mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
17 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung của bài: 2.1 ĐẶC ĐIỂM VỀ CHẾ ĐỘ KHOÁ CỦA TRANSISTOR 2.Yêu cầu cơ bản Transistor làm việc ở chế độ khoá, hoạt động như một khoá điện tử đóng mở mạch với tốc độ nhanh (10 9 10 6 s); do đó có nhiều đặc điểm, điều kiện khác với transistor làm việc ở chế độ khuếch đại Các mạch khuếch đại đã nghiên cứu ở các bài học trước, tín hiệu ra của các mạch đó còn nhỏ. Để tín hiệu ra đủ lớn đáp ứng yêu cầu các phụ tải, ví dụ: cho loa (radio – cattset); cho các cuộn lái tia (tivi) v.
ta phải dùng đến mạch khuếch đại công suất. Để tín hiệu ra có công suất lớn và chất lượng đáp ứng những yêu cầu của tải như độ méo phi tuyến, hiệu suất các mạch vì thế mạch công suất phải được nghiên cứu khác với các mạch khuếch đại trước đó. Vậy khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín hiệu vào lớn. Nó có nhiệm vụ cho ra tải một công suất lớn nhất có thể được, với độ méo cho phép và bảo đảm hiệu suất cao.
Tầng khuếch đại công suất có thể làm việc ở các chế độ A, B, AB và C, D tùy thuộc vào chế độ công tác của transistor.Đặc tính truyền đạt * Chế độ A là chế độ khuếch đại cả tín hiệu hình sin vào. Chế độ này có hiệu suất thấp (với điện trở tải dưới 25%) nhưng méo phi tuyến nhỏ nhất, nên được dùng trong trường hợp đặc biệt (hình 9. * Chế độ B là chế độ khuếch đại nửa hình sin vào, đây là chế độ có hiệu suất lớn ( = 78%), tuy méo xuyên tâm lớn nhưng có thể khắc phục bằng cách kết hợp với chế độ AB và dùng hồi tiếp âm (hình 9. * Chế độ AB có tính chất chuyển tiếp giữa A và B.
Nó có dòng tĩnh nhỏ để tham gia vào việc giảm méo lúc tín hiệu vào có biên độ nhỏ. * Chế độ C khuếch đại tín hiệu ra bé hơn nửa hình sin, có hiệu suất khá cao (>78%) nhưng méo rất lớn. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng đài mong muốn và để có hiệu suất cao. * Chế độ D transistorr làm việc như một khóa điện tử đóng mở.
Dưới tác dụng của tín hiệu vào điều khiển transistor thông bão hòa là khóa đóng, dòng IC đạt cực đại, còn khóa mở khi transistor tắt, dòng IC = 0.2 CÁC ĐIỀU KIỆN CỦA KHOÁ DÙNG TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) Chế độ khoá của transistor (hình 2.1) được xác định bởi chế độ điện áp hay dòng điện một chiều được cung cấp từ ngoài qua một mạch phụ trợ (khoá thường đóng hay thường mở). Việc chuyển trạng thái của khoá thường được thực hiện nhờ một tín hiệu xung có cực tính thích hợp tác động tới đầu vào. Mạch khoá (đảo) dùng transistor Cũng có trường hợp khoá tự động chuyển đổi trạng thái một cách tuần hoàn nhờ mạch hồi tiếp dương nội bộ, khi đó không cần xung điều khiển từ ngoài. Để transistorr lưỡng cực hoạt động ta phải phân cực cho nó, nghĩa là đưa một điện áp một chiều từ bên ngoài vào chuyển tiếp emitơ (E) và colectơ (C) với giá trị và cực tính phù hợp.
Điện áp một chiều này sẽ thiết lập chế độ một chiều cho transistorr. Khi phân cực nếu: - Chuyển tiếp emitơ phân cực thuận, chuyển tiếp colectơ phân cực ngược 19 transistor sẽ hoạt động trong vùng tích cực. Khi tính toán chế độ một chiều trong vùng này ta thường sử dụng các công thức: UBE = 0,7V (áp dụng với transistor npn Si) IE = ( +1)IB IC (2.1) IC = IB Điều kiện làm việc ở chế độ khoá của transistor là điện áp đầu ra có hai trạng thái khác biệt: Ur UH khi Uv UL (2.2) Ur UL khi Uv UH (2.3) Hãy xét các điều kiện cụ thể của transistor làm việc ở chế độ khoá sau: 2.1 Điều kiện để Transistor ngưng dẫn Xét sơ đồ thực hiện được điều kiện như hình 2. Khi lựa chọn các mức UH và UL cũng như các giá trịRC, RB thích hợp có các giá trị Uv = 0 hay Uv UL transistor ở trạng thái ngưng dẫn, dòng điện ra IC = 0.
Lúc không có tải Rt, điện áp ra được tính: Ur ECC (2.4) Nếu coi điện trở tải nhỏ nhất chọn bằng RC RC Rtmin (2. 1 Trong đó: Ur ECC là mức nhỏ nhất của điện áp ra ở trạng thái H (mức điện 2 áp cao). Để phân biệt chắc chắn ta chọn: 1 Ur ECC (2.6) 2 Ví dụ: chọn UH 1,5V khi ECC 5V 20 Để phù hợp với điều kiện (2.1), điện áp vào phải nằm dưới mức UL. Với UL là điện áp vào lớn nhất ở mức thấp để transistor vẫn bị khoá UL UVLmax (với transistor Silic thường chọn UL = 0,4V).
Tóm lại, khi transistor lưỡng cực ở vùng ngưng dẫn, chuyển tiếp bazơ – emitơ không được phân cực hoặc phân cực ngược. Để đánh giá mức độ tin cậy của khoá, người ta định nghĩa các tham số độ dự trữ chống nhiễu ở mức cao SH và mức thấp SL trên đặc tuyến truyền đạt hình 2.2 của một transistor khoá riêng biệt. Đặc tuyến truyền đạt của khoá transistor Từ đặc tuyến trên ta thấy: – Có thể dễ dàng đạt được mức SH lớn bằng cách chọn ECC và các tham số RC, RB thích hợp. SH Ur khãa UH (2.7) SL UL Ur më (2.8) Với Ur khoá và Ur mở là các điện áp thực tế tại lối ra của transistor lúc khoá hay mở tương ứng.
Cụ thể là: SH 2,5 1,5 1V (khi Uv UL ) S 0,4 L 0,2 0,2V (khi Uv UH ) – Do SL thường nhỏ, cần phải nâng cao tính chống nhiễu với mức thấp. Các biện pháp nâng cao SL Vì trị số Urbh = UCEbh thực tế không giảm được, muốn SL tăng, cần tăng mức UL (2. Muốn vậy, ta có thể đưa vào cực gốc B một hoặc vài diode, hoặc đưa vào đó một mạch phân áp như hình 2. Những biện pháp nêu trên rất cần áp dụng khi sử dụng transistor Gecmani làm phần tử khoá vì UBE mở của transistor phần lớn nhỏ hơn UBE bh – Để nâng cao tính tác động nhanh của khoá khi sử dụng transistor làm phần tử khoá cần quan tâm đến tính chất động (quá độ) của mạch điện.
Khi đó cần ngăn ngừa hiện tượng bão hoà sâu của transistor bằng các giải pháp kỹ thuật: * Tính chất tần số của khoá được biểu thị bằng tham số trung bình về thời gian trễ tín hiệu (hình 2. Các giá trị 1, 2 thường nhỏ (khoảng 10 8 10 9s). Trong đó: 1 là thời gian trễ sườn trước. 2 là thời gian trễ sườn sau (được tính ở các mức biên độ 50% giá trị cực đại).
Xác định thời gian trễ của mạch 14 22 Tuy nhiên, không thể bỏ qua, đặc biệt là 2 liên quan đến thời gian phục hồi điện trở ngược khi chuyển transistor từ mở sang khoá, khi quan tâm đến tính đồng bộ giữa các khối hoặc các sơ đồ khác nhau, khi thực hiện một nhiệm vụ xử lý tin cụ thể. Điều này càng quan trọng trong các hệ thống điều khiển, tính toán, vì khi ghép nối giữa các khối hoặc mạch, thời gian trễ bị cộng tích luỹ. Điều tương tự đối với các hệ số SH và SL khi ghép nối cần được quan tâm và xác định lại một cách chính xác. * Ta thấy, mức cao (H) nằm thấp hơn nhiều so với giá trị nguồn cung cấp ECC và phụ thuộc vào giá trị điện trở RC.
Để khắc phục hiện tượng này, thực tế thường mắc nối tiếp sau sơ đồ khoá E chung một mạch lặp colectơ chung ở chế độ khoá như hình 2. Sơ đồ khoá T1 có mạch lặp tầng ra T2 2.2 Điều kiện để Transistor dẫn bão hòa Khi có xung điều khiển cực tính dương đưa tới đầu vào Uv UH transistor chuyển sang trạng thái dẫn bão hoà (trạng thái mở). Khi đó chuyển tiếp emitơ và colectơ đều phân cực thuận, transistor lưỡng cực sẽ làm việc trong vùng bão hoà. Điện áp ra khi đó phải thoả mãn điều kiện: Ur UL Điện trở RC chọn thích hợp để: – Thời gian quá độ đủ nhỏ.
– Dòng IC không quá lớn. Ví dụ: Cho RC 5k. Điều kiện khi: Uv UH 1,5V. 23 Thì Ur UL 0,4V.
Xác định RB ECC Gợi ý: ICbh 1mA với: 00 C 1 R Khi đó dòng Để transistor bão hoà vững; chọn IB 100 A (tức là có dự trữ 10 lần). Để transistor dẫn bão hoà: 2.3 CÁC ĐIỀU KIỆN CỦA KHOÁ DÙNG TRANSISTOR TRƯỜNG (FET) Transistor trường (Field Effect Transistor – FET) có những ưu điểm nổi bật so với transistor lưỡng cực (BJT) là dòng điện qua FET chỉ do một loại hạt dẫn đa số (điện tử hoặc lỗ trống) tạo nên, do vậy FET là linh kiện một loại hạt dẫn có dòng vào nhỏ. FET có trở kháng vào rất cao, tiếng ồn trong FET nhỏ hơn nhiều so với BJT. Ở FET, sự liên hệ giữa đầu vào và đầu ra không tuyến tính như ở BJT.
Một sự khác biệt nữa là ở BJT người ta dùng sự biến thiên của dòng điện đầu vào (IB) làm công việc điều khiển, còn ở FET, việc điều khiển là sự biến thiên của điện thế đầu vào VGS.