tài liệu điện tử cơ bản chương 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
TS. NGUYỄN LINH NAM


Chương 3:

BJT VÀ MẠCH ỨNG DỤNG


Mục tiêu của chương:
- Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, đặc tuyến,

nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản
của BJT
- Vẽ được sơ đồ tương đương của BJT
- Giải thích và tính toán được các mạch điện
tử ứng dụng cơ bản dùng BJT
- Áp dụng được các kiến thức về BJT trong
thực tế


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BJT (Bipolar Junction Transistors)

C
B
E
C

B

E (Emitter): phát ra các hạt mang điện.
C (Collector): thu các hạt điện phát ra từ chân E.
B (Base): điều khiển dòng điện chảy trong
transistor, chảy từ chân E vào chân C.

E

npn

pnp


Các tham số cơ bản của BJT

ở chế độ khuếch đại

IC  αIE  ICBO
α: 0.95→0.99

I E  IC  I B
IB  1  α IE  ICBO
ICBO 1
ICBO
1 α 
IB  
 IC 
IC 
α

β
α
 α 
β là hệ số khuếch đại
Nếu bỏ qua giá trị rất nhỏ của dòng ICBO

IC  βIB
I E  β  1I B  I C


CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG

Vùng khuếch đại hay tuyến tính
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


MẠCH ỨNG DỤNG
MẠCH KHOÁ ĐIỆN TỬ (MẠCH XUNG SỐ)
MẠCH KHUẾCH ĐẠI


KHOÁ ĐIỆN TỬ (MẠCH XUNG SỐ)
Khóa điện tử:
trạng thái đóng (còn gọi là trạng thái dẫn)

trạng thái ngắt (còn gọi là trạng thái tắt)

Thay bằng khóa BJT

tác động của tín hiệu điều khiển
ở ngõ vào


KHÓA ĐIỆN TỬ
Khóa điện tử:
trạng thái đóng (còn gọi là trạng thái dẫn)
trạng thái ngắt (còn gọi là trạng thái tắt)

tác động của tín hiệu điều khiển
ở ngõ vào

Khoá transistor (BJT)
BJT có thể làm việc ở một trong hai trạng thái:
-Trạng thái tắt: dòng qua transistor bằng 0,
transistor khoá.
-Trạng thái dẫn bão hoà: dòng qua
transistor đạt giá trị cực đại, transistor dẫn.
-Vin=0, VBE=0, transistor ngưng dẫn.
IB=0 và IC=0
VCE=Vout=VCC-IC.RC=VCC
-Vin#0 và VBE>VBEsat(Si=0.7V; Ge=0.2V),
transistor chuyển sang trạng thái dẫn bão
hoà
VCE=VCEsat=0.1÷0.2V (Si)
ICsat=(VCC-VCEsat)/RC

IB=IC/β (β: độ khuếch đại dòng).
Để chọn giá thích hợp RB:
IB =(k.IC)/β (k là hệ số bão hoà
sâu, k=2÷5).
RB=(Vin-VBEsat)/IB


Quan hệ vào ra:
Ngõ vào là xung vuông có tần số 1KHz, biên độ
5V, nguồn Vcc = 12V
Ngõ ra là xung vuông có tần xố 1KHz, biên độ 12V
15.00 V

Vin

10.00 V

5.000 V

0.000 V
0.000ms

15.00 V

1.000ms

2.000ms

3.000ms

4.000ms

5.000ms

1.000ms

2.000ms

3.000ms

4.000ms

5.000ms

Vout

10.00 V

5.000 V

0.000 V
0.000ms


Using a transistor as a switch

PNP

NPN

Using a transistor switch with sensors


Đóng ngắt đèn


Mạch điều khiển thiết bị điện dùng tín hiệu hồng ngoại


Mạch tự động bật/tắt quạt


Mạch điều khiển tốc độ động cơ


Ví dụ: Xác định RC và RB của mạch điện nếu ICsat=10mA
Vcc=+10V
β

VIn(V)

RC

10
Q1

VIn
0

I Csat 

t
t1

DC=250/Si

VOut(V)
VOut

10

RB

t2

0

VCC
V
 10  mA  RC  CC  1 k  
RC
I Csat

t
t1

t2

IB =(k.IC)/β

Ta chọn k=2 IB=80μA để đảm bảo BJT hoạt động trong vùng bảo hòa

RB=(Vin-VBEsat)/IB
=116kΩ

Do đó ta thiết kế: RC=1kΩ
RB=116kΩ


Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch
điện sau, biết BJT Q1 có
min= 50, VBES= 0.7V, VCES≈
0; D1 có điện áp thuận VF =
2(V)
1.Tính giá trị các điện trở
R1, R2 để đảm bảo khi K1
đóng thì Q1 dẫn bão hoà với
dòng ICS = 20mA?
2. LED D1 có dòng cực đại
IFmax = 50mA, điện áp VFmax
= 3V, tìm giá trị nhỏ nhất
của R1 để D1 không
cháy(hỏng)?


Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch
điện sau, biết BJT Q1 có =
150, VBES= 0.7V, VCES≈ 0;
LED có điện áp thuận VF =

2(V), dòng thuận IF = 20mA.
1.Tính giá trị các điện trở R1,
R2, R3 để đảm bảo khi K1
đóng Q1 dẫn bão hoà thì các
LED sáng an toàn(cho hệ số
bão hòa K= 3).
2. LED có dòng cực đại IFmax
= 50mA, VFmax = 2,3V điện áp
tìm giá trị nhỏ nhất của các
R2, R3 để LED không
cháy(hỏng)?

Vcc
5V

R2

R3

D1

K1

D3
D2

R1
Q1
D468

Bài tập về nhà: Cho sơ đồ
mạch điều khiển Led như hình
trên, biết BJT Q1 có = 150,
VBES= 0,7(v), VCES≈ 0; các LED
có điện áp thuận VF = 2(v), dòng
thuận IF = 20(mA), nguồn Vcc=
9(v).
1. Tính giá trị các điện trở R1,
R2, R3 để đảm bảo khi công tắc
SW1 đóng Q1 dẫn bão hoà thì
các LED sáng an toàn(cho hệ số
bão hòa K= 3).
2. Các LED có dòng cực đại
IFmax = 50(mA), VFmax = 2,5(v)
điện áp tìm giá trị nhỏ nhất của
các R2, R3 để LED không bị
đánh thủng do quá dòng?


Mạch khuếch đại tín hiệu dùng BJT
MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT

MẠCH KHUẾCH ĐẠI NHIỀU TẦNG
MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT


MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT
Để phân tích mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ người ta thường tính các thông số đặc
trưng của mạch như: trở kháng ngõ vào (Zi), trở kháng ngõ ra (Zo), độ lợi dòng (Ai), độ

lợi áp (Av)…đối với tín hiệu xoay chiều.

Mạng 4 cực

Phương trình của mạng 4 cực

v1  a11i1  a12 v2
i2  a21i1  a22 v2


CÁC KIỂU MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG BJT
Mạch chung Emitter (EC)

Mạch chung Base (BC)

UOut

NPN
E

B

UIn

C

C

UOut

UIn

B

E

BC

EC

Mạch chung Collector (CC)

B
UIn

E
C
CC

UOut


Đường tải DC (DCLL) và Tĩnh điểm Q
Bộ khuếch đại thông thường được thiết kế ở chế độ tối ưu hay điều kiện đối xứng tốt
nhất (max swing: Maximum symmetrical swing ). Đây là chế độ sao cho sóng ra lớn
nhất và không bị méo (ICQ hoặc VLQ).

IC(mA)
N

bão hòa
IB(μA)

Q
ICQ
ngưng
VCE(V)
0

VCEQ

M


MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN
HIỆU NHỎ