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

a) b) c)

Giải:

a)

Ta có : E - UD = I.R Sơ đồ tương đương

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.

b) Sơ đồ tương đương : E - UD = I ( R1+ R2 ) I =

Ura=ID.R2-UD=1,24mA.4,7k-0,7V=5,128 V

Bài 1-33 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới Xác định giá trị điện áp ra Ura

E - UD = I ( R1 + R2 )

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

a) b)

I = = 3,57 mAUra = UD – E2 = 0,7V + 5V = 5,7V

Bài 1-35 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới Xác định giá trị các điện áp Ura1, Ura2

b) Sơ đồ tương đương:

Ura1 = I.R1 + UD1 + UD2 = 2,44mA 1,2k + 0,3V + 0,7V = 3,93 VUra2 = I.R2 = 2,44mA 3,3k = 8,05 V

Bài 1-36 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới Xác định giá trị điện áp ra Ura và dòng điện qua diode ID

a) b)

Giải:

a) Sơ đồ tương đương: E - UD = I.R

 I = Ura = I.R = 19,3 Vdòng 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

Ta có E – UD2 = I.R

Điện áp ra trên tải R :Ura = I.R = 9,7mA.1k =9,7 Vb) Sơ đồ tương đương: E1 – E2 – UD1 – UD2 = I.R

 I = = 0,98 mAĐiện áp ra trên tải R :

Ura = I.R + E2 = 0,98mA.4,7k + 12V = 16.6 V

Bài 1-38 Cho mạch điện dùng diode như hình dưới Xác định giá trị các điện áp Ura1, Ura2 và dòng điện I

Giải:

Sơ đồ tương đương:

Dòng điện qua điện trở R2:

Ta có : E – UD1 – UR1 = 0 UR1 = 20 – 0,7 = 19,3 VDòng điện chạy qua mạch :

Dòng điện ra U = I R =0,85mA.0,47k =0,4 V

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

Giải:

a)

UT1 = ( UVm – 0,7V )/2UT2 = (- 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.

a) Xác định các giá trị Ut, It, Iz, Và IR với Rt = 180 Ωb) Xác định khoảng biến đổi Rt sao cho mạch vẫn luôn ở trạng thái ổn áp Ut = Uz.

Giải:

a) Ta có:Ut = Uz = 10V

It = Ut/Rt =10V/180V =5,5 mAIR = Uv/( Rs + Rt ) = 20V/( 220 +180 ) =50 mAIzmax = Pzmax/Uz = 400mW/10V= 40 mA

b) Is = ( 20V – 10V )/220 = 45,45 mAItmin= 5,5 mA => Rtmax = 10V/5,5mA = 1.8kItmax = 45,45 mA => Rtmin = 10V/45,45mA =220Để mạch luôn ở trạng thái ổn áp thì:

220 < Rt < 1.8k

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

Giải:

Ut = Uz = 8 VIzmax = Pzmax/UZ = 400mW/8V = 50 mAChọn Izmin= Izmax = 5 mA

It = Ut/Rt = 8V/0,22k = 36,36 mA

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:

Diode trong mạch là lí tưởng

Im = 10V/145 = 69 mAUt = 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

Giải:

10,8V UV 13,2V

It = Ura/Rt = 8,2V/10=820 mAIsmax = 820 mA

Rs = Uvmax/Ismax = 13,2V/820mA = 16 Ω

Bài 1-55 Đề và sơ đồ lặp lại bài 1-54

-Xác định điện áp trên Rs

-Xác định dòng qua diode zenner Dz

-Xác định công suất tiêu tán trên Dz

Giải:

Ismin = ( 13,2V – 8,2V )/16 = 312,5 mA Izmax = 820mA – 312,5mA = 507,5 mACông 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.a) Hãy xác định điện trở hạn chế Rs

b) Nếu mắc song song 10 LED thay đổi cho một LED trong sơ đồ Hãy xác định điện trở Rs

cần thiết

Giải:

a) URs = 12V – 2V = 10 V Điện trở hạn dòng Rs:Rs = 10V/20mA = 500 Ωb) Khi mắc 10 LED song song thay 1 LED trong sơ đồILED=10.20mA = 200 mA

 Rs = 10V/200mA = 50 Ω

CHƯƠNG 2: 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

hình 2.11

Bài giải

a) Hệ số khuếch đại tĩnh tại điểm A

3 CO

3 BO

B U

(28,5 9,8)10

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

C B I I

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

0,1

1.10

V V U

mA R

−

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

BEO V BE

BO U

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

β ∆=∆

3 6

(30 15)10

150(200 100)10

CO BO

I I

β

− −

+E

UraU

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.

