giải bài tập cấu kiện điện tử

giải bài tập cấu kiện điện tử

GIẢI BÀI TẬP CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP CHƯƠNG 1

Bài 1-31 Cho mạch điện dùng diode như hình Xác định dòng điện I với điều kiện đặc tuyến

V-A của diode được tuyến tính hóa

Bài 1-32 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới Xác định giá trị dòng điện qua diode ID và điện áp ra trên tải R.

dưới Xác định giá trị điện áp ra Ura và dòng điện qua diode ID.

a) b)

a) b)

dòng điện qua diode : ID1 = ID2 =I/2

b) Sơ đồ tương đương :

a) b)

Giải:

a) Sơ đồ tương đương:

Vì D1 và D2 khác loại nên khi được cấp điện áp phân cực diode D2 (Ge) luôn thông ở ngưỡng 0,3V, còn diode D1 sẽ luôn khóa do ngưỡng thông tối thiểu của diode loại Si là 0,7V

Sơ đồ tương đương:

Dòng điện qua điện trở R2:

Bài 1-41 Cho mạch điện dùng diode như hình ( Cổng logic AND âm) Xác định giá trị điện áp

Ura

Giải:

Sơ đồ tương đương:

Và bằng UD2 Vậy ta có Ura = UD2 = 0,7 V

Bài 1-42 Cho mạch điện dùng diode như hình Xác định giá trị điện áp ra Ura.

Giải:

Sơ đồ tương đương:

Ura = E – Ud1 = 5V – 0,7V = 4,3 V

Bài 1-44 Cho mạch điện dùng diode như hình Vẽ dạng điện áp ra trên tải Rt và dòng điện IR

Bài 1-45 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới.

a) Xác định điện áp ra 1 chiều Udc trên tải

b) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode

a) Diode hoạt động ở chế độ phân cực ngược, hở mạch, do đó Udc = 0 Vb) Giá trị điện áp ngược đặt lên các diode

Bài 1-46 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới

a) Vẽ dạng điện áp ra trên tải

b) Xác định giá trị điện áp ra 1 chiều Udc

Giải:

a)

UT1 = ( UVm – 0,7V )/2

UT2 = (- UVm + 0,7V )/2

Bài 1-47 Cho mạch điện dùng diode như hình Vẽ dạng điện áp ra trên tải Rt và xác định giá trị điện áp một chiều trên tải Rt(Udc)

a)

Bài 1-48 Cho mạch điện dùng diode như hình Vẽ dạng điện áp ra trên tải.

Bài 1-50 Cho mạch điện dùng diode như hình Xác định khoảng biến đổi của điện áp vào để

điện áp ra trên tải luôn ổn định Ut = Uz = 8 V

Khoảng biến đổi điện áp vào để điện áp ra trên tải luôn ổn định:

Uvmin Uv Uvmax

Uz + Rs.( Izmin + It ) Uv Uz + Rs.( Izmax + It )

8V + 91( 5mA + 36,36mA ) Uv 8V + 91( 50mA + 36,36mA )

11,76V UV 16,86V

Bài 1-51 Cho mạch điện dùng diode như hình Xác định giá trị điện áp ra một chiều trên tải Udc

với trị hiệu dụng điện áp xoay chiều như trên thứ cấp của biến áp bằng 129V = U2

Giải:

Bài 1-52 Cho mạch điện như hình.

Giả thiết diode là lí tưởng

Khi thông điện trở thuận Rth = 0 Ω

Khi tắt điện trở ngược Rng = Ω

Hãy xác định điện áp trên Rt

Giải:

Diode trong mạch là lí tưởng

Im = 10V/145 = 69 mA

Ut = 69mA.125 = 8,6 V

Bài 1-53 Cho mạch điện chỉnh lưu nửa chu kig như hình Nếu biết Un= Umsin t, giả thiết diode

lí tưởng Hãy xác định biểu thức điện áp trên R

Bài 1-54 Cho mạch điện dùng diode zenner như hình Biết Uz=8,2V, dòng Iz=1A, Rt=10Ω Tính điện trở bù Rs để đảm bảo Ura = Uz =8,2 V khi điện áp U thay đổi 10% quanh giá trị 12V

-Xác định dòng qua diode zenner Dz

-Xác định công suất tiêu tán trên Dz

Pzmax = Uz.Izmax = 8,2V.507,5mA = 4161,5 mW

Bài 1-56 Cho mạch điện như hình Nếu biến áp một chiều là 12V, điện áp trên LED là 2V, dòng

qua LED là 20mA

TRANSISTO LƯỠNG CỰC VÀ TRANSISTOR TRƯỜNG

Bài tập 2-1 Một transistor N-P-N mắc theo sơ đồ BC có dòng điện Iv = IE = 50mA; dòng điện IC

= 45 mA

a) Xác định hệ số khuếch đại dòng điện một chiều α

b) Nếu mắc transistor theo sơ đồ emitơ chung (EC) Tìm hệ số β

Bài giải

a) Hệ số khuếch đại dòng một chiều α

E

I I

c) Hệ số khuếch đại α nếu mắc theo sơ đồ bazo chung BC

hế số khuếch đại dòng xoay chiều

3 BO

(28,5 9,8)10

93,5(0,3 0,1)10

C B

I I

Điện áp vào Uv = UBE = 0,1V

a) Xác định dòng điện vào và dòng điện ra

b) Tính hệ số khuếch đại điện áp của transistor

Bài giải

a) Dòng điện vào IV = IB =

4 3

−

Dòng điện ra:

Ira = IC = βIB = 50.0,1 = 5mA Điện áp ra:

Ura = Ira.Rra = ICRC = 5.10-3.5.103 = 25 Vb) Hệ số khuếch đại điện áp

KU = ra 0,125 250

V

U

Bài tập 2-5 Đặc tuyến vào và ra của transistor có dạng như hình 2-12.

a) Hãy xác định hỗ dẫn của transistor tại điểm làm việc O

b) Nếu biết điện áp UBE thay đổi 0,2 mV, điện trở RC = 4kΩ Hãy xác định điện áp ra.c) Tính hệ số khuếch đại điện áp

Bài giải

a) Hỗ dẫn của transistor được xác định bằng phương pháp đồ thị

,

C BE

I mA S

c) Hệ số khuếch đại điện áp

KU = 9,6 48

0, 2

ra V

U

Bài tập 2-6 Transistor lưỡng cực có đặc tuyến vào và ra mắc theo sơ đồ EC như hình

2-13 Căn cứ vào đặc tuyến hãy xác định gần đúng các thông số sau:

a) Điện trở vào tĩnh tại điểm O

b) Điện trở vào động

c) Hệ số khuếch đại dòng điện một chiều β

d) Hệ số khuếch đại dòng xoay chiều

BE BE BE

3 6

25.10

166150.10

CO BO

I I

d) Hệ số khuếch đại dòng xoay chiều β

C B

I I

3 6

(30 15)10

150(200 100)10

CO BO

I I

V

hình 2.14

Bài tập 2-8 Cho mạch điện như hình 2-14 Nếu biết R1 = 220kΩ; RC = 2kΩ; β = 50; UBEO= 0.5

V Hãy xác định các thông số tĩnh dòng IB, IC, IE, điện áp UCEO

100

E

CO EO

Bài tập 2-10 Cho mạch điện như hình 2-15 Biết R1 = 300kΩ; RE = 2,7 kΩ ; β = 100; UBEO = 0,5 V; E = 12V.

E = 10V;

RC =

5 kΩ;

RE = 0,2RC

50

a) Hãy xác định các tham số làm việc tĩnh của transistor

b) Điểm làm việc tĩnh O và dựng đường tải một chiều

Cho IC = 0 → Ura = E = 10V ( điểm A trên trục hoành ) nối qua điểm A và O, ta được đường tải một chiều R= ( hình 2-16b).

Bài tập 2-12 Như bài 2-11 nhưng nếu mắc với đầu ra điện trở tải Rt = 5 kΩ Hãy xác định điện trở tải xoay chiều và dựng đường tải xoay chiều

ICOR - = 10-3

.2,5.103 = 2,5 V

ta được điểm A’ trên trục hoành ( hình 2-16b)

Nối điểm A’ với điểm O và kéo dài sẽ được đường tải xoay chiều Cũng có thể dựng đường tải xoay chiều bằng cách xác định điểm B’ trên trục tung ứng với dòng Imax =

3

10

42,5.10

E

mA

Bài tập 2-13 Cho mạch điện như hình 2-16a Nếu E = 10V; UCEO = 4V; RE = 0,1RC ;

ICO = 20mA; UBEO = 0,7 V, từ đặc tuyến vào của transistor ứng với UBEO = 0,7 V, tìm được IBO = 0,2 mA

a) Xác định trị số các điện trở RC, RE, R1, R2 để đảm bảo được các thông số trên

b) Xây dựng đường tải một chiều

ta được điểm B trên trục tung, nối B với O và kéo dài sẽ được đường tải một chiều (hình-17)

Bài tập 2-14 Biết đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của một J-FET kênh N như

Điện áp khóa UGSK ứng với ID = 0, trên đồ thị xác định được UGKS = -8V

b) Dòng ID phụ thuộc vào điện áp UGS và được xác định bởi biểu thức:

86

Bài tập 2-15 Cho mạch điện dùng J-FET kênh N như hình 2-19 Đặc tuyến của J-FET như hình

2-14 Biết E = 15V; điểm làm việc tĩnh được chon ứng với RD = 1kΩ

DSS

U R

S

RD

+E

U.ra U

V

hình 2.19

3 3

Bài tập 2-17 Cho mạch điện dùng MOSFET kênh đặt sẵn như hình 2-21a và đặc tuyến truyền

Vì dòng IG = 0 nên có thể viết

G

G G

b) Dòng IDO = 5mA ứng với UGSO = -2V ( xác định trên đồ thị 2-21b)

Bài tập 2-18 Như bài 2-17 Nếu chọn điểm làm việc ứng với UGSO = -2V,dòng IDO=5mA;

∆ID = 6,25 – 2,5 = 3,75mAĐiện áp ra ( đỉnh – đỉnh) sẽ biến thiên

Ura = ∆IDRD = 3,75.10-3.1,2.10-3 = 4,5 V

Hệ số khuếch đại điện áp

4,54,51

ra U V

U K U

Bài tập 2-19 Một MOSFET kênh đặt sẵn có đặc tuyến truyền đạt như hình 2-22.

a) Căn cứ vào đặc tuyến xác định hỗ dẫn tại vùng nghèo UGS = -2V và tại vùng

Ở vùng giàu hỗ dẫn của MOSFET lớn hơn vùng nghèo

Bài tập 2-20 Cho mạch điện dùng J-FET kênh N như hình 2-23 Biết RG = 1,5 MΩ;

DSS mo

- Khi UGS = 0 → ID = IDSS = 15 mA.

