Mạch phân cực của transistor

 90, RB = 250kΩ, RC = 4,7kΩ, RE = 1,2kΩ và VCC = 10V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	b. Xác định điện áp trên các chân của BJT.	Ví dụ 5.7. Cho mạch điện như hình 5.27. 305.3. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT 	5.3.3. Mạch phân cực bằng cầu phân áp:	Xét mạch phân cực bằng cầu phân áp như hình 5.28.Hình 5.28. Mạch phân cực kiểu phân áp.Hình 5.29. Mạch tương đương Thêvênin. 315.2. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT Hình 5.30. Xác định RTh.	- Xác định điện trở Thevenin RTh bằng cách ngắn mạch nguồn điện áp như hình 5.30.	- Xác định điện áp Thevenin ETh như mạch điện như hình 5.31.Hình 5.31. Xác định VTh.325.3. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT 	Mạch đương tương Thevenin như hình 5.29 dòng điện IB có thể xác định bằng định luật Kirchhoff:	Thay thế dòng IE = ( + 1) IB vào suy ra dòng IB:	Phương trình mạch vòng CE không có gì thay đổi – kết quả được:	Đây chính là giá trị dòng điện IBQ, từ đó suy ra dòng điện ICQ:	Thay IC = ICQ vào biểu thức trên ta được điện áp VCEQ.335.3. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT 	Ví dụ 5.8: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 5.32.Hình 5.32.	Biết BJT loại Silic, β = 80, R1 = 48kΩ, R2 = 12kΩ, RC = 1,5kΩ, RE = 500Ω và VCC = 18V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	b. Xác định điện áp trên các chân của BJT.345.3. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO BJT 	Ví dụ 5.9: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 5.33.Hình 5.33.	Biết BJT loại Silic, β = 125, R1 = 40kΩ, R2 = 4kΩ, RC = 20kΩ, RE = 2kΩ và VCC = 22V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	b. Xác định điện áp trên các chân của BJT.355.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Các yếu tố gây bất ổn định điểm làm việc đó là: điện áp nguồn cung cấp, nhiệt độ. Ở đây ta chỉ xét đến yếu tố nhiệt độ vì nó liên quan đến vấn đề phân cực cho transistor. 	Khi nhiệt độ thay đổi sẽ ảnh hưởng đến các thông số của transistor, thể hiện bởi các tham số sau:	- Dòng rỉ: 	Trong đó ΔT* là độ biến thiên nhiệt độ làm dòng điện bão hòa ngược tăng gấp đôi thường bằng 100C.	- Hệ số truyền đạt dòng điện α, β : 	- Điện áp VBE ứng với IB = const:365.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Vậy khi nhiệt độ làm việc của transistor bị thay đổi làm các thông số trên của transistor thay đổi theo kết quả là điểm làm việc Q bị dịch chuyển trên đặc tuyến ngõ ra hình 5.34. 	Tiêu chuẩn đánh giá sự bất ổn định của mạch theo nhiệt độ là S, các hệ số ổn định là:	Ta thấy S càng nhỏ thì độ ổn định nhiệt của mạch càng cao.	Trong trường hợp lý tưởng, ΔICO ≠ 0 nhưng ΔIC =0. Lúc này, S = 0. Thực tế không tồn tại trưởng hợp này. 375.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Thông thường ảnh hưởng của ICO đến dòng IC là nhiều nhất nên khi nói đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến điểm công tác tĩnh, người ta chỉ quan tâm đến ảnh hưởng của ICO. 	Trong đó: 	Để xác định hệ số ổn định nhiệt S đối với 1 transistor cho trước, giả sử khi nhiệt độ thay đổi , dòng ICO thay đổi 1 lượng ΔICO, dòng IC thay đổi 1 lượng ΔIC. 385.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆTHình 5.34. Sơ đồ mạch phân cực bằng dòng cố định. 	Ví dụ 5.10. Xét sự ổn định nhiệt trong mạch sau.	Ta thấy ΔIB = 0 (dòng IB luôn cố định), nên hệ số ổn định của mạch là:	Hệ số khuếch đại của mạch trong trường hợp này phụ thuộc vào hệ số khuếch đại dòng điện tĩnh β.	Nghĩa là muốn thay đổi độ ổn định của mạch chỉ còn cách thay đổi transítor, tuy nhiên hệ số β của transistor thường rất lớn.395.