bài giảng môn kỹ thuật điện từ

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Điện – Điện Tử BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Biên soạn: Phạm Văn Tâm dh10h2@gmail.com ngotienvietanh@gmail.com CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE 1.1 Diode chỉnh lưu: Ký hiệu: A K Đặc tuyến V-A: ID + V g = 0.7Vđối với D làm Si + V g = 0.3Vđối với D làm Ge VBR -IS Vg VD CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE Phân cực thuận: I D = I S (exp Với: VT = VD - 1) hVT KT = 26 mV nhiệt độ thường 270C q £ h £ :Hằng số phụ thuộc vào vật liệu VT: Hiệu điện nhiệt VD: Hiệu điện đầu diode K: số Boltzman T: nhiệt độ Kelvin q = 1.6x10-19C: điện tích IS: dòng điện bão hòa Phân cực nghịch: ID = CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE 1.2 Mơ hình tương đương gần Diode + Diode lý tưởng: + VD Khi E ³0 : D dẫn - :VD = + VD - Khi E < 0: D ngắt: hở mạch Vg D ly tuong + Diode thường: + VD - Vg D ly tuong Khi E ³ Vg : D dẫn :VD = Vγ + Khi E < Vg : D ngắt: hở mạch VD - CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE 1.3 Ứng dụng Diode a Diode mạch điện chiều VD1: Cho mạch hình vẽ: Biết E = 5V,R = 220, Diode làm Si Tìm VR ID Giải AD K2 ta có: -E + 0.7 + VR = → VR = 4.3V ID = IR = VR/R = 0.02A VD2: Lặp lại VD1 đảo chiều diode CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b Diode mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu b.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ Cho mạch hình vẽ biết Vi = Vmsinωt, Diode làm Si + Vẽ dạng sóng vào + Tính điện áp trung bình ngõ + Tính dịng trung bình qua tải + Tính điện áp hiệu dụng ngõ + Điện áp ngược cực đại đầu Diode D a AC 220V Vi b + Vo RL - CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b Diode mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu b.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ Dạng sóng vào ra: v (V) v (V) vi Vm Vm Vm – 0.7 vo vo 0.7 p 2p wt TH Diode lý tưởng vi p 2p wt TH Diode thường Điện áp trung bình ngõ tính theo cơng thức: T VDC = VDC = v(t )dt T ò0 Vm - 0.7 p CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b Diode mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu b.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ Dòng trung bình ngõ ra: V I DC = DC RL Điện áp hiệu dụng ngõ tính theo cơng thức: T Vhd = Vhd = v (t )dt T ò0 Vm - 0.7 Điện áp ngược cực đại đầu Diode: Vngmax = Vm Các công thức Diode lý tưởng giống Diode thường bỏ số 0.7 CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b.2 Mạch chỉnh lưu tồn kỳ với biến có điểm giữa: Cho mạch hình vẽ biết Vi = Vmsinωt, Diode làm Si D1 Va + RL Vi Vo - AC 220V Vi Vb D2 + Vẽ dạng sóng vào + Tính điện áp trung bình ngõ + Tính dịng trung bình qua tải + Tính điện áp hiệu dụng ngõ + Điện áp ngược cực đại đầu Diode CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b.2 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ với biến có điểm giữa: + Dạng sóng vào V (V) Vm V (V) vi Vm Vm - 0.7 vo vi vo 0.7 p 2p wt TH Diode lý tưởng + Điện áp trung bình ngõ VDC = 2(Vm - 0.7) p + Điện áp hiệu dụng ngõ Vm - 0.7 + Điện áp ngược cực đại Vhd = VngmaxD1 = VngmaxD2 = 2Vm – 0.7 p 2p TH Diode thường wt CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b.3 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode: Cho mạch hình vẽ biết Vi = Vmsinωt, Diode làm Si + D1 D2 a vo RL Vi AC 220v b D3 D4 - + Vẽ dạng sóng vào + Tính điện áp trung bình ngõ + Tính dịng trung bình qua tải + Tính điện áp hiệu dụng ngõ + Điện áp ngược cực đại đầu Diode CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b.3 Mạch chỉnh lưu tồn kỳ dùng cầu Diode: + Vẽ dạng sóng vào V (V) Vm v (V) vi Vm Vm – 1.4 vo vi vo 1.4 p 2p wt TH Diode lý tưởng p TH Diode thường + Điện áp trung bình ngõ VDC = 2(Vm - 1.4) p + Điện áp trung bình ngõ Vhd = Vm - 1.4 + Điện áp ngược cực đại đầu D VngmaxD1,D2,D3,D4 = Vm – 0.7 2p wt CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE 1.4 Mạch nhân a Mạch nhân bán kỳ b Mạch nhân toàn kỳ CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b Mạch nhân toàn kỳ c Mạch nhân 3, nhân Bán kỳ dương đầu: D1 dẫn C1 nạp đến VC1 = Vm Bán kỳ âm đầu: D2 dẫn, C5 nạp đến VC5 = 2Vm Bán kỳ (+) kế tiếp: D3 dẫn, tụ C3 nạp đến VC3 = 2Vm Bán kỳ (-) kế tiếp: D4 dẫn, tụ C6 nạp đến VC6 = 2Vm đầu C1+C3 = 3Vm đầu C5+C6 = 4Vm CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.1 Mạch phân cực BJT BJT hoạt động vùng: + Vùng Khuếch đại hay tuyến tính - Mối nối B – E phân cực thuận - Mối nối B – C phân cực nghịch + Vùng bảo hòa - Mối nối B – E phân cực thuận - Mối nối B – C phân cực thuận + Vùng ngắt - Mối nối B –E phân