UCEO = E – ICO.RC = 10 – 1,7.10-3.2.103 = 6,6 V

Bài tập 2-9 Mạch điện như bài 2-7 nhưng mắc thêm điện trở RE ở emito và biết sụt áp trên điện trở này là 1 V

a) Xác định trị số R1, RC,RE.b) Xác định điện áp UC, UB so với điểm mass của máy

100

E

CO EO

CO R

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.

a) Xác định các tham số tĩnh.b) Nếu mắc Rt = 2,7 kΩ hãy tính điện trở tải xoay chiều

E E U

UE = IEO.RE = 2,02.10-3.2,7.103 = 5,45 V- Điện áp UC = E = 12 V

- Điện áp UB = UE + UBEO = 5,45 + 0,5 = 5,95 V b) Nếu mắc R1 = 2,7 kΩ thì điện trở tải xoay chiều ở mạch emitơ

  R = RE // Rt = . 2,7.2, 7 1,35

2,7 2,7

E t E t R R

hình 2.15

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

1

50

CO BO

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

Bài giải - Điện trở tải xoay chiều R -

R - = RC // Rt = C. t 5 55.5 2,5

C t R R

ICOR - = 10-3

.2,5.103 = 2,5 Vta 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

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

a) Xác định trị số các điện trở Từ biều thức:

CEO

CO E U

272,71,1

R

I

+=

I

− −

Từ phương trình UCE = E – IC(RC + RE) nếu cho UCE = 0 thì

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

hình 2-18.a) Xác định trên đồ thị dòng bão hòa IDSS và điện áp khóa UGSK.b) Tính dòng ID ứng với các giá trị UGS = 0V; UGS = -2V; UGS = -4V và UGS = - 6V

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.a) Xác định trị số RS

b) Xác định thiên áp UGSO.c) Điện áp trên cực máng UD

DSS U R

b) Dòng điện cực máng ID.c) Điện áp trên cực máng UD

RS

+E

hình 2.20

RGR

S

RD

+E

U.ra U

V

hình 2.19

3 3

5

10

S D S

S U

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

đạt như hình 2-21b Biết E = 12V; RG = 200 kΩ; USO = 3,5 V.a) Hãy xác định trị số điện trở R1 để tạo thiên áp yêu cầu UGSO = -2 V.b) Xác định dòng điện IDO

Bài giải

→UG = UGSO + USO = -2 +3,5 = 1,5 V

Vì dòng IG = 0 nên có thể viết

1

G E

=+

G

G G E R

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;điện trở RD = 1,2 kΩ

a) Hãy xác định điện áp UD.b) Tính điện trở RS

c) Khi điện áp vào thay đổi trong khoảng -2V ± 0,5 V, hãy xác định biên độ điện áp ra và hệ số khuếch đại K0

RSR2 R1 RD

hình 2.21 Ura

U

V

+E

Bài giải

a) Điện áp: UD = E – IDORD = 12 – 5.10-3.1,2.103 = 6 V b) Điện trở RS

∆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 VHệ 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 UGS = +3 V

b) Cho nhận xét

Bài giải

a) Tại vùng nghèo, theo đồ thịUGS = -2V → ID = 1,2 mAUGS = -1V → ID = 2,5 mA∆UGS = 1V

∆ID = 2,5 mA -12 mA = 1,3 mA Hỗ dẫn m D 1,3

Bài tập 2-20 Cho mạch điện dùng J-FET kênh N như hình 2-23 Biết RG = 1,5 MΩ; RS = 300 Ω; RD = 2,2 kΩ; Rt = 15 kΩ; E = 15V.

a) Xác định điện trở tải xoay chiều R.b) Hỗ dẫn động tại UGS = -2

c) Tính hệ số khuếch đại Ku.d) Tính điện áp ra Ura nếu UV = 0,5V

D t D t R R

DSS mo

Bài giải

RGR

S

RDR

- Khi UGS = 0 → ID = IDSS = 15 mA.- Khi

c) Tính điện áp ra nếu điện áp vào biến thiên 1V

Uv

Ura +15 V

DS D

DO E U R

( ở đây UDS = UGS = 8 V vì IG = 0 ).c) Xác định Ura nếu UV = 1 V

Ura = KU UV = gm.RD..UV = 2,5.10-3 10-3.1,0 = 2,5 V

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

a) Tính điện trở R1.b) Tính hệ số khuếch đại KU

a) xác định re

b) xác định trở kháng của tầng Rv

c) xác định trở kháng của tầng Rra ( với ro=∞)d) xác định hệ số khuếch đại điện áp Ku (với ro=∞)e) xác định hệ số khuéch đại dòng điện Ki ( với ro=∞)