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Ví dụ 5.11. Xét sự ổn định nhiệt trong mạch sau.	Hình 5.35. Sơ đồ mạch khuếch đại ổn định cực E. 405.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Ta có:	Mà:	Thay IB, IE vào biểu thức VCC, ta được:415.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Thay	Ta được: 	- Độ ổn định nhiệt tính theo ICO:425.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Nếuthì 	Nếuthì 	Nếuthì 	- Độ ổn định nhiệt tính theo VBE:	- Độ ổn định nhiệt tính theo β:435.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Từ công thức tính độ ổn định nhiệt trên, ta thấy các hệ số bất ổn định nhiệt này có giá trị biên độ lớn nhất khi RE có giá trị nhỏ và RB có giá trị càng lớn. Vậy RE đóng vai trò ổn định nhiệt cho mạch.	Tóm lại sự thay đổi của dòng IC theo các thông số của transistor khi nhiệt độ thay đổi là:445.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Ví dụ 5.12. Xét sự ổn định nhiệt trong mạch sau.Hình 5.36. Mạch phân cực bằng điện áp hồi tiếp. 45	- Xét mạch vòng BE:	Lấy vi phân biểu thức IB theo IC, ta được:5.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT46	Từ đó ta tính độ ổn định nhiệt S của mạch:	Khi mạch không có RE thì:	- Nếu RB 1. S càng nhỏ thì độ ổn định càng cao. Tuy nhiên độ ổn định trong mạch này không thể nhỏ hơn 1 được.5.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT47Hình 5.37. Mạch phân cực kiểu phân áp.Hình 5.38. Mạch tương đương Thêvênin. 5.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Ví dụ 5.13. Xét sự ổn định nhiệt trong mạch sau.	Ta có:485.4. HỆ SỐ ỔN ĐỊNH NHIỆT	Lấy vi phân biểu thức IB theo IC, ta được:	Từ đó ta tính độ ổn định nhiệt S của mạch:	Khi RE càng bé, RB càng lớn thì S càng gần giá trị 1.	Ta thấy S xấp xỉ 1 và luôn nhỏ hơn 1. Hơn nữa, hệ số S không phụ thuộc vào RC nghĩa là không phụ thuộc vào điểm làm việc tĩnh S của mạch.495.5. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO FET	Đối với transistor trường thì mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra không tuyến tính phụ thuộc vào các thành phần trong phương trình Shockley. 	Mối quan hệ không tuyến tính giữa ID và VGS có thể phức tạp nếu dùng phương pháp toán học để phân tích cấu hình mạch dc của FET. Phương pháp đồ thị giúp khảo sát nhanh các mạch khuếch đại dùng FET nhưng bị giới hạn về sai số. 	Một sự khác nhau rõ rệt giữa phân tích transistor BJT và transistor FET là đối tượng điều khiển đối với transistor BJT là dòng điện còn đối với transistor FET là điện áp. 	Tuy nhiên trong cả 2 trường hợp tín hiệu ra là dòng điện và sẽ xác định điện áp ra.505.5. CÁC MẠCH PHÂN CỰC CHO FET	Mối quan hệ tổng quát có thể được áp dụng để phân tích dc cho tất cả các mạch khuếch đại dùng FET:	- Đối với JFET và MOSFET kênh có sẵn thì phương trình Shockley 1 được áp dụng để diễn tả mối quan hệ giữa các đại lượng vào ra:	- Đối với MOSFET kênh cảm ứng thì phương trình Shockley 2 được áp dụng:515.5.1. JFET	a. Mạch phân cực cố định 	Điện áp trên điện trở RG bằng 0V nên có thể bỏ điện trở RG ra khỏi mạch, mạch điện còn lại như hình 5.40. Kết quả điện áp tại 2 cực GS như sau:Hình 5.39. Mạch phân cực cố định.Hình 5.40. Mạch phân tích dc.525.5.1. JFET	Do VGG là điện áp cung cấp cố định nên điện áp VGS cũng có giá trị cố định nên mạch được gọi là mạch phân cực cố định. Hình 5.41. Đồ thị phương trình Shockley Hình 5.42. Xác định điểm Q.	Dòng điện ID được xác định bởi phương trình:	Phân tích bằng đồ thị đòi hỏi phải vẽ đồ thị của phương trình Shockley được trình bày như hình 5.41. 