Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 1 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ
min Emitter cú nng tp cht ln nht.

min Bazo cú nng tp cht nh nht.

min Colector cú nng tp cht trung bỡnh.
cỏc cỏch mc Transistor:cú 3 cỏch mc Transistor thụng dng.
EC Emiter chung. i
c i
b
C
B U
out U
in
i
e E

b
B

U
out
U
in C
i
c

Trong 3 cách mắc trên thi cách mắc EC là thông dụng nhất.
2/Các chế đọ làm việc:
Để Transistor làm việc được ta phải phân cực cho nó ứng với mỗi cách phân cực mà ta có
các chế độ làm việc khác nhau:
•chế độ bão hòa:các tiếp giáp J
e
và J
c
phân cực thuận.
•chế độ khuếch đại:tiếp giáp J
e
phân cực thuận, tiếp giáp J
c
phân cực ngược.
•chế độ ngưng dẫn: các tiếp giáp J
e
và J
c
phân cực ngược.
III/Các đặc tuyến tĩnh:

Đặc tuyến truyền đạt: I
c
=f(I
b
) biểu diển sự phụ thuộc của dòng ra theo dòng vào.
Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 4 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2
2.cách mắc BC:
đặc tuyến ngõ vào: I
e
=f(U
be
) biểu diễn quan hệ giữa dòng I

là hằng số. đặc tuyến ngõ ra:biểu diễn mối quan hệ giữa I
e
và điện áp U
ce
khi có dòng vào I
b
không đổi.

IV./phân cực và ổn định điểm làm việc:
٭Việc phân cực cho Transistor làm việc ở chế độ khuyếch đại phải bảo đảm các yêu cầu sau:
• Tiếp giáp J
e

=f(U
be
) khi U
ce
=const
Họ đặc tuyến ra:I
c
=f(U
ce
) khi I
b
=const
 Quan hệ ràng buộc đó được bởi đường tãi tĩnh I
c
=f(U
ce
)
Xét mạch sau:

Đường tải tĩnh có độ dốc:
CE
c
v
i
d
d
= -
EC
RR 
1
như vậy khi thây đổi giá trị các điện trở thì
đường tải tĩnh xoay xung quanh điểm P, còn khi điện áp nguồn thay đổi thì đường tải tĩnhdịch trái
hoặc dịch phải. Điểm làm việc tĩnh đó là giao điểm của đường tải tĩnh và đặc tuyến ra ứng với
dòng bảo hòa Ib phân cực cho Transistor.
+Các biện pháp ổn định điểm làm việc tĩnh: ổn định dòng I
c
là tốt nhất.
+Hiện trôi điểm làm việc:
Đặc tính của Transistorlàm việc trong miền tích cực được đặc trưng bởi ba tham số
U
be
,I
cb0
,

. Sự thay đổi ba tham số này là ngyên nhân dẫn đến làm trôi điểm làm việc tĩnh.
Như vậy hiện trôi điểm làm việc tĩnh là sự thay đổi điểm làm việc ban đầu đã được phân
cực do ảnh hưởng của nhiệt độ.
+Hệ số ổn định nhiệt:






1
1

S càng nhỏ thì Transistor càng ổn định nhiệt.
Để điểm làm việc tĩnh được ổn định thì khi phân cực phải giảm ảnh hưởng của nhiệt độ.
Có các phân cực sau:

V./Các Sơ Đồ Cung Cấp Và Ổn Định Điểm Làm Việc Cho BJT.
1./ Cung Cấp Và Ổn Định Điểm Làm Việc B ằng H ồi Tiếp Âm Dòng Điện Một Chiều:
Sau đây là sơ đồ tiêu biểu cho Emiter chung
Xét sơ đồ EC:

Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 6 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 I


làm cho tiếp giáp BE phân cực thuận.
Nguyên tắc ổn định:
Khi I
c
tăng do nhiệt độ mặt ghép tăng hoặc do nồng độ tạp chất trong BJT tăng, thì
điện áp hạ trên R
E
: U
E0
= I
E

