Bài giảng Điện tử cơ bản Chương 1 Các Linh Kiện Điện Tử Thụ Động R, L, C

Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG R, L, C GIỚI THIỆU CHƯƠNG Chương giới thiệu linh kiện điện tử thụ động Đó linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm biến áp Đây linh kiện thiếu mạch điện tử Chúng ln giữ vai trị quan trọng hầu hết mạch điện tử Các linh kiện trình bày cách cụ thể từ định nghĩa, cấu tạo, ký hiệu sơ đồ mạch, cách phân loại thông dụng, tham số cách nhận biết chúng thực tế Ngồi ra, chương cịn cho biết đặc tính số linh kiện điện tử thụ động đặc biệt, sử dụng lĩnh vực khác 1.1 ĐIỆN TRỞ 1.1.1 Định nghĩa ký hiệu điện trở a Định nghĩa: Điện trở cấu kiện dùng làm phần tử ngăn cản dòng điện mạch Trị số điện trở xác định theo định luật Ôm: Trên điện trở, dịng điện điện áp ln pha điện trở dẫn dòng điện chiều xoay chiều b Ký hiệu điện trở sơ đồ mạch điện Trong sơ đồ mạch điện, điện trở thường mô tả theo qui ước tiêu chuẩn hình 2-1 Hình 1-1: Ký hiệu điện trở sơ đồ mạch điện c Cấu trúc điện trở: Cấu trúc điện trở có nhiều dạng khác Một cách tổng quát ta có cấu trúc tiêu biểu điện trở mơ tả hình 1-2 Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 1.2: Cấu trúc điện trở 1.1.2 Các tham số kỹ thuật đặc trưng điện trở a Trị số điện trở dung sai + Trị số điện trở tham số tính theo cơng thức: Trong đó: ρ - điện trở suất vật liệu dây dẫn cản điện l - chiều dài dây dẫn S - tiết diện dây dẫn + Dung sai hay sai số điện trở biểu thị mức độ chênh lệch trị số thực tế điện trở so với trị số danh định tính theo % Dung sai tính theo cơng thức: Rtt: Trị số thực tế điện trở Rdd: Trị số danh định điện trở Dựa vào % dung sai, ta chia điện trở cấp xác: Cấp 005 : có sai số ± 0,5 % Cấp 01 : có sai số ± % Cấp I : có sai số ± % Cấp II : có sai số ± 10 % Cấp III : có sai số ± 20 % b Công suất tiêu tán danh định: (Pt.tmax) Công suất tiêu tán danh định cho phép điện trở P t.t.max công suất điện cao mà điện trở chịu đựng điều kiện bình thường, làm việc thời gian dài khơng bị hỏng Nếu q mức điện trở nóng cháy khơng dùng Với u cầu đảm bảo cho điện trở làm việc bình thường Ptt < Pttmax Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương c Hệ số nhiệt điện trở : TCR Hệ số nhiệt điện trở biểu thị thay đổi trị số điện trở theo nhiệt độ mơi trường tính theo cơng thức sau: Trong đó: R - trị số điện trở ΔR - lượng thay đổi trị số điện trở nhiệt độ thay đổi lượng ΔT TCR trị số biến đổi tương đối tính theo phần triệu điện trở 1°C (viết tắt ppm/°C) Lưu ý: Điện trở than làm việc ổn định nhiệt độ 200 0C Khi nhiệt độ tăng lớn 200 0C giảm nhỏ 200 0C điện trở than tăng trị số 1.1.3 Cách ghi đọc tham số thân điện trở Trên thân điện trở thường ghi tham số đặc trưng cho điện trở như: trị số điện trở % dung sai, công suất tiêu tán (thường từ vài phần mười Watt trở lên) Người ta ghi trực tiếp ghi theo nhiều qui ước khác a Cách ghi trực tiếp: Cách ghi trực tiếp cách ghi đầy đủ tham số đơn vị đo chúng Cách ghi thường dùng điện trở có kích thước tương đối lớn điện trở dây quấn b Ghi theo qui ước: Cách ghi theo quy ước có nhiều quy ước khác ta xem xét số cách quy ước thông dụng: + Khơng ghi đơn vị Ơm: Đây cách ghi đơn giản qui ước sau: R (hoặc E) = Ω M = MΩ K = KΩ + Quy ước theo mã: Mã gồm chữ số