Bài giảng tóm tắt: điện tử I

Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-1- Tóm Tắt Bài Giảng. -1-
BÀI GIẢNG TÓM TẮT MÔN:
BÀI GIẢNG TÓM TẮT MÔN:BÀI GIẢNG TÓM TẮT MÔN:
BÀI GIẢNG TÓM TẮT MÔN:
ĐIỆN TỬ I

Người soạn:
TS. Phạm Hồng Liên.
Giáo trình chính:
Mạch Điện Tử 1 – Lê Tiến Thường, ĐHBK – Tp.HCM.
Chương 1: Diode bán dẫn.
Chương 1: Diode bán dẫn.Chương 1: Diode bán dẫn.
Chương 1: Diode bán dẫn.


I.
I.I.
I. Diode chỉnh lưu:
Diode chỉnh lưu:Diode chỉnh lưu:
Diode chỉnh lưu:


1
11
1-
--
- Quan hệ giữa điện áp và dòng điện của Diode (H2
Quan hệ giữa điện áp và dòng điện của Diode (H2Quan hệ giữa điện áp và dòng điện của Diode (H2
Quan hệ giữa điện áp và dòng điện của Diode (H2-
--

-1):
1):1):
1):









−






= 1
nKT
qV
expIi
D
0D
(1-1)
i
D
: Dòng điện trong Diode (A).
V

D
: Hiệu điện thế ở hai đầu Diode (V).
I
0
: Dòng điện bão hòa ngược (A).
q : Điện tích electron 1,6.10
-19
J/V.
K : Hằng số Bolzman 1,38.10
-23
J/
0
K.
N : Hằng số có giá trò trong khoảng (1÷2) phụ thuộc vào loại bán dẫn.
Gọi điện thế nhiệt:
q
KT
V
T
=
(1-2)
Từ (1-1) ta có:










≈






−








=
T
D
0
T
D
0D
nV
V
expI1
nV
V
expIi

(1-3)
Ở nhiệt độ T=300
0
K, tương ứng T=27
0
C, ta có V
T
≈25÷26mV. Khi đó điện trở
động của Diode được tính bởi phương trình:

)(
i
nV
Ii
nV
r
D
T
CD
T
d
Ω=
+
=
(1-4)
Đặc tuyến Volt-Ampere của Diode trên (H2-2)
Kiểu mẫu mạch tương đương của Diode trên (H2-3a,b,c).
2
22
2-

--
-
Phương trình đường tải của Diode (H2
Phương trình đường tải của Diode (H2Phương trình đường tải của Diode (H2
Phương trình đường tải của Diode (H2-
--
-5).
5).5).
5).



Phương trình đường tải một chiều của Diode (DCLL)
1DDS
RIVV +=
(1-5)
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-2- Tóm Tắt Bài Giảng. -2-
Phương trình đường tải xoay chiều của Diode (ACLL)

)R//R(ivv
L1dds
+=
(1-6)
Từ (1-5) và (1-6) trên hệ tọa độ tổng quát ta có:

DQdDDQdD
Iii&Vvv +=+= (1-7)
Với:
 V

D
và i
D
là thành phần tức thời của điện áp và dòng điện.
 V
DQ
và I
DQ
là các giá trò một chiều của điện áp và dòng điện.
 v
d
và i
d
là các giá trò xoay chiều của điện áp và dòng điện.
Vậy phương trình đường tải xoay chiều ACLL trong hệ tọa độ tổng quát sẽ
là:

sDQDL1DQD
v)Ii)(R//R(Vv +−−=− (1-8)
3
33
3-
--
-
Chỉnh lưu điện áp xoay chiều:
Chỉnh lưu điện áp xoay chiều:Chỉnh lưu điện áp xoay chiều:
Chỉnh lưu điện áp xoay chiều:

a- Chỉnh lưu bán sóng: (H2-6)
Điện áp đầu vào:
tsinvv
maxs
ω=

Điện áp trung bình DC trên tải:

π
=
+π
=
maxL
LS
L
max
DC
V
RR
R
V
V
(1-9)
b- Chỉnh lưu toàn sóng: (H2-8a,b,c)
Điện áp trung bình Dc trên tải:
π
=
maxL
DC
V2

V
(1-10)
4
44
4-
--
-

Mạch lọc:
Mạch lọc:Mạch lọc:
Mạch lọc: (H2
(H2 (H2
(H2-
--
-9a,b)
9a,b)9a,b)
9a,b)



Khi có tụ C mắc song song với R
L
trong các mạch chỉnh lưu ta có quan hệ
giữa điện áp trung bình trên tải với biên độ điện áp đầu vào và điện trở R
L
và tụ
điện C như sau:

max
L

L
DC
maxDC
V
1CfR4
CfR4
fC4
I
VV








+
=−= (1-11)
5
55
5-
--
- Mạch nhân đôi điện áp:
Mạch nhân đôi điện áp:Mạch nhân đôi điện áp:
Mạch nhân đôi điện áp: (H2
(H2 (H2
(H2-
--
-11a,b)

11a,b)11a,b)
11a,b)


Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-3- Tóm Tắt Bài Giảng. -3-
Điện áp ra gần gấp đôi điện áp vào.
II.
II.II.
II.

