<< Chapter < Page Chapter >> Page >

Ta có thể tính gm bằng cách lấy đạo hàm của IC theo VBE.

g m = dI C dV BE = I CES VT . e V BE V T size 12{g rSub { size 8{m} } = { { ital "dI" rSub { size 8{C} } } over { ital "dV" rSub { size 8{ ital "BE"} } } } = { {I rSub { size 8{ ital "CES"} } } over { ital "VT"} } "." e rSup { size 8{ { {V rSub { size 6{ ital "BE"} } } over {V rSub { size 6{T} } } } } } } {}

g m = I C V T ( Ω ) size 12{g rSub { size 8{m} } = { {I rSub { size 8{C} } } over {V rSub { size 8{T} } } } \( %OMEGA \) } {}

Ở nhiệt độ bình thường (250C) ta có: g m = I C 26 mV size 12{g rSub { size 8{m} } = { {I rSub { size 8{C} } } over {"26" ital "mV"} } } {}

Tổng trở vào của transistor:

BJTiin+-vinHình 34

Người ta định nghĩa tổng trở vào của transistor bằng mô hình sau đây:

Ta có hai loại tổng trở vào: tổng trở vào nhìn từ cực phát E và tổng trở vào nhìn từ cực nền B.

Tổng trở vào nhìn từ cực phát E:

ie = -iin+-vbe = -vinHình 35

ECB

Theo mô hình của transistor đối với tín hiệu xoay chiều, ta có mạch tương đương ở ngõ vào như sau:

-+EB’Biereibrb-+EB’Biereie

Hình 36Vì ie=(+1)ib nên mạch trên có thể vẽ lại như hình phía dưới bằng cách coi như dòng ie chạy trong mạch và phải thay rb bằng r b β + 1 size 12{ { {r rSub { size 8{b} } } over {β+1} } } {} .

Vậy: R in = v be i e = r b β + 1 + r e = r b + ( β + 1 ) r e β + 1 size 12{R rSub { size 8{ ital "in"} } = { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {i rSub { size 8{e} } } } = { {r rSub { size 8{b} } } over {β+1} } +r rSub { size 8{e} } = { {r rSub { size 8{b} } + \( β+1 \) r rSub { size 8{e} } } over {β+1} } } {}

Đặt: h­ie = rb+(+1).re

Suy ra: R in = h ie β + 1 size 12{R rSub { size 8{ ital "in"} } = { {h rSub { size 8{ ital "ie"} } } over {β+1} } } {}

Do >>1, rb nhỏ nên r b β + 1 << r e size 12{ { {r rSub { size 8{b} } } over {β+1} } "<<"r rSub { size 8{e} } } {} nên người ta thường coi như:

BEC+-vbe = vinib = iinHình 37 R in = r e + r b β + 1 r e size 12{R rSub { size 8{ ital "in"} } =r rSub { size 8{e} } + { {r rSub { size 8{b} } } over {β+1} } approx r rSub { size 8{e} } } {}

Tổng trở vào nhìn từ cực nền B:

Xem mô hình định nghĩa sau (hình 37):

Mạch tương đương ngõ vào:

+-EB’Bibrbiere-+EB’Bibrbib

Hình 38

Do ie=(+1)ib nên mạch hình (a) có thể được vẽ lại như mạch hình (b).

Vậy: R in = v be i b = r b + ( β + 1 ) r e = h ie size 12{R rSub { size 8{ ital "in"} } = { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {i rSub { size 8{b} } } } =r rSub { size 8{b} } + \( β+1 \) r rSub { size 8{e} } =h rSub { size 8{ ital "ie"} } } {}

Người ta đặt: r=(1+).rere

Thông thường re>>rb nên: Rin=hie rre

Ngoài ra, r e = 26 mV I E 26 mV I C = 1 I C 26 mV = 1 g m size 12{r rSub { size 8{e} } = { {"26" ital "mV"} over {I rSub { size 8{E} } } } approx { {"26" ital "mV"} over {I rSub { size 8{C} } } } = { {1} over { { {I rSub { size 8{C} } } over {"26" ital "mV"} } } } = { {1} over {g rSub { size 8{m} } } } } {} ; Vậy: r π = β g m size 12{r rSub { size 8{π} } = { {β} over {g rSub { size 8{m} } } } } {} r e = 1 g m size 12{r rSub { size 8{e} } = { {1} over {g rSub { size 8{m} } } } } {}

Ta chú ý thêm là: r e v be i e = 1 g m g m v be = i e i c = βi b size 12{r rSub { size 8{e} } approx { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {i rSub { size 8{e} } } } = { {1} over {g rSub { size 8{m} } } } drarrow g rSub { size 8{m} } v rSub { size 8{ ital "be"} } =i rSub { size 8{e} } approx i rSub { size 8{c} } =βi rSub { size 8{b} } } {} ; g m v be = βi b size 12{ drarrow g rSub { size 8{m} } v rSub { size 8{ ital "be"} } =βi rSub { size 8{b} } } {}

Hiệu ứng early (early effect)

Ta xem lại đặc tuyến ngõ ra của transistor trong cách mắc cực phát chung. Năm 1952. J.Early thuộc phòng thí nghiệm Bell đã nghiên cứu và hiện tượng này được mang tên Ông. Ông nhận xét:

Ở những giá trị cao của dòng điện cực thu IC, dòng IC tăng nhanh theo VCE (đặc tuyến có dốc đứng).

Ở những giá trị thấp của IC, dòng IC tăng không đáng kể khi VCE tăng (đặc tuyến gần như nằm ngang).

01020304050VCE(volt)Early voltageVCE = -VA = -200VIC(mA)0VCE(volt)IC(mA)ICQVCEQQIC = ICQVCE = VCE -(-VA) = VCE + VA  VAHình 39Nếu ta kéo dài đặc tuyến này, ta thấy chúng hội tụ tại một điểm nằm trên trục VCE. Điểm này được gọi là điểm điện thế Early VA. Thông thường trị số này thay đổi từ 150V đến 250V và người ta thường coi VA = 200V.

Người ta định nghĩa tổng trở ra của transistor:

r 0 = ΔV CE I C = V CE ( V A ) I C 0 = V CE + V A I C size 12{r rSub { size 8{0} } = { {ΔV rSub { size 8{ ital "CE"} } } over {I rSub { size 8{C} } } } = { {V rSub { size 8{ ital "CE"} } - \( - V rSub { size 8{A} } \) } over {I rSub { size 8{C} } - 0} } = { {V rSub { size 8{ ital "CE"} } +V rSub { size 8{A} } } over {I rSub { size 8{C} } } } } {}

Thường VA>>VCE nên: r 0 = V A I C = 200 V I C size 12{r rSub { size 8{0} } = { {V rSub { size 8{A} } } over {I rSub { size 8{C} } } } = { {"200"V} over {I rSub { size 8{C} } } } } {}

Mạch tương đương xoay chiều của bjt:

Với tín hiệu có biện độ nhỏ và tần số không cao lắm, người ta thường dùng hai kiểu mẫu sau đây:

Kiểu hỗn tạp: (hybrid-)

Với mô hình tương đương của transistor và các tổng trở vào, tổng trở ra, ta có mạch tương đương hỗn tạp như sau:

BCEvbeibrbrgmvberoicHình 40(a)

Kiểu mẫu re: (re model)

Cũng với mô hình tương đương xoay chiều của BJT, các tổng trở vào, tổng trở ra, ta có mạch tương đương kiểu re. Trong kiểu tương đương này, người ta thường dùng chung một mạch cho kiểu ráp cực phát chung và cực thu chung và một mạch riêng cho nền chung.

  • Kiểu cực phát chung và thu chung:

BC (E)E (C)vbeibreibroicHình 40(b)IBICvàoraKiểu cực phát chungIBIEvàoraKiểu cực thu chung

  • Kiểu cực nền chung

BCBiereieicHình (c)roIEICvàoraKiểu cực nền chung

Thường người ta có thể bỏ ro trong mạch tương đương khi RC quá lớn.

Kiểu thông số h: (h-parameter)

Nếu ta coi vbe và ic là một hàm số của iB và vCE, ta có:

vBE = f(iB,vCE) và iC = f(iB,vCE)

