Nói một cách đơn giản, xu hướng trong BJT có thể được định nghĩa là một quá trình trong đó BJT được kích hoạt hoặc chuyển sang BẬT bằng cách áp dụng cường độ DC nhỏ hơn trên các đầu nối gốc / cực phát của nó để nó có thể dẫn một cường độ DC tương đối lớn hơn qua các thiết bị đầu cuối phát cực thu của nó.

Hoạt động của bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc BJTs ở mức DC được điều chỉnh bởi một số yếu tố, bao gồm một loạt các điểm hoạt động về các đặc tính của thiết bị.

Theo phần 4.2 được giải thích trong bài viết này, chúng tôi sẽ kiểm tra các chi tiết liên quan đến phạm vi điểm hoạt động đối với bộ khuếch đại BJT. Khi các nguồn cung cấp DC cụ thể được tính toán, một thiết kế mạch có thể được tạo để xác định điểm hoạt động cần thiết.

Một loạt các cấu hình như vậy được xem xét trong bài viết này. Mỗi mô hình đơn lẻ được thảo luận ngoài ra sẽ xác định tính ổn định của cách tiếp cận, ý nghĩa, chính xác mức độ nhạy cảm của hệ thống đối với một tham số nhất định.

Mặc dù nhiều mạng được kiểm tra trong phần này, nhưng chúng có một điểm giống nhau cơ bản giữa các đánh giá của từng cấu hình, vì việc sử dụng lặp lại mối quan hệ cơ bản quan trọng sau đây:

Trong phần lớn các tình huống, dòng điện cơ bản IB là đại lượng đầu tiên cần được thiết lập. Khi IB được xác định, các mối quan hệ của Eqs. (4.1) thông qua (4.3) có thể được thực hiện để thu được phần còn lại của các đại lượng được đề cập.

“cách sử dụng megger ”

Sự giống nhau trong các đánh giá sẽ nhanh chóng rõ ràng khi chúng ta tiếp tục với các phần tiếp theo.

Các phương trình cho IB rất giống nhau đối với nhiều thiết kế đến mức một công thức có thể được suy ra từ công thức kia bằng cách chỉ cần loại bỏ hoặc chèn một hoặc hai phần tử.

Mục tiêu chính của chương này là thiết lập một mức độ hiểu biết về bóng bán dẫn BJT cho phép bạn thực hiện phân tích DC về bất kỳ mạch nào có bộ khuếch đại BJT như một phần tử.

4.2 ĐIỂM VẬN HÀNH

Từ thành kiến hiển thị trong tiêu đề của bài viết này là một thuật ngữ chuyên sâu biểu thị việc thực hiện điện áp DC và để xác định mức dòng điện và điện áp cố định trong BJT.

Đối với bộ khuếch đại BJT, dòng điện một chiều và điện áp tạo ra điểm hoạt động về các đặc tính thiết lập vùng trở nên lý tưởng cho độ khuếch đại yêu cầu của tín hiệu được áp dụng. Bởi vì điểm hoạt động tình cờ là một điểm được xác định trước dựa trên các đặc tính, nó cũng có thể được gọi là điểm tĩnh (viết tắt là Q-point).

'Quiescent' theo định nghĩa có nghĩa là im lặng, tĩnh lặng, ít vận động. Hình 4.1 thể hiện đặc tính đầu ra tiêu chuẩn của BJT có 4 điểm hoạt động . Mạch phân cực có thể được phát triển để thiết lập BJT qua một trong những điểm này hoặc những điểm khác bên trong vùng hoạt động.

Xếp hạng tối đa được chỉ ra trên các đặc điểm của Hình 4.1 thông qua một đường nằm ngang đối với dòng điện cực thu cao nhất ICmax và đường vuông góc trên điện áp cực thu-phát cao nhất VCEmax.

Giới hạn công suất tối đa được xác định từ đường cong PCmax trong cùng một hình. Ở cuối dưới cùng của đồ thị, chúng ta có thể thấy vùng giới hạn, được xác định bởi IB ≤ 0μ, và vùng bão hòa, được xác định bởi VCE ≤ VCEsat.

Đơn vị BJT có thể bị sai lệch ngoài các giới hạn tối đa đã chỉ ra này, nhưng hậu quả của quá trình này sẽ dẫn đến sự suy giảm đáng kể tuổi thọ của thiết bị hoặc sự cố hoàn toàn của thiết bị.

Hạn chế các giá trị giữa vùng hoạt động được chỉ định, người ta có thể chọn ra nhiều khu vực hoạt động hoặc điểm . Điểm Q được chọn thường phụ thuộc vào thông số kỹ thuật dự kiến của mạch.

Tuy nhiên, chúng ta chắc chắn có thể tính đến một số điểm khác biệt trong số các điểm được minh họa trong Hình 4.1 để đưa ra một số khuyến nghị cơ bản liên quan đến điểm hoạt động , và do đó, mạch thiên vị.

Nếu không có sự thiên vị nào được áp dụng, lúc đầu thiết bị sẽ vẫn ở trạng thái TẮT hoàn toàn, khiến điểm Q ở mức A - nghĩa là dòng điện bằng 0 qua thiết bị (và 0V trên nó). Bởi vì điều cần thiết là thiên vị một BJT để cho phép nó phản ứng với toàn bộ phạm vi của tín hiệu đầu vào nhất định, điểm A có thể không thích hợp.

Đối với điểm B, khi một tín hiệu được kết nối với mạch, thiết bị sẽ hiển thị sự thay đổi của dòng điện và điện áp qua điểm hoạt động , cho phép thiết bị đáp ứng (và có thể khuếch đại) cả ứng dụng tích cực và tiêu cực của tín hiệu đầu vào.

Khi tín hiệu đầu vào được sử dụng tối ưu, điện áp và dòng điện của BJT có thể sẽ thay đổi ..... tuy nhiên có thể không đủ để kích hoạt thiết bị ở trạng thái cắt hoặc bão hòa.

Điểm C có thể giúp giảm độ lệch âm và dương nhất định của tín hiệu đầu ra, nhưng cường độ đỉnh-đỉnh có thể bị hạn chế ở mức gần VCE = 0V / IC = 0 mA.

Tương tự như vậy, làm việc tại điểm C có thể gây ra một chút lo lắng về sự phi tuyến tính do khoảng cách giữa các đường cong IB có thể thay đổi nhanh chóng tại khu vực cụ thể này.

Nói chung, tốt hơn là vận hành thiết bị trong đó độ lợi của thiết bị tương đối nhất quán (hoặc tuyến tính), để đảm bảo rằng độ khuếch đại trên dao động tổng thể của tín hiệu đầu vào vẫn đồng nhất.

Điểm B là vùng thể hiện khoảng cách tuyến tính cao hơn và vì lý do đó, hoạt độ tuyến tính lớn hơn, như được chỉ ra trong Hình 4.1.

Điểm D thiết lập thiết bị điểm hoạt động gần với mức điện áp và công suất cao nhất. Do đó, dao động điện áp đầu ra ở giới hạn dương bị hạn chế khi điện áp tối đa không được vượt quá.

Kết quả là điểm B trông hoàn hảo điểm hoạt động liên quan đến độ lợi tuyến tính và các biến thể điện áp và dòng điện lớn nhất có thể.

Chúng tôi sẽ mô tả điều này một cách lý tưởng đối với bộ khuếch đại tín hiệu nhỏ (Chương 8), tuy nhiên, không phải lúc nào đối với bộ khuếch đại công suất, .... chúng ta sẽ nói về điều này sau.

Trong bài diễn văn này, tôi sẽ tập trung chủ yếu vào xu hướng của bóng bán dẫn liên quan đến chức năng khuếch đại tín hiệu nhỏ.

Có một yếu tố xu hướng cực kỳ quan trọng khác cần được xem xét. Xác định và thiên vị BJT với một lý tưởng điểm hoạt động , ảnh hưởng của nhiệt độ cũng cần được đánh giá.

Phạm vi nhiệt sẽ làm cho các ranh giới của thiết bị như độ lợi dòng điện của bóng bán dẫn (ac) và dòng rò của bóng bán dẫn (ICEO) bị lệch. Phạm vi nhiệt độ tăng lên sẽ gây ra dòng rò lớn hơn trong BJT, và do đó sẽ sửa đổi thông số hoạt động được thiết lập bởi mạng xu hướng.

Điều này ngụ ý rằng mô hình mạng cũng cần tạo điều kiện cho mức độ ổn định nhiệt độ để đảm bảo rằng các tác động của sự thay đổi nhiệt độ là với sự thay đổi tối thiểu trong điểm hoạt động . Việc duy trì điểm vận hành này có thể được quy định với hệ số ổn định, S, biểu thị mức độ sai lệch trong điểm vận hành do thay đổi nhiệt độ gây ra.

Nên sử dụng mạch ổn định tối ưu và tính năng ổn định của một số mạch phân cực thiết yếu sẽ được đánh giá ở đây. Để BJT được phân cực bên trong vùng hoạt động tuyến tính hoặc hiệu quả, các điểm nhất định dưới đây phải được thỏa mãn:

1. Điểm giao nhau của bộ phát gốc phải được phân cực thuận (điện áp vùng p dương mạnh), cho phép điện áp phân cực thuận khoảng 0,6 đến 0,7 V.

2. Tiếp giáp cực thu gốc phải được phân cực ngược (cực dương mạnh vùng n), với điện áp phân cực ngược ở một số giá trị trong giới hạn lớn nhất của BJT.

[Hãy nhớ rằng đối với phân cực thuận, điện áp trên đường giao nhau p-n sẽ là p -positive, và đối với thiên vị ngược, nó được đảo ngược khi có n -tích cực. Tập trung vào chữ cái đầu tiên này sẽ cung cấp cho bạn một cách để dễ dàng ghi nhớ cực tính thiết yếu của điện áp.]

Hoạt động trong các vùng cắt, bão hòa và tuyến tính của đặc tính BJT thường được trình bày như giải thích bên dưới:

1. Hoạt động vùng tuyến tính:

Đường giao nhau gốc-emitter được phân biệt thuận

Đường giao nhau cực thu gốc phân cực ngược

hai. Hoạt động vùng cắt:

Đường giao nhau gốc-emitter phân cực ngược

3. Hoạt động vùng bão hòa:

Đường giao nhau gốc-emitter được phân biệt thuận

Phân cực thuận về phía trước mối nối cực thu

4.3 MẠCH BIAS CỐ ĐỊNH

Mạch phân cực cố định trong Hình 4.2 được thiết kế với một cái nhìn tổng quan khá đơn giản và không phức tạp về phân tích phân cực một chiều của bóng bán dẫn.

Mặc dù mạng lắp đặt bóng bán dẫn NPN, các công thức và tính toán có thể hoạt động hiệu quả như nhau với thiết lập bóng bán dẫn PNP chỉ đơn giản bằng cách định cấu hình lại các đường dẫn dòng hiện tại và phân cực điện áp.

Các hướng hiện tại của Hình 4.2 là các hướng dòng điện chính hãng và các điện áp được xác định bằng các chú thích chỉ số kép phổ quát.

Đối với phân tích một chiều, thiết kế có thể được tách ra khỏi các mức AC đã đề cập đơn giản bằng cách hoán đổi các tụ điện với mạch hở tương đương.

“bộ điều chỉnh điện áp hoạt động như thế nào ”

Hơn nữa, nguồn cung cấp một chiều VCC có thể được chia thành một vài nguồn cung cấp riêng biệt (chỉ để thực hiện đánh giá) như đã được chứng minh trong Hình 4.3 chỉ để cho phép ngắt các mạch đầu vào và đầu ra.

Điều này làm là giảm thiểu liên kết giữa hai với dòng điện cơ bản IB. Việc chia tay không nghi ngờ gì là hợp pháp, như trong Hình 4.3 trong đó VCC được nối thẳng với RB và RC giống như trong Hình 4.2.

Xu hướng chuyển tiếp của Base – Emitter

Đầu tiên chúng ta hãy phân tích vòng lặp mạch bộ phát gốc được hiển thị ở trên trong Hình 4.4. Nếu chúng ta thực hiện phương trình điện áp Kirchhoff theo chiều kim đồng hồ cho vòng lặp, chúng ta suy ra phương trình sau:

Chúng ta có thể thấy rằng cực của điện áp rơi trên RB được xác định thông qua hướng của dòng điện IB. Giải phương trình IB hiện tại cho chúng ta kết quả sau:

Phương trình (4.4)

Phương trình (4.4) chắc chắn là một phương trình có thể dễ dàng ghi nhớ, chỉ cần nhớ rằng dòng điện cơ bản ở đây trở thành dòng điện đi qua RB, và bằng cách áp dụng định luật Ohm theo đó dòng điện bằng điện áp trên RB chia cho điện trở RB .

Điện áp trên RB là điện áp đặt vào VCC ở một đầu trừ đi sự sụt giảm qua đường giao nhau giữa cực phát (VBE).
Ngoài ra, do thực tế là nguồn cung cấp VCC và điện áp cực phát VBE là các đại lượng cố định, việc lựa chọn điện trở RB ở cơ sở thiết lập lượng dòng điện cơ bản cho mức chuyển mạch.

Vòng lặp Collector – Emitter

Hình 4.5 cho thấy giai đoạn mạch bộ phát cực thu, nơi hướng của IC hiện tại và cực tương ứng trên RC đã được trình bày.
Giá trị của dòng thu có thể được xem là liên quan trực tiếp đến IB thông qua phương trình:

Phương trình (4.5)

Bạn có thể thấy thú vị khi thấy rằng dòng điện cơ bản phụ thuộc vào đại lượng RB và IC được liên kết với IB thông qua một hằng số β, độ lớn của IC không phải là một hàm của điện trở RC.

Điều chỉnh RC thành một số giá trị khác sẽ không tạo ra bất kỳ ảnh hưởng nào đến mức IB hoặc thậm chí là IC, miễn là vùng hoạt động của BJT được duy trì.
Điều đó nói rằng, bạn sẽ thấy rằng độ lớn của VCE được xác định bởi mức RC, và đây có thể là một điều quan trọng cần xem xét.

Nếu chúng ta sử dụng định luật điện áp Kirchhoff theo chiều kim đồng hồ trên vòng kín được chỉ ra trong hình 4.5, nó tạo ra hai phương trình sau:

Phương trình (4.6)

Điều này chỉ ra rằng điện áp trên bộ phát cực thu của BJT trong một mạch phân cực cố định là điện áp cung cấp tương đương với sụt giảm hình thành trên RC
Để có một cái nhìn nhanh về ký hiệu chỉ số con đơn và kép, hãy nhớ lại rằng:

VCE = VC - VE -------- (4,7)

trong đó VCE cho biết điện áp đi từ bộ thu đến bộ phát, VC và VE lần lượt là điện áp đi từ bộ thu và bộ phát xuống đất. Nhưng ở đây, vì VE = 0 V, chúng ta có

VCE = VC -------- (4,8)
Cũng bởi vì chúng tôi có,
VBE = VB - VÀ -------- (4.9)
và vì VE = 0, cuối cùng chúng ta nhận được:
VBE = VB -------- (4.10)

Hãy nhớ những điểm sau:

Trong khi đo các mức điện áp như VCE, hãy đảm bảo đặt đầu dò màu đỏ của vôn kế trên chân thu và đầu dò màu đen trên chân bộ phát như trong hình sau.

“chuyển đổi sóng sin đã sửa đổi thành sóng sin thuần túy ”

VC biểu thị điện áp đi từ bộ thu xuống đất và quy trình đo của nó cũng như được cho trong hình sau.

Trong trường hợp hiện tại, cả hai cách đọc trên sẽ giống nhau, nhưng đối với các mạng mạch khác nhau, nó có thể hiển thị các kết quả khác nhau.

Điều này ngụ ý rằng sự khác biệt này trong số đọc giữa hai phép đo có thể chứng minh rất quan trọng trong khi chẩn đoán lỗi có thể xảy ra trong mạng BJT.