RSR

G

R1 RD

hình 2.25 Ura

UV

+E

IEO = (1+β)IBO = (1+100)24,04.10-6A = 2,428mA Điện trở re được xác định

re = UT / IEO = 26.10-3 / 2,428.10-3 = 10,71Ωb) Trở kháng vào được tính :

RV = RB // rVT

Trong đó rVT trở kháng vào của transistor rvt = βre = 100.10,71 = 1,071kΩ RV = 470 // 1,071 = 1,069kΩ

c) Trở kháng ra của tầng được tính: Rra = RC // ro = RC // ∞ = RC = 3kΩd) Hệ số khuếch đại điện áp của tầng :

KU = -RC / re = -3.103 / 10,71 = -280,11e) Vì RB > 10rVT = 10β.re (470kΩ > 10,71kΩ)

nên Ki ≈ β = 100

Β = 100 r o = 50kΩ U V

 R V

I V 

 I ra

E CO 12V

 R ra

U ra

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

Iv C1 10u

Rv R1 56k

C2

Ura

hình 3-2 Bài giải:

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

1 a.Ta có:

Kết quả là:

b.Ta có:

R G

U V C 1

C 2

+E DD

U r

367, 28 5,99

C U

e

R K

120.470.10

119,82470.10 718,8

B i

B VT

R K

T C2

+Ecc 12V

Ura Uv

a) re?b) RV?c) Rra?d) KU?e) Ki?

Bài làmMạch tương đương:

///a)Từ:

Nên: b)

β = 100 r 0 = 25kΩ

và Ωc)

d)

e)

Bài3.15: Cho mạch khuếch đại dung transistor E-MOSFET như trên

ID = 6mAUGS = 8VUT = 3Vgd = 20µS (0,24.10-3 A/V2)K = 0,24.10-3 A/V2

UGSO = 6,4V

IDO = 2,75mA.Hãy xác định:

a Gmb Rd

c Rv

d Rra

e Ku

BÀI GIẢIa gm= 2k(UGSO - UT) = 2.0,24.10-3(6,4 - 3) = 1,63mS

d Rra = RG // rd //RD = 10MΩ // 50 MΩ // 2 MΩ = 1,92 k Ωe Ku = -gm.(RG// rd //RD) = -1,63mS.( 10MΩ // 50 MΩ // 2 MΩ) = - 3,21

Bài 3-19: Cho bộ khuếch đại điện tử như hình bên dưới Xác địnhKU, RV, Rra, Ura, Ut với UGS = -1,9 V, IDO = 2,8 mA, Rt = 10 kΩ, IDSS = 10 mA, UP= - 4V; T1 & T2 cùng loại và có cùng các tham số

Bài giải:

Tầng 1:

KU1 = -gm.R1 = - 2,625.2,4 = - 6,3RV1 = R2 = 3,3 MΩ

Rra1 = R1 = 2,4 kΩTầng 2:

KU2 = -gm.R5 = - 2,625.2,4 = - 6,3RV2 = R4 = 3,3 MΩ

Rra2 = R5 = 2,4 kHệ số khuếch đại toàn mạch:

KU = KU1.KU2 = (-6,3)(-6,3) = 39,69Điện áp ra:

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

46 , 338 )( 77 1 (

+Ecc 20V

Ura

T2

T1 R1

Bài giải:

Ω = =

8 , 3

26 26

E

mV r

1

− = − = − =

e e e

C u

r r r

R K

265 8

, 6

10 8 ,

= =

=

e C u

r R K

C 2

R 3 2 k R 1

8 2 k E c c 2 0 V

U v a o

C 1

Thevenin

 IC= IE + IB= 8.57 0.04 8.53mA− =Ta có:

re=

E

26 26

3.04I =8.57 = Ω

Ta có: Zin=RB//β(re +RE) =7.15//200(2.003) =7.03kΩ

E E

0.998R 3.04 2000

v e

A r

200

B i

B e A

r VT1 =r VT2 =r VT

=11kΩ T 3

R o3 =R E =200k Ω

Trở kháng ra của tầng được tính: Rra = Rc//r0 = Rc//∞ = Rc= 4.7kΩHệ số khuếch đại điện áp của tầng:

= r0 = 40 kΩHệ số khuếch đại điện áp của tầng sẽ là:

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

EDD 18V RD 1,8kΩ

RG1MΩ C1

C2RV

UV

1,5V

Rra

+ Dgs

_

Đây là mạch CS

Tổng trở vào: Rv = = 9.7MΩTổng trở ra: Rra = =1.96kΩ

Ta có VGS = VG – VS = =17.63V

Gm = (1 - )= -0.04 Av== =78.4V Ura = Uv.Av=1.568V

Bài 3.55:

Ta có: iout =gm.vgs +

d s o

r v

= gm.vgs +

d S o D

r R i R i0 −

−

vì vgs = vi - io.RS