R
E
tăng. Điện áp cực B tăng theo bộ phân áp R
1
,R
2
hầu như không thay
đổi nên điện áp giữa Bazo và Emiter giảm do U
be
 =U
b
-U
e
làm cho I
b
giảm theo mà I
c

E
một tụ thoát xoay chiều C
E
. Tụ C
E
có tác dụng ngắn mạch đối với tín hiệu
xoay chiều. Thường chọn I
E

R
E
=(1

2)V.
Hệ số ổn định nhiệt:
S
T
=
C
B
I
I






1
1

+U
be
+I
b
R
b
=I
b
(R
b
+R
c
)+I
c
R
c
+U
be


I
b
=
bc
CC
RR
IR


+

Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2
Suy ra hệ số ổ định nhiệt:
S
T
=
BC
C
RR
R





1
1

Nếu chọn R
c
>> R
b
thi S
t
1
Nhưng R
c
là điện trở tải không được quá lớn.

B./ Khuyếch đại tín hiệu bé.
Transistor có ba cách mắc EC, BC, CC. Sau đây dùng sơ đồ tương đương để phân tích các

b
=R
1
//R
2
b./ Hệ số khuyếch đại dòng của mạch:
K
i
=i
t
/i
v
=

tc
c
RR
R

.
beb
b
RR
R


c./ Hệ số khuyếch đại áp:
K
u
=

+ r
e
+r
b
/(1+

) : nhỏ
b./ Hệ số khuyếch đại dòng của mạch:
K
i
= I
t
/I
v
=

tc
c
RR
R

<1
c./ Hệ số khuyếch đại áp:
K
u
= U
r
/U
v
= K


3./Mạch khuyếch đại CC:
a./ Trở kháng vào :
R
v
= R
1
//R
2
//r
v
với r
v
=r
b

= U
r
/U
v
= K
i
nV
t
RR
R

=(1+

)
)(
)//(
Vnv
tEV
RRr
RRR

<1

Trong ba mạch thì mạch này có trở kháng vào lớn nhất.
Tín hiệu vào và ra đồng pha.

C./ Hồi tiếp.
I./ Định nghĩa và phân loại:
Hồi tiếp là đưa một phần tín hiệu ở đầu ra về đầu vào thông qua mạng bốn cực gọi là hồi
tiếp.

X
X
=
ht
KK
K
1

Hệ số Khuyếch đại toàn phần:
K
tp
=K' K
n

Độ sau hồi tiếp:
g=1+K K
ht
=1+ K
v

K
v
=K K
ht
:hệ số Khuyếch đại vòng.
III./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuyếch đại
1./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến độ ổn định của bộ khuyếch đại
Sai số tương đối của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm nhỏ hơn (1+KK
ht
) lần so với sai số

rht
Khi có hồi tiếp:
Z'
v
= U
v
/I
v
=
V
rhth
I
XKUU


'
=
V
hth
I
UKKU ')1(



Z'
v
=(1+KK
ht
)r
h

rht
Khi có hồi tiếp Y'
v
=
V
V
U
I
=g/r
h
+1/r
rht
v ới r
rht
>> r
h
suy ra Z'
v
=Z
v
/g
Vậy trở kháng vào của mạch có hồi tiếp âm nối tiếp giảm đi g lần.
3./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến trở kháng ra:
+Tương tự trở kháng ra của bộ khuyếch đại có hồi tiếp âm dòng điện tăng g lần.
+Trở kháng ra của bộ khuyếch đại có hồi tiếp điện áp giảm đi g lần so với bộ khuyếch đại
không có hồi tiếp.
4./ Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến dãi động của bộ khuyếch đại và méo phi tuyến.
Hồi tiếp âm mở rộng dãi rộng:
Khi không có hồi tiếp âm toàn bộ tín hiệu đưa vào đến đầu vào bộ khuyếch đại X
h