DS D

DO

E U R

Bài tập 2-23 Cho mạch điện dùng J-FET kênh N như hình 2-25 Biết: E = 12;RG =1MΩ; UGSO = 1,2 V Điện áp trên RS, RRS = 0,2E = 2,4 V Hỗ dẫn gm = 5 mA

V Điện trở cực máng nguồn rds = 200kΩ RD = 0,1rds = 0,1.200kΩ = 20kΩ

R E

d) xác định hệ số khuếch đại điện áp Ku (với ro=∞)

e) xác định hệ số khuéch đại dòng điện Ki ( với ro=∞)

Bài tập 3-4: Tính toán lặp lại cho bài tập trên hình 3-2 Với r0=50k

R2 8.2k

Ira

R3 168k VM1

Chọn transistor T loại Si với thiên áp UBEO=0,7V

C U

120.470.10

119,82470.10 718,8

+Ecc 12V

Ura Uv

và Ωc)

Ura = KU.UV = 39,69.10 (mV) = 0,397 (V)Trở kháng vào:

RV = RV1 = 3,3 MΩTrở kháng ra:

Rra = Rra2 = 2,4 kΩKhi mắc tải, điện áp trên tải:

Bài 3-21: Cho bộ khuếch đại như hình 3-17 Hãy xác định RV;Rra;Ku và Ura với gm=2,6mS;

RV1=953,3Ω; IDS= 10mA; UP= -4V; β= 200; Ku2= -338,46

C1 0.05uF

C2 1nF

C4 0.5uF

T1

R1 2.4K

R2 680

RG 3.3M

R4 4.7K

R5 2.2K

R6 1K

R7 15K

T2

C3 100uF

C5 100uF

Uv = 1mV

+Ecc 20V

4 , 2 ( 6 , 2 ) //

46 , 338 )(

77 1 (

26 26

E

mV r

C u

r

r r

R K

265 8

, 6

10 8 ,

r

R K

B i

B e

r VT1 =r VT2 =r VT

=11kΩ

T 3

R o3 =R E =200k Ω

Bài 3.44: Cho tầng khuếch đại dùng J-FET như trên hình dưới Hãy xác định Rv; Rra; Ku với

R i R

i0 −

−

vì vgs = vi - io.RS

nên i0 = gm .(vi – io.RS) +

d

S o D

r

R i R

i m r

R R R g

v g

++

o

R v

D m r

R R R g

R g

++

×+

Ω

×

k

k k

k s

k s

71,285

5,38,65,360001

8,66000µ

RS

EDD 20V

RV = RV1 = 10 MΩTrở kháng ra của bộ khuếch đại:

Rra = Rra2 = 2,7 kΩ

Hệ số khuếch đại điện áp:

KU = KU1.KU2 = (-0,027).(70,24) =1,896

Bài3-70: Cho mạch điện dùng JFET như trên hình 3-57 Hãy xác định dòng diện I với IDSS = 6mA; UP = -3V

Điện áp ra -10V lớn hơn E = -12 V nên tín hiệu ra nằm trong vùng tuyến tính, không bị méo.

Bài 5.2: Hãy tính toán và thiết kế mạch khuếch đại thuật toán với các yêu cầu sau:

a) Điện áp ra ngược pha với điện áp vào

b) Nếu UV=0,5V thì Ura=15V Điện trở vào RV=20kΩ

ra v

U K U

Bài 5.5: Cho mạch như hình vẽ:

Đây là mạch gì ?viết biểu thức tính Ura

Bài giải:

a) Đây là mạch trừ, thực hiện thuật toán Ura=AUv2-BUv1

- Để thiết lập biểu thức Ura, tiện hơn cả là giải theo phương pháp xếp chồng

- Nếu chỉ tác động nguồn tín hiệu Uv1, đây là mạch khuếch đại đảo

Trong đó: Y là điện áp đầu ra

a và b là hai điện áp vào

Nếu Rp =20kΩ thì R2 = 30kΩ.

Bài 5.7: Cho mạch khuếch đại thuật toán như hình vẽ

a) Viết biểu thức tính hệ số khuếch đại KU

Ku = =K1K2

Trong đó: K1=(1+ )

K2 = - Suy ra: Ku = K1.K2 = (1+ ).(- ) = -(1+ )b) Tính Ura

Như vậy điện áp ra sẽ biến thiên trong khoảng từ -5V đến -1,66V khi điều chỉnh chiết áp

Vì N là điểm đất ảo, nên UN = Up =0

Và cuối cùng = - Suy ra UM = - Uv *

Tại nút M: I2 +I4 –I3 =0

= + + Thay giá trị UM từ * vào và giải ra ta được

Ura = - R4 ( + + ).UV

Hệ số khuếch đại

+ +

-U1 OPA1013E

R1 250k R2 250k

R3 250k R4 250k

I1

I2

I4 I3

K = = - R4 ( + + )Tính điện áp ra:

Ura = - 470( + + ).25.10-3= 11V

Điện áp ra Ura = 11V >+E = 9V Tín hiệu ra bị xén đỉnh

Bài 5.10:Cho mạch cộng đảo như hình 5.11 Biết R1 = 20k, R2 = 25k, R3 = 30k; RN = 500k, U1 = 0,1V, U2 = 0,2V, U3 = 0,3V

a) Viết biểu thức Ura

b) Tính Ura.

+ + U1 OPA1013E

-R1 20k R2 25k R3 30k

RN 500k

Ura

U1 U2 U2

Ura2 = - U2

Ura3 = - U3

Ura = Ura1 + Ura2 + Ura3 = -[ U1 + .U2 + .U3 ]

=- [ U1 + U2 + .U3] = -[25U1 + 20U2 + .U3]b) Thay số vào

Ura = -[ 0,1 + 20.0,2 + 0,3] = -11,5V

Bài 5.11:Cho mạch điện như hình 5-12 R2 = 20k; R3 = 30k ; R4 = 250k ; R5 =10k

a) Viết biểu thức hệ số khuếch đại Ku b) Xác định trị số Ura nếu biết:Uv= =

Ura = (1 + ) .Uv = (1+ ) 0,5 = 5,2V

Bài 5.12:Cho mạch điện như hình 5-13 Biết RN = 500kΩ, R1 = 25kΩ, +E = +12V, Điện áp bão hòa +10V Xác định điện áp vào cực đại mà điện áp ravẫn trong phạm vi tuyến tính

+ +

-U1 OPA1013E

+ +

-U2 OPA1013E

R3 30k R1 20k

Bài 5.13:Cho mạch khuếch đại như hình 5-14

a) Viết biểu thức Ura1 và Ura2

+ + U1 OPA1013E

-R1 25k

RN 500k

Uv

Ura +E

-E

+ + U1 OPA1013E

+ +

a) Ura1 = K1.K2.Uv; trong đó K1 là hệ số khuếch đại của IC1

K2 là hệ số khuếch đại của IC2

+ + U2 OPA1013E

+ +

R7 25k R6 500kUv

Ura1

Ura2+E

+E

+E -E

-E

-E

Hình 5-14

+ +

Trước hết xác định điện áp Ura1

Ura1 = ( 1 + ).U1 Đây chính là điện áp đưa vào cửa đảo của IC2

Giải mạch điện IC2:

Ura = ( 1 + ).U1 .(- ) – U2

=-[ (1 + ) U1 + U2 ]b) Thay số vào để tính Ura

- Cả hai điện áp này đều đưa vào đầu

vào đảo của IC2 nên đây là mạch cộng đảo

Giải theo phương pháp xếp chồng:

Ura = - .Uv– .(1 + )Uv

Ura = -

(1+ ) ]Ub) Thay số vào để tính Ura

Ura = - [ + + (1 + ) ].0,1 = - 6,8V

U1

U2

Ura

Bài 5.16

Điện áp đầu ra ICi

Ura1 = U2 , đây là mạch lặp điện áp vàoĐiện áp đầu ra IC2

Cả hai điện áp Ura1 và Ura2 đều được đưa vào cửa đảo của IC3 , IC3 là mạch cộng đảoGiải theo phương pháp xếp chồng ta được:

Ura = U2 – ( - U1 – U2) = - U2 + ( U1 + U2 )