+ I
B
= ( + 1).I
B

Vậy khi dòng I
C
chưa đạt cực đại thì:
I
C
= .I
B
và
I
E
= I
C
+ I

B
= ( + 1).I
B

Khi dòng I
C
đã đạt cực đại thì giá trị cực đại đó gọi là I
CS
(dòng I
C
bão hoà) và để có I
C
=
I
CS
thì dòng điện tại cực B phải có giá trị lớn hơn I
BS
với I
BS
= I
CS
/. Lúc này ta có:
I
B
 I
BS

I
C
= I

CS

I
E
= I
C
+ I
B

b) Transistor P-N-P
Điều kiện dẫn điện, hệ số  và quan hệ giữa các dòng điện.
Điều kiện dẫn điện:
Cũng giống như Transistor N-P-N, Transistor P-N-P cũng
cần có những điều kiện nhất định để dẫn điện :
Điện áp U
EB
> 0,6 và U
EC
> 0.
Dòng điện trên các cực B, C và E có chiều như hình 2.7
Mối nối EB là một lớp tiếp giáp P-N nên có đặc tính giống
như Diode, Giả sử ta tăng dần U
EB
từ 0V thì khi U
EB
tăng đến khoảng 0,6V dòng I
B
mới bắt đầu
xuất hiện và sau đó tăng rất nhanh khi chỉ cần tăng U
EB

lên một lượng rất nhỏ. Dòng I
B
có thể đạt
giá trị rất lớn đến mức làm hỏng Transistor nếu U
EB
tăng đến khoảng 1V hoặc cao hơn.
Khi Transistor làm việc với dòng I
B
nhỏ khoảng 1mA thì U
EB
khoảng 0,6V. Nếu tăng U
EB

đến 0,7V thì I
B
khoảng vài chục mA. Vì vậy giá trị U
EB
trong các phép tính toán có thể lấy gần
đúng bằng 0,6V hay 0,7V thì từng trường hợp cụ thể.
Khi đã có dòng I
B
, nếu điện thế ở cực E lớn hơn điện thế cực C tức là U
EC
> 0 thì ở cực C
và cực E xuất hiện các dòng điện I
C
và I
E
có cường độ lớn hơn I
B

nhiều lần. Khi đó ta nói
Transistor ở trạng thái dẫn điện.
Khi đã có dòng I
B
mà không có nguồn áp thứ hai để tạo ra dòng I
C
thì Transistor vẫn ở
trạng thái ngưng dẫn,. Lúc đó dòng I
C
= 0 và ta có I
B
= I
E
.
Nếu không có nguồn áp phân cực cho mối nối EB hoặc U
EB
không đủ lớn (U
EB
< 0,6V) thì
dòng I
B
= 0. Khi đó Transistor cũng ở trạng thái ngưng dẫn bất chấp các yếu tố khác.
Tóm lại điều kiện để Transistor P-N-P dẫn điện, cần có hai điều kiện cần và đủ:
Điều kiện cần là: U
EB
> 0,6V
Điều kiện đủ: U
EC
> 0
Hệ số khuếch đại dòng điện DC (


hay h
FE
):
Đối với Transistor P-N-N, hệ số  hay h
FE
cũng được định nghĩa là tỉ số giữa dòng I
C
và I
B

khi dòng I
C
chưa đạt tới trị bão hoà.
B
C
E
IC
IE
IB
-
UEB
-
+
UEC
Hình 2.7
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
35
B

C
I
I

với điều kiện I
C
< I
CS

(I
CS
là dòng điện bão hoà ở cực C có giá trị phụ thuộc mạch điện cụ thể).
Quan hệ giữa các dòng điện:
Khi dòng I
C
chưa đạt cực đại thì:
I
C
= .I
B
và
I
E
= I
C
+ I
B
= ( + 1).I
B

Khi dòng I
C
đã đạt cực đại thì giá trị cực đại đó gọi là dòng I
C
bão hoà, ký hiệu là I
CS
. Để
có I
C
= I
CS
cần có I
B
 I
CS
/. Lúc này ta có :
I
B
 I
BS