Lấy đạo hàm:

v be = dv BE = δv BE δi B di B + δv BE δv CE dv CE size 12{v rSub { size 8{ ital "be"} } = ital "dv" rSub { size 8{ ital "BE"} } = { {δv rSub { size 8{ ital "BE"} } } over {δi rSub { size 8{B} } } } ital "di" rSub { size 8{B} } + { {δv rSub { size 8{ ital "BE"} } } over {δv rSub { size 8{ ital "CE"} } } } ital "dv" rSub { size 8{ ital "CE"} } } {}

i c = di C = δi C δi B di B + δi C δv CE dv CE size 12{i rSub { size 8{c} } = ital "di" rSub { size 8{C} } = { {δi rSub { size 8{C} } } over {δi rSub { size 8{B} } } } ital "di" rSub { size 8{B} } + { {δi rSub { size 8{C} } } over {δv rSub { size 8{ ital "CE"} } } } ital "dv" rSub { size 8{ ital "CE"} } } {}

Trong kiểu mẫu thông số h, người ta đặt:

h ie = δv BE δi B ; size 12{h rSub { size 8{ ital "ie"} } = { {δv rSub { size 8{ ital "BE"} } } over {δi rSub { size 8{B} } } } ;} {} h re = δv BE δv CE size 12{h rSub { size 8{ ital "re"} } = { {δv rSub { size 8{ ital "BE"} } } over {δv rSub { size 8{ ital "CE"} } } } } {} ; h fe = β = δi C δi B size 12{h rSub { size 8{ ital "fe"} } =β= { {δi rSub { size 8{C} } } over {δi rSub { size 8{B} } } } } {} ; h oe = δi C δv CE size 12{h rSub { size 8{ ital "oe"} } = { {δi rSub { size 8{C} } } over {δv rSub { size 8{ ital "CE"} } } } } {}

Vậy, ta có:

vbe­ = hie.ib + hre.vce

ic = hfe.ib + hoe.vce

Từ hai phương trình này, ta có mạch điện tương đương theo kiểu thông số h:

BCEvbeibhiehrevcehfeib

Hình 41vce~+-

hre thường rất nhỏ (ở hàng 10-4), vì vậy, trong mạch tương đương người ta thường bỏ hre.vce.

So sánh với kiểu hỗn tạp, ta thấy rằng:

h ie = r b + ( β + 1 ) r e = r b + size 12{h rSub { size 8{ ital "ie"} } =r rSub { size 8{b} } + \( β+1 \) r rSub { size 8{e} } =r rSub { size 8{b} } +rπ} {}

Do rb<<r nên hie = r

Nếu bỏ qua hre, ta thấy:

i b = v be h ie size 12{i rSub { size 8{b} } = { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {h rSub { size 8{ ital "ie"} } } } } {} Vậy: h fe i b = h fe . v be h ie size 12{h rSub { size 8{ ital "fe"} } i rSub { size 8{b} } =h rSub { size 8{ ital "fe"} } "." { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {h rSub { size 8{ ital "ie"} } } } } {}

Do đó, g m v be = h fe i b = h fe v be h fe size 12{g rSub { size 8{m} } v rSub { size 8{ ital "be"} } =h rSub { size 8{ ital "fe"} } i rSub { size 8{b} } =h rSub { size 8{ ital "fe"} } { {v rSub { size 8{ ital "be"} } } over {h rSub { size 8{ ital "fe"} } } } } {} ;

Hay g m = h fe h ie size 12{g rSub { size 8{m} } = { {h rSub { size 8{ ital "fe"} } } over {h rSub { size 8{ ital "ie"} } } } } {}

Ngoài ra, r 0 = 1 h oe size 12{r rSub { size 8{0} } = { {1} over {h rSub { size 8{ ital "oe"} } } } } {}

Các thông số h do nhà sản xuất cho biết.

Trong thực hành, r0 hay 1 h oe size 12{ { {1} over {h rSub { size 8{ ital "oe"} } } } } {} mắc song song với tải. Nếu tải không lớn lắm (khoảng vài chục K trở lại), trong mạch tương đương, người ta có thể bỏ qua r0 (khoảng vài trăm K).

BCEvbeibrgmvberoicHình 42BCEvbeibhiehfeibic

Mạch tương đương đơn giản: (có thể bỏ r0 hoặc 1 h oe size 12{ { {1} over {h rSub { size 8{ ital "oe"} } } } } {} )

Bài tập cuối chương

  1. Tính điện thế phân cực VC, VB, VE trong mạch:

=100/Si

  1. Tính IC, VCE trong mạch điện:

=100/SiIC

  1. =100/SiVCVEVBTính VB, VC, VE trong mạch điện:

Get the best College algebra course in your pocket!





Source:  OpenStax, Mạch điện tử. OpenStax CNX. Aug 07, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10892/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Mạch điện tử' conversation and receive update notifications?

Ask