Kỹ thuật điện tử - Chương 2 doc

Chơng II: Linh kiện thụ động Chơng II linh kiện thụ động Trạng thái điện phần tử đợc thể qua hai thông số trạng thái điện áp u đầu dòng điện i chảy qua nó, phần tử tự tạo đợc thông số đợc gọi phần tử tích cực (có thể đóng vai trò nh nguồn điện áp hay nguồn dòng điện) Ngợc lại, phần tử không tự tạo đợc điện áp hay dòng điện cần phải đợc nuôi từ nguồn sức điện động bên Ngời ta gọi phần tử thụ động, cụ thể mạch điện thiết bị điện tử điện trở, tụ điện cuộn dây Chơng đề cập đến số tính chất quan trọng loại linh kiện I Điện trở - Định nghĩa v ký hiệu a - Định nghĩa Điện trở linh kiện dùng để ngăn cản dòng điện mạch Nói cách khác điều khiển mức dòng điện áp mạch Để đạt đợc giá trị dòng điện mong muốn điểm mạch điện hay giá trị điện áp mong muốn hai điểm mạch ngời ta phải dùng điện trở có giá trị thích hợp Tác dụng điện trở không khác mạch điện chiều mạch xoay chiều, nghĩa chế độ làm việc điện trở không phụ thuộc vào tần số tín hiệu tác động lên Hầu hết điện trở làm từ chất cách điện có mặt hầu khắp mạch điện Có thể xác định giá trị điện trở theo định luật Ohm nh sau: U Trong chế ®é tÜnh: R = (Ω) I ΔU ∂u gäi lµ ®iƯn trë vi ph©n Trong chÕ ®é tÝn hiƯu nhá: r = hay I i Với U: sụt áp điện trở [V] I : dòng điện chạy qua điện trở [A] R: điện trở [] Các giá trị R th−êng lµ : mΩ, Ω ,kΩ , MΩ ,GΩ Điện trở dẫn dòng chiều xoay chiều Điện áp dòng điện pha b - Ký hiệu điện trở mạch điện Điện trở thờng §iƯn trë biÕn ®ỉi 1/8 W 1/4 W 1/2 W I V X 1W 5W Điện trở công suất 10 W Kỹ thuật điện tử http://www.ebook.edu.vn 13 Chơng II: Linh kiện thụ động Hình dáng thực tế điện trở: c - Cấu trúc điện trở Điện trở nhiều dạng kết cấu khác tuỳ theo loại nhng nói chung cã thĨ biĨu diƠn cÊu tróc tỉng qu¸t cđa điện trở nh sau: Vật liệu cản điện Mũ chụp chân Vỏ bọc Lõi - Các tham số kỹ thuật đặc trng cho điện trở Khi sử dụng điện trở tham số cần quan tâm là: giá trị điện trở tính Ohm ( Ω ); sai sè hay dung sai lµ møc thay đổi tơng đối giá trị thực so với giá trị sản xuất danh định sản xuất ghi tính theo phần trăm (%); công suất tối đa cho phép tính oat (W) tham số đặc điểm cấu tạo loại vật liệu đợc dùng để chế tạo điện trở a - Trị số điện trở dung sai Trị số điện trở tham số bản, yêu cầu trị số thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm, thời gian Nó đặc trng cho khả cản ®iƯn cđa ®iƯn trë TrÞ sè cđa ®iƯn trë phơ thuộc vào vật liệu cản điện, kích thớc điện trở nhiệt độ môi trờng l Công thức: R = ρ S ρ: ®iƯn trë st cđa vËt liƯu cản điện [m] l: chiều dài dây dẫn [m] S: tiÕt diƯn d©y dÉn [m2] Dung sai (sai sè) biĨu thị mức độ chênh