Phương pháp xu hướng bóng bán dẫn

Sự phân cực trong mạch tranzito được thực hiện bằng cách sử dụng hai nguồn một chiều V _BB và V _CC . Sẽ tiết kiệm khi giảm thiểu nguồn DC thành một nguồn thay vì hai nguồn, điều này cũng làm cho mạch đơn giản.

Các phương pháp phân cực transistor thường được sử dụng là

Phương pháp điện trở cơ bản
Sự thiên vị của bộ sưu tập đến cơ sở
Xu hướng với điện trở phản hồi Collector
Thiên vị bộ chia điện áp

Tất cả các phương pháp này có cùng một nguyên tắc cơ bản là thu được giá trị yêu cầu của I _B và I _C từ V _CC trong điều kiện tín hiệu bằng không.

Phương pháp điện trở cơ bản

Trong phương pháp này, một điện trở R _{B có} điện trở cao được nối trong đế, như tên của nó. Các yêu cầu không tín hiệu cơ sở hiện tại được cung cấp bởi V _CC mà chảy qua R _B . Điểm giao nhau của bộ phát gốc là phân cực thuận, vì cơ sở là tích cực đối với bộ phát.

Giá trị yêu cầu của dòng điện cơ bản tín hiệu bằng không và do đó dòng điện thu (như I _C = βI _B ) có thể được tạo ra để chạy bằng cách chọn giá trị thích hợp của điện trở cơ bản RB. Do đó giá trị của R _B sẽ được biết. Hình dưới đây cho thấy một phương pháp điện trở cơ bản của mạch phân cực trông như thế nào.

Gọi I _C là dòng thu tín hiệu 0 cần thiết. Vì thế,

$$ I_B = \ frac {I_C} {\ beta} $$

Xét mạch kín từ V _CC , đế, cực phát và đất, trong khi áp dụng định luật điện áp Kirchhoff, chúng ta nhận được,

$$ V_ {CC} = I_B R_B + V_ {BE} $$

Hoặc là

$$ I_B R_B = V_ {CC} - V_ {BE} $$

vì thế

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE}} {I_B} $$

Vì V _BE nói chung là khá nhỏ so với V _CC , nên cái trước có thể được bỏ qua với ít lỗi. Sau đó,

$$ R_B = \ frac {V_ {CC}} {I_B} $$

Ta biết rằng V _CC là một đại lượng đã biết cố định và I _B được chọn ở một giá trị thích hợp nào đó. Vì R _B có thể được tìm thấy trực tiếp, phương pháp này được gọi làfixed bias method.

Hệ số ổn định

$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$

Trong phương pháp phân biệt xu hướng cố định, I _B độc lập với I _C để,

$$ \ frac {d I_B} {d I_C} = 0 $$

Thay giá trị trên trong phương trình trước,

Hệ số ổn định, $ S = \ beta + 1 $

Do đó, hệ số ổn định trong độ chệch cố định là (β + 1) có nghĩa là I _C thay đổi (β + 1) nhiều lần so với bất kỳ thay đổi nào trong I _CO .

Ưu điểm

Mạch rất đơn giản.
Chỉ có một điện trở R _E là bắt buộc.
Điều kiện xu hướng được thiết lập dễ dàng.
Không có hiệu ứng tải vì không có điện trở ở điểm giao nhau giữa cực phát.

Nhược điểm

Độ ổn định kém vì không thể ngừng phát triển nhiệt.
Hệ số ổn định rất cao. Vì vậy, có rất nhiều khả năng nhiệt biến mất.

Do đó, phương pháp này hiếm khi được sử dụng.

Bộ sưu tập đến Bias cơ sở

Mạch phân cực bộ thu đến mạch phân cực cơ sở giống như mạch phân cực cơ sở ngoại trừ điện trở cơ bản R _B được trả về bộ thu, thay vì nguồn cung cấp V _CC như thể hiện trong hình bên dưới.

Mạch này giúp cải thiện độ ổn định đáng kể. Nếu giá trị của I _C tăng, điện áp trên R _L tăng và do đó V _CE cũng tăng. Điều này sẽ làm giảm các cơ sở hiện tôi _B . Hành động này phần nào bù lại mức tăng ban đầu.

Giá trị yêu cầu của R _B cần thiết để cung cấp cho bộ thu tín hiệu dòng I _{C bằng không} có thể được tính như sau.

Điện áp giảm trên R _L sẽ là

$$ R_L = (I_C + I_B) R_L \ cong I_C R_L $$

Từ hình vẽ,

$$ I_C R_L + I_B R_B + V_ {BE} = V_ {CC} $$

Hoặc là

$$ I_B R_B = V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L $$

vì thế

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L} {I_B} $$

Hoặc là

$$ R_B = \ frac {(V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L) \ beta} {I_C} $$

Áp dụng KVL chúng tôi có

$$ (I_B + I_C) R_L + I_B R_B + V_ {BE} = V_ {CC} $$

Hoặc là

$$ I_B (R_L + R_B) + I_C R_L + V_ {BE} = V_ {CC} $$

vì thế

$$ I_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_L} {R_L + R_B} $$

Vì V _BE gần như không phụ thuộc vào dòng thu, chúng tôi nhận được

$$ \ frac {d I_B} {d I_C} = - \ frac {R_L} {R_L + R_B} $$

Chúng ta biết rằng

$$ S = \ frac {1 + \ beta} {1 - \ beta (d I_B / d I_C)} $$

vì thế

$$ S = \ frac {1 + \ beta} {1 + \ beta \ left (\ frac {R_L} {R_L + R_B} \ right)} $$

Giá trị này nhỏ hơn (1 + β) nhận được đối với mạch phân cực cố định. Do đó, có một sự cải thiện trong sự ổn định.

