1. Khuếch đại phân cực base
Trong phần này chúng ta sẽ phân tích mạch khuyếch đại phân cực base. Mặc dù mạch khuyếch đại base không phổ biến trong các sản phẩm điện tử nhưng các ý tưởng cơ bản của nó được dùng nhiều trong các mạch khuếch đại phức hợp khác.
1.1.Tụ nối
Hình 5-1a là một nguồn thế ac được nối tới đầu vào của một mạch RC. Cấu hình này là mạch tương đương ở đầu vào của nhiều mạch khuếch đại. Vì trở kháng của tụ tỷ lệ nghịch với tần số nên tụ C ngăn cản hoàn toàn thành phần dc của nguồn và chỉ truyền thành phần ac. Ở tần số đủ cao thì trở kháng của tụ bé do đó hầu hết thành phần ac của nguồn xuất hiện trên R. Trong trường hợp này tụ C gọi là tụ nối vì nó nối hoặc chuyển tín hiệu ac đến R. Vai trò của tụ C là cho phép truyền thành phần ac từ nguồn đến mạch khuếch đại mà không làm thay đổi điểm Q của mạch. Để cho một tụ C có thể xem là tụ nối thì tại tần số tín hiệu thấp nhất, trở kháng của tụ phải bé hơn nhiều so với R. Người ta định nghĩa tụ nối tốt nếu thỏa điều kiện:
XC < 0.1R (5-1)
Nghĩa là trở kháng của tụ C phải bé hơn 10 lần R tại tần số hoạt động thấp nhất. Khi thoả mãn qui tắc 10:1, hình 5-1a có thể thay bằng hình 5-1b. Nói cách khác đối với các mạch thỏa qui tắc 10:1 có thể thay thế tất cả các tụ nối C bằng một ngắn mạch đối với thành phần ac Mặt khác nguồn dc có tần số bằng 0 nên trở kháng của C đối với thành phần dc là vô cùng. Bởi vậy, chúng ta sẽ dùng gần đúng sau cho tụ C:
- Đối với thành phần dc tụ C xem như hở mạch.
- Đối với thành phần ac tụ C xem như nối tắt.
1.2.Chế độ DC
Chúng ta hãy xét mạch phân cực base trên hình 5-2a. Thế dc tại base là 0.7V, trong gần đúng bậc 1, dòng IB bằng: IB=30µA. Với hệ số khuyếch đại dòng 100 thì dòng IC bằng IC=3mA. Thế collector bằng
VC=30V-(3mA)(5KΩ)=15V Điểm Q có toạ độ 3mA và 15V.
2.Mạch khuếch đại
Hình 5-2b cho thấy một mạch khuếch đại transistor phân cực base. Các tụ nối được dùng ở đầu vào và đầu ra nhằm cách ly thành phần dc của mạch với nguồn ac vào và với tải RL. Mục đích chính là không cho nguồn ac và trở tải RL thay đổi điểm Q. Trên hình 5-2b, nguồn thế ac có giá trị 100µV. Do tụ nối ngắn mạch đối với thành phần ac nên toàn bộ thành phần ac của nguồn thế vào xuất hiện tại base. Thế ac này sẽ tạo ra dòng base xoay chiều mà nó cộng thêm vào với dòng base một chiều do phân cực. Nói cách khác, dòng base tổng cộng bao gồm dòng dc và ac. Hình 5-3a mô tả tình hình này. Thành phần ac được cộng với thành phần dc. Trong nửa chu kỳ dương, dòng base ac cộng với dòng 30µA của dòng base dc. Trong nửa chu kỳ âm dòng base bị trừ đi. Sự thay đổi của dòng base làm cho dòng IC cũng thay đổi theo cùng qui luật nhưng lớn hơn dc lần. Hình 5-3b cho thấy thành phần dc của dòng collector là 3mA. Sự chồng chất của dòng collector dc và ac tạo ra tín hiệu như hình 5-3b. Do điện trở tải RC, thế tại collector của transistor có dạng như nguồn thế đầu vào nhưng ngược pha như hình 5-3c.
2.1.Dạng sóng
Hình 5-4 là mạch khuếch đại phân cực base và dạng sóng (wave form) của nó. Nguồn thế ac là một hiệu thế điều hoà có biên độ bé. Nó được nối tới base, tại đây nó chồng chất với thành phần dc 0.7V. Sự biến đổi của thế base tạo ra sự biến đổi dòng base, dòng collector và vì vậy cả thế collector. Kết qủa thế collector là một thế dạng sin có thành phần dc là 15V. Do tác dụng của tụ nối, trên tải RL chỉ có thành phần ac.
2.2.Hệ số khuếch đại thế
Hệ số khuyếch đại thế của một mạch khuyếch đại là tỷ số thế ac lối ra chia cho thế ac lối vào.
A=Vout / Vin (5-2)
Ví dụ, nếu thế trên tải là 50mV trong khi thế vào là 100µV thì A= 50mV/ 100µV = 500,A=500 có nghĩa là thế ra lớn hơn thế vào 500 lần.