lệch trị số thực tế điện trở so với trị số danh định đợc tính theo % R Rdd Dung sai đợc tính : tt 100% Rdd Với Rtt Rdd giá trị điện trở thực tế danh định Dựa vào ®ã ng−êi ta s¶n xt ®iƯn trë theo cÊp chÝnh x¸c CÊp 005 : cã sai sè ± 0.5% Dùng mạch yêu cầu độ Cấp 001 : có sai sè ± 0.1% chÝnh x¸c cao CÊp I : cã sai sè ± 5% Dïng kü thuËt CÊp II : có sai số 10% mạch điện tử th«ng th−êng CÊp III : cã sai sè ± 20% Kỹ thuật điện tử http://www.ebook.edu.vn 14 Chơng II: Linh kiện thụ động b - Công suất tiêu tán cho phép (Ptt max) Khi có dòng điện chạy qua điện trở tiêu tán lợng điện dới dạng nhiệt, với công suất là: U2 = I R [W] R Tuỳ theo vật liệu cản điện đợc dùng mà điện trở chịu đợc tới nhiệt độ Vì số W thông số cho biết khả chịu nhiệt điện trở Công suất tiêu tán cho phép công suất điện cao mà điện trở chịu đựng đợc, ngỡng điện trở nóng lên bị cháy U Ptt max = max = I max R R Để điện trở làm việc bình thờng thì: Ptt < Ptt max Thông thờng ngời ta chọn công suất điện trở theo công thức: PR 2Ptt Trong hệ số an toàn Trờng hợp đặc biệt chọn hệ số an toàn lớn Điện trở than có công suất tiêu tán thấp khoảng 0.125; 0.25; 0.5;1.2W Điện trở dây quấn có công suất tiêu tán từ 1W trở lên công suất lớn yêu cầu điện trở có kích thớc to (để tăng khả toả nhiệt) Trong tất mạch điện, khu vực cấp nguồn tập trung dòng mạnh nên điện trở phải có kích thớc lớn Ngợc lại, khu vực xử lý tín hiệu, nơi có dòng yếu nên điện trở có kích thớc nhỏ bé Ptt = c - HƯ sè nhiƯt cđa ®iƯn trë: TCR HƯ số nhiệt điện trở biểu thị thay đổi trị số điện trở theo nhiệt độ môi trờng đợc tính theo công thức: R TCR = 100% [ppm/0C] R T R: lợng thay đổi trị số điện trở nhiệt thay đổi lợng T TCR trị số biến đổi tơng đối tính theo phần triệu điện trở 1C TCR bé tức độ ổn định nhiệt độ cao Điện trở than làm việc ổn định nhiệt độ 20C Khi nhiệt độ tăng hay giảm trị số điện trở than tăng Điện trở dây cã sù thay ®ỉi ®iƯn trë theo nhiƯt ®é nh− chất dẫn điện thông thờng, nghĩa trị số điện trở tăng giảm theo giảm tăngcủa nhiệt độ Có thể tính thay đổi trị số điện trë theo TCR vµ ΔT nh− sau: R ΔR = ± TCR.ΔT [ Ω ] 10 ⇒ TCR cµng nhỏ tốt Để TCR ngời ta thờng dùng vật liệu cản điện có 0.5m cã hƯ sè nhiƯt cđa ®iƯn trë st nhá VÝ dơ: Bét than nÐn, mµng than tinh thĨ, mµng kim loại (Ni Cr), màng oxit kim loại - Cách ghi v đọc tham số thân điện trở Trên thân điện trở thờng ghi tham số đặc trng để tiện cho việc sử dụng, nh là: trị số điện trở, dung sai, công suất tiêu tán (nếu có) Có thể ghi trực tiếp thân điện trở theo qui −íc a - C¸ch ghi trùc tiÕp NÕu thân điện trở đủ lớn (ví dụ nh điện trở dây quấn) ngời ta ghi đầy đủ giá trị đơn vị đo Ví dụ: 220K 1W (điện trở có trị số 220, dung sai 10%, công suất tiêu tán cho phép 1W) Kỹ thuật điện tử http://www.ebook.edu.vn 15 Chơng II: Linh kiện thụ động b - Ghi theo qui ớc Không ghi đơn vị Ohm Quy ớc nh sau: + Các chữ biểu thị đơn vị: R (hc E) = Ω; M = MΩ; K = K + Vị trí chữ biểu thị dấu thập phân + Chữ số cuối biểu thị hệ số nh©n VÝ dơ: 6R8 = 6.8Ω 2M2 = 2.2MΩ R3 = 0.3Ω 4R7 = 4E7 = 4.7Ω K47 = 0.47KΩ 332R = 33.100 Ω 150 = 150Ω Qui −íc theo mà Gồm số để thị trị số (chữ sè ci chØ hƯ sè nh©n hay sè sè thêm vào) chữ để % dung sai F = 1%; G = 2%; J = 5%; K = 10%; M =20% VÝ dô: 681J = 680Ω 5% 10% 153K = 15000Ω 4703G = 470 KΩ 2% Qui ớc mầu Khi điện trở có kích thớc nhỏ (ví dụ nh điện trở than) ngời ta ghi số chữ lên đợc Ngời ta sử dụng vạch mầu để ghi tham số Có loại vòng mầu loại mầu mầu 4vòng mầu Hai vòng đầu số có nghĩa thực Vòng ba số số thêm vào Vòng bốn dung sai vòng mầu Ba vòng đầu sè cã nghÜa thùc Vßng chØ sè sè thêm vào Vòng năm dung sai Màu Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Tím Xám Trắng Vàng kim Bạch kim Bảng quy ớc màu cho điện trở Trị số thực Hệ số nhân Dung sai Vạch 1,2 (3) V¹ch (4) V¹ch (5) 100 101 1% 102 2% 103 104 5 10 106 107 108 9 10 10-1 5% 10-2 10% Chú ý: + Vòng vòng gần đầu điện trở vòng cuối Tuy nhiên, có nhiều điện trở có kích thớc nhỏ nên khó phân biệt đầu gần đầu điện trở hơn, ta xem vòng đợc tráng nhũ vòng vòng cuối Nên để điện trở xa quan sát mắt, ta không nhìn thấy vòng tráng nhũ, nghĩa dễ dàng nhận đợc vòng vòng + Trờng hợp có vòng màu sai số 20% + Ngời ta không chế tạo điện trở có đủ trị số từ nhỏ đến lớn mà chế tạo điện trở có trị số theo tiêu chuẩn (xem bảng dới đây) Do cần giá trị đặc biệt phải chọn Kỹ thuật ®iƯn tư http://www.ebook.edu.vn 16 Ch−¬ng II: Linh kiƯn thơ ®éng giá trị gần bảng phải đấu nối kết hợp nhiều điện trở với để có giá trị thích hợp Bảng giá trị sản xuất thực cđa ®iƯn trë MΩ KΩ > R2) Phân loại v ứng dụng biến áp Biến áp linh kiện dùng để biến đổi điện áp, biến đổi dòng, ngăn cách thành phần dòng chiều mạch hai cuộn dây đợc cách điện với có phối hợp trở kháng tầng Ngời ta thờng phân loại biến áp theo ứng dụng chúng Một số loại biến áp thờng gặp: a Biến áp nguồn (biến áp cấp điện) Biến áp nguồn biến áp làm việc tần số 50 đến 60 Hz để biến đổi điện áp lới (thờng 110V 60 Hz 220V 50Hz) thành điện áp dòng điện đầu theo yêu cầu đồng thời ngăn cách thiết bị khỏi nguồn điện cao áp Các biến áp nguồn thờng có đầu vào (0V, 110V 220V) nhiều đầu (0V, 1.5V, 3V, 4.5V, 6V 12V 24V) Các thông số để chọn biến áp nguồn trị số điện áp đầu dòng điện lớn qua