cực nghịch Quan hệ dòng qua cực TST: IE ≈ IC = β.IB CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.1 Mạch phân cực BJT Phương pháp chung để giải mạch phân cực: - Xét vòng BE kết hợp với điều kiện IC =β.IB ta tìm IC,IB - Xét vịng CE tìm VCE vẽ đường tải tĩnh (DCLL) a Phân cực kiểu định dòng VCC Xét vòng BE: RB RC RE Biết RB, RC, RE, β - Tìm ICQ, VCEQ - Vẽ đường tải tĩnh ICQ = (VCC – 0.7)/(RE + RB/β) (1) Xét vòng CE: VCEQ = VCC – IC(RC + RE) (2) Phương trình đường tải tĩnh DCLL(Vẽ hàm IC theo biến VCE) Từ (2) suy ra: IC =-VCE/(RC + RE) + VCC/(RC+RE) Đây đường thẳng qua điểm A1(VCC, 0); A2(0, VCC/(RC + RE)) CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR Đường tải tĩnh Tại A1: TST ngắt Tại A2: TST dẫn bão hòa 2.1 Mạch phân cực BJT b Phân cực hồi tiếp từ collector VCC Biết R1, R2, R3, β Xét vòng BE: R1 ICQ = (VCC – 0.7)/(R1 + R3 + R2/β) R2 - Tìm ICQ, VCEQ Xét vịng CE: - Vẽ đường tải tĩnh VCEQ = VCC – IC(R1 + R3) R3 Phương trình đường tải tĩnh DCLL: Giống mạch phân cực kiểu định dòng CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR VCC 2.1 Mạch phân cực BJT c Phân cực kiểu phân áp RB1 RC RB2 RE Biết RB1, RB2, RC, RE, β - Tìm ICQ, VCEQ - Vẽ đường tải tĩnh AD Định lý Thevenin: VCC RC + - Xét vòng BE: ICQ = (Vth – 0.7)/(RE + Rth) Rth Xét vòng CE: Vth RE Với: Vth = VCC.RB2/(RB1+RB2) Rth = RB1.RB2/(RB1 + RB2) VCEQ = VCC – IC(RC + RE) Phương trình đường tải tĩnh DCLL: Giống mạch phân cực kiểu định dòng CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.2 Mạch phân cực JFET Phương pháp chung để giải mạch phân cực JFET + Xét vòng GS kết hợp với phương trình đặc tuyến truyền đạt,IG =0 ta tìm VGS, ID, vẽ đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực + Xét vòng DS, ID = IS ta tìm VD, VS, VDS a Mạch phân cực cố định Biết RD, RG, VDD, VGG, điện áp thắt kênh VP, dòng máng bão hòa IDSS - Tìm VGS, ID, VDS - Vẽ đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.2 Mạch phân cực JFET Xét vòng GS ta có: Với IG =0 Thay vào phương trình đặc tuyến truyền đạt I D = I DSS (1 Ta tìm ID Xét vịng DS ta có: Ta tìm VDS VGS ) VP CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.2 Mạch phân cực JFET Vẽ đặc tuyến truyền đạt đường phân cực: :Đường phân cực I D = I DSS (1 - VGS ) :Đặc tuyến truyền đạt VP CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR b Mạch phân cực tự cấp Biết RD, RG,RS, VDD, điện áp thắt kênh VP, dòng máng bão hòa IDSS - Tìm VGS, ID, VDS - Vẽ đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực Xét vịng GS ta có: (1) Phương trình đặc tuyến truyền đạt I D = I DSS (1 - VGS ) (2) VP Từ (1) (2) ta PT bậc theo VGS; với điều kiện:|VGS| < |VP| VGS < 0; giải tìm VGS ID Xét vịng DS ta có: Ta tìm VDS CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR Đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR c Mạch phân cực cầu chia điện CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR c Mạch phân cực cầu chia điện Kết hợp với pt đặc tuyến truyền đạt ta tìm VGS, ID Xét vịng DS ta tìm VDS Đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR 2.3 Mạch phân cực MOSFET kênh có sẵn loại N a Phân cực cầu chia điện - Tìm VGS, ID, VDS - Vẽ đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực Kết hợp với pt đặc tuyến truyền đạt(ID = IDSS(1 – VGS/VP)2); với điều kiện:|VGS| 0: Mosfet điều hành theo kiểu tăng ID>IDSS nên ta phải thiết kế cho ID VT; giải ta tìm VGS, ID I D = K (VGS - VT ) (*) Với K= I D ( on ) (VGS ( on ) - VT ) CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR ID(on), VGS(on), VT thông số nhà sản xuất Đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực Q: điểm điều hành VT Nhận xét: - Khi VGS < VT ID = - Khi VGS > VT I D = K (VGS - VT ) CHƯƠNG 2: MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR b Phân cực cầu chia điện Ta có VGS = VG – VS = VG – ID.RS Kết hợp với phương trình đặc tuyến truyền đạt ta tìm VGS, ID Xét vịng DS ta tìm VDS Đặc tuyến truyền đạt, đường phân cực ... £ :Hằng số phụ thuộc vào vật liệu VT: Hiệu điện nhiệt VD: Hiệu điện đầu diode K: số Boltzman T: nhiệt độ Kelvin q = 1.6x10-19C: điện tích IS: dòng điện bão hòa Phân cực nghịch: ID = CHƯƠNG 1:... Tính dịng trung bình qua tải + Tính điện áp hiệu dụng ngõ + Điện áp ngược cực đại đầu Diode D a AC 220V Vi b + Vo RL - CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA DIODE b Diode mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu... RL Vi Vo - AC 220V Vi Vb D2 + Vẽ dạng sóng vào + Tính điện áp trung bình ngõ + Tính dịng trung bình qua tải + Tính điện áp hiệu dụng ngõ + Điện áp ngược cực đại đầu Diode CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA