Phân cực cho transistoe (P1)

1. Phân cực bằng cầu chia thế

Hình 4-1a là mạch phân cực transistor được dùng rất phổ biến trong các ứng dụng: phân cực bằng cầu chia thế. Mạch phân cực là cầu chia thế gồm 2 điện trở R1 và R2. Vì vậy mạch gọi là mạch phân cực bằng cầu chia thế. Tiếng Anh là Voltage Divider Bias (VDB).

Phân tích đơn giản (simplified analysis). Trong mạch VDB được thiết kế tốt dòng base nhỏ hơn dòng chảy qua cầu chia thế. Do đó dòng base ảnh hưởng không đáng kể lên cầu chia thế. Vì vậy có thể ngắt mạch base khỏi cầu chia thế để có mạch tương đương như hình 4-1b. Trong mạch này, thế ra của cầu chia thế bằng:
VTH = (R2VCC)/(R1+R2)
Lý tưởng thì VTH chính là nguồn nuôi mạch base VBB như hình 4-1c. Phân cực bằng cầu chia thế thực chất là phân cực emitter. Nói cách khác hình 4-1c là mạch tương đương của hình 4-1a. Vậy mạch phân cực VDB tạo ra dòng emitter cố định. Do đó mạch phân cực VDB có điểm Q không phụ thuộc dc.
Có một sai số nhỏ trong cách tiếp cận đơn giản này. Chúng ta sẽ phân tích nó trong các phần sau. Điểm mấu chốt (crucial) ở đây là: trong một mạch VDB được thiết kế tốt, sai số khi sử dụng mạch tương đương hình 4-1c là rất bé. Nói cách khác, các nhà thiết kế chọn lựa có cân nhắc các giá trị linh kiện sao cho mạch hình 4-1a giống như mạch hình 4-1c.
Kết luận: Trong mạch phân cực VDB, sau khi tính VBB, phần tính toán còn lại giống hệt như các bước tính cho mạch phân cực emitter ở chương 3. Ở đây chúng ta liệt kê ra các phương trình có thể dùng khi phân tích mạch VDB.
VBB=(R2/(R1+R2))VCC (4-1)
VE=VBB -VBE (4-2)
IE=VE/RE (4-3)
IC ≈ IE (4-4)
VC = VCC – ICRC (4-5)
VCE = VC – VE (4-6)
Các bước phải làm là:
• Tính thế VBB của cầu chia thế.
• Trừ 0.7V để có thế emitter.
• Chia cho điện trở emitter để có dòng emitter.
• Giả sử dòng collector xấp xỉ dòng emitter.
• Tính thế collector so với đất bằng cách trừ VCC cho sụt thế trên RC.
• Tính thế VCE bằng cách trừ VC cho VE.

Ví dụ: Tính VCE cho mạch hình 4-2.

Cầu chia thế tạo ra thế không tải bằng:

VBB= (2.2KΩ / (10KΩ+2.2KΩ) )10V = 1.8V VE= 1.8V – 0.7V =1.1V

Dòng emitter bằng:

IE = 1.1V/1KΩ = 1.1mA

Vì dòng collector xấp xỉ dòng emitter nên thế collector so với đất bằng:

VC = 10V – (1.1mA)(3.6KΩ)= 6.04V Hiệu thế giữa collector và emitter bằng VCE = 6.04V – 1.1V = 4.94V