I
C
= I
CS

I
E
= I
C

+ I
B

2.2 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR
2.2.1 Hoạt động của Transistor có thể chia thành 3 chế độ như sau:
Chế độ ngưng dẫn: Transistor không dẫn điện, dòng điện trên các điện cực bằng 0.
Chế độ dẫn khuếch đại: Dòng điện I
C
= I
B
và chưa đạt cực đại (I
C
< I
CS
).
Chế độ bão hoà: Dòng I
C
đạt cực đại bằng I
CS
và điện áp U
CE
giảm xuống rất thấp U
CE

= U
CES
= 0,1 0,4V tuỳ theo cường độ dòng I
CS
. Với I
CS

khoảng vài chuc mA thì U
CES

khoảng 0,1  0,2v. Với I
CS
khoảng vài trăm mA đến vài Ampe thì U
CES
có thể đến 0,3
hoặc 0,4v. U
CES
là điện áp giữa cực C và E đo khi Transistor bão hoà. Với tất cả các
Transistor, điện
2.2.2 Điểm làm việc tĩnh, đường tải DC của transistor trong sơ đồ khuếch đại
Trong các mạch ứng dụng Transistor N-P-N, nguồn cấp điện cho mạch là nguồn một chiều
có giá trị không đổi và phải có ít nhất một điện trở mắc từ cực (+) của nguồn điện đến cực C
hoặc từ cực E đến mass để hạn dòng qua Transistor (điện trở này có thể là tải). Với mạch như
vậy thì khi dòng I
C
tăng sẽ tạo ra một sụt áp trên các điện trở hạn dòng làm cho điện áp U
CE

giảm và ngược lại. Điện áp U
CE
có giá trị lớn nhất bằng điện áp nguồn khi dòng I
C
= 0 và nhỏ
nhất bằng U
CES
khi I
C

= I
CS
. Tại một thời điểm nào đó dòng điện I
C
và điện áp U
CE
có một giá
trị xác định. Cặp giá trị (U
CE
, I
C
) xác định một điểm Q trong mặt phẳng toạ độ U
CE
,I
C
gọi là
điểm làm việc của Transistor. Khi dòng điện cực B (dòng I
B
) không biến thiên thì cặp giá trị
I
C
,U
CE
có giá trị không đổi và điểm làm việc Q(U
CE
,I
C
) được gọi là điểm làm việc tĩnh của
Transistor. Quỹ đạo của điểm làm việc tĩnh khi I
C

thay đổi từ 0 đến giá trị tối đa I
CS
là một
đoạn thẳng gọi là đường tải DC của Transistor. Đường tải DC mô tả quan hệ giữa I
C
và U
CE

trên mạch điện đang xét, nó có ý nghĩa quan trong trong việc xác định xu hướng dẫn điện
mạnh yếu của Transistor cũng như dùng để xác định vùng hoạt động quá công suất của
Transistor. Việc xây dựng đường tải DC sẽ trình bày sau. Trên hình 2.8 mô tả một đường tải
DC điển hình (đoạn AS). Khi điểm làm việc Q tiến đến S, Transistor đạt trạng thái bão hoà.
Khi điểm Q tiến đến A, Transistor ngưng dẫn. Khi Q ở vị trí hiện tại như hình vẽ, Transistor
đang dẫn điện ở chế độ khuếch đại. Vị trí điểm làm việc Q chính là giao điểm giữa đường đặc
tuyến I
C
,U
CE
(do nhà sản xuất cung cấp hoặc xây dựng từ thì nghiệm) với đường đặc tuyến
ngõ ra của mạch (đường AB).
Đường tải DC cho thấy rõ phạm vi biến thiên thực tế của điện áp U
CE
và dòng điện I
C

cũng như quan hệ giữa I
C
và U
CE
. Khi I

C
tăng thì U
CE
giảm và ngược lại.
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ
36