Diode ổn áp Zener:
Diode ổn áp Zener:Diode ổn áp Zener:
Diode ổn áp Zener:


1
11
1-
--
-



Các tham số cơ bản của diode Zener
Các tham số cơ bản của diode ZenerCác tham số cơ bản của diode Zener
Các tham số cơ bản của diode Zener:
::
: (H3
(H3 (H3

(H3-
--
-1)
1)1)
1)


Điện áp ổn đònh V
Z
khi dòng điện qua zener thay đổi trong khoảng I
zmin
÷
I
zmax
. Thực tế
maxzminz
I
10
1
I ≈ . (1-12)
Điện trở động tại điểm làm việc.

dI
dV
r
Z
d
=
(1-13)
Diode Zener lý tưởng được coi có r

d
≈ 0Ω.
Điện trở tónh:
Z
Z
t
I
V
R =
(1-14)
Hệ số ổn đònh:

d
t
Z
Z
Z
Z
ZZ
ZZ
r
R
I
V
dV
dI
V/dV
I/dI
S ===
(1-15)

2
22
2-
--
-



Mạch ổn áp dùng Diode Zener:
Mạch ổn áp dùng Diode Zener:Mạch ổn áp dùng Diode Zener:
Mạch ổn áp dùng Diode Zener: (H3
(H3 (H3
(H3-
--
-2)
2)2)
2)


Mạch trên hình 3-2 luôn thỏa mãn hệ phương trình:




+=
+=
ZiRS
LZR
VRIV
III

(1-16, 1-17)
Trong đó chỉ có V
Z
≈ const, còn các đại lượng khác có thể biến đổi nhưng
phải thỏa mãn điều kiện:

I
Zmin
khi I
Lmax
và V
Smin


I
Zmax
khi I
Lmin
và V
Smax

Từ (1-16) và (1-17) tùy từng trường hợp cụ thể mà ta có thể suy ra các hệ
phương trình khác nhau.
Ví dụ nếu R
i
= const thì ta có hệ phương trình:
(V
Smin
– V
Z

)(I
Lmin
+ I
Zmax
) = (V
Smax
– V
Z
)(I
Lmax
± I
Zmin
) (1-18)
Ví dụ nếu R
i
=const và R
L
= const nghóa là I
L
= const thì ta có hệ phương
trình:
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-4- Tóm Tắt Bài Giảng. -4-
V
Smin
= (I
Zmin
+ I
L
)R

i
+ V
Z
= I
min
R
i
+ V
Z
(1-19)
V
Smax
= (I
Zmax
+ I
L
)R
i
+ V
Z
= I
max
R
i
+ V
Z
(1-20)
Chú ý vì V
L
= V

Z
≈ const nên khi I
L
thay đổi ta có:

maxL
Z
minL
I
V
R =
(1-21)

minL
Z
maxL
I
V
R =
(1-22)
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-5- Tóm Tắt Bài Giảng. -5-
Chương II: Transistor hai lớp tiếp giáp (BJT)
Chương II: Transistor hai lớp tiếp giáp (BJT)Chương II: Transistor hai lớp tiếp giáp (BJT)
Chương II: Transistor hai lớp tiếp giáp (BJT)




ở chế độ tín hiệu lớn.

ở chế độ tín hiệu lớn. ở chế độ tín hiệu lớn.
ở chế độ tín hiệu lớn.


I.
I.I.
I.

Các tham số cơ bản của Transistor.
Các tham số cơ bản của Transistor.Các tham số cơ bản của Transistor.
Các tham số cơ bản của Transistor. (H2
(H2 (H2
(H2-
--
-1)
1)1)
1)


+
Hệ số truyền đạt dòng điện phát khi mắc Base chung



Thông thường α = 0,95 ÷ 0,99, lý tưởng α = 1.
+
Hệ số truyền đạt dòng điện khi mắc Emitter chung:
α−
α
=β

1
(vài chục ÷ vài trăm lần).
+
Dòng điện ra ở cực Collector:
I
C
= αI
E
+ I
CBO
(2-1)
Trong đó I
CBO
là dòng điện phân cực ngược hay còn gọi là dòng nhiệt,
thường rất nhỏ.
+
I
E
= I
C
+ I
B
(2-2)
suy ra I
B
= (1-α)I
E
– I
CBO
(2-3)

⇒

β
≈−
β
=−






α
α−
=
C
CBO
C
CBOCB
I
I
I
II
1
I
(2-4)
Ở tần số thấp (H2-1) ta có: h
fe
= β = h
FE

(2-5)
II.
II.II.
II.

Mạch phân cực cho Transistor:
Mạch phân cực cho Transistor:Mạch phân cực cho Transistor:
Mạch phân cực cho Transistor:


1
11
1-
--
-

Mạch phân cực Collector:
Mạch phân cực Collector:Mạch phân cực Collector:
Mạch phân cực Collector:




Ta có phương trình tải một chiều:
V
CC
= V
CEQ
+ I
CQ

R
C
+ I
EQ
R
E

≈ V
CEQ
+ I
CQ
(R
C
+ R
E
) (2-6)
Số lượng điện tử tới được Collector
Số lượng điện tử phát đi từ cực Emitter
α =
V
CEQ
+

-

R
E

I
CQ

+V
CC

R
C


Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-6- Tóm Tắt Bài Giảng. -6-
⇒

CQ
CEQCC
EC
I
VV
RR
−
=+
(2-7)
R
E
thường được tính theo công thức thực nghiệm:

CQ
CC
EQ
RE
E
I

V)3,01,0(
I
V
R
÷
≈=
(2-8)
Thay vào (2-7) dễ dàng tính được R
C
.
Nếu R
E
= 0 từ (2-7) ta có:
CQ
CEQCC
C
I
VV
R
−
=
(2-7’)
2
22
2-
--
-

Mạch phân cực Base:
Mạch phân cực Base:Mạch phân cực Base:

Mạch phân cực Base:



a-

Mạch đònh dòng Base:
Ta có: R
b
I
BQ
+ V
BE
+ I
EQ
R
E
= V
CC
(2-8)
V
BE
là điện áp mở của Transistor, còn ký hiệu là V
γ

như H2-2 chương 1. V
BESi
≈ 0,7v và V
BEGe
≈ 0,2v. Ngày

nay chủ yếu dùng Transistor Silic nên từ (2-8) ta có :

CCEEQ
EQ
b
VRI7,0
1
I
R =++
+β

Suy ra:
1
R
R
V
1
R
R
7,0V
I
b
E
CC
b
E
CC
EQ
+β
+

≈
+β
+
−
=
vì V
CC
>>0,7v (2-9)
Phương pháp này ít được dùng do dòng I
BQ
phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.
Phương pháp này chỉ được dùng đối với mạch mắc Collector chung để nâng cao trở
kháng vào.
b-

Mạch đònh áp Base: (H2-3)





I
BQ
R
b

I
CQ
+V
CC

R
C

R
E

i
i

R
b

I
BQ
I
EQ
V
CC

R
L

R
E

V
BB

R

2


I
BQ
I
1
+V
CC

R
C

R
E

I
2
R
1


Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-7- Tóm Tắt Bài Giảng. -7-
Ta có:
CC
21
1
BB
V

RR
R
V
+
=
(2-10)
21
21
b
RR
RR
R
+
=
(2-11)
BBCC
CC
b
CC
BB
b1
VV
V
R
V
V
1
1
RR
−

=
−
=
(2-12)
BB
CC
b2
V
V
RR =
(2-13)
Phương trình tải DC: V
CC
= V
CEQ
+ I
CQ
(R
C
+ R
E
) (2-14)
Áp dụng đònh luật KII ta có: ΣV
kín
= 0, suy ra:
BBEEQBEBQb
VRIVIR =++
(2-15)
⇒

β+
+
−
=≈
1
R
R
7,0V
II
b
E
BB
EQCQ
coi V
BE
= 0,7v (2-16)
Thay vào (2-14) ta tính được V
CEQ
.
Thông thường khi thiết kế ta thường chọn R
E
>> (1-α)R
b
để ổn đònh dòng I
EQ
.
Vì vậy nếu chưa biết R
b
ta thường chọn:

EEb
R
10
1
R)1(
10
1
R β≈+β=
(2-17)
Phương pháp phân cực Base này hay được dùng nhất.
c-

Mạch đònh dòng Emitter:
Áp dụng đònh luật KII ΣV
kín
= 0 ta có:

EEEEQBEBQb
VRIVIR =++ (2-18)
Suy ra:

1
R
R
7,0V
I
b
E
EE
EQ

+β
+
−
=
với V
BE
= 0,7v (2-19)

R
b

I
BQ
+V
CC

R
C

R
E

-V
EE

I
EQ
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-8- Tóm Tắt Bài Giảng. -8-
Phương trình tải DC trong trường hợp này sẽ là:

V
CC
+ V
EE
= V
CEQ
+ I
CQ
(R
C
+ R
E
) (2-20)
Phương pháp phân cực Base này chỉ được dùng khi mạch yêu cầu chất lượng
cao như mạch khuếch đại vi sai, mạch khuếch đại thuật toán (KĐTT) vì nó phải tốn
thêm một nguồn cung cấp.
III.
III.III.
III.

Giải tích mạch Transist
Giải tích mạch TransistGiải tích mạch Transist
Giải tích mạch Transistor bằng đồ thò:
or bằng đồ thò:or bằng đồ thò:
or bằng đồ thò:


1
11
1-

--
-

Bộ khuếch đại mắc Emitter chung:
Bộ khuếch đại mắc Emitter chung:Bộ khuếch đại mắc Emitter chung:
Bộ khuếch đại mắc Emitter chung:



Ta có thể chia thành 4 loại mạch cơ bản như sau:
a-

Không có C
E
, không có C
C
: (H2-3)
Bộ khuếch đại có thể được thiết kế ở chế độ tối ưu (sóng ra tốt nhất) hoặc ở
chế độ bất kỳ.
Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu:Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu: Thiết kế sao cho sóng ra lớn nhất và không bò méo (I
cmmax

hoặc V
Lmax
), thường chưa biết các điện trở phân cực R
1
, R
2

.
Từ đồ thò (H3-2), ta thấy sóng ra sẽ lớn nhất khi:

ACDC
CC
ƯCQT
maxcm
RR
V
II
+
==
(2-21)

AC
TƯCQTƯCE
maxcm
RIVV == (2-22)
Với sơ đồ (H3-1) ta có: R
AC
= R
DC
= R
C
+ R
E
nên từ (2-21) và (2-22) ta suy ra:
)RR(2
V
I

EC
CC
TƯCQ
+
=
(2-23)
2
V
V
CC
TƯCEQ
=
(2-24)
Chế độbất kỳ:
Chế độbất kỳ:Chế độbất kỳ:
Chế độbất kỳ: Thường cho trước R
1
, R
2
hoặc V
CEQ
hoặc I
CQ
. Áp dụng các
công thức (2-10, 11, 14, 16) sẽ xác đònh được (I
CQ
, V
CEQ
)


Nếu I
CQ
< I
CQTƯ
thì I
cm
= I
CQ
.

Nếu I
CQ
> I
CQTƯ
thì I
cm
= i
CQmax
– I
CQ
.
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-9- Tóm Tắt Bài Giảng. -9-
b-

Có C
E
, không có C
C
(Tụ Bypass Emitter) (H2-5)

Chế độ t
Chế độ tChế độ t
Chế độ tối ưu:
ối ưu:ối ưu:
ối ưu:
R
DC
= R
C
+ R
E
và R
AC
= R
C
thay vào (2-21) ta được:
EC
CC
ACDC
CC
TƯ
CQmaxcm
RR2
V
RR
V
II
+
=
+

==
(2-25)
C
E
CC
EC
CCC
AC
TƯCQTƯCEQ
maxcm
R
R
2
V
RR2
RV
RIVV
+
=
+
===
(2-26)
Chế độ bất kỳ:
Chế độ bất kỳ:Chế độ bất kỳ:
Chế độ bất kỳ: được tính toán theo các công thức (2-10, 11, 14, 16) và đặc
tuyến tải AC được vẽ như sau:

( )
CEQCE
AC
CQC
Vv
R
1
Ii −−=−
(2-27)
Cho V
CEQ
= 0
⇒

AC
CEQ
CQmaxC
R
V
Ii +=
(2-28)
Cho i

C
= 0
⇒
v
CEmax
= V
CEQ
+ I
CQ
R
AC
(2-29)
Phương trình (2-28) và (2-29) để xác đònh i
Cmax
và v
CEmax
trong các trường hợp
điểm tónh Q bất kỳ
Q
2
V
CE
(V)
i
C
(mA)
i
Cmax1

ACDC
CC
RR
V
+









−
AC
TƯ
R
1
ACLL
0


I
CQTƯ










−
DC
R
1
DCLL

Q
1
Q
TƯ
i
Cmax2


V
CETƯ

V
CEmax1
V
CC
V
CEmax2
2I
CQTƯ
2V

CETƯ
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-10- Tóm Tắt Bài Giảng. -10-
c-

Không có C
E
, có C
C:

Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu:Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu:
ECDC
RRR +=

LC
LC
EAC
RR
RR
RR
+
+=



Thay vào (2-21) ta được:
LC
LC

EC
CC
TƯCQ
maxCm
RR
RR
R2R
V
II
+
++
==
(2-30)
AC
TƯCQTƯCE
maxCE
RIVV ==
(2-31)
LC
LC
EC
CC
LC
C
maxCm
LC
C
maxLm
RR
RR

R2R
V
RR
R
I
RR
R
I
+
++
+
=
+
=
(2-32)
LC
LC
EC
CC
LC
LC
LmaxLmmaxLm
RR
RR
R2R
V
RR
RR
RIV
+

++
+
==
(2-33)
Chế độ bất kỳ như trên nhưng chú ý:

I
CQ
< I
CQTƯ
: I
Cm
= I
CQ
.

I
CQ
> I
CQTƯ
: I
Cm
= i
Cmax
– I
CQ
.

Cm
LC

C
Lm
I
RR
R
I
+
=
(2-34)

V
Lm
= I
Lm
R
L
. (2-35)
d-

Có C
E
, có C
c
: (tụ ghép vô hạn) (H2-6)
ECDC
RRR +=

LC
LC
AC

RR
RR
R
+
=

C
C
→∞
R
L


i
i

i
L
V
BB

R
b

+V
CC

R
C

R
E

Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-11- Tóm Tắt Bài Giảng. -11-
thay vao (2-21) ta được:
LC
LC
EC
CC
TƯCQ
maxCm
RR
RR
RR
V
II
+
++
==
(2-36)
LC
LC
LC
LC
EC
CC
TƯCEQ
maxCm
RR

RR
RR
RR
RR
V
VV
+
×
+
++
==
(2-37)
LC
LC
EC
CC
LC
C
maxCm
LC
C
maxLm
RR
RR
RR
V
RR
R
I
RR

R
I
+
++
×
+
=
+
=
(2-38)
LC
LC
EC
CC
LC
LC
LmaxLmmaxLm
RR
RR
RR
V
RR
RR
RIV
+
++
+
==
(2-39)
Chế độ bất kỳ xác đònh như trên.

So sánh 4 trường hợp trên ta nhận thấy tác dụng của các tụ C
E
và C
C
là làm
tăng biên độ dòng điện ra và điện áp ra (so sánh các công thức (2-21), (2-25), (2-30)
và (2-36)).
e-

Tính toán công suất:

Công suất nguồn cung cấp:
P
CC
= V
CC
I
CQ
(2-40)

Công suất trung bình tiêu tán trên tải:
L
2
Lm
L
2
LmL
R
V
2

1
PI
2
1
P ==
(2-41)
Ở chế độ tối ưu: I
Cmmax
= I
CQTƯ
nên đối với trường hợp a và b ta
có:
C
2
TƯCQ
C
2
maxCmmaxL
RI
2
1
RI
2
1
P ==
vì R
L
= R
C
(2-42)

Còn đối với trường hợp c và d thì do R
C
≠ R
L
nên ta có:
L
2
maxLmmaxL
RI
2
1
P =
(2-43)

Công suất tiêu tán trên Collector:
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-12- Tóm Tắt Bài Giảng. -12-
2
I
RI)RR(PP
2
Cm
AC
2
CQECCCC
−+−=
(2-44)

Hiệu suất:
CC

L
P
P
=η
(2-45)
CC
maxL
max
P
P
=η
(2-46)
Ở chế độ lớp A hiệu suất cực đại
%25
max
=η


Hệ số phẩm chất:
2
P
P
maxL
maxC
=
(2-47)
2
22
2-
--

- Bộ
Bộ Bộ
Bộ khuếch đại mắc Collector chung:
khuếch đại mắc Collector chung:khuếch đại mắc Collector chung:
khuếch đại mắc Collector chung:








Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu:Chế độ tối ưu:
Chế độ tối ưu:



Trong cả 3 hình nếu không có C
C
ta có:


ECDC
RRR +=

LE
LE
CAC

RR
RR
RR
+
+=

thay vào công thức (2-21), (2-22) ta sẽ có:
LE
LE
EC
CC
TƯCQ
maxEm
RR
RR
RR2
V
II
+
++
=≈
(2-48)









+
+×
+
++
==
LE
LE
C
LE
LE
EC
CC
AC
TƯCQTƯCEQ
RR
RR
R
RR
RR
RR2
V
RIV
(2-49)
V
L
R
2


C

C

C
E
→∞
R
L


+V
CC

R
C

R
E

R
1


-V
EE

V
L
R
b

C
C

C
E
→∞
R
L


+V
CC

R
C

R
E

V
L
R
b


C
C

C

E
→∞
R
L


+V
CC

R
C

R
E

Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-13- Tóm Tắt Bài Giảng. -13-

Trong cả 3 hình nếu có C
C
ta có:


ECDC
RRR +=

LE
LE
AC
RR

RR
R
+
=

thay vào công thức (2-21), (2-22) ta sẽ có:
LE
LE
EC
CC
TƯCQ
maxEm
RR
RR
RR
V
II
+
++
=≈
(2-50)








+

×
+
++
==
LE
LE
LE
LE
EC
CC
AC
TƯCQTƯCEQ
RR
RR
RR
RR
RR
V
RIV
(2-51)
Ta luôn có:
maxCm
LE
E
maxLm
I
RR
R
I
+

=
(2-52)
LE
LE
maxCmLmaxLmmaxLm
RR
RR
IRIV
+
== (2-53)

Chế độ bất kỳ:
Chế độ bất kỳ:Chế độ bất kỳ:
Chế độ bất kỳ: Tính theo các công thức được xây dựng trong phần mạch
phân cực cho Transistor.
Đặc tuyến tải một chiều DCLL và đặc tuyến tải xoay chiều ACLL
được vẽ tương tự như trong mạch khuếch đại Emitter Common.
3
33
3-
--
-

Bộ khuếch đại mắc Base chung:
Bộ khuếch đại mắc Base chung:Bộ khuếch đại mắc Base chung:
Bộ khuếch đại mắc Base chung:


Chế độ tối ưu:
CDC
RR =

LC
LC
AC
RR
RR
R
+
=

Thay vào (2-21), (2-22) ta được:
V
i
+

-

R
i


V
L
R
1

C
C
→∞
R
L


+V
CC

R
C

R
2

C
b
→∞
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-14- Tóm Tắt Bài Giảng. -14-
LC
LC
C
CC
TƯCQ
maxCm
RR

RR
R
V
II
+
+
== (2-54)








+
×
+
+
===
LC
LC
LC
LC
C
CC
AC
TƯCQTƯCEQ
maxCm
RR

RR
RR
RR
R
V
RIVV
(2-55)
maxCm
LC
C
maxLm
I
RR
R
I
+
=
(2-56)
LmaxLmmaxLm
RIV =
(2-57)

Chế độ bất kỳ: được tính trực tiếp từ mạch
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-15- Tóm Tắt Bài Giảng. -15-
Chương III:
Chương III:Chương III:
Chương III: Ổn đònh phân cực cho Transistor BJT
Ổn đònh phân cực cho Transistor BJT Ổn đònh phân cực cho Transistor BJT
Ổn đònh phân cực cho Transistor BJT

Chương này nhằm nghiên cứu sự dòch chuyển điểm Q theo I
CBO
, V
BE
khi thay
đổi nhiệt độ và theo β khi bò lão hóa. Coi gần đúng các đại lượng V
CC
, V
BB
không
thay đổi.
Nếu sự thay đổi I
CBO
, V
BE
và β là nhỏ thì biến xét I
CQ
sẽ là hàm tuyến tính
theo các biến khác.
I
CQ
= I
CQ
(I
CBO
, V
BE
, β) (3-1)


Thừa số ổn đònh dòng điện:
E
b
CBO
CQ
I
R
R
1
I
I
S +≈
∂
∂
= (3-2)

Thừa số ổn đònh điện áp:
EBE
CQ
V
R
1
V
I
S −≈
∂
∂
= (3-3)


Thừa số ổn đònh hệ số khuếch đại:
( )






+β+
+








β
=
β∆
∆
=
β
E2b
Eb
1
1CQCQ
R1R
RR

II
S (3-4)
Với
1CQ2CQCQ12
III& −=∆β−β=β∆ (3-5)
Khi đó sự thay đổi của I
CQ
sẽ được tính bằng công thức:
β∆+∆+∆=∆
β
SVSISI
EVCBOICQ

( )
β∆
+β+
+
β
+∆−∆








+=
E2b
Eb

1
1CQ
BE
E
CBO
E
b
R1R
RR
I
V
R
1
I
R
R
1 (3-6)
Chú ý ∆V
BE
thường có giá trò âm.





Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-16- Tóm Tắt Bài Giảng. -16-
Chương IV. Thiết kế và phân tích tín hiệu nhỏ tần số thấp.
Chương IV. Thiết kế và phân tích tín hiệu nhỏ tần số thấp.Chương IV. Thiết kế và phân tích tín hiệu nhỏ tần số thấp.
Chương IV. Thiết kế và phân tích tín hiệu nhỏ tần số thấp.

I.

Các thông số Hybrid:
Các thông số Hybrid:Các thông số Hybrid:
Các thông số Hybrid:

Trở kháng vào khi ngắn mạch tải:
0v
i
v
h
2
1
1
i
=
=

Độ lợi điện áp ngược khi hở mạch nguồn:
0i
v
v
h
1
2
1
r
=

=


Độ lợi dòng điện thuận khi ngắn mạch tải:
0v
i
i
h
2
1
2
f
=
=

Tổng dẫn ngõ ra khi hở mạch nguồn:
0i
v
i
h
1
2
2
o
=
=
Ứng với các cách mắc khác nhau EC, BC hay CC mà chữ thứ hai được chỉ
đònh. Ví dụ: h
ie
, h

ib
, h
ic
, ...
II.

Cách mắc Emitter chung:
Cách mắc Emitter chung:Cách mắc Emitter chung:
Cách mắc Emitter chung:
Trở kháng vào khi ngắn mạch tải:
EQ
T
feie
I
V
mhh =
(4-1)
Trong đó: - V
T
=25mV ở 300
0
K (27
0
C) (4-2)
- m = 1 ÷ 2 phụ thuộc vào chất bán dẫn. Ví dụ BJT Silic có m = 1,4
khi đó:
EQ
T
feie
I

V
h4,1h = (4-3)
* Đối với H4-1a, có mạch tương đương rút gọn H4-4, ta có:

Hệ số khuếch đại dòng điện:
( )
b
ie
fe
ieb
b
fe
i
b
b
L
i
L
i
R
h
1
h
hR
R
h
i
i
i
i

i
i
A
+
−=
+
−===
(4-4)
Nếu h
ie
<< R
b
ta có A
imax
= -h
fe
(4-5)

Trở kháng vào:
ie
ieb
ieb
i
h
hR
hR
Z ≈
+
=
nếu h

ie
<< R
b
(4-6)

Trở kháng ra:
∞≈=
oe
o
h
1
Z
vì h
oe
= 10
-4
÷ 10
-5
(4-7)
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-17- Tóm Tắt Bài Giảng. -17-
* Đối với H4-5, có mạch tương đương H4-6 ta có:

Hệ số khuếch đại dòng điện:
( )
( )
bi
ie
LC
C

fe
iebi
bi
fe
LC
C
i
b
b
L
i
L
i
R//r
h
1
1
RR
R
h
hR//r
R//r
h
RR
R
i
i
i
i
i

i
A
+
+
−=
+








+
−===
(4-8)
Nếu R
C
>> R
L
& R
b
//r
i
>> h
ie
ta có: A
imax
= -h

fe
(4-9)

Trở kháng vào:
iebii
h//R//rZ =
(4-10)

Trở kháng ra:
CC
oe
o
RR//
h
1
Z ≈








= (4-11)
* Đối với H4-17 ta có:

Hệ số khuếch đại dòng điện:
( )
( ) ( )

Efeiebi
bi
fe
RC
C
i
b
b
L
i
L
i
Rh1hR//r
R//r
h
R
R
i
i
i
i
i
i
A
L
+++









−===
+
(4-12)

Trở kháng vào:
( )
[ ]
Efeiebii
Rh1h//R//rZ ++=
(4-13)

Trở kháng ra:
Co
RZ =
(4-14)
Sơ đồ EC hay được dùng nhất do có A
i
, A
v
lớn
III.

Cách mắc Base chung:
Cách mắc Base chung:Cách mắc Base chung:
Cách mắc Base chung:

Từ mạch H4-9, H4-10, và H4-11 các tham số của cách mắc Base chung (BC)
có thể đưa về các tham số của cách mắc Emitter chung (EC) như sau:

Trở kháng vào khi ngắn mạch tải:
fe
ie
ib
h1
h
h
+
= (4-15)

Độ lợi dòng điện thuận khi ngắn mạch tải:
fe
fe
fb
h1
h
h
+
= (4-16)

Tổng dẫn ra khi hở mạch nguồn:
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-18- Tóm Tắt Bài Giảng. -18-
fe
oe
ob
h1

h
h
+
= (4-17)
Như vậy để tính các tham số của sơ đồ B.C chỉ cần biết các tham số của
sơ đồ E.C. Vì h
fb
≤ 1 nên sơ đồ B.C ít được dùng ở phạm vi tần số thấp,
nhưng được dùng rất nhiều ở phạm vi tần số cao để giảm ảnh hưởng của
các điện dung ký sinh.
IV.

Cách mắc Collector chung:
Cách mắc Collector chung:Cách mắc Collector chung:
Cách mắc Collector chung:
Từ H4-14 và H4-15 ta có:
V
b
= V
be
+ i
E
R
E
(4-18)
V
be
= i
b
h

ie
(4-19)
V
E
= i
E
R
E
= i
b
(1 + h
fe
)R
E
(4-20)
Suy ra:
V
b
= i
b
h
ie
+ i
b
(1 + h
fe
)R
E
= i
b

[h
ie
+ (1 + h
fe
)R
E
] (4-21)
i
b
b
b
b
E
i
E
v
V
V
V
i
i
V
V
V
A ==
(4-22)
Efe
b
E
R)h1(

i
V
+= (4-23)
Efeieb
b
R)h1(h
1
V
i
++
=
(4-24)
Gọi:
[ ]
Efeieb
'
b
R)h1(h//RR ++= (4-25)
'
bi
'
b
'
bi
i
'
b
ii
b
Rr

R
Rr
V
R
V
1
V
V
+
=
+
= (4-26)
Thay (4-23, 24, 26) vào (2-22) ta được:
'
bi
'
b
Efeie
Efe
i
E
v
Rr
R
R)h1(h
R)h1(
V
V
A
+++

+
==
(4-27)
với R’
b
theo (4-25).
Trở kháng vào của sơ đồ H3-7 : Z
i
= h
ie
+ (1 + h
fe
)R
E
(4-28)
Từ sơ đồ H3-8 ta xác đònh được trở kháng ra:
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-19- Tóm Tắt Bài Giảng. -19-
fe
'
bi
ib
i
E
E
o
h1
R//r
h
0V

i
V
Z
+
+=
=
−
=
(4-29)
Như vậy để tính các tham số của mạch C.C ta cũng chỉ cần biết tham số của
mạch E.C. Sơ đồ C.C có A
v
<< 1 nhưng có trở kháng vào rất lớn, trở kháng ra rất nhỏ
nên thường được làm tầng đệm, hoặc tầng khuếch đại công suất âm tần ra để phối
hợp trở kháng với loa. Nó cũng hay được dùng trong các bộ khuếch đại thuật toán
(KĐTT).



Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-20- Tóm Tắt Bài Giảng. -20-
Chương V:
Chương V:Chương V:
Chương V: Transistor hiệu ứng trường.
Transistor hiệu ứng trường. Transistor hiệu ứng trường.
Transistor hiệu ứng trường.


I.

Lý thuyết hoạt động của JFET:
Lý thuyết hoạt động của JFET:Lý thuyết hoạt động của JFET:
Lý thuyết hoạt động của JFET:
V
DS
: điện áp giữa cực máng và cực nguồn.
V
DS (tại điểm nghẽn)
= V
p
= V
po
+ V
GS
(5-1)

V
po
: điện thế nghẽn được tra trên đồ thò.

V
GS
: điện áp giữa cực cổng và cực nguồn.
Điện thế đánh thủng Breakdown là một hàm của điện áp GS:
GSDSSDSX
VBVBV +=
(5-2)
Trong đó BV
DSS
là điện thế Breakdown ứng với V

GS
= 0.
Tại vùng bão hòa, dòng diện máng được tính gần đúng:

















−++=
2
3
po
GS
po
GS
poD
V
V

2
V
V3
1II
với V
GS
< 0 (5-3)
I
po
: dòng điện nghẽn được tra trên đồ thò.
Từ (5-3) ta thấy:

Khi V
GS
= 0 ta có: I
D
= I
po
(5-4)

Khi V
GS
= -V
po
ta có: I
D
= 0 (5-5)
II.

Lý thuyết hoạt động của IGFET:

Lý thuyết hoạt động của IGFET:Lý thuyết hoạt động của IGFET:
Lý thuyết hoạt động của IGFET:
Điện áp giữa cực máng và cực nguồn:
V
DS(tại điểm nghẽn)
= V
p
= V
po
+ V
GS
(5-6)
BV
DSX
= BV
DSS
+ V
GS
(5-7)
2
po
DS
poD
V
V
1II









+=
(5-8)

Khi V
GS
= 0 ta có: I
D
= I
po
(5-9)

Khi V
GS
= -V
po
ta có I
D
= 0 (5-10)
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-21- Tóm Tắt Bài Giảng. -21-
III.

Giải tích đồ thò và phân cực:
Giải tích đồ thò và phân cực:Giải tích đồ thò và phân cực:
Giải tích đồ thò và phân cực:
1

11
1-
--
-

Phân cực JFET:
Phân cực JFET:Phân cực JFET:
Phân cực JFET:




Phương trình tải DC (DCLL): V
DD
= V
DS
+ I
D
(R
d
+ R
S
) (5-11)
Do I
G
≈ 0 nên mạch tự phân cực: V
GS
= -I
D
R

S
(5-12)
2
22
2-
--
-

Phân cực JGFET:
Phân cực JGFET:Phân cực JGFET:
Phân cực JGFET:

H5-14



Phương trình tải DC (DCLL): V
DD
= V
DS
+ I
D
(R
d
+ R
S
) (5-13)
Đònh nghóa nguồn áp cung cấp cho cực cổng là:

DD

21
1
GG
V
RR
R
V
+
=
(5-14)
Theo đònh luật KII ∑V
kín
= 0 ta có:
I
G
(R
b
+ R
3
) + V
GS
+ I
D
R
S
= V
GG
(5-15)
Do I
G

≈ 0 nên ta có:
SDDD
21
1
SDGGGS
RIV
RR
R
RIVV −
+
=−=
(5-16)
Để I
D
ít thay đổi theo nhiệt độ ta phải chọn:
2
VV
VV
GGpo
GGGSQ
+
−=
(5-17)
Suy ra:
poGSQGG
VV2V += (5-18)
DQ
poGSQ
S
I

VV
R
+
= (5-19)
Các giá trò cho bởi phương trình (5-17, 18, 19) sẽ xác đònh điểm tónh Q và cực
tiểu hóa sự phụ thuộc vào nhiệt độ của tónh điểm.
IV.

Giải tích tín hiệu lớn, sự sái dạng:
Giải tích tín hiệu lớn, sự sái dạng:Giải tích tín hiệu lớn, sự sái dạng:
Giải tích tín hiệu lớn, sự sái dạng:
Đối với IGJET:

2
po
GS
poD
V
V
1II








+=
(5-20)

Đưa tín hiệu AC vào cực cổng:
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-22- Tóm Tắt Bài Giảng. -22-
tcosVVvVV
0imGSQiGSQGS
ω+=+= (5-21)
Thay (5-21) vào (5-20) ta được:
44 344 21
44444 344444 21
4444 34444 21
hai bậchài phầnThành
0
po
im
po
nhất bậchài phầnThành
0
po
im
po
GSQ
po
DC bìnhtrung phầnThành
2
po
im
2
po
GSQ
D

t2cos
V
V
2
I
tcos
V
V
V
V
1I2
V
V
2
1
V
V
1I ω+ω








++

















+








+=
(5-22)
Khi V
im
= 0 ta có:
2
po
GSQ

poDQ
V
V
1II








+=
(5-23)
Khi V
im
<< V
GSQ
+ V
po
thì sự dòch chuyển của dòng DC có thể bỏ qua.
Hệ số méo hài bậc 2:
20
V
log20
V
V
14
V
V

log20D
im
po
GSQ
po
im
2
=























+
=
khi V
po
=1V; V
GSQ
=4V (5-24)
V.

Giải tích tín hiệu nhỏ và mạch tương đương:
Giải tích tín hiệu nhỏ và mạch tương đương:Giải tích tín hiệu nhỏ và mạch tương đương:
Giải tích tín hiệu nhỏ và mạch tương đương:
Từ H5-1 ta có:

Điện trở r
gs
:
∞→
∂
∂
=
Q
i
r
g
GS
gs
(5-25)

Độ xuyên dẫn:









+=
∂
∂
=
po
GSQ
po
po
GS
D
m
V
V
1
V
I2
Q
V
i
g
(5-26)
Lm

gs
ds
V
Rg
V
V
)FET(A −==
(bỏ qua r
ds
) (5-27)

Điện trở máng nguồn:
DQD
DS
ds
I
1
Q
i
V
r ≈
∂
∂
= (5-28)

Hệ số khuếch đại:
dsm
GS
DS
rg

Q
V
V
=
∂
∂
=µ
(5-29)
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-23- Tóm Tắt Bài Giảng. -23-
1)
1)1)
1)

Bộ khuếch đại cực nguồn chung:
Bộ khuếch đại cực nguồn chung:Bộ khuếch đại cực nguồn chung:
Bộ khuếch đại cực nguồn chung:

H5-17



Trở kháng vào nhìn từ nguồn: Z
i
= R
3
+ (R
1
//R
2

) (5-30)
Trở kháng ra nhìn từ tải: Z
o
= R
d
//r
ds
(5-31)
( )
( )
Lm
213
i
oLm
i
gs
gs
L
i
L
V
Rg
R//RR
r
1
1
Z//Rg
V
V
V

V
V
V
A −≈














+
+
−===
(5-32)
với r
i
<< R
3
+ (R
1
//R
2

) và R
L
<< Z
o
.
2)
2)2)
2)

Mạch phát theo nguồn:
Mạch phát theo nguồn:Mạch phát theo nguồn:
Mạch phát theo nguồn:

H5-20



Phương trình tải DC: V
DD
= V
DS
+ I
D
(R
S1
+ R
S2
) (5-33)
Điện áp tự phân cực: V
GSQ

= -I
DQ
R
S1
(5-34)
Thực tế V
GSQ
chỉ vài volt, trong khi
2
V
V
DD
SQ
=
do đó R
S1
<< R
S2
.
Trở kháng tra nhìn từ điện trở nguồn R
S
:
1
rds
Z
o
+µ
=
(5-35)
Hệ số khuếch đại điện áp:

1
R
V
V
A
S
g
S
'
V
+µ
µ
=
∞→
(5-36)
Trở kháng vào:
( )
1
2S1S
2S
1
i
R1
RR
R
1
1
R
Z +µ≈







++µ
µ
−
=
do R
S1
<< R
S2
(5-37)
Mạch tách pha H5-6 có
d
02
S
01
R
V
R
V
−=
(5-38)

Hệ số khuếch đại điện áp: A’
1
≈ 1 (5-39)


Trở kháng ra:
1
R
g
1
1
Rr
Z
d
m
dds
o
+µ
+≈
+µ
+
=
(5-40)

Trở kháng ra từ H5-8 là: Z
o
= r
ds
+ R
S
(µ + 1) (5-41)
3)

Mạch khuếch đại cực cổng chung
Mạch khuếch đại cực cổng chungMạch khuếch đại cực cổng chung

Mạch khuếch đại cực cổng chung:
::
: H5-9
Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-24- Tóm Tắt Bài Giảng. -24-

Trở kháng vào:
1
Rr
i
V
R
dds
i
sg
sg
+µ
+
==
(5-42)

Hệ số khuếch đại:
1
Rr
r
R
V
V
A
dds

i
d
i
d
V
+µ
+
+
==
(5-43)





Khoa Điện – Điện Tử. Kỹ thuật mạch Điện Tử I
-25- Tóm Tắt Bài Giảng. -25-
Chương VI: Mạch Transisrtor ghép liên tầng
Chương VI: Mạch Transisrtor ghép liên tầngChương VI: Mạch Transisrtor ghép liên tầng
Chương VI: Mạch Transisrtor ghép liên tầng


1)
1)1)
1)

Transistor ghép Cascading:
Transistor ghép Cascading:Transistor ghép Cascading:
Transistor ghép Cascading:

a) Tầng E.C-E.C: H6-1
Độ lợi dòng điện:









+








+
−









+
−
===
1íe
'
1b
'
1b
2ie
'
2b
'
2b1fe
L2C
2C2fe
i
1b
1b
2b
2b
L
i
L
i
hR
R
hR
Rh
RR

Rh
i
i
i
i
i
i
i
i
A
(6-1)
với R’
b1
= r
i
//R
b1
và R’
b2
= R
c1
//R
b2

Trở kháng vào: Z
i
= r
i
//R
b1

//h
ie1
(6-2)
Trở kháng ra: Z
o
= R
c2
(6-3)
Nếu trong H1-1 không có C
E1
và C
E2
thì:








++









++
−








+
−
=
1E1fe1íe
'
1b
'
1b
2E2fe2ìe
'
2b
'
2b1fe
L2C
2C2fe
i
RhhR
R
RhhR
Rh

RR
Rh
A
(6-4)
Z
i
= r
i
//R
b1
//[h
ie1
+ (1 + h
fe1
)R
E1
] (6-5)
Z
o
= R
c2

b) Tầng E.C-C.C hình bài tập 6-3




Độ lợi dòng điện:
( ) ( )









+








++








+
=
==
1íe1b
1b

L2E2fe2ie2b1C
2b1C
L2E
2E2fe
i
1b
1b
L
L
L
i
L
i
hR
R
R//RhhR//R
R//R
RR
Rh
i
i
i
'i
'i
i
i
i
A
(6-6)
Z

i
= R
b1
//h
ie1
(6-7)
Z
o
Z
i
h
ie1

i
C1
h
fe1
i
b1

R
E2
h
fe2

R
L
h
fe2

h
ie2

i
b1
i
i

i
L
’
R
b2

V
L
R
b1


R
C1

i
b2