Mạch này cung cấp phản hồi âm làm giảm độ lợi của bộ khuếch đại. Vì vậy, sự ổn định tăng lên của bộ thu đối với mạch phân cực cơ sở đạt được với chi phí tăng điện áp xoay chiều.

Xu hướng với điện trở phản hồi Collector

Trong phương pháp này, điện trở cơ bản R _B có một đầu của nó được nối với đế và đầu kia với bộ thu như tên gọi của nó. Trong mạch này, dòng cơ bản của tín hiệu không được xác định bởi V _CB nhưng không phải bởi V _CC .

Rõ ràng là V _CB về phía trước những thành kiến ngã ba base-emitter và do đó cơ sở hiện tại tôi _B chảy qua R _B . Điều này làm cho dòng thu tín hiệu bằng không chạy trong mạch. Hình dưới đây cho thấy xu hướng với mạch điện trở phản hồi góp.

Giá trị yêu cầu của R _B cần thiết để cho dòng tín hiệu I _C bằng không có thể được xác định như sau.

$$ V_ {CC} = I_C R_C + I_B R_B + V_ {BE} $$

Hoặc là

$$ R_B = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - I_C R_C} {I_B} $$

$$ = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE} - \ beta I_B R_C} {I_B} $$

Vì $ I_C = \ beta I_B $

Ngoài ra,

$$ V_ {CE} = V_ {BE} + V_ {CB} $$

Hoặc là

$$ V_ {CB} = V_ {CE} - V_ {BE} $$

Từ

$$ R_B = \ frac {V_ {CB}} {I_B} = \ frac {V_ {CE} - V_ {BE}} {I_B} $$

Ở đâu

$$ I_B = \ frac {I_C} {\ beta} $$

Về mặt toán học,

Hệ số ổn định, $ S <(\ beta + 1) $

Do đó, phương pháp này cung cấp độ ổn định nhiệt tốt hơn so với phương pháp phân cực cố định.

Giá trị điểm Q của mạch được hiển thị như

$$ I_C = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE}} {R_B / \ beta + R_C} $$

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$

Ưu điểm

Mạch đơn giản vì nó chỉ cần một điện trở.
Mạch này cung cấp một số ổn định, cho những thay đổi ít hơn.

Nhược điểm

Mạch không ổn định tốt.
Mạch cung cấp phản hồi âm.

Phương pháp phân biệt điện áp

Trong số tất cả các phương pháp cung cấp xu hướng và ổn định, voltage divider bias methodlà cái nổi bật nhất. Ở đây, hai điện trở R ₁ và R ₂ được sử dụng, được kết nối với V _CC và cung cấp xu hướng. Điện trở R _E được sử dụng trong bộ phát cung cấp sự ổn định.

Tên bộ chia điện áp xuất phát từ bộ phân áp được tạo thành bởi R ₁ và R ₂ . Điện áp rơi trên R ₂ phân cực thuận theo đường giao nhau gốc-phát. Điều này gây ra dòng điện cơ bản và do đó dòng điện thu trong điều kiện tín hiệu bằng không. Hình dưới đây cho thấy mạch của phương pháp phân cực phân áp.

Giả sử dòng điện chạy qua điện trở R ₁ là I ₁ . Vì dòng cơ bản I _B rất nhỏ, do đó, có thể giả định với độ chính xác hợp lý rằng dòng điện chạy qua R ₂ cũng là I ₁ .

Bây giờ chúng ta hãy thử suy ra các biểu thức cho dòng điện cực góp và điện áp bộ góp.

Bộ sưu tập hiện tại, tôi _C

Từ mạch, rõ ràng là,

$$ I_1 = \ frac {V_ {CC}} {R_1 + R_2} $$

Do đó, điện áp trên điện trở R ₂ là

$$ V_2 = \ left (\ frac {V_ {CC}} {R_1 + R_2} \ right) R_2 $$

Áp dụng định luật điện áp Kirchhoff cho mạch cơ bản,

$$ V_2 = V_ {BE} + V_E $$

$$ V_2 = V_ {BE} + I_E R_E $$

$$ I_E = \ frac {V_2 - V_ {BE}} {R_E} $$

Kể từ khi tôi _E ≈ I _C ,

$$ I_C = \ frac {V_2 - V_ {BE}} {R_E} $$

Từ biểu thức trên, rõ ràng là I _C không phụ thuộc vào β. V _BE rất nhỏ mà tôi _C không bị ảnh hưởng bởi V _BE cả. Do đó I _C trong mạch này hầu như không phụ thuộc vào các tham số của bóng bán dẫn và do đó đạt được sự ổn định tốt.

Điện áp thu-phát, V _CE

Áp dụng định luật điện áp Kirchhoff cho phía thu,

$$ V_ {CC} = I_C R_C + V_ {CE} + I_E R_E $$

Kể từ khi tôi _E ≅ I _C

$$ = I_C R_C + V_ {CE} + I_C R_E $$

$$ = I_C (R_C + R_E) + V_ {CE} $$

Vì thế,

$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C (R_C + R_E) $$

R _E cung cấp khả năng ổn định tuyệt vời trong mạch này.

$$ V_2 = V_ {BE} + I_C R_E $$

Giả sử có sự tăng nhiệt độ, khi đó dòng điện cực thu I _C giảm làm cho điện áp trên R _E tăng lên. Khi điện áp rơi trên R ₂ là V ₂ , không phụ thuộc vào I _C , giá trị của V _BE giảm. Giá trị giảm của I _B có xu hướng khôi phục I _C về giá trị ban đầu.