chữ để % dung sai Trong chữ số chữ số cuối số số cần thêm vào Các chữ % dung sai qui ước gồm: F = %, G = %, J = %, K = 10 %, M = 20 % + Quy ước màu: Thơng thường người ta sử dụng vịng màu, đơi dùng vịng màu (đối với loại có dung sai nhỏ khoảng 1%) Loại vòng màu qui ước: - Hai vòng màu số có nghĩa thực - Vịng màu thứ số số cần thêm vào (hay gọi số nhân) - Vòng màu thứ phần trăm dung sai (%) Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Loại vạch màu qui ước: - Ba vịng màu đầu số có nghĩa thực - Vòng màu thứ tư số nhân để số số cần thêm vào - Vòng màu thứ % dung sai Bảng 1.1 : Bảng qui ước màu Thứ tự vòng màu qui ước sau: Hình 1-3: Thứ tự vịng màu 1.1.4 Phân loại ứng dụng điện trở a Phân loại: Phân loại điện trở có nhiều cách Thơng dụng phân chia điện trở thành hai loại: điện trở có trị số cố định điện trở có trị số thay đổi (hay biến trở) Trong loại lại phân chia theo tiêu khác thành loại nhỏ sau: Điện trở có trị số cố định Điện trở có trị số cố định thường phân loại theo vật liệu cản điện như: + Điện trở than tổng hợp (than nén) + Điện trở than nhiệt giải than màng (màng than tinh thể) + Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr manganin, constantan) quấn ống gốm ceramic phủ bên lớp sứ bảo vệ Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương + Điện trở màng kim, điện trở màng oxit kim loại điện trở miếng: Điện trở miếng thuộc thành phần vi điện tử Dạng điện trở miếng thông dụng in ráp mạch + Điện trở cermet (gốm kim loại) Dựa vào ứng dụng điện trở phân loại liệt kê bảng 1.2 Hình 1-4: Một số hình dạng bên ngồi số điện trở cố định Điện trở có trị số thay đổi (hay cịn gọi biến trở) Biến trở có hai dạng Dạng kiểm sốt dịng cơng suất lớn dùng dây quấn Loại gặp mạch điện trở Dạng thường dùng chiết áp Cấu tạo biến trở so với điện trở cố định chủ yếu có thêm kết cấu chạy gắn với trục xoay để điều chỉnh trị số điện trở Con chạy có kết cấu kiểu xoay (chiết áp xoay) theo kiểu trượt (chiết áp trượt) Chiết áp có đầu ra, đầu ứng với trượt hai đầu ứng với hai đầu điện trở Hình 1-5: Ký hiệu biến trở mạch Hình 1-6: Cấu trúc chiết áp dây quấn b Ứng dụng: Ứng dụng điện trở đa dạng: để giới hạn dòng điện, tạo sụt áp, dùng để phân cực, làm gánh mạch, chia áp, định số thời gian, v.v Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương c Một số điện trở đặc biệt Điện trở nhiệt Thermistor: Đây linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ bình thường Thermistor điện trở, nhiệt độ tăng cao điện trở giảm Hệ số nhiệt TCR điện trở nhiệt Thermistor có giá trị âm lớn Điện trở nhiệt thường dùng để ổn định nhiệt cho mạch thiết bị điện tử, để đo điều chỉnh nhiệt độ cảm biến Hình 1-7: Ký hiệu Thermistor sơ đồ mạch Điện trở Varistor: Đây linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi ta thay đổi điện áp đặt lên Hình 1-8: Ký hiệu Varistor Điện áp danh định đặc tính varistor dịng điện qua varistor có trị số danh định Ứng dụng: Varistor dùng để chia áp lưới điều khiển để ổn định điện áp Đồng thời, cịn mắc song song với cuộn biến áp quét dòng, quét mành để ổn định điện áp cuộn lái tia điện tử Điện trở Mêgơm: Có trị số điện trở từ 108M ÷ 1015MΩ (khoảng từ 100 MΩ đến 1000000 GΩ) Điện trở Mêgôm dùng thiết bị đo thử, mạch tế bào quang điện Điện trở cao áp: Là