535.5.1. JFET	Trong hình 5.42 ta vẽ đường thẳng tại điểm có giá trị điện áp VGS = -VGG , đường thẳng này cắt đồ thị của phương trình Shockley tại 1 điểm – điểm này còn được gọi là điểm làm việc Q. Điểm tĩnh Q có tọa độ VGS và ID.	Điện áp VDS có thể được xác định:	Biết JFET kênh N có: IDSS = 10mA, VP = - 8V, RD = 2kΩ, RG = 1MΩ và VDD = 16V, VGG = 2V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	b. Xác định điện áp trên các chân của JFET.	Ví dụ 5.14. Cho mạch điện như hình 5.43. Hình 5.43.545.5.1. JFET	b. Mạch tự phân cực 	- Theo định luật K2 cho ngõ vào, ta được:Hình 5.44. Mạch tự phân cực.Hình 5.45. Mạch phân tích dc.555.5.1. JFET	Mặc khác, ta có: 	Giải phương trình hoành độ giao điểm, ta được 2 nghiệm VGS. 	Chọn VGS thỏa điều kiện: |VGS| ≤ |VP|.	Từ VGS, ta tính được ID. Sau đó tính được VDS theo định luật K2 cho ngõ ra: 	Từ đó ta được toạ độ của điểm làm việc tĩnh Q (VDSQ, IDQ).565.5.1. JFET	Biết JFET kênh N có: IDSS = 8mA, VP = - 6V, RD = 3,3kΩ, RS = 1kΩ, RG = 1MΩ và VDD = 16V, VGG = 2V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	c. Xác định điện áp trên các chân của JFET.	Ví dụ 5.15. Cho mạch điện như hình 5.46. Hình 5.46. Mạch tự phân cực.	b. Vẽ đặc tuyến.575.5.1. JFET	Biết JFET kênh N có: IDSS = 10mA, VP = - 3V, RD = 2,7kΩ, RS = 452Ω, RG = 1MΩ và VDD = 15V, VGG = 2V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	c. Xác định điện áp trên các chân của JFET.	Ví dụ 5.16. Cho mạch điện như hình 5.47. Hình 5.47. Mạch tự phân cực.	b. Vẽ đặc tuyến.585.5.1. JFET	c. Mạch phân cực bằng cầu phân áp Hình 5.48. Mạch tự phân cực.Hình 5.49. Mạch tự phân cực.595.5.1. JFET	Giải phương trình hoành độ giao điểm, ta được 2 nghiệm VGS. 	Chọn VGS thỏa điều kiện: |VGS| ≤ |VP|.	Từ VGS, ta tính được ID. Sau đó tính được VDS theo định luật K2 cho ngõ ra: 	Từ đó ta được toạ độ của điểm làm việc tĩnh Q (VDSQ, IDQ).605.5.1. JFET	Biết JFET kênh N có: IDSS = 8mA, VP = - 4V, R1 =2MΩ, R2 = 270kΩ, RD = 2,4kΩ, RS = 1,5kΩ, RG = 1MΩ và VDD = 16V.	a. Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch.	c. Xác định điện áp trên các chân của JFET.	Ví dụ 5.17. Cho mạch điện như hình 5.50. Hình 5.50. Mạch tự phân cực.	b. Vẽ đặc tuyến.615.5.2. MOSFET KÊNH CÓ SẴN	Sự giống nhau giữa các đường cong của JFET và MOSFET kênh có sẵn cho phép phân tích phân cực dc giống nhau. 	Sự khác nhau cơ bản giữa JFET và MOSFET kênh có sẵn là MOSFET kênh có sẵn cho phép các điểm hoạt động với các giá trị dương của VGS và ID lớn hơn giá trị IDSS. 	Trong thực tế đối với tất cả các cấu hình đã khảo sát thì việc phân tích JFET có thể thay thế bằng MOSEFET kênh có sẵn.625.5.3. MOSFET KÊNH CẢM ỨNG	Các đặc tính của MOSFET kênh cảm ứng (kênh chưa có sẵn) hoàn toàn khác với JFET và MOSFET kênh có sẵn, đó là dòng điện cực máng ID của MOSFET kênh chưa có sẵn bằng 0 khi điện áp VGS nhỏ hơn điện áp ngưỡng VT.	Khi điện áp VGS lớn hơn VT thì dòng điện cực máng xác định theo phương trình:Hình 5.51. Đặc tuyến truyền đạt của MOSFET kênh cảm ứng.635.5.3. MOSFET KÊNH CẢM ỨNG	a. Mạch phân cực hồi tiếp Hình 5.53. Mạch rút gọn.Hình 5.52. Mạch có hồi tiếp cực G 	Do dòng IG = 0 mA nên VRG = 0V khi đó mạch điện hình 5.52 tương đương như hình 5.53.64	Giải phương trình hoành độ giao điểm, ta được 2 nghiệm VGS. 	Chọn VGS thỏa điều kiện: |VGS| ≥ |VT|.	Từ VGS, ta tính được ID. Sau đó tính được VDS = VGS vì IG = 0 nên coi như ngắn mạch cực D và G.	Từ đó ta được toạ độ của điểm làm việc tĩnh Q (VDSQ, IDQ).5.5.3. MOSFET KÊNH CẢM ỨNG	Theo định luật K2 cho ngõ vào, ta có:	Mặc khác, ta có: 655.5.3. MOSFET KÊNH CẢM ỨNG	b. Mạch phân cực bằng cầu phân áp Hình 5.55. Mạch rút gọn.Hình 5.54. Mạch phân cực phân áp 	Áp dụng định lý Thêvênin và sau đó tính toán tương tự như trường hợp trên.66