Hình 2.8: Đường tải DC của Transistor N-P-N
Để xác định điểm làm việc Q ta cần 2 bƣớc tiến hành nhƣ sau:
b) Dựa vào mạch phân cực ngõ vào để xác định giá trị dòng I
B

c)

Tìm đặc tuyến tương ứng với I
B
vừa tính trong họ đặc tuyến I
C
, U
CE
và xác định giao điểm
giữa đặc tuyến này với đường đặc tuyến ngõ ra của mạch. Lưu ý là cách làm này khơng thực
hiện được nếu khơng có họ đặc tuyến I
C
, U
CE
của Transistor, nếu khơng có thì cách tính gần
đúng thực hiện như sau:
So sánh I

B
với I
BS
= I
CS
/ (giá trị  phải biết trước).
Nếu I
B
 I
BS
thì Transistor làm việc ở chế độ bão hồ tức điểm Q  S
Nếu I
B
< I
BS
thì Transistor chưa bão hồ, dòng I
C
= .I
B
. Có I
C
sẽ tìm được điểm Q.
Trước khi tiền hành xác định đường tải DC và điểm làm việc Q, ta xét một số dạng mạch
thường gặp đối với Transostor loại N-P-N và ứng dụng của những dạng mạch này.
2.3 PHÂN CỰC CHO BJT
2.3.1 Phân cực dùng 2 nguồn riêng biệt
a) Dạng mạch (hình 2.9)
b) Phƣơng trình đƣờng tải DC
Từ lưới 1:
V

BB
= I
B
.R
B
+ V
BE

 I
B
= (V
BB
- V
BE
)/ R
B
 I
C
= I
B

Từ lưới 2:
V
CC
= I
C
.R
C
+ V
CE

S
Q
A
B
ICS
ICQ
0
UCES
UCQ
UCE(max)
= UCC
IC
UCE
(Điểm bão hoà)
(Điểm làm việc)
(Điểm ngưng dẫn)
Khoảng biến thiên thực tế của UCE
Khoảng biến thiên thực tế của IC
I
B
= I
BS
I
BQ
< I
BS
I
B
< I

BQ
RB
Rc
+
-
UCE
0
+Ucc
Ucc
+
-
UBB
+
-
IC
IB
Hình 2.9
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
37
 V
CE
= V
CC
- I
C
.R
C

2.3.2 Phân cực cố định

a) Dạng mạch (hình 2.10)
b) Phƣơng trình đƣờng tải DC
Từ lưới 1:
V
cc
= I
B
.R
B
+ V
BE

 I
B
= (V
cc
- V
BE
)/ R
B
 I
C
= I
B

Từ lưới 2:
V
CC
= I
C

.R
C
+ V
CE

 V
CE
= V
CC
- I
C
.R
C

2.3.3 Phân cực hồi tiếp cực phát
a) Dạng mạch (Hình 2.11)
b) Phƣơng trình đƣờng tải DC
Từ lưới 1:
V
cc
= I
B
.R
B
+ V
BE
+ I
E
.R
E


EB
BECC
B
RR
VV
I
)1( 



 I
C
= I
B

Từ lưới 2:
V
CC
= I
C
.R
C
+ V
CE
+ I
E
.R
E

(I
C
= I
E
)
 V
CE
= V
CC
- I
C
(R
C
+ R
E
)
2.3.4 Phân cực hồi tiếp cực thu
a) Dạng mạch (Hình 2.12)
b) Phƣơng trình đƣờng tải DC
Từ lưới 1:
V
cc
= I
E
.R
C
+ I
B
.R

B
+ V
BE
+ I
E
.R
E


))(1(
ECB
BECC
B
RRR
VV
I




 I
E
= (+1)I
B

Từ lưới 2:
V
CC
= I
E

.R
C
+ V
CE
+ I
E
.R
E

(I
C
= I
E
)
 V
CE
= V
CC
- I
C
(R
C
+ R
E
)
2.3.5 Phân cực dùng cầu phân áp
a) Dạng mạch (Hình 2.13)
Rc
Q
+VCC