điện trở chịu điện áp cao từ KV đến 20 KV Điện trở cao áp có trị số từ 2000 ÷ 1000 MΩ, cơng suất tiêu tán cho phép từ W đến 20 W Điện trở cao áp thường dùng làm gánh mạch cao áp, chia áp Điện trở chuẩn: Là điện trở dùng vật liệu dây quấn đặc biệt có độ ổn định cao Thí dụ, vật liệu có thay đổi giá trị điện trở khoảng 10 ppm/năm, TCR = ppm/0C Mạng điện trở: Mạng điện trở loại vi mạch tích hợp có hàng chân Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 1-9: Cấu trúc mạng điện trở 1.2 TỤ ĐIỆN 1.2.1 Định nghĩa ký hiệu tụ điện a Định nghĩa: Tụ điện dụng cụ dùng để chứa điện tích Một tụ điện lý tưởng có điện tích cực tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt ngang qua theo cơng thức: Q = C.U [culơng] Trong đó: Q - điện tích cực tụ điện [C] U - hiệu điện đặt tụ điện[v] C - điện dung tụ điện[F] b Ký hiệu tụ điện sơ đồ mạch: Hình 1-10: Các ký hiệu tụ điện c Cấu tạo tụ điện: Cấu tạo tụ điện bao gồm lớp vật liệu cách điện nằm hai cực kim loại có diện tích S Hình 1- 10: Cấu tạo tụ điện 1.2.2 Các tham số tụ điện a Trị số dung lượng dung sai: + Trị số dung lượng (C): Trị số dung lượng tỉ lệ với tỉ số diện tích hữu dụng cực S với khoảng cách cực Dung lượng tính theo cơng thức: Trang Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Trong đó: εr - số điện môi chất điện môi ε0 - số điện mơi khơng khí hay chân khơng S - diện tích hữu dụng cực [m2] d - khoảng cách cực [m] C - dung lượng tụ điện [F] Đơn vị đo dung lượng theo hệ SI Farad [F], thông thường ta dùng ước số Farad + Dung sai tụ điện: Đây tham số độ xác trị số dung lượng thực tế so với trị số danh định Dung sai tụ điện tính theo cơng thức : Dung sai điện dung tính theo % Dung sai từ ± 5% đến ± 20% bình thường cho hầu hết tụ điện có trị số nhỏ, tụ điện xác dung sai phải nhỏ (Cấp 01: 1%, Cấp 02: 2%) b Điện áp làm việc: Điện áp cực đại cung cấp cho tụ điện thường thể thuật ngữ "điện áp làm việc chiều" Mỗi tụ điện có điện áp làm việc định, điện áp lớp cách điện bị đánh thủng làm hỏng tụ c Hệ số nhiệt: Để đánh giá thay đổi trị số điện dung nhiệt độ thay đổi người ta dùng hệ số nhiệt TCC tính theo cơng thức sau: TTC  T 10  ppm/ oC  C C Trong đó: ΔC - lượng tăng giảm điện dung nhiệt độ thay đổi lượng ΔT C - trị số điện dung tụ điện TCC thường tính đơn vị phần triệu 1°C (viết tắt ppm/°C) đánh giá thay đổi cực đại trị số điện dung theo nhiệt độ 1.2.3 Tụ điện cao tần mạch tương đương: Sơ đồ mạch tương đương tụ điện mơ tả hình 1-11 Trong sơ đồ: L - điện cảm đầu nối, dây dẫn (ở tần số thấp L ≈ 0) RS - điện trở đầu nối, dây dẫn cực (RS thường nhỏ) RP - điện trở rò chất cách điện vỏ bọc RL, RS - điện trở rò chất cách điện C - tụ điện lý tưởng Trang 10 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương a) b) c) Hình 1-11: Sơ đồ mạch tương đương tụ điện Trong hình "a" cho tụ bình thường; hình "b" cho tụ có điện trở rị lớn hình "c" cho tụ có điện trở rị thấp Hình 1-11 “c” sơ đồ tương đương tụ điện tần số cao Khi tụ làm việc tần số cao ta phải ý đến tổn hao công suất tụ thể qua hệ số tổn hao DF: Trong đó: RS - trị số hiệu dụng nối tiếp tụ điện (điện trở cực, dây dẫn ) XC - dung kháng tụ điện DF nhỏ tụ điện mát, tức phẩm chất cao Khi làm việc tần số cao cần tụ có phẩm chất cao Hệ số phẩm chất tụ điện tính: Đối với tụ điện làm việc tần số cao tổn hao điện mơi tăng tỉ lệ với bình phương tần số: Do đó, thực tế tụ điện làm việc tần số cao cần phải có điện trở cực, dây dẫn tiếp giáp nhỏ tiết thường tráng bạc 1.2.4 Các cách ghi đọc tham số thân tụ điện: Hai tham số quan trọng thường ghi thân tụ điện trị số điện dung (kèm theo dung sai sản xuất) điện áp làm việc a Cách ghi trực tiếp: Ghi trực tiếp cách ghi đầy đủ tham số đơn vị đo chúng Cách dùng cho loại tụ điện có kích thước lớn b Cách ghi gián qui ước: Cách ghi gián tiếp cách ghi theo quy ước Tụ điện có tham số ghi theo qui ước thường có kích thước nhỏ điện dung ghi theo đơn vị pF Có nhiều qui ước khác quy ước mã, quy ước màu, v.v Sau ta nêu số quy ước thông dụng: + Ghi theo qui ước số: Cách ghi thường gặp tụ Pơlystylen Ví dụ 1: Trên thân tụ có ghi 47/ 630: có nghĩa tử số giá trị điện dung tính pF, tức 47 pF, mẫu số điện áp làm việc chiều, tức 630 Vdc + Quy ước theo mã: Giống điện trở, mã gồm chữ số trị số điện dung chữ % dung sai Trang 11 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Tụ gốm có kích thước nhỏ thường ghi theo qui ước sau: ví dụ tụ ghi 204 có nghĩa trị số điện dung 20.0000 pF Vdc Tụ Tantan tụ điện giải thường ghi theo đơn vị μF điện áp làm việc cực tính rõ ràng + Ghi theo quy ước màu: Tụ điện giống điện trở ghi theo qui ước màu Qui ước màu có nhiều loại: có loại vạch màu, loại vạch màu Nhìn chung vạch màu qui ước gần giống điện trở Hình 1-12: Mã màu tụ điện Bảng 1.2: Bảng qui ước mã màu tụ điện 1.2.5 Phân loại ứng dụng Có nhiều cách phân loại tụ điện, thông thường người ta phân tụ điện làm loại là: - Tụ điện có trị số điện dung cố định - Tụ điện có trị số điện dung thay đổi Trang 12 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương a Tụ điện có trị số điện dung cố định: Tụ điện có trị số điện dung cố định thường gọi tên theo vật liệu chất điện môi công dụng chúng bảng 1.3 Bảng 1.3: Bảng phân loại tụ điện dựa theo vật liệu công dụng + Tụ điện giải nhôm: (Thường gọi tụ hóa) Tính chất quan trọng tụ điện giải nhơm chúng có trị số điện dung lớn "hộp" nhỏ Giá trị tiêu chuẩn tụ hóa nằm khoảng từ μF đến 100000 μF Các tụ điện giải nhôm thông dụng thường làm việc với điện áp chiều lớn 400 Vdc, trường hợp này, điện dung không 100 μF Ngoài điện áp làm việc thấp phân cực tụ điện giải nhơm cịn nhược điểm dòng rò tương đối lớn + Tụ tantan: (chất điện giải Tantan) Đây loại tụ điện giải Tụ tantan, giống tụ điện giải nhơm, thường có giá trị điện dung lớn khối lượng nhỏ Giống tụ điện giải khác, tụ tantan phải đấu cực tính Tụ tantan ghi theo qui ước vịng màu b Tụ điện có trị số điện dung thay đổi Tụ điện có trị số điện dung thay đổi loại tụ trình làm việc ta điều chỉnh thay đổi trị số điện dung chúng Tụ có trị số điện dung thay đổi có nhiều loại, thơng dụng loại đa dụng loại điều chuẩn - Loại đa dụng gọi tụ xoay: Tụ xoay dùng làm tụ điều chỉnh thu sóng máy thu thanh, v.v Tụ xoay có ngăn nhiều ngăn Mỗi ngăn có Trang 13 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương động xen kẽ, đối với tĩnh, chế tạo từ nhôm Chất điện mơi khơng khí, mi ca, màng chất dẻo, gốm, v.v - Tụ vi điều chỉnh (thường gọi tắt Trimcap) Loại tụ có nhiều kiểu Chất điện mơi dùng nhiều loại khơng khí, màng chất dẻo, thuỷ tinh hình ống Để