Giáo trình Mạch điện tử - Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT - Trương Văn Tám

g thái ngưng, BJT phải mất một thời gian 
là: toff=ts+tf (2.15) 
ts: Thời gian từ khi mất tín hiệu vào đến khi IC còn 90% so với trị cực đại 
tf: Thời gian từ khi IC 90% đến khi giảm còn 10% trị cực đại. 
Thông thường toff > ton
Trương Văn Tám II-10 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Thí dụ ở 1 BJT bình thường: 
ts=120ns ; tr=13ns 
tf=132ns ; td=25ns 
Vậy: ton=38ns ; toff=132ns 
So sánh với 1 BJT đặc biệt có chuyển mạch nhanh như BSV 52L ta thấy: ton=12ns; 
toff=18ns. Các BJT này được gọi là transistor chuyển mạch (switching transistor) 
2.8. TÍNH KHUẾCH ÐẠI CỦA BJT 
Xem mạch điện hình 2.17 
Giả sử ta đưa một tín hiệu xoay chiều có dạng sin, biên độ nhỏ vào chân B của BJT 
như hình vẽ. Ðiện thế ở chân B ngoài thành phần phân cực VB còn có thành phần xoay 
chiều của tín hiệu vi(t) chồng lên. 
vB(t)=VB+vB i(t) 
Các tụ C1 và C2 ở ngõ vào và ngõ ra được chọn như thế nào để có thể xem như nối tắt - 
dung kháng rất nhỏ - ở tần số của tín hiệu. Như vậy tác dụng của các tụ liên lạc C1, C2 là 
cho thành phần xoay chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực một chiều. 
Trương Văn Tám II-11 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Về BJT, người ta thường dùng mạch tương đương kiểu mẫu re hay mạch tương đương 
theo thông số h. Hình 2.20 mô tả 2 loại mạch tương đương này ở 2 dạng đơn giản và đầy 
đủ 
Trương Văn Tám II-12 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
* Dạng đơn giản 
* Dạng đầy đủ 
Hình 2.20 
Trương Văn Tám II-13 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Do đó nguồn phụ thuộc βib có thể thay thế bằng nguồn gm.vbe
2.9. MẠCH KHUẾCH ÐẠI CỰC PHÁT CHUNG 
Tín hiệu đưa vào cực nền B, lấy ra ở cực thu C. Cực phát E dùng chung cho ngõ vào và 
ngõ ra 
2.9.1. Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực cố định và ổn 
định cực phát 
Mạch cơ bản như hình 2.21 và mạch tương xoay chiều như hình 2.22 
Trị số β do nhà sản xuất cho biết 
Trị số re được tính từ mạch phân cực: 
Từ mạch tương đương ta tìm được các thông số của mạch. 
* Ðộ lợi điện thế: 
Trương Văn Tám II-14 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Dấu - cho thấy vo và vi ngược pha 
 Ðể tính tổng trở ra của mạch, đầu tiên ta nối tắt ngõ vào (vi=0); áp một nguồn giả 
tưởng có trị số vo vào phía ngõ ra như hình 2.23, xong lập tỉ số 
 Khi vi=0 ⇒ ib = 0 ⇒ βib=0 (tương đương mạch hở) nên 
Trương Văn Tám II-15 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
 Chú ý: Trong mạch cơ bản hình 2.21 nếu ta mắc thêm tụ phân dòng CE (như hình 2.24) 
hoặc nối thẳng chân E xuống mass (như hình 2.25) thì trong mạch tương đương xoay 
chiều sẽ không còn sự hiện diện của điện trở RE (hình 2.26) 
Phân giải mạch ta sẽ tìm được: 
Thật ra các kết quả trên có thể suy ra từ các kết quả hình 2.22 khi cho RE=0 
2.9.2. Mạch khuếch đại cực phát chung với kiểu phân cực bằng cầu chia 
điện thế và ổn định cực phát 
 Ðây là dạng mạch rất thông dụng do có độ ổn định tốt. Mạch cơ bản như hình 2.27 
và mạch tương đương xoay chiều như hình 2.28 
So sánh hình 2.28 với hình 2.22 ta thấy hoàn toàn giống nhau nếu thay RB=RB 1//R2 
nên ta có thể suy ra các kết quả: 
Trương Văn Tám II-16 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Chú ý: Trong mạch điện hình 2.27, nếu ta mắc thêm tụ phân dòng CE ở cực phát (hình 
2.29) hoặc nối thẳng cực phát E xuống mass (hình 2.30) thì trong mạch tương đương cũng 
không còn sự hiện diện của RE
 Các kết quả trên vẫn đúng khi ta cho RE=0 
2.9.3. Mạch khuếch đại cực phát chung phân cực bằng hồi tiếp điện thế và 
ổn định cực phát 
Mạch tổng quát như hình 2.31 và mạch tương đương xoay chiều được vẽ ở hình 2.32 
Trương Văn Tám II-17 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
* Ðộ lợi điện thế: 
Trương Văn Tám II-18 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
 * Tổng trở ra: 
o
o
0 i
v
Z = : nối tắt ngõ vào (vi=0) ⇒ ib=0 và βib=0 
 ⇒ Zo=RC//RB (2.47) 
Chú ý: Cũng giống như phần trước, ở mạch hình 2.31, nếu ta mắc thêm tụ phân dòng CE 
vào cực E của BJT hoặc mắc thẳng cực E xuống mass thì các thông số của mạch được suy 
ra khi cho RE=0 
2.10. MẠCH KHUẾCH ÐẠI CỰC THU CHUNG 
Còn gọi là mạch khuếch đại theo cực phát (Emitter fllower). Dạng mạch căn bản 
như hình 2.33 và mạch tương đương xoay chiều vẽ ở hình 2.34 
Như kết quả được thấy phần sau, điểm đặc biệt của mạch này là độ lợi điện thế nhỏ 
hơn và gần bằng 1, tín hiệu vào và ra cùng pha, tổng trở vào rất lớn và tổng trở ra lại rất 
Trương Văn Tám II-19 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
nhỏ nên tác dụng gần như biến thế. Vì các lý do trên, mạch cực thu chung thường được 
dùng làm mạch đệm (Buffer) giúp cho việc truyền tín hiệu đạt hiệu suất cao nhất. 
* Tổng trở ra Zo 
Nối tắt ngõ vào (vi=0), áp 1 điện thế vo ở ngõ ra 
 Chú ý: 
- Mạch khuếch đại cực thu chung cũng có thể được phân cực bằng cầu chia điện thế 
như hình 2.36. Các công thức trên mạch phân giải trên vẫn đúng, chỉ cần thay RB=RB 1//R2 
- Mạch cũng có thể được mắc thêm 1 điện trở RC như hình 2.37. Các công thức trên 
vẫn đúng khi thay RB=R1//R2. Tổng trở vào Zi và tổng trở ra Z0 không thay đổi vì RC 
không làm ảnh hưởng đến cực nền và cực phát. RC đưa vào chỉ làm ảnh hưởng đến việc 
xác định điểm tĩnh điều hành. 
Trương Văn Tám II-20 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
2.11. MẠCH KHUẾCH ÐẠI CỰC NỀN CHUNG 
 Dạng mạch thông dụng và mạch tương đương xoay chiều như hình 2.38 
Phân giải mạch tương đương ta tìm được: 
2.12. PHÂN GIẢI THEO THÔNG SỐ h ÐƠN GIẢN 
Việc phân giải các mạch dùng BJT theo thông số h cũng tương đương như kiểu mẫu 
re. Ở đây ta sẽ không đi sâu vào các chi tiết mà chỉ dừng lại ở những kết quả quan trọng 
nhất của mạch. Các thông số h thường được nhà sản xuất cho biết. Ngoài ra ta cần nhớ 
đến các liên hệ giữa 2 mạch tương đương 
Trương Văn Tám II-21 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
2.12.1. Mạch khuếch đại cực phát chung 
Thí dụ ta xem mạch hình 2.39a và mạch tương đương hình 2.39b 
Phân giải mạch tương đương ta tìm được 
 - Tổng trở vào Zi=R1//R2//Zb (2.56) 
 với: Zb=hie+(1+hfe)RE#hie+hfeRE
 - Tổng trở ra: Zo=RC (2.57) 
 Ghi chú: Trường hợp ta mắc thêm tụ phân dòng CE hoặc mạch điện không có RE (chân 
E mắc xuống mass) thì trong mạch tương đương sẽ không có sự hiện diện của RE
Các kết quả sẽ là: 
Trương Văn Tám II-22 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
2.12.2. Mạch khuếch đại cực thu chung 
Xem mạch hình 2.40a với mạch tương đương 2.40b 
- Tổng trở vào: Zi=R1//R2//Zb
- Tổng trở ra: Mạch tính tổng trở ra như hình 2.40c 
Thông thường hie << hfeRE ⇒ Av # 1 
- Ðộ lợi dòng điện: 
Trương Văn Tám II-23 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
2.12.3. Mạch khuếch đại cực nền chung 
Dạng mạch và mạch tương đương như hình 2.41 
Phân giải mạch tương đương ta tìm được: 
2.13. PHÂN GIẢI THEO THÔNG SỐ h ÐẦY ÐỦ 
Ðiểm quan trọng trong cách phân giải theo thông số h đầy đủ là công thức tính các 
thông số của mạch khuếch đại có thể áp dụng cho tất cả các cách ráp. Chỉ cần chú ý là ở 
mạch cực phát chung là hie, hfe, hre, hoe; ở mạch cực nền chung là hib, hfb, hrb, hob và ở 
mạch cực thu chung là hic, hfc, hrc, hoc. 
Mô hình sau đây là mạch tương đương tổng quát của BJT theo thông số h một cách 
đầy đủ, ở đó người ta xem BJT như một tứ cực. 
Trương Văn Tám II-24 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
 Khác với phần trước, ở đây độ lợi dòng điện Ai được xác định trước. 
Nếu hoRL << 1 ⇒ Ai # hf
Ta tìm lại được dạng quen thuộc Zi=hi nếu số hạng thứ hai rất nhỏ so với số hạng 
thứ nhất 
- Tổng trở ra Zo 
Là tỉ số của điện thế ngõ ra và dòng điện ngõ ra khi ngõ vào nối tắt (vs=0) 
Trương Văn Tám II-25 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Ta sẽ tìm lại được dạng quen thuộc Zo=1/ho khi số hạng thứ hai (của mẫu số) không 
đáng kể so với số hạng thứ nhất. 
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG II 
Bài 1: Hãy thiết kế một mạch phân cực dùng cầu chia điện thế với nguồn điện VCC=24V, 
BJT sử dụng có β=100/si và điều hành tại ICQ=4mA, VCEQ=8v. Chọn VE=1/8VCC. Dùng 
điện trở có giá trị tiêu chuẩn. 
Bài 2: Thiết kế mạch đảo với thông số như hình 2.44. BJT dùng có β=100/si và 
ICsat=8mA. Hãy thiết kế với IB=120%IB Bmax và dùng điện trở tiêu chuẩn. 
Bài 3: Trong mạch điện hình 2.45 
a. Xác định các trị phân cực IB, IB C, VE, VCE . 
 b. Vẽ mạch tương đương xoay chiều với tín hiệu nhỏ (không có CE) 
c. Tính tổng trở vào Zi và độ lợi điện thế 
 của mạch (không có CE) 
 d. Lập lại câu b, c khi mắc CE vào mạch 
Trương Văn Tám II-26 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Bài 4: Trong mạch điện hình 2.46 
a. Xác định trị phân cực IC, VC, VE, VCE . 
b. Vẽ mạch tương đương xoay chiều với tín hiệu nhỏ (không có CE) 
c. Tính tổng trở vào Zi và độ lợi điện thế Av=vo/vi của mạch (không có CE) 
d. Lập lại câu b, c khi mắc CE vào mạch. 
Bài 5: Trong mạch điện hình 2.47 
a. Vẽ mạch tương đương xoay chiều với tín hiệu nhõ 
b. Thiết lập công thức tính Zi, Av
c . Áp dụng bằng số để tính Zi và Av
Bài 6: Trong mạch điện hình 2.48 
Trương Văn Tám II-27 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
 c. Nhận xét gì giữa vo1 và vo2 
Bài 7: Trong mạch điện hình 2.49 
a. Vẽ mạch tương đương xoay chiều với tín hiệu nhỏ 
b. Thiết lập công thức tính tổng trở vào Zi và độ lợi điện thế Av
 c. Áp dụng bằng số để tính Zi và Av. 
Bài 8: Trong mạch điện hình 2.50, Hãy xác định: 
Trương Văn Tám II-28 Mạch Điện Tử 
Chương 2: Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT 
Trương Văn Tám II-29 Mạch Điện Tử