RB
Hình 2.10
Rc
R
E
+VCC
R
B
Q
Hình 2.11
Rc
R
E
+VCC
R
B
Q
Hình 2.12
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
38
b) Phƣơng trình đƣờng tải DC
Trong một số trường hợp, việc tính toán gặp
nhiều khó khăn. Để đơn giản, ta đưa về mạch
tương đương dùng 2 nguồn riêng.
Khi đó:

CC
BB
B

BB
V
RR
R
V
21
2




21
21
BB
BB
BB
RR
RR
R




Áp dụng mạch 2 nguồn riêng để giải bài toán.
2.4 SƠ ĐỒ KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT (*)
2.4.1 Các chỉ tiêu của tầng khuếch đại:
a) Độ lợi điện áp:
Av = V
out
/V

in

b) Độ lợi dòng điện:
Ai = I
out
/I
in

c) Tổng trở ngõ vào:
Được xác định dựa vào định luật Ohm:

i
i
i
I
V
Z 

d) Tổng trở ngõ ra:
Được xác định khi tín hiệu vào V
i
= 0, khi đó I
i
= I
b
= 0 nên có thể xem là hở mạch nguồn
dòng. Tổng quát:

0
0

0
I
V
Z 

2.4.2 Tầng khuếch đại Common Emitter (CE)
a) Dạng mạch (Hình 2.14)
b) Mô hình mạch khuếch đại CE thông
số h (hybrid)
Phương trình của mạch CE:
v
be
= h
ie
i
b
+ h
re
v
ce
.
i
c
= h
fe
i
b
+ h
oe
v

ce
.




Rc
+
-
UCE
0
+Ucc
Ucc
+
-
IC
IB
RB2
RB1
Hình 2.13
Rc
+
-
UCE
0
+Ucc
IC
IB
RB1
RB2

us
UCEQ
0V
Hình 2.14
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
39

Trong đó:

0

ce
v
b
be
ie
i
v
h


0

b
i
ce
be
re
v

v
h


0

ce
v
b
c
fe
i
i
h


0

b
i
ce
c
oe
v
i
h

Các thông số này được xác định dựa vào đồ thị. Trong tính toán, môt cách gần đúng, các
thông số này được tính như sau:

e
EQ
v
b
be
ie
r
I
mV
i
v
h
ce
.
26
0




với
EQ
e
I
mV
r
26


0
0


b
i
ce
be
re
v
v
h









b
c
v
b
c
fe
i
i
i

i
h
ce
0


0
0
0


b
i
ce
c
e
v
i
h

c) Thông số của mạch khuếch đại CE
- Tín hiệu vào và tín hiệu ra lệch pha 180
0
.
- Mạch khuếch đại tín hiệu điện áp và dòng điện, tức:
Av = V
out
/V
in
= i

c
.Z
out
/i
b
.Z
in
> 1
Ai = I
out
/I
in
=  >1
- Tổng trở ngõ vào (được xác định dựa vào định luật Ohm):
Zin = R
th
//h
ie
.
- Tổng trở ngõ ra:
i
b

.r
e

i
b
i
c

Hình 2.14c

v
be
i
e
i
c
i
b
v
ce
v
be
v
ce
i
c
i
b
h
re
v
ce
h
fe
i
b
1

Hình 2.14a

Hình 2.14b

Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
43

0
0
0
0


i
V
I
V
Z

Z
out
= R
c

2.4.3 Tầng khuếch đại Common Collector (CC)
a) Dạng mạch (Hình 2.15)
Vì mạch CC của BJT ít được sử dụng, nên ở đây không xây dựng mô hình. Mô hình của mạch
CC dựa vào mô hình CE.
Phương trình của mạch CC:

v
bc
= h
ic
i
b
+ h
rc
v
ec
.
i
e
= h
fc
i
b
+ h
oc
v
ec
.
Trong đó:

0

ec
v
b
bc

ic
i
v
h
;
0

b
i
ce
be
re
v
v
h


0

ec
v
b
e
fc
i
i
h
;
0


b
i
ec
c
oc
v
i
h

b) Thông số của mạch khuếch đại CC
- Tín hiệu vào và tín hiệu ra cùng pha.
- Mạch khuếch đại tín hiệu dòng điện, tức: A
i
>1
- Mạch không khuếch đại tín hiệu điện áp, tức: A
v
1
- Tổng trở ngõ vào:
- Tổng trở ngõ ra: Z
out
=R
E
//r
e

2.5 ĐƢỜNG TẢI AC (*)
Vin
Rc
R
E

C2
Vout
+VCC
R
B
Q
C1
Hình 2.15
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
44
Khi Transistor làm việc, ngoài nguồn điện một chiều (DC) ảnh hưởng đếm điểm làm việc thì
BJT còn chịu ảnh hưởng bởi nguồn xoay chiều do tín hiệu cần khuếch đại. Tín hiệu này làm
điểm làm việc Q không còn như lúc chưa có nó. Sự dịch chuyển điểm Q này làm cho tín hiệu
khuếch đại có thể bị xén. Điểm Q lúc này nằm trên cả 2 đường tải: Đường do tín hiệu 1 chiều
(DC) và đường do tín hiệu xoay chiều (AC) tạo nên, hai đường tải này cắt nhau tại điểm Q.
Tương tự như phân tích tín hiệu một chiều, khi cấp tín hiệu ac thì các chân BJT chịu đồng
thời về điện áp và dòng điện của cả 2 tín hiệu. Do đó:
i
B
= I
B
+i
b

i
C
= I
C
+i

c

v
CE
= V
CE
+ v
ce

(các chỉ số chữ thường và nhỏ chỉ tín hiệu xoay chiều)
Phương trình đường tải AC:
Vì rằng khi xét tín hiệu xoay chiều thì tín hiệu 1 chiều xem như nối tắt. Để viết phương trình
đường tải AC ta dựa vào phương trình ngõ ra chỉ với tín hiệu AC.
i
c
(R
C
// R
t
) + v
ce
= 0 hay:
ce
tC
c
v
RR
i *
)//(
1


(*). Với:
i
c
= i
C
- I
CQ

v
ce
= v
CE
- V
CEQ

Thế vào (*) ta có:
)(*
)//(
1
)(
CEQCE
tC
CQC
Vv
RR
Ii 
, hay:
CQCEQ
tC

CE
tC
C
IV
RR
v
RR
i  *
)//(
1
*
)//(
1

Đây là phương trình đường tải AC, cách vẽ dường tải AC cũng tương tự như DC.
2.6 MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI (*)
2.6.1 Ví dụ 1: Mạch khuếch đại mắc E chung
Cho mạch như hình 2.14: Với R
B1
= 56k, R
B2
= 4.7k, R
C
=1k, = 100, Vcc = 12V.
Vẽ đồ thị đường tải DC và AC. Xác định A
v
, A
i
, Z
0

, Z
i

Giải:
Sơ đồ tương đương thông số h của mạch (hình 2.14a; 2.14b): (trong trường hợp không có
Re và có Re)

Vin
hfe.Ib
hie
Vout
+
C2
+
C1
Rc
Rth
Hình 2.14a
Re
E
C
B
Rth
Rc
hie
+
C1
+
C2
Vout

hfe.Ib
Vin
Zin
Zout
Hình 2.14b
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
45
- Tổng trở ngõ vào (được xác định dựa vào định luật Ohm):
Zi = R
th
//h
ie
. Hay: Zi = R
th
//(h
ie
+ Re)
- Tổng trở ngõ ra:

Rc
I
V
Z
i
V

0
0
0

0

-
)()(
000
eie
C
eieb
Cc
iii
V
Rh
R
Rhi
Ri
Zi
Zi
V
V
A









-

0
000
/
/
Z
Z
A
ZV
ZV
I
I
A
i
V
iii
i


2.6.2 Ví dụ 2: Mạch khuếch đại mắc C chung
Cho mạch như hình 2.15: Với R
B
= 330k, R
C
= 1.2k, R
E
= 300, = 120, Vcc = 12V.
Vẽ đồ thị đường tải DC và AC. Xác định A
v
, A
i

, Z
0
, Z
i

Giải:
Sơ đồ tương đương thông số h của mạch (hình 2.15a): (trong trường hợp không có Rc và
có Rc như nhau)
Tổng trở ngõ vào (được xác định dựa vào định luật Ohm):
Zi = R
b
// (h
ie
+ Re)
- Tổng trở ngõ ra:

1
//
0
0
0
0




hie
R
I
V

Z
e
V
i

-
1
))1(
)1(
))1(
)1(
000







eie
e
ebieb
eb
ii
V
Rh
R
Rihi
Ri
ZI

ZI
Vi
V
A





-
])1([
)1(
00
eieb
b
ib
b
i
i
RhR
R
Ii
iI
I
I
A





, do:

i
eieb
b
b
I
RhR
R
i
])1([ 




be
iiI )1(
0






2.7 MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC (*)
2.7.1 Mạch khuếch đại Darlington
a) Dạng mạch (Hình 2.19)
E
C
B

Vout
+
C2
Zout
Zin
Vin
hfe.Ib
+
C1
hfe.IbRe
hie
Rc
Rb
Hình 2.15a
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
46
Qdar
B
E
C
Q1
Q2
E
B
C

b) Thông số của mạch
I
B
= I
B1

I
C
= I
C1
+ I
C2
= 
1
.I
B1
+ 
2
.I
B2

= 
1
.I
B1
+ 
2
.I
E1

= 
1
.I
B1
+ 
2
(
1
+ 1).I
B1

= (
1
+ 
2
+ 
1
. 
2
).I
B1
= (
1
+ 
2
+ 
1
. 
2
).I

B

Đặt  = (
1
+ 
2
+ 
1
. 
2
) ta có:
I
C
= .I
B

I
E
= I
C
+ I
B
= ( + 1).I
E

Nhận thấy quan hệ của các dòng điện I
C
, I
E
theo I

B
giống như trường hợp Transistor đơn.
Vì vậy ghép khi ghép 2 Transistor cho ta một Transistor tương đương cùng loại có các thông
số như sau:
 = (
1
+ 
2
+ 
1
.
2
)
U
BE
= U
BE(Q1)
+ U
BE(Q2)
 1,4v
U
CE
= U
CE(Q2)

2.8 PHƢƠNG PHÁP GHÉP CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI
2.8.1 Ghép tầng bằng tụ điện
a) Dạng mạch
b) Đặc điểm của mạch
Dễ dàng tính toán phân cực giữa các tầng khuếch đại.

Dễ nối mạch.
Bị giới hạn tần số bởi tụ điện liên lạc C.

Hình 2.19
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
47

2.8.2 Ghép tầng bằng MBA
a) Dạng mạch

b) Đặc điểm của mạch
Việc tính toán giữa các tầng khuếch đại gặp khó khăn.
Mạch cồng kềnh, đắt tiền.
Phối hợp được trở kháng giữa các tầng nhờ máy biến áp.
2.8.3 Ghép tầng trực tiếp
a) Dạng mạch
b) Đặc điểm của mạch
Mạch đơn giản, dễ lắp ráp.
Phân cực giữa các tầng khó khăn, việc phối hợp trở kháng giữa các tầng khó thực hiện.

Vout
C
R
E1
Q2
R
C1
Rt
R

C2
C1
R
B1
+VCC
Q1
R
E2
R
B
Vin
R
B2
C2
Hình 2.21
Q2
C2
R
B
Vin
R
B1
Rt
R
C2
R
B2
C1
+VCC
Q1

Vout
T1
1 3
2 5
R
E1
C
R
E2
Hình 2.22
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
48
2.9 BÀI TẬP CHƢƠNG 2 (TRANSISTOR 2 MỐI NỐI)
Bài 01: Cho mạch gồm một nhóm đèn LED như sau:

Đặc tuyến Volt-Ampere của
mỗi đèn LED như hình vẽ.

Mỗi đèn LED sẽ đủ sáng khi dòng qua nó khoảng 20mA và điện áp V
AK
khi đó
khoảng 1,8V.
a) Xác định điện trở tương đương của mỗi LED và của nhóm LED.
b) Đem nhóm LED trên mắc vào cực C của Transistor như hình vẽ. Giả sử dòng qua mỗi
LED là 20mA, xác định dòng I
C
của Transistor.
c) Giả sử Transistor bão hoà (V
CES
= 0,2V) khi áp điều khiển ở mức cao (4,3V). Cho biết
áp rơi trên nhóm LED là 4.1,8 = 7,2V. Xác định R
E
.
20mA
1,8V
Q
V
AK

I
LED

LED1
LED4
0
LED2
Q

LED5
LED3
LED8
RB
LED7
RE
1k
LED6
+9V
4.1,8 = 7,2V
I
C

Si

min
=
40
VĐK

R
C2
C2
Vout
R
B
R
C1
Q1
Vin

R
E1
R
B2
R
B1
+VCC
C1
Q2
R
E2
Rt
Hình 2.23
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
49
d) Với R
E
xác định ở câu c). Xác định R
B
để Transistor bão hoà khi áp điều khiển ở mức
cao (4,3V).
ĐS:
a) R
LED
= 90. R
NH
= 180.
b) I
C

= 40mA.
c) R
E
= 40.
d) R
B
 2K.
Bài 02: Cho mạch phân cực Transistor bằng cách định dòng I
B

như hình vẽ. Vẽ đường tải DC và xác định điểm tĩnh Q của
Transistor.
ĐS: Q ( 6,4V; 2,1mA)

Bài 03: Cho mạch khuếch tín hiệu ghép E chung như sau (*)
a)Tính trở kháng của các tụ Ci, C0 và C
E
đối với thành
phần tín hiệu có tần số f = 10KHz.
b) Vẽ đường tải DC và xác định điểm làm việc tĩnh Q của Transistor.
c)Tính tổng trở vào Z
in
, tổng trở ra Z
o
, độ lợi dòng A
i
và độ lợi áp A
v
của tầng khuếc đại.
d) Giả sử tín hiệu (v

s
) có dạng như hình vẽ, vẽ đồ thị quan hệ giữa v
0
và v
s
.

ĐS:
a) Z
ci
= Z
co
 1,59.
Z
CE
 0,159.
b) Q (7,91V; 1,36mA).
c) Z
in
= 1,8K; Z
o
= 2K;
A
i
 -65,84; A
v
 -36,58.
d) Tín hiệu ra ngược pha so
với tín hiệu vào và có trị

đỉnh V
m
 1,829V.
RC
2K
Q
0
Vs
RB1
430K
+12V
RB2
220K
RE
1K
RL
1K
Ci
10uF
Co
10uF
CE
100uF
Si
 = 100
V
O

Q
RC

2,2K
0
+12V
RE
470
RC
220K
Si
 = 45
Bài Giảng Mạch Điện Tử
Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ
50
Bài 04: Cho mạch khuếch đại tín hiệu như hình vẽ sau: (*)

a) Vẽ đường tải DC và xác định
điểm làm việc tĩnh Q của
Transistor.
b) Tính tổng trở vào Z
in
, Tổng trở
ra Z
o
, độ lợi dòng A
i
và độ lợi áp
A
v
của tầng khuếc đại.

Ci

10uF
RC
2K
RB1
430K
CE
100uF
RE
1K
RL
1K
Co
10uF
0
Vs
Q
+20V
Si
 = 100
ĐS:
a) Q (9V; 3,63mA).
b) Zin = 682; Zo = 2K;
Ai = -66,56; Av = -97,6.