thay đổi trị số điện dung ta dùng tuốc-nơ-vit để thay đổi vị trí hai động tĩnh Hình 1-13: Một số tụ điện thông dụng c Ứng dụng: + Tụ điện dùng để tạo phần tử dung kháng mạch Dung kháng Xc tính theo cơng thức: Trong : f - tần số dòng điện (Hz) C - trị số điện dung tụ điện (F) + Do tụ không cho dòng điện chiều qua lại dẫn dòng điện xoay chiều nên tụ thường dùng qua tín hiệu xoay chiều đồng thời ngăn cách dòng chiều mạch với mạch khác, gọi tụ liên lạc + Tụ dùng để triệt bỏ tín hiệu khơng cần thiết từ điểm mạch xuống đất gọi tụ thoát + Tụ dùng làm phần tử dung kháng mạch cộng hưởng LC gọi tụ cộng hưởng Trang 14 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương + Tụ dùng mạch lọc gọi tụ lọc + Do có tính nạp điện phóng điện, tụ dùng để tạo mạch định giờ, mạch phát sóng cưa, mạch vi phân tích phân… 1.3 CUỘN CẢM (hay CUỘN DÂY) 1.3.1 Định nghĩa ký hiệu cuộn cảm a Định nghĩa: Cuộn dây, gọi cuộn tự cảm, cấu kiện điện tử dùng để tạo thành phần cảm kháng mạch Cảm kháng cuộn dây xác định theo công thức: XL = 2πfL = ωL (Ω) Trong đó: L – điện cảm cuộn dây (đo Henry), phụ thuộc vào hình dạng, số vịng dây, cách xếp, cách quấn dây f - tần số dòng điện chạy qua cuộn dây (Hz) Các cuộn dây cấu trúc để có giá trị độ cảm ứng xác định Ngay đoạn dây dẫn ngắn có cảm ứng Như vậy, cuộn dây cho qua dòng điện chiều ngăn cản dòng điện xoay chiều Đồng thời, cuộn dây dòng điện điện áp lệch pha 900 Cuộn dây gồm vòng dây dẫn điện quấn cốt chất cách điện, có lõi khơng có lõi tùy theo tần số làm việc b Ký hiệu cuộn cảm sơ đồ mạch điện: Trong mạch điện, cuộn cảm ký hiệu chữ L Hình 1.14: Ký hiệu cuộn dây sơ đồ mạch điện 1.3.2 Các tham số cuộn cảm a Điện cảm cuộn dây (L): Điện cảm cuộn dây tính theo cơng thức (2.14): L   r  o N S l Trong : S - tiết diện cuộn dây (m ) N - số vòng dây l - chiều dài cuộn dây (m) μr , μ0 - độ từ thẩm vật liệu lõi sắt từ khơng khí (H/ m) Qua biểu thức ta thấy độ cảm ứng lớn có cuộn dây ngắn với tiết diện lớn có số vịng dây lớn b Hệ số phẩm chất cuộn cảm (Q): Trang 15 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Một cuộn cảm thực có dịng điện chạy qua ln có tổn thất, cơng suất điện tổn hao để làm nóng cuộn dây Các tổn thất biểu thị điện trở RS nối tiếp với cảm kháng X L cuộn dây Hệ số phẩm chất Q cuộn dây tỷ số cảm kháng XL điện trở RS Trị số Q cao tổn thất nhỏ ngược lại Hình -15: Sơ đồ mạch tương đương cuộn dây xét đến tổn thất 1.3.3 Cuộn cảm cao tần số sơ đồ mạch tương đương Cuộn dây thực cịn có tần số làm việc bị giới hạn điện dung riêng Ở tần số thấp, điện dung bỏ qua dung kháng lớn Nhưng tần số đủ cao cuộn dây trở thành mạch cộng hưởng song song Tần số cộng hưởng mạch cộng hưởng song song gọi tần số cộng hưởng riêng cuộn dây f0 Nếu cuộn dây làm việc tần số cao tần số cộng hưởng riêng cuộn dây mang dung tính nhiều Do tần số làm việc cao cuộn dây phải thấp tần số cộng hưởng riêng Hình -16: Sơ đồ tương đương cuộn dây làm việc tần số cao Tần số cộng hưởng riêng cuộn dây: fo  2. LC Trong đó: L - điện cảm cuộn dây [H] C - điện dung riêng cuộn dây [F] Tần số làm việc cao cuộn dây phải nhỏ tần số f0 1.3.4 Phân loại ứng dụng cuộn cảm Dựa theo ứng dụng mà cuộn cảm có số loại sau: - Cuộn cộng hưởng cuộn dây dùng mạch cộng hưởng LC - Cuộn lọc cuộn dây dùng lọc chiều - Cