Transistor

Transistor mắc theo kiểu C chung

Transistor mắc theo kiểu C chung tạo ra điện áp đầu ra trên tải được lấy từ cực E  cùng pha với tín hiệu đầu vào.

Transistor mắc theo kiểu C chung :  các tín hiệu đầu vào được đưa vào cực B của transistor và tín hiệu đầu ra được lấy từ cực E. Do đó, Cực E sẽ chung cho cả đầu vào và đầu ra. Kiểu này này được gọi là C chung, (CC) vì cực C được “nối đất” .

Transistor mắc theo kiểu C chung (CC) đối lập với Transistor mắc theo kiểu E chung (CE),đó là điện trở tải sẽ được chuyển từ cực C , sang cực E ký hiệu hình dưới R E .

Transistor mắc theo kiểu C chung thường được sử dụng khi nguồn đầu vào trở kháng cao cần được kết nối với tải đầu ra trở kháng thấp yêu cầu độ lợi dòng cao. Hãy xem xét mạch khuếch đại C chung dưới đây.

Có thể bạn quan tâm

Transistor mắc theo kiểu C chung NPN

 

Các điện trở R1 và R2 tạo thành một mạch phân áp đơn giản được sử dụng để phân cực transistor NPN cho nó hoạt động. VB có thể dễ dàng được tính toán bằng cách sử dụng công thức phân áp đơn giản như được hiển thị ở dưới.

Mạch chia điện áp

Với cực C của transistor nối trực tiếp với VCC và không có điện trở (R C = 0) bất kỳ dòng điện cực C sẽ tạo ra một điện áp rơi trên điện trở RE .

Tuy nhiên, trong mạch khuếch đại C chung, điện áp giảm tương tự, VE đại diện cho điện áp đầu ra VOUT .

Lý tưởng nhất là chúng ta muốn điện áp DC giảm trên R E bằng một nửa điện áp nguồn VCC để làm cho điện áp đầu ra tĩnh của transistor nằm ở đâu đó ở giữa các đường cong đặc tuyến cho phép tín hiệu đầu ra tối đa không bị cắt. Do đó, sự lựa chọn RE phụ thuộc rất nhiều vào IB và độ lợi dòng điện của transistor Beta β .

Khi điểm tiếp giáp PN E-B được phân cực thuận, dòng điện IB chạy qua lớp tiếp giáp đến cực E làm cho hoạt động của transistor gây ra dòng điện cực C lớn hơn nhiều I C chạy qua. Do đó, IE là sự kết hợp của dòng IB và IC : IE  = IB  + IC . Tuy nhiên, vì dòng điện IB là cực kỳ nhỏ so với dòng IC, do đó dòng IE xấp xỉ bằng dòng IC. Do đó IE  ≈ IC

Như với Transistor mắc theo kiểu E chung (CE), tín hiệu đầu vào đi qua cực B của transistor và như chúng ta đã nói trước đây, tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại được lấy từ đầu cực E của bộ khuếch đại. Tuy nhiên, vì chỉ có một điểm tiếp giáp pn phân cực thuận giữa cực B của transistor và cực E , nên bất kỳ tín hiệu đầu vào nào được áp dụng cho cực B đều đi trực tiếp qua lớp tiếp giáp tới cực E. Do đó, tín hiệu đầu ra có mặt tại cực E cùng pha với tín hiệu đầu vào được đưa vào ở cực B.

Khi tín hiệu khuếch đại đầu ra được lấy từ trên tải cực E còn được gọi là một mạch lặp lại emitơ với bất kỳ thay đổi điện áp tín hiệu đầu vào cực B, ngoại trừ việc nó vẫn còn khoảng 0,7 volt (V BE ) dưới điện áp cơ bản. Do đó V IN và V OUT cùng pha tạo ra độ lệch pha bằng không giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra.

Phải nói rằng, lớp tiếp giáp pn B-E hoạt động như một điốt phân cực thuận và đối với tín hiệu đầu vào AC nhỏ, điểm tiếp giáp điốt này có điện trở được cho bởi: r ‘ e  = 25mV / I e trong đó 25mV là điện áp nhiệt của lớp tiếp ở nhiệt độ phòng (25 o C) và I e là dòng cực phát. Vì vậy, khi dòng phát tăng, điện trở của cực phát giảm một lượng tỷ lệ thuận.

Dòng điện cực B chảy qua trở kháng lớp tiếp giáp B-E này cũng chảy ra và thông điện trở cực phát kết nối bên ngoài R E . Hai điện trở này mắc nối tiếp do đó hoạt động như một mạch chia điện áp tạo ra sự sụt áp. Vì giá trị của r ‘ e rất nhỏ và R E lớn hơn nhiều, thường nằm trong dải kilohms (kΩ), do đó độ lớn của điện áp đầu ra của bộ khuếch đại nhỏ hơn điện áp đầu vào của nó.

Tuy nhiên, trên thực tế, độ lớn của điện áp đầu ra thường nằm trong giá trị 98 đến 99% của điện áp đầu vào và được coi là độ lợi hợp nhất.

Chúng ta có thể tính toán độ lợi điện áp, V A của bộ khuếch đại C chung bằng cách sử dụng công thức phân áp như được hiển thị giả sử rằng điện áp V B là điện áp đầu vào V IN .

Độ lợi điện áp transistor mắc theo kiểu C chung

 

Vì vậy bộ khuếch đại C chung không thể cung cấp khả năng khuếch đại điện áp và một biểu thức khác được sử dụng để mô tả mạch khuếch đại C chung là như một mạch đệm điện áp. Do đó, vì tín hiệu đầu ra sát với đầu vào và cùng pha với đầu vào nên mạch C chung do đó là bộ khuếch đại độ lợi điện áp thống nhất không đảo.

Bài tập transistor mắc theo kiểu C chung 1

Mạch khuếch đại cực C chung được cấu tạo bằng cách sử dụng transistor lưỡng cực NPN và mạch phân phân áp. Nếu R 1  = 5k6Ω, R 2  = 6k8Ω và điện áp nguồn là 12 vôn. Tính các giá trị của: V B , V C và V E , cường độ dòng điện  ra I E ,  điện trở trong của lớp tiếp giáp B-E  r ‘e và độ lợi điện áp của bộ khuếch đại AV khi sử dụng điện trở tải 4k7Ω. Đồng thời vẽ mạch cuối cùng và đường đặc tuyến tương ứng với đường tải.

1. Điện áp  V B

 

2. Điện áp Collector, V C . Vì không có điện trở tải của cực C, và được kết nối trực tiếp với nguồn cung cấp một chiều, do đó V C = V CC = 12 volt.

3. Điện áp V E

 

4. Dòng IE

 

5. Điện trở , r ‘ e

 

6. Độ lợi điện áp, A V

Mạch khuếch đại C chung với dòng tải

 

Trở kháng đầu vào C chung

Mặc dù bộ khuếch đại C chung không tốt trong việc trở thành bộ khuếch đại điện áp, bởi vì như chúng ta đã thấy, độ lợi điện áp tín hiệu nhỏ của nó xấp xỉ bằng một (A V  ≅ 1), tuy nhiên, nó tạo ra một mạch đệm điện áp rất tốt do Trở kháng đầu vào cao (Z IN ) và đầu ra thấp (Z OUT ), cung cấp sự cách ly giữa nguồn tín hiệu đầu vào khỏi tải trở kháng tải.

Một tính năng hữu ích khác của bộ khuếch đại C chung là nó cung cấp độ lợi dòng điện (A i ) miễn là nó đang dẫn. Đó là nó có một dòng điện lớn chảy từ C tới E, để đáp ứng với một sự thay đổi nhỏ của IB . Dòng điện một chiều đơn giản là: V CC / R E có thể lớn nếu R E nhỏ.

Các mạch kiểu C chung thông dụng :

Bộ khuếch đại C chung

 

Để phân tích điện áp xoay chiều của mạch, các tụ điện bị ngắn mạch và V CC bị ngắn mạch (trở kháng bằng không). Do đó, mạch tương đương được đưa ra như được hiển thị với dòng điện và điện áp được cho là:

 
 
 

Trở kháng đầu vào, Z IN của mạch C chung là:

 

Nhưng vì Beta, β nói chung lớn hơn 1 (thường trên 100), biểu thức của: β + 1 có thể được rút gọn thành chỉ Beta, β khi phép nhân với 100 hầu như giống như phép nhân với 101. Do đó:

Trở kháng cực B của bộ khuếch đại C chung

 

Trong đó: β là độ lợi dòng điện của transistor, R e là điện trở cực E tương đương và r ‘ e là điện trở xoay chiều của điốt B-E. Lưu ý rằng vì giá trị của R e thường lớn hơn nhiều so với điện trở tương đương của điốt, r ‘ e (kilo-ohms so với một vài ohms), trở kháng Cực B của bóng bán dẫn có thể được đưa ra đơn giản là: β * R e .

Một điểm thú vị cần lưu ý ở đây là trở kháng cực B đầu vào của transistor, Z IN (base) có thể được điều khiển bởi giá trị của điện trở cực E R E hoặc điện trở tải R L khi chúng được kết nối song song.

Trong khi phương trình trên cho chúng ta trở kháng đầu vào khi nhìn vào chân B của transistor, nó không cho chúng ta trở kháng đầu vào thực sự mà tín hiệu nguồn sẽ thấy khi nhìn vào mạch khuếch đại hoàn chỉnh. Đối với điều đó, chúng ta cần phải xem xét hai điện trở tạo nên mạch phân áp. Như vậy:

Trở kháng đầu vào bộ khuếch đại C chung

Bài tập transistor mắc theo kiểu C chung 2

Sử dụng mạch khuếch đại C chung trước đó ở trên, tính trở kháng đầu vào của cực B transistor và tầng khuếch đại nếu điện trở tải, R L là 10kΩ và độ lợi dòng điện bóng bán dẫn NPN là 100.

1. Điện trở  r ‘ e

 

2. Điện trở tải tương đương, R e

 

3. Trở kháng cực B của transistor, Z BASE

 

2. Trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại, Z IN (stage)

 

Vì trở kháng Cực B của bóng bán dẫn là 322kΩ cao hơn nhiều so với trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại chỉ 2,8kΩ , do đó trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại C chung được xác định bằng tỷ số của hai điện trở phân cực, R 1 và R 2 .

Trở kháng đầu ra của mạch C chung

Để xác định trở kháng đầu ra Z OUT  của bộ khuếch đại CC nhìn từ tải trở lại đầu cực phát của bộ khuếch đại, trước tiên chúng ta phải loại bỏ tải vì chúng ta muốn xem điện trở hiệu dụng của bộ khuếch đại đang dẫn tải. Do đó, mạch tương đương xoay chiều khi nhìn vào đầu ra của bộ khuếch đại được cho là:

Từ trên, trở kháng đầu vào B được cho là: B  = R 1 || R 2 . Độ lợi dòng điện được cho là: β . Do đó, phương trình đầu ra được cho là:

Khi đó chúng ta có thể thấy rằng điện trở cực phát, R E song song với toàn bộ trở kháng của bóng bán dẫn quay trở lại đầu cực E của nó.

Nếu chúng ta tính toán trở kháng đầu ra của mạch khuếch đại C chung bằng cách sử dụng các giá trị thành phần từ trên xuống, nó sẽ cho trở kháng đầu ra Z OUT nhỏ hơn 50Ω (49,5Ω) nhỏ hơn nhiều so với trở kháng đầu vào cao hơn, Z IN (BASE) đã tính toán trước đó.

Do đó, chúng ta có thể thấy rằng kiểu C chung có trở kháng đầu vào rất cao và trở kháng đầu ra rất thấp cho phép nó truyền tải trở kháng thấp. Trong thực tế, do các bộ khuếch đại CC trở kháng đầu vào tương đối cao và trở kháng đầu ra rất thấp nên nó thường được sử dụng như một bộ khuếch đại đệm độ lợi thống nhất.

Sau khi xác định rằng trở kháng đầu ra, Z OUT của bộ khuếch đại ví dụ của chúng tôi ở trên là xấp xỉ 50Ω theo tính toán, nếu bây giờ chúng ta kết nối trở lại điện trở tải 10kΩ vào mạch, trở kháng đầu ra kết quả sẽ là:

Mặc dù điện trở tải là 10kΩ, nhưng điện trở đầu ra tương đương vẫn ở mức thấp 49,3Ω. Điều này là do R L lớn so với Z OUT , do đó để truyền công suất cực đại, R L phải bằng Z OUT . Vì độ lợi điện áp của bộ khuếch đại C chung được coi là (1), nên độ lợi công suất của bộ khuếch đại phải bằng với độ lợi dòng của nó, vì P = V * I.

Vì độ lợi dòng điện của mạch C chung được định nghĩa là tỷ số của dòng điện E so với dòng điện B , γ = I E / I B  = β + 1 , do đó, độ lợi dòng điện của bộ khuếch đại phải xấp xỉ bằng Beta (β).

Tóm tắt về transistor mắc theo kiểu C chung

Chúng ta đã thấy trong hướng dẫn này về Transistor mắc theo kiểu C chung nó có cái tên như vậy là vì cực C của BJT là chung cho cả đầu vào và đầu ra mạch như không có trở kháng cực thu R C .

Độ lợi điện áp của bộ khuếch đại C chung xấp xỉ bằng 1 (A v  ≅ 1) và độ lợi dòng điện A i xấp xỉ bằng Beta, (A i ≅β) tùy thuộc vào giá trị của các transistor cụ thể Giá trị beta có thể cao.

Chúng tôi cũng đã thấy thông qua tính toán, rằng trở kháng đầu vào, Z IN cao trong khi trở kháng đầu ra của nó, Z OUT thấp nên nó hữu ích cho mục đích trở kháng hoặc làm mạch đệm giữa nguồn điện áp và tải trở kháng thấp.

Khi bộ khuếch đại C chung (CC) nhận tín hiệu đầu vào từ cực B với điện áp đầu ra được lấy từ tải của cực E, điện áp đầu vào và đầu ra là “cùng pha” ( lệch pha 0 o ) do đó mạch C chung còn được gọi là mạch lặp emitơ vì điện áp đầu ra theo sau đầu vào.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button