( X
th
+K
ht
X
r
)]

X
r
=
ht
KKK
KK
21
12
1
X
th
+
ht
KKK
K
21
2
1
X
ta
Ta có :
rta

Hiệu suất : hiệu suất là tỷ số giữa công suất ra và công suất nguồn cung cấp một chiều P
o
Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 11 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2


=
o
r
P
P

Hiệu suất càng lớn thì tổn hao trên Colector của BJT càng nhỏ.
Trở kháng vào : yêu cầu trở kháng vào lớn tương đương với dòng tín hiệu vào nhỏ, nghĩa là
mạch có hệ số khuyếch đại dòng lớn.
II./ Chế độ công tác và định điểm làm việc cho tầng công suất:
1./ Chế độ A:
Tín hiệu được khuyếch đạihầu như tuyến tính, góc cắt

=T/2=180. Khi tín hiệu vào hình sin
thì ở chế độ A dòng tĩnh Colectorluôn lớn hơn biên độ dòng điện ra cho nên hiêuụ suất thấp
(<=25%). Vì vậy chỉ dùng chế độ A trong trường hợp công suất ra nhỏ. Điểm làm việc tĩnh của
Transistor tương ứng với điểm A trên đồ thị.

i
C

I

t
1
t
2
t

H.IX.3.b. Chãú âäü B
3./Chế độ AB:
i
C I
Co

t
1
t
2
t

H.IX.3.d. Chãú âäü AB.

Thực ra nó là biện pháp tránh méo Crossover của chế độ B. Góc cắt

/2<

<

hiệu suất

Điểm làm việc được xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyến Transistor. Ở chế độ
đọng khi có tín hiệu vào điểm làm việc có thể vượt ra ngoài đường hyperbol công suất, nhưng
không được vượt quá các giới hạn khác.
Vấn đề cung cấp và ổn định chế độ làm việccho tầng công suất có thể dùng các biện pháp đã
nêu trong phần phân cực và ổn định điểm làm việc của Transistor tuy nhiên ít khi dùng điện trở
Emiter để ổn định chế độ công tác vì trong tầng công suất dòng lớn sẽ gây tổn hao.
Tâng công suất có thể là tầng Khuyếch đại đơn làm việc ở chế độ A hoặc là tầng Khuyếch đại
đẩy kéo làm việc ở chế đọ B hay AB. Chia làm 4 loại: Đẩy kéo song ong với BJT cùng loại hoặc
khác loại và đẩy kéo nối tiếp với BJT cùmg loại hoặc khác loại.
III./ Tầng Khuyếch đạiđẩy kéo:
1./ Các loại sơ đồ.
Để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuýen ta dùng tầng Khuyếch đạiđẩy kéo : nó
gồm hai phần tử tích cực mắc chung tải, mỗi phần tử dẫn trong nữa chu kỳ.
Biến trở Rt trong sơ đồ song song được liên hệ với nhau nhờ cuảm ứng sao cho toàn bộ công suất
được đưa ra hết một tải chung để tiêu thụ. Nên sơ đồ đẩy kéo song song thường dùng mạch ghép
biến áp với tải tiêu thụ. Các sơ đồ nối tiếp không cần ghép biến áp. Tính toán các thông số của mạch Khuyếch đạiOTL
Tính P
in
tại đỉnh dương của tín hiệu Q
1
dẫn mạnh do đó dòng qua R
L
sẽ lớn nhất khi áp rơi
trên R
L
lớn nhất U
Lm
=V
CC
/2
Ta có : P
Lm
=U
2
Lm
/2R
L
=V
2
CC
/8R
L


theo I
Lm
và cho bằng
khôngI
Lm
=V
CC
/

R
L
P
ttm
=V
2
CC
/4R
L
 So với công suất P
Lm
ta thấy công suất tiêu tán cực đại nhỏ hơn cômg suất tải ra 5 lần.
Hiệu suất của mạch :
n=P
L
/P
CC
=78.5%

Trong thực tế mạch khuyếch đạicông suất OTL thường được dùng nhiều vì cho ra âm thanh
trung thực và chất lượng cao.
V./ Mạch Darlington và giả Darlington:
Mạch Darlington và giả Darlington có hệ số khuyếch đại dòng lớn, và có trở kháng vào lớn.
1./ Mạch Darlington:
Hệ số khuyếch đại dòng chung:
h
fe
=
B
C
I
I
=
2
21
B
CC
I
II 
=
2
1
B
C
I
I
+
2
2

fe
=h
fe1

(1+h
fe2
)+h
fe2


h
fe1

h
fe2
vậy h
fe
rất lớn.
Trở kháng vào:
h
ie
=
i
i
I
V
=
2
21
B

+
2
221
)1(
B
Bfeie
I
Ihh



h
ie
=h
ie2
+h
ie1

(1+h
fe2
)

Vậy mạch Darlington có hệ số khuyếch đại dòng và trở kháng vào lớn.


Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 15 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2

Chọn R
b1
:R
b1
phải lớn hơn rất nhiều điện trở vào xoay chiều của Q
1
nhưng nhỏ hơn rất
nhiều so với điện trở vào một chiều. Khi đó R
B1
rẽ được dòng nhiệt cho Q
1
mà tổn thất tín hiệu xoay
chiều trên R
B1
không đáng kể. R
ACQ1
<<R
B1
<<R
DCQ1
.
2./ Mạch giả Darlington:

hI

=h
fe2

(1+h
fe1
)


h
fe
=h
fe2

(1+h
fe1
)
Trở kháng vào:
h
ie
=
i
i
I
V
=
2
2
B


=h
ie2
+R
L









1
2
2
B
C
I
I
=h
ie2
+R
L

(1+h
fe2
)


=f(U
be
) ta thấy rằng ở đặc tuyến có một đoạn cong khi
điện áp vào U
be
còn thấp. Do đó khi Transistor làm việc ở chế độ B sẽ gây ra méo lớn. Điều này có
nghĩa là nếu như điện áp U
be
của Transistor là lớn hơn điện áp biên độ của tín hiệu vào thì lúc này
Transistor chưa dẫn và bhư vậy mặc dù đã có tín hiệu nhưng lại không có tín hiệu ra. Cho đến khi
điện áp vào lớn hơn điện áp thông U

lúc đó Transistor mới dãn, và mới có tín hiệu ra. Chính vì
Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 16 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2
vậy mà làm cho tín hiệu bị méo dạng không còn hình sin. Điều này chứng tỏ quan hệ giữa tín hiệu
vào và ra trong khu vực gần gốc tọa độ là không tuyến tính. Loại méo này được gọi là méo
Crossover, trong khu vực có méo thì hệ số khuyếch đại điện áp K
U
=0.
Để khắc phục triệt để hơn loại méo Crossover thì ta cần phải di chuyển đặc tuyến vào của
Transistor cho:U
BE01
=U
BE02
tương ứng với mức điện áp là U
V
=0.

2./ Các phương pháp tránh méo Crossover:
Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 17


,Q
2
tăng dòng I
CO
tăng theo, lúc đó
R
t
giảm giá trị làm phân áp V
be
cho Q
1
,Q
2
giảm xuống dẫn đến I
CO
giam xuống, chiết áp V
2
để chỉnh
và làm tuyến tính hóa đặc tuyến của R
t
=f(T
o
)(phi tuyến).
b./ Diod với biến trở mắc nối tiếp:
Ở dòng phân cực nhất định thì điện áp trên Diod hầu như không thay đổi. Nếu Diod cùng
vật với BJT công suất Q
1
,Q
2
thì khi dẫn V


c./ Các Diod với biến trở mắc song song:
Do đặc tuyến Diod có đoạn cong tại V
d
bé nên nội trở của Diod lớn khi điện áp đặt lên Diod
Bazo. Do đó với cách mắc Diod sng song với biến trở V
r
thì khi dòng tín hiệu lớn thì nó sẽ rẽ qua
Diod , còn lúc tín hiệu bé hầu hết sẽ đổ qua V
r
Kết quả à sụt áp trên Z
b1b2
hầu như không đổi do đó điểm tĩnh Q không bị xê dịch. Tuy
nhiên, cách mắc này khó điều chỉnh hơn.
d./ Mạch dùng Transistor:

được hiểu như không đổi nên theo biểu thức (1) ta suy ra V
b1b2
ổn
định. Mặc khác BJT còn giữ ổn định điểm tĩnh Q cho Q
1
,Q
2
khi nhiệt độ thay đổi. Khi nhiệt đọ tăng
, I
CO
tăng, V
CE
giảm , V
b1b2
giảm dần làm cho I
CO
giảm, nghĩa là I
CO
ổn định. Vậy điểm tĩnh không
bị xê dịch theo nhiệt độ.

VII./Dùng nguồn dòng để tăng hệ số khuyếch đại


Z
LQ3
=R
C3
//Z
inQ1

Để tăng hệ số khuyếch đại vòng hở toàn mạch A
v
=A
v1
.A
v2
…A
vn
.
Muốn tăng A
v
thì phải tăng A
V3
mà
Z
inQ1
=
in
in
I
V

fe1
)
Vì h
fe1
rất lớn do mắc Darlington bên trong Q
1
 Z
LQ3
=R
C3
//Z
INQ1

R
C3
ở đây nguồn V
CC

không được quá lớn do đó tải Q
3
cũng không thể lớn được, nếu lớn thì Q
3
không thể hoạt động
trong vùng tuyến tính được. Cho dù mắc Darlington có tăng trở kháng bao nhiêu đi nữa mà hệ số
khuyếch đại của tầng lái quyết định hệ số khuyếch đại của toàn machj nhưng Z
LQ4

R
C3
không lớn.

Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 19 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2 Tính nội trở nguồn dòng.
Ih
t
Bfe


nếu R
1
>>Z
L

I
t
=h
fe

I
B
=const.
Nguồn dòng bằng Transistorcho ta R
1
rất lớn dó chính là tín hiệu R
1
dối với tín hiệu xoay
chiều.
R
CEAC
=
C
CE
dI

)
kết hợp với phương trình cơ bản của tham số h ta có:


 





2
1
CEoeBfeC
EEBieBE
dVhdIhdI
RdIdIhdV

h
oe

dV
CE
=dI
C
-h
fe

dI
B









EieB
Efe
RhRR
Rh
)//(
1
1

Đồ án môn học - Kỷ thuật mạch điện tử 1 Trang 20 Nguyễn Minh Hiển Lớp 00ĐT2


R
1
=R
CEAC
=
C
CE
dI
dV

tác dụng ổn định nhiệt cho Transistor nguồn dòng.
VIII. Dùng biện pháp Bootshap để tăng hệ số khuyếch đại. Ta có : Z
tQ3
=(h
fe1
//R
C3
)+(1+h
fe1
)(R
L
//R
C4
)
Vì h
ỏn mụn hc - K thut mch in t 1 Trang 21 Nguyn Minh Hin Lp 00T2



Tín hiệu vào V
in
=775mV
Hệ số méo

=0.25%
BW 0.04KHz

16KHz
Mạch OCL ngõ vào đơn.
ỏn mụn hc - K thut mch in t 1 Trang 22 Nguyn Minh Hin Lp 00T2
9
VRR hồi tiếp điện áp,định hệ số khuếch đại vòng kín cho toàn mạch.
5
C Thoát thành phần xoay chiều không cho thành phần xoay chiều hồi tiếp.

7
Q là BJT tiền khuếch đại.

1
C là tụ liên lạc ngõ vào.

315
,CR mạch lọc thông thấp loại bỏ tần số cao trong nguồn cung cấp tránh hiện tợng dao
động tự kích trong mạch.

416
,CR là mạch lọc thông thấp.

1413
,RR là cầu phân áp phân cực cho
7
Q .

1211
, RR là tải của
7
Q đồng thời là cầu phân áp cho
6
Q .



sin2 thì tín hiệu ra có dạng tII
LL

sin2

LLm
II 2 ;
LLm
VV 2
Công suất tiêu tán trên tải:
L
Lm
L
R
V
P
2

VRPV
LLLm
3085522
A
R
V
I
L
Lm
Lm
75.3

05.050
21

Dòng cực đại qua
21
,RR : AIIII
LmEQmEmE
8.375.305.0
21

Vì dòng tĩnh của
21
,QQ là khá nhỏ so với biên độ dòng xoay chiều nên ta có thể bỏ qua trong các
tính toán cần thiết.
Chọn
21
,RR khá nhỏ để tránh tổn thất tín hiệu trên các trở này:

4.0
2020
1
20
1
1
11 L
LLm
R
R
R
R

1
=
4
2
1 Lm
IR
=
4
75.35.0
2

=1.8W

Bỏ qua công suất tiêu tán một chiều trên
21
,RR vì quá bé.
Chọn
21
RR =0.5

/3W.
4.Chọn
21
,QQ :
Dòng trung bình qua một BJT trong một chu kỳ:
tb
I




Lm
I
ỏn mụn hc - K thut mch in t 1 Trang 24 Nguyn Minh Hin Lp 00T2
Công suất tiêu tán trên các điện trở:
R
P =2
1
R
P =2
4
2
1 Lm
IR
=
2
2
1 Lm
IR

Công suất tiêu tán trên hai BJT:
2
tt
P =
cc
P -
L
P -2*

V
L
cc



Thay vào biểu thức trên ta đợc công suất tiêu tán cực đại của BJT:

tt
P =
)(
1
2
2
RR
V
L
cc


=
)5.08(
40
2
2


=19W
Công suất tiêu tán một chiều trên một BJT:


P>(2

3)
ttm
P

Tên P(W) F
T
(MHz)
T( C
o
)
V
CE
(V) I
C
(A)



2SD718 80 12 150 120 8 55/160
2SB688 80 10 150 120 8 55/160 5.Chọn
43
, RR :
Dòng tĩnh cực B của
1
Q :

56
8.3
=68.7mA

BEm
V =1V

Trở kháng xoay chiều giữa B và A:
BAac
Z =
1
BQBm
BAQBAm
II
VV


=
1
1
)(
BQBm
RQBEQRmBEm
II
VVVV




=

I
VV

=
3
10
89
.
0
05.05.06.0




=702
Các điện trở rẽ dòng nhiệt
43
, RR phải chọn sao cho :
Giảm tổn thất tín hiệu
BAac
Z <<R
3

Rẽ dòng nhiệt
BAdc
Z >> R
3

3
:
mR
I
3
=
3
R
V
BAm
=
270
8.05.001


=10.7mA
Dòng tĩnh của
3
Q :
3EQ
I =
QR
I
3
+
1BQ
I =2.3+0.89=3.19mA
Dòng cực đại của
3
Q :

=29.5


Tải xoay chiều
3
Q :
3
tQ
Z =
,
BAac
Z +(
1
fe
h +1) R
L
=29.5+(55+1)8=477.5
Công suất tiêu tán xoay chiều cực đại của
3
Q :
3
ttacQ
P =
3
2
2
tQ

=127.6mW

Công suất tiêu tán cực đại của
3
Q :
3
ttQ
P =
3
ttacQ
P +
3
ttdcQ
P =340+127.6=467.6mW
Vậy chọn
43
,QQ thõa các điều kiện sau:
E
I >
mE
I
3
=78.5mA

CE
V >2
cc
V =80V
P>(2