một số bài tập mẫu mạch điện tử

Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 35 - Một số bài tập mẫu - 35 - MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU CHO QUYỂN “Giáo trình mạch điện tử I” Chương I: DIODE BÁN DẪN. I. Diode bán dẫn thông thường: 1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu: (Bài 1-1 trang 29) Công thức tổng quát tính V L : L Li DS L R RR VV V    V D = 0,7V (Si) và V D = 0,2V (Ge) a- Vẽ V L (t) với V S (t) dạng sóng vuông có biên độ 10 và 1V Kết quả với giả thiết: R i = 1, R L = 9, V D = 0,7V. Vì Diode chỉnh lưu chỉ dẫn điện theo một chiều nên:  Trong 0T 2 1  , Diode dẫn  i D  0  i L  0  V L  0. V37,89 91 7,010 V 1L     và V27,09 91 7,01 V 2L      Trong 0T 2 1  , Diode tắt  i D = 0  i L = 0  V L = 0. i L i D R L R i V L V s + - - + V D 10 -10 0 1 - - + + V S 2 3 4 t(ms) 1 -1 0 1 - - + + V S 2 3 4 t(ms) 8,37 0 1 V L1 2 3 4 t(ms) 0,27 0 1 V L2 2 3 4 t(ms) Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 36 - Một số bài tập mẫu - 36 - b- Vẽ V L (t) với V S (t) dạng sóng sin có biên độ 10 và 1V.  Khi V S = 10sin o t nghóa là V Sm = 10V >> V D =0,7V ta có: 99 91 10 R RR V V L Li Sm 1L      tsin9V 01L  (Ta giải thích theo 0T 2 1  và 0T 2 1  )  Khi V S = 1sin 0 t nghóa là V Sm = 1V so sánh được với 0,7V: + V S > 0,7V, Diode dẫn, i D  0, i L  0, V L  0. 6,0tsin9,09 91 7,0tsin1 V 0 0 2L     Tại sin 0 t = 1, |V L2 | = 0,27V. + V S < 0,7V, Diode tắt, i D = 0, i L = 0, V L = 0. Với dạng sóng tam giác ta có kết quả tương tự như sóng sin. 2) Bài 1-3: Để có các kết quả rõ ràng ta cho thêm các giá trò điện trở: R 1 = 1K, R b = 10K, R L = 9K. a- Vẽ V L (t) với dạng sóng vuông có biên độ 10V và 1 V.  0T 2 1  , Diode dẫn, R thD  0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: V37,810.9. 10.910 7,010 R RR VV V 3 33 L Li DS 1L        V27,010.9. 10.910 7,01 R RR VV V 3 33 L Li DS 2L        i L R L 9K R i =1K V L V s + - - + V D R b =10K 10 0 -10 9 - - + + 1 2 3 4 t(ms) V S V L1 0 1 2 3 4 t(ms) 1 0 -1 1 2 3 4 t(ms) V S V L2 0 1 2 3 4 t(ms) 0,7 0,27 Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 37 - Một số bài tập mẫu - 37 -  0T 2 1  , Diode tắt, R ng = , dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. V5,410.9. 10.91010 10 R RRR V V 3 343 L Lbi S 1L      V45,010.9. 10.91010 1 R RRR V V 3 343 L Lbi S 1L      b- Vẽ V L (t) với dạng sóng sin có biên độ 10V và 1 V.  Để đơn giản khi V Sm = 10V (>>V D = 0,7V) ta bỏ qua V D . Khi đó: + 0T 2 1  , Diode dẫn, R thD  0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: )V(tsin910.9. 10.910 tsin10 R RR V V 0 3 33 0 L Li S 1L       + 0T 2 1  , Diode tắt, R ng = , dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. )V(tsin5,410.9. 10.91010 tsin10 R RRR V V 0 3 343 0 L Lbi S 1L        Khi V S = 1sin 0 t so sánh được với V D ta sẽ có: + 0T 2 1  , khi V Sm  0,7, Diode dẫn, R thD  0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: )V(63,0tsin9,010.9. 10.910 7,0tsin1 R RR 7,0tsin1 V 0 3 33 0 L Li 0 2L        Tại 2 t 0   , sin 0 t = 1, ta có V L2m = 0,9 - 0,63 = 0,27V + 0T 2 1  , khi V Sm < 0,7, Diode tắt, R ngD = , dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có: 10 -10 0 1 - - + + V S 2 3 4 t(ms) 1 -1 0 1 - - + + V S 2 3 4 t(ms) 8,37 0 1 V L1 2 3 4 t(ms) 0,27 0 1 V L2 2 3 4 t(ms) -4,5 -0,45 Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 38 - Một số bài tập mẫu - 38 - tsin315,010.9. 10.91010 tsin7,0 R RRR tsin7,0 V 0 3 343 0 L Lbi 0 2L        + 0T 2 1  , Diode tắt, R ng = , dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. tsin45,010.9. 10.91010 tsin1 R RRR tsin1 V 0 3 343 0 L Lbi 0 2L        2) Dạng mạch Thevenin áp dụng nguyên lý chồng chập: Bài 1-20 với V i (t) = 10sin 0 t a- Vẽ mạch Thevenin: Áp dụng nguyên lý xếp chồng đối với hai nguồn điện áp V DC và V i :  Khi chỉ có V DC , còn V i = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K: V3 10.5,110 10.5,1 5 rR r VV 33 3 ii i DCAK       Khi chỉ có V i , còn V DC = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K là: )V(tsin4 10.5,110 10 tsin.10 rR R VV 0 33 3 0 ii i iAK      V L + - V i + - i D R L 1,4K R i =1K V DC =5v K A r i =1,5K R T i d V T K A R L R i //r i i L V T K A 10 0 -10 9 - - + + t(ms) V S V L1 t(ms) 1 0 -1 t(ms) V S V L2 t(ms) 0,7 0,315 + + - - -4,5 -4,5 0,585 Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 39 - Một số bài tập mẫu - 39 -  Vậy khi tác động đồng thời cả V DC và V i thì sức điện động tương đương Thevenin giữa hai điểm A-K là: )V(tsin43 rR R V rR r VV 0 ii i i ii i DCT       Điện trở tương đương Thevenin chính là điện trở tương đương của phần mạch khi Diode hở mạch là:      K210.4,1 10.5,110 10.5,1.10 R rR r.R R 3 33 33 L ii ii T b- Vẽ đường tải DC khi 2 , 3 , 2 , 3 ,0t 0       .  Tại V3V0t T0   Tại )V(46,6 2 3 43V 3 t T0     Tại )V(71.43V 2 t T0     Tại )V(46,0 2 3 43V 3 t T0     Tại )V(11.43V 2 t T0    Theo đònh luật Ohm cho toàn mạch ta có. T T D TT DT R V V. R 1 R VV i     Tại )mA(15,1 10.2 3 7,0. 10.2 1 i0t 33 0   Tại )mA(88,2 10.2 46,6 7,0. 10.2 1 i 3 t 33 0    i D (mA) 3,15 2,88 1,15 3 6,46 7 -1 V T t Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 40 - Một số bài tập mẫu - 40 -  Tại )mA(15,3 10.2 7 7,0. 10.2 1 i 2 t 33 0     Tại )mA(58,0 10.2 46,0 7,0. 10.2 1 i 3 t 33 0     Tại )mA(85,0 10.2 1 7,0. 10.2 1 i 2 t 33 0    c- Vẽ     )V(tsin8,21,2tsin437,0V7,0 10.2 V 10.4,1 Rr//R V R R V .Ri.R)t(V 00T 3 T 3 Lii T L T T LDLL     II. Diode Zenner: 1) Dạng dòng I L = const (bài 1-40); 200mA  I Z  2A, r Z = 0 a- Tìm R i để V L = 18V = const. I min = I Zmin + I L = 0,2 + 1 = 1,2 A. I max = I Zmax + I L = 1 + 2 = 3 A. Mặt khác ta có: V imin = 22V = I Zmin .R i + V Z . Suy ra:      3,3 2,1 4 2,1 1822 I VV R minZ Zmini i V imax = 28V = I Zmax R i + V Z Suy ra      3,3 3 10 3 1828 I VV R maxZ Zmaxi i Vậy R i = 3,3. b- Tìm công suất tiêu thụ lớn nhất của Diode Zenner: P Zmzx = I Zmax .V Z = 2.18 = 36W. V L 0 -0,7 2,1 4,9V t R L =18 V Z =18v 22v<V DC <28v R i I Z V L I L Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 41 - Một số bài tập mẫu - 41 - 2) Dạng dòng I L  const: (bài 1-41), 10mA  I L  85mA. I Zmin = 15mA. a- Tính giá trò lớn nhất của R i maxLminZ Zi i minLmaxZ Zi II VV R II VV       Khi V DC = 13V ta có     30 085,0015,0 1013 R maxi  Khi V DC = 16V ta có     60 085,0015,0 1016 R maxi Vậy ta lấy R imax = 30. b- Tìm công suất tiêu thụ lớn nhất của Diode Zenner. P Zmax = I Zmax .V Z . Mặt khác: V imax = I Zmax R i + V Z  mA200 30 1016 R VV I i Zmaxi max       mA19019,001,02,0III minLmaxmaxz   W9,11019,0P maxz  3) Dạng I Z  const; I L  const (Bài 1-42) 30  I L  50mA, I Zmin = 10mA. r Z = 10 khi I Z = 30mA; P zmax =800mW. a- Tìm R i để Diode ổn đònh liên tục: mA80 10 8,0 V P I Z maxZ maxZ  Vậy 10mA  I Z  80mA Ta có: I min = I Zmin + I Lmax = 60mA I max = I Zmax + I Lmin = 110mA R L V Z =10v 20v<V DC <25v R i 10 I Z V L I L R L V Z =10v 13v<V DC <16v R i I Z V L I R I L Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 42 - Một số bài tập mẫu - 42 - Mặt khác: V imin = I min .R i + V Z = 20V     7,166 06,0 1020 R maxi V imax = I max .R i + V Z = 25V     36,136 11,0 1025 R mini Suy ra: 136,4  R i  166,7 Vậy ta chọn R i =150 b- Vẽ đặc tuyến tải: Ta có: V Z + I Z R i = V DC – I L R i  Với V DC = 20V ta có:       mA50IkhiV5,1215005,020 mA30IkhiV5,1515003,020 150IV L L ZZ  Với DC = 25V ta có:       mA50IkhiV5,1715005,025 mA30IkhiV5,2015003,025 150IV L L ZZ Tương ứng ta tính được các dòng I Z: mA7,36 150 105,15 I 1Z    ; mA7,16 150 105,12 I 2Z    mA70 150 105,20 I 3Z    ; mA50 150 105,17 I 4Z    ; I Z (mA) V Z 36,7 50 30 80 70 10 20,5 17,5 15,5 V Z =10V 0 r Z =10 16,7 12,5 Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 43 - Một số bài tập mẫu - 43 - Chương II: TRANSISTOR HAI LỚP TIẾP GIÁP I. Bộ khuếch đại R-C không có C C và không có C E (E.C). 1) Bài 2-10: 20    60, suy ra I CQ không thay đổi quá 10%.  Phương trình tải một chiều: V CC = V CEQ + I CQ (R C + R E ). mA8 1010.5,1 525 RR VV I 33 EC CEQCC CQ        Nếu coi đây là dòng điện ban đầu khi  = 60 sao cho sau một thời gian  chỉ còn  = 20 thì yêu cầu I CQ  7,2mA.  Ta giải bài toán bài toán một cách tổng quát coi  1 = 20;  2 = 60. E22bbE11b R 10 1 RRR 10 1 R   K610.60. 10 1 RRK210.20. 10 1 R 3 2bb 3 1b Vậy 2K  R b  6K  Mặt khác     b E BB CQ R R 7,0V I , nếu coi V BB  const thì ta có: 9,0 R R R R I I 1 b E 2 b E 2CQ 1CQ       (1)  Có thể tính trực tiếp từ bất phương trình (1):                         12 bE 1 b E 2 b E 9,01 RR1,0 R R9,0 R R          K53,3 10.3,28 100 20 9,0 60 1 10.1,0 9,01 R1,0 R 3 3 12 E b V CEQ = 5V + - +25V R 2 R 1 R C =1,5K R E =1K Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 44 - Một số bài tập mẫu - 44 - Chọn R b = 3,5K.  Nếu bỏ qua I BQ ta có V BB  V BE + I EQ R E = 0,7 + 8.10 -3 .10 3 = 8,7V. Suy ra:      K4,55368 652,0 10.5,3 25 7,8 1 1 10.5,3 V V 1 1 RR 3 3 CC BB b1  K06,1010057 7,8 25 10.5,3 V V RR 3 BB CC b2  Ta có thể tính tổng quát: Chọn R b = 4K thay vào (1): %9,88 1200 1067 20 10.4 10 60 10.4 10 I I 3 3 3 3 2CQ 1CQ     , bò loại do không thỏa mãn (1).  Chọn R b =3K thay vào (1): 91,0 1150 1050 20 10.3 10 60 10.3 10 I I 3 3 3 3 2CQ 1CQ     thỏa mãn bất phương trình (1), ta tính tiếp như trên. 2) Bài 2-11: Với hình vẽ bài (2-10) tìm giá trò cho R 1 , R 2 sao cho dòng i C xoay chiều có giá trò cực đại.  Điểm Q tối ưu được xác đònh như sau: AC ƯCQTTƯCEQ ACDC CC TƯCQ maxCm R.IV RR V II    Từ hình vẽ: R DC = R C + R E = 1,5.10 3 + 10 3 = 2,5K. R AC = R C + R E = 1,5.10 3 + 10 3 = 2,5K. Suy ra: mA5 10.5,210.5,2 25 I 33 TƯCQ    V CEQTƯ = 5.10 -3 .2,5.10 3 = 12,5V  Chọn  K1010.100. 10 1 R 10 1 R 3 Eb (bỏ qua I BQ ) V BB  V BE + I CQTƯ .R E = 0,7 + 5.10 -3 .10 3 = 5,7V V CE (V) i C (mA) V CEQTƯ = 12,5 25 10 R V DC CC    5 RR2 V EC CC          3 10.5,2 1 ACLLDCLL Q TƯ 0 [...]... Một số bài tập mẫu  214mA - 51 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I iC(mA) 214 VCC  VEE  133 RC  RE ICQ = 93 0   1 ACLL     50  Q  1  DCLL    150 VCEQ 10,675 = 6,05 20 VCE(V) Nếu bài này được tính ở chế độ tối ưu thì: RDC = RC + RE = 150 RE RL R AC   50 khi đó RE  RL VCC 20 I CQTƯ    0,1A  100mA R AC  R DC 150 50 VCEQTƯ = ICQTƯ.RAC = 5V - 52 - Một số bài tập mẫu. ..  R AC 2.103 - 50 - Một số bài tập mẫu - 50 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I iC = 0 suy ra VCEQmax  VCEQ  RAC I CQ  18,7  2.103.2,1.103  22,9V * Với bài toán trên nếu chưa biết R1 và R2 ta có thể thiết kế để dòng điện ra lớn nhất: RDC = RC + RE = 103 + 2.103 = 3K VCC 25 Ta có: I CQTƯ    5mA 3 R DC  R AC 3.10  2.103 VCEQTƯ = ICQTƯ.RAC = 10V 2) Bài 2-24: Mạch được đònh dòng Emitter... 2,9V IV Bộ KĐ R.C mắc theo kiểu C.C 1) Bài 2-22: Mạch có thiên áp Base * Đây là dạng bài điểm Q bất kỳ vì đã biết R1, R2 Rb = R1R2 R1 + R2 = 5.103.20.103 = 4K 5.103 + 20.103 R1 5.103 VBB  VCC  25  5V R1  R2 5.103  20.103 V  0,7 5  0,7 I CQ  BB   2,1mA Rb 4.103 3 RE  2.10   60 - 49 - Một số bài tập mẫu - 49 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I Vcc=25V RC=1K R2 20K =60 CC  R1... 3 Z o  R E //  h ib  i   10 // 7,53  5  12,37 h fe   Z i  Rb // hie  hfe RE // RL   R'b  33,3K  - 58 - Một số bài tập mẫu - 58 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I Chương VI: MẠCH TRANSISTOR GHÉP LIÊN TẦNG I Transistor ghép Cascading: 1) E.C – C.E Bài 6-1: Điểm Q bất kỳ, 2 tầng hoàn toàn độc lập với nhau a - Chế độ DC R R 3.103.7.103 1 Rb1  11 21   2,1K   Rb  hfe... hfe2 RE 1K Zo 3 Zi = Rb//hie1 = 10 //309 = 236  R // R b2  3 3 Z o  R E // h ib2  C1   10 // 5,22  3,85  10 // 9,07  9 h fe 2   - 62 - Một số bài tập mẫu - 62 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I 3) Dạng bài hỗn hợp E.C – C.C: Bài 6-4 iC1 ib1 ii Ri 100K Rb1 1K hie1 1K 100ib1 iC2 ib2 hie2 1K RC1 1K Rb2 1K hfe2RE2 5050 ib3 hie3 1K 100ib2 RC2 1K hfe3RE3 5050 Vo2 V01 V   02 ii... (3) (4) RE6 Zo Zi = Rb1//[2hie1 + Rb2]  6,15K R 3h ie  Z o  R E6 //  C2  3 4   10// 0,382  0,37 3 h fe   h fe - 67 - Một số bài tập mẫu VL - 67 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I Chương VII: MẠCH KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP I Hồi tiếp áp, sai lệch dòng 1) Bài 7-4 +VCC RC1 2K RC2 2K T1 RE21 1K iL RL V 100 L ii Rf 10K RE22 1K V1  T? h ie  1K   GT ; KL A  i L  ?  h fe  40 ... 100.100 1K  10 10 1 103 103 R1  R b    1,47K  VBB 3,2 0,68 1 1 10 VCC - 47 - Một số bài tập mẫu - 47 - Khoa Điện – Điện tử R2  R b Kỹ thuật mạch Điện Tử I VCC 10  103  3125  3,1K   VBB 3,2 Để vẽ ACLL, rất đơn giản ta chỉ cần xác đònh: iCmax = 2ICQTƯ và VCemax = 2VCEQTƯ III Bộ KĐ R-C có CC và CE (E.C) 1) Bài 2-20: Điểm Q tối ưu RDC = RC + RE = 900 + 100 =1K RC R L 900.900 R AC    450... RL=1,5K 1,2K Zo Zi - 53 - Một số bài tập mẫu - 53 - Khoa Điện – Điện tử Ai  Kỹ thuật mạch Điện Tử I iL iL ib  ii ib ii (1) RC iL iL iC 1,5.103   h fe   100  50 ib iC ib RC  R L 1,5.103  1,5.103 ib R i // R b 1,2.103    0,61 i i R i // R b   h ie 1,2.103  760 Thay vào (1) ta có: Ai = -50.0,61 = -30,6 Zi = Ri//Rb//hie = 1200//760 = 465 Zo = RC = 1,5K 2) Bài 4-11: Q bất kỳ và hfe thay... hfeib iL RL = 100 3) Bài 4-12: Dạng không có tụ CE a- Chế độ DC: V  0,7 5,7  0,7 I CQ  BB   4,5mA R 104 RE  b 103  hfe 100 (có thể tính ICQ = 5 mA) VCEQ = VCC – ICQ(RC + RE) = 20 – 4,5.10-3.(3.103) = 6,5V 25.103 h ie  1,4.100  778  4,5.103 +VCC=20V RC=2K CC  + iL Rb=10K RL=100 ii VBB=5,7V - 55 - RE=1K Một số bài tập mẫu - 55 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I b- Chế độ AC: ib... Z i  Rb // hie  hfe RE   104 // 105  9,1K  II Sơ đồ mắc B.C: Bài 4-21, hoe = 104 1) Chế độ DC: RL=10K ri=50 R2 + Vi R1 - hfb  Cb   VCC hfe 10   0,91 1  hfe 11 hie 1 25.103 hib   1,4.10  32 1  hfe 11 103 hob - 56 - hoe 104    105 1  h fe 11 Một số bài tập mẫu - 56 - Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I 2) Chế độ AC: iC Ri 50 ie hib 32 + Vi - AV  iL RL 10K 1/hob . Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 35 - Một số bài tập mẫu - 35 - MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU CHO QUYỂN “Giáo trình mạch điện tử I” Chương I: DIODE BÁN DẪN Q Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 53 - Một số bài tập mẫu - 53 - Chương IV: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU NHỎ TẦN SỐ THẤP. I. Sơ đồ mắc Emitter chung E.C: 1) Bài 4-7:. 22v<V DC <28v R i I Z V L I L Khoa Điện – Điện tử Kỹ thuật mạch Điện Tử I - 41 - Một số bài tập mẫu - 41 - 2) Dạng dòng I L  const: (bài 1-41), 10mA  I L  85mA. I Zmin = 15mA.