đợc biến áp Hai thông số định tới kích thớc giá thành biến áp Các yêu cầu biến ¸p ngn tèt lµ tỉn hao lâi nhá, hƯ sè ghÐp cao, kÝch th−íc nhá gän HiƯn nay, víi số thiết bị yêu cầu nguồn cung cấp có độ ổn định cao nh máy tính, hình, tivi, VCR ngời ta sử dụng mạch ổn áp dải rộng gọi autovolt với sơ đồ nh sau: 80VAC ữ 240VAC L1 L3 L2 Mạch điện tử tạo dao động cao tần áp AC ổn định Sơ đồ có nguyên tắc hoạt động nh sau: Nguồn điện lới không ổn định đợc đa vào mạch nắn điện để tạo điện áp chiều Dòng dc chạy qua cuộn dây bên sơ cấp qua mạch điện tử tạo dao động cao tần Dao động cao tần làm ức chế dòng dc, lúc có lúc mất, tạo nên dòng i (ac) biến đổi nhanh, tạo sức điện động tự cảm lớn di/dt lớn Sức điện động lên tới 1kVAC nh không ổn định điện lới ban đầu (80VAC 240VAC) coi nh không ảnh hởng tới sức điện động cuộn sơ cấp, tức chẳng ảnh hởng tới cuộn thứ cấp, đầu ac mạch đợc ổn định Dới mạch tạo cao áp cho đèn hình tivi monitor máy tính với nguyên tắc hoạt động giống nh nhng số vòng dây L2 lớn nhiều số vòng dây L1 nắn điện thứ đồng thời bội áp đầu ta có cao áp lên tới 20 30kV Kỹ thuật điện tử http://www.ebook.edu.vn 36 Chơng II: Linh kiện thụ động 80VAC 240VAC L1 L2 Cao áp > 10kV Mạch điện tử tạo dao động cao tần b Biến áp cộng hởng Đây biến áp cao tần có lõi không khí, sắt bụi ferit đợc ghép lỏng để điều chỉnh lõi Các tụ đợc mắc với cuộn sơ cấp thứ cấp để tạo thành mạch cộng hởng Nếu có tụ gọi mạch cộng hởng đơn, có hai tụ gọi cộng hởng kép cộng hởng lệch (nếu tần số cộng hởng lệch nhau) Biến áp cộng hởng thờng đợc sử dụng làm tải cho tầng khuếch đại trộn tần, chọn lọc tần số c Biến áp âm tần Biến áp âm tần làm việc dải tần số âm tần từ 20 Hz đến 20 kHz Biến áp cho phép biến đổi điện áp mà không gây méo dạng sóng, ngăn cách thành phần chiều tầng, biến đổi pha Do làm việc tần số thấp nên biến áp âm tần thờng có lõi sắt từ, kích thớc trọng lợng lớn Chính lý mà biến áp âm tần ngày đợc sử dụng Kỹ thuật điện tử http://www.ebook.edu.vn 37 ... 0,47 12, 0 22 390 2, 2 39,0 0,56 15,0 27 470 2, 7 47,0 0,68 18,0 3,3 33 560 3,3 56,0 0, 82 22, 0 3,9 39 680 3,9 68,0 1,0 47 820 4,7 82, 0 1 ,2 4,7 56 5,6 100 1,8 68 6,8 120 2, 2 5,6 82 8 ,2 150 2, 7 100... 0.047 20 0 VDC 2. 2 / 35 102J 22 K 474F Trong kü thuật 5% đến 20 % Bảng quy ớc dung sai cho chữ cuối Chữ Dung sai Chữ c¸i B + /- 0.10% J + /- 5% C + /- 0 .25 % K + /- 10% D + /- 0.5% M + /- 20 % E + /- 0.5%... 100, 22 0, 470, 1K, 2. 2K, 4.7K, 10K, 22 K, 47K, 100K, 22 0K, 470K, 1M, 2. 2M 4.7M Loại dây quấn có công suất danh định cao từ 1W đến 3W với giá trị điển hình: 10, 20 , 47, 100, 22 0, 470, 1K, 2. 2K,