Giáo trình Cấu kiện điện tử - Chương 3: Transistor tiếp giáp lưỡng cực BJT

ngắn mạch. Trở kháng đ−ợc tính từ 1/h0 th−ờng có giá trị rất lớn nên đ−ợc bỏ qua 
(hở mạch) khi mắc // với điện trở tải. 
Mạch ở hình 3-44b bây giờ t−ơng đ−ơng với 
hình bên (sơ đồ tham số h không đầy đủ). 
Các tham số h và các tham số trong sơ đồ 
tham số vật lý re có mối quan hệ với nhau: 
hie = β re; hfe = β ; hoe = 1/r0; hfb = -α và hib = re; 
Ii hi 
Ui 
+ 
- 
hr.Uo 
Io 
UO 
+ 
- 
ho hfIi 
IC 
C 
E 
B 
Ib 
IE 
+ 
- 
+ 
- UBE 
UCE 
Ib hie 
UBE 
+ 
- 
hre.UC
Ic 
UCE 
+ 
- 
hoe hfeI
IE 
C 
E 
B 
Hình 3-44a: Sơ đồ E chung Hình 3-44b: Sơ đồ tham số h của E chung 
Hình 3-43 
E 
C 
B 
IB 
hie hoe 
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi hfe.I
 38 
* Mạch khuếch đại mắc E chung (phân cực bằng phân áp). 
Từ sơ đồ mạch, ta chuyển sang sơ đồ trung 
gian: 
Từ sơ đồ trung gian chuyển sang sơ đồ tham số h: 
+ Zi = R’//hie; mà R’ = R1//R2; 
hie có thể đ−ợc cho trực tiếp hoặc 
hie = β re; re = 26mV/IE 
+ Z0 = RC 
+ Hệ số KĐ điện áp: 
KU = -
ie
oeCfe
h
hRh )/1//(
; hfe = β ; hoe = 1/r0 
+ Hệ số KĐ dòng điện 
Ki = -
ie
fe
hR
Rh
+'
'
; 
* Mạch khuếch đại phân cực cố định (bằng dòng Ib) mắc 
 E chung. 
+ Zi = Rb//hie; 
+ Z0 = RC//1/ hoe 
+ Hệ số KĐ điện áp: KU = 
i
O
U
U
UO = - IOZO = - ICZO = - hfeIbZO 
R1 RC 
C2 
+Ec 
Ra C 
IC 
B 
Vào 
R2 RE 
IE 
E 
C3 
C1 
RS 
VS 
UO 
+ 
- 
Ui 
+ 
- 
RC 
C 
B 
Rb 
E VO 
+ 
- 
Vi 
+ 
- 
Zi 
Uo 
ZO 
Ii 
RB RC 
C2 
+Ec
Uo 
C 
IC 
B 
Ui 
C1 
E 
IB 
UBE 
E 
C 
B 
IB IC=β Ib 
hi
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi 
I
RC 
ZO 
R2 hoe 
R1 hfeIb 
 39 
mà Ib = Ui/hie 
vậy: UO = - hfe (Ui/hie )ZO 
KU = 
i
O
U
U
 = 
ie
oeCfe
h
hRh )/1//(
+ Hệ số KĐ dòng điện 
Giả thiết RB >> hie và 1/ hoe ≈ 10RC; 
Ib ≈ Ii và IO = IC = hfeIb = hfeIi 
Vậy: 
Ki = 
i
O
i
i
≈ hfe 
* Mô hình Base chung: 
Từ sơ đồ hình 3-45b ta thấy: Ii = IE, Io = Ic, điện áp vào Ui = UEB, điện áp ra 
Uo = UCB. Phần chỉ số của tham số hr, hf, ho , hi thêm b vào sau để phân biệt đó là mô 
hình B chung. 
(tham khảo thêm trong sách TA trang 382) 
* Mô hình collector chung: Dễ dàng thực hiện đ−ợc bằng cách suy ra từ mô hình E 
chung. 
* Mạch khuếch đại mắc C chung: 
Từ sơ đồ mạch, ta chuyển sang sơ đồ trung gian 
Tiếp tục chuyển sang sơ đồ tham số h: 
+ Zi = RB//Zb mà Zb = hfeRE 
⇒ 
C E 
B 
IE IC 
I
+ 
- 
+ 
- 
UEB UCB 
IE hib 
UEB 
+ 
- 
hrb.UC
Ic 
UCB 
+ 
- 
hob h f 
IB 
C 
B 
E 
Hình 3-45a: Sơ đồ B chung Hình 3-45b: Sơ đồ tham số h của B chung 
RB 
C2 
+Ec 
C 
B Ui 
RE 
IE 
E 
C1 
UO 
Ii 
Zi 
Z0 
C 
B Ui 
Rb 
E 
+ 
- 
Vi 
+ 
- 
Zi 
Uo 
ZO 
E 
C 
B 
IB IC= β Ib 
hi RC 
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi 
I
ZO 
RB hoe 
Ii 
hfeIb 
 40 
+ ZO = RE// )1( fe
ie
h
h
+
+ KU = 
i
O
U
U
 ; UO = )1/( feieE
E
hhR
UiR
++
⇒ KU = 
i
O
U
U
 = )/( feieE
E
hhR
R
+
 với feh+1 = feh 
+ Ki = - feh
bB
B
ZR
R
+
 hoặc Ki = - KU
E
i
R
Z
3.9.6.3. Chuyển đổi các mô hình của transistor sang Sơ đồ t−ơng đ−ơng tham số h 
đầy đủ (có mặt đầy đủ các tham số h) 
- Cũng bao gồm các mô hình: C chung; B chung và E chung. 
- Các ph−ơng trình có thể áp dụng cho mỗi một mô hình, ta chỉ cần chèn thêm chỉ số; 
ví dụ với mô hình E chung thì có hfe; hre; hie.. 
Sơ đồ mạng bốn cực. 
Sơ đồ t−ơng đ−ơng tham số h đầy đủ 
+ Hệ số KĐ dòng điện Ki = 
i
O
i
i
Io = hf Ii - hO RL IO 
→ Io (1+ hO RL ) = hf Ii 
→ Ki = 
i
O
i
i
 = 
LO
f
Rh
h
+1
+ Hệ số KĐ điện áp: KU = 
i
O
U
U
áp dụng định luật Kirchhoff cho mạch vào : 
Ui = hi Ii + hr UO (*) 
C 
E 
I IC =β
RE 
B 
hi
Ui 
+ 
- 
RB 
Zi 
IE 
ZO 
+ 
- 
UO 
IB 
ZB 
hfeIb 
T 
Ii 
Io 
Z
+ 
- 
VO Vi 
+ 
- 
RL ZO 
RS 
US 
Ii hi 
Ui 
+ 
- 
hr.UO 
IO 
+ 
- 
ho hfIi 
RS 
US 
RL 
Zi 
UO 1/h
ZO 
 41 
Mà Ii = (1+ hO RL)IO / hf 
Và Io = - UO/RL (từ CT UO = -IORL) 
Thay vào PT (*) ta có: 
Ui = 
Lf
iLO
Rh
hRh )1( +−
UO + hrUO 
→ KU = 
i
O
U
U
 = 
LrfOii
Lf
Rhhhhh
Rh
)( −+
−
+ Trở kháng vào: Zi = Ui/Ii 
Với mạch vào, ta có: Ui = hi Ii + hr UO ; thay UO = -IORL → Ui = hi Ii - hrIORL (1) 
Và từ Ki = 
i
O
i
i
 → IO = Ki Ii thay vào (1): Ui = hi Ii - hr Ki Ii RL 
Vậy Zi = Ui/Ii = hi - hr Ki RL (2) 
Thay Ki = 
LO
f
Rh
h
+1
 từ (2): Zi = hi - hr 
LO
f
Rh
h
+1
 RL 
+ Trở kháng ra: ZO = UO/IO 
Trở kháng của một mạch khuếch đại đ−ợc xác định bởi UO/IO với nguồn tín hiệu vào 
đ−ợc thiết lập tới điểm 0. 
Vậy dòng vào là: Ii = 
iS
Or
hR
Uh
+
−
Và Io = hf Ii - hO RL IO = hf Ii + UOhO = hf
iS
Or
hR
Uh
+
−
+ UOhO 
→ ZO = UO/IO = )]/([
1
SirfO Rhhhh +−
Nếu )/( Sirf Rhhh + << hO thì ZO≈1/hO 
Ví dụ áp dụng (sách TA trang 386) 
 42 
3.9.6.4. Phân tích, tính toán mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng sơ đồ t−ơng 
đ−ơng re. 
* Mạch khuếch đại phân cực cố định (bằng dòng Ib) mắc E chung. 
Từ sơ đồ hình 3-48 biến đổi sang sơ đồ hình 3-49 và 3-50. 
Chế độ một chiều: (đS đề cập ở mục các ph−ơng 
pháp phân cực). 
Chế độ xoay chiều 
Biến đổi sang sơ đồ tham số vật lý re 
Giả thiết Rng ≈ 0, ta có: 
+ Zi = RB//βre 
(thông th−ờng đối với mạch này thì RB lớn gấp 
10 lần βre). Vậy, Zi ≈ βre 
+ ZO = RC//ro (*) 
và thông th−ờng ro của mạch này rất lớn (ro≥10RC) nên: pt (*) ⇔ ZO = RC 
+ Hệ số khuếch đại điện áp KU 
UO = - βIB(RC// rO) 
IB = 
e
i
r
U
β → UO = - β e
i
r
U
β (RC// rO) 
vậy KU = 
i
O
U
U
 = - 
e
OC
r
rR //
Khi (ro ≥ 10RC) thì: KU = - 
e
C
r
R
+ Hệ số khuếch đại dòng điện Ki 
Ki = 
i
O
i
i
; IO = 
Co
bO
Rr
ir
+
β
→
b
O
i
i
= 
Co
O
Rr
r
+
β
; 
Ib = 
eB
iB
rR
IR
β+ hoặc i
b
i
i
= 
eB
B
rR
R
β+ 
Ki = 
b
O
i
i
i
b
i
i
=( 
Co
O
Rr
r
+
β
)(
eB
B
rR
R
β+ ) 
RB RC 
C2 
+Ec
Uo 
C 
IC 
B 
Ui 
C1 
E 
IB 
UBE 
Hình 3-48 
Ui 
RC 
C 
B 
Rb 
E VO 
+ 
- 
Vi 
+ 
- 
Zi 
Uo 
ZO 
Hình 3-49 
Ii 
Hình 3-50 
E 
C 
B 
IB IC= β Ib 
βr RC 
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi 
I
ZO 
RB rO 
Ii 
 43 
→ Ki = ))(( eBCO
BO
rRRr
Rr
β
β
++
biểu thức trên phức tạp, không dễ sử dụng. Tuy nhiên, nếu ro ≥ 10RC và RB ≥ 10βre 
 thì Ki = ))(( BO
BO
Rr
Rr β
 = β, hoặc Ki = - KU
C
i
R
Z
Ví dụ áp dụng 
Ví dụ 1: Cho sơ đồ mạch nh− hình 3-51 với: 
Ec = 12V; RB = 470K, RC = 3K; β = 100; RL = 2.2K, re = 10.71Ω. rO = ∝ 
Tính hệ số KU , Ki=? Dùng sơ đồ tham số 
re. Điện trở của nguồn tín hiệu vào Rng≈ 0. 
Giải: Từ rO = ∝ 
Ta có sơ đồ t−ơng đ−ơng có dạng nh− sau: 
+ KU = 
i
O
U
U
 (1) 
Điện áp UO = - βIB(RC// RL) mà IB = 
e
i
r
U
β → UO = - β e
i
r
U
β (RC// RL) 
Thay vào (1) ta có: KU = - 
e
LC
r
RR //
= - 118.5 
RB RC 
C2 
+Ec
Ra 
C 
IC 
B 
Vào 
C1 
E 
IB 
UBE 
RL 
Hình 3-51 
E 
C 
B 
IB IC= β Ib 
βr RL 
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi 
I
RC 
ZO 
RB rO 
 44 
+ Ki = 
i
O
i
i
; Ib = 
eB
iB
rR
IR
β+ = Ib = 071.1470
470
+
iI = 0.997Ii Ii 
IO = 2.23
3
+
bIβ = 0.5769β Ib → Ki = 
i
O
i
i
= 
i
b
i
iβ0.5769
= 0.5769 x 100 = 57.69 
Ví dụ 2 : Cho sơ đồ mạch nh− hình 3-48 với: 
Ec = 12V; RB = 470K, RC = 3K; β = 100; 
* Với rO = ∝: 
a- tính re 
b - Zi, ZO, KU, Ki 
* Với rO = 50K: 
Tính ZO, KU, Ki = ? 
Giải: (sử dụng hình vẽ 3-50) 
* Với rO = ∝: 
re = 26mV/IE; IE = (β+1)Ib mà Ib = 
B
BEC
R
UE −
= 24.04àA 
⇒ IE = 101x 24.04 = 2.428mA 
⇒ re = 26mV/2.428mA = 10.71Ω 
Zi = RB//βre ; βre = 100x 10.71 = 1.071KΩ ⇒ Zi = 470//1.071 = 1.069K 
ZO = RC = 3K 
Hệ số khuếch đại điện áp: KU = - 
e
C
r
R
; do rO = ∝; RC = 3K thỏa mSn điều kiện 
(ro≥10RC) KU = - Ω71.10
3K
 = - 280.11; 
Từ công thức: Ki = ))(( eBCO
BO
rRRr
Rr
β
β
++
; nếu r0 ≥ 10RC và RB ≥ 10βre 
 thì Ki = ))(( BO
BO
Rr
Rr β
 = β; kiểm tra điều kiện RB ≥ 10βre (470K > 10x 100x10.71Ω) 
 ⇒ thỏa mSn . Vậy: Ki = β = 100; 
* Với rO = 50K: 
ZO = RC//rO = 3//50 = 2.83K 
KU = - 
e
OC
r
rR //
 = - 
Ω71.10
83.2 K
 = -264.24 
 45 
Ki = ))(( eBCO
BO
rRRr
Rr
β
β
++
 thay số vào ta có: Ki = 94.13 
* Mạch khuếch đại phân cực bằng phân áp 
Chế độ một chiều: (đS đề cập ở mục các ph−ơng pháp phân cực). 
Chế độ xoay chiều 
Biến đổi sang sơ đồ tham số vật lý re 
Ta có: R’ = R1//R2 
+ Zi = R’//βre 
+ ZO = RC//rO 
nếu rO ≥ 10Rc thì ZO = RC 
+ KU = 
i
O
U
U
 (*) 
+ UO = - βIB(RC// ro), mà IB = 
e
i
r
U
β 
→ UO = - β
e
i
r
U
β (RC// rO) thay vào (*) 
ta có: 
→ KU = - 
e
OC
r
rR //
nếu rO ≥ 10Rc thì KU = - 
e
C
r
R
+ Ki = 
i
O
i
i
= )')((
'
eCO
O
rRRr
Rr
β
β
++
Với rO ≥ 10Rc thì Ki = )'(
'
eO
O
rRr
Rr
β
β
+
= )'(
'
erR
R
β
β
+
Và nếu R’ ≥ 10βre thì Ki = 
'
'
R
Rβ
= β 
Ví dụ áp dụng 
Cho mạch điện nh− hình 3-52. Với: R1 = 56K; R2 = 8.2K; Rc = 6.8K; RE = 1.5K; β = 
90; Ec = 22V. 
a, Xác định re 
b, Zi ? 
c, Giả sử rO = ∝Ω. HSy tính ZO; KU; Ki? 
R1 RC 
C2 
+Ec 
Uo C 
IC 
B Ui 
R2 RE 
IE 
E 
C3 
C1 
VO 
+ 
- 
Ii 
Zi 
Z0 
Hình 3-52 
E 
C 
B 
IB IC= β Ib 
βr
+ 
- 
Uo Ui 
+ 
- 
Zi 
I
RC 
ZO 
R2 rO 
R1 
Hình 3-53 
 46 
d, Giả sử rO = 50KΩ. HSy tính ZO; KU; Ki? 
Gợi ý câu a 
Kiểm tra điều kiện βRE > 10R2 ? nếu thỏa mSn thì 
dùng công thức: 
21
2
RR
REU CB +
= (1) 
UE = UB - UBE và IE = UE/ RE ; re = 26mV/IE 
* Mạch khuếch đại mắc collector chung. 
Thông th−ờng mạch KĐ mắc C chung có KU ≈1 
Ta chuyển sang sơ đồ tham số re. 
+ Zi = RB//Zb mà Zb = βre + (β+1) RE ⇒ Zb ≈ β(re + RE) với re << RE thì Zb ≈ β RE 
+ ZO = RE//re 
+ KU = 
i
O
U
U
 ; UO = )( eE
E
rR
UiR
+
⇒ KU = 
i
O
U
U
 = )( eE
E
rR
R
+
 với re << RE thì KU ≈ 1 
+ Ki = 
i
O
i
i
; IO = - IE = -(β+1)Ib ; 
Ib = 
bB
iB
ZR
IR
+
 hoặc 
i
b
i
i
= 
bB
B
ZR
R
+
 →
b
O
i
i
= -(β+1); 
Ki = 
b
O
i
i
i
b
i
i
= -(β+1) 
bB
B
ZR
R
+
 hoặc Ki = - KU
E
i
R
Z
RB 
C2 
+Ec 
C 
B Ui 
RE 
IE 
E 
C1 
UO 
Ii 
Zi 
Z0 
C 
E 
I IC =β
RE 
B 
βr
Ui 
+ 
- 
RB 
Zi 
IE 
ZO 
+ 
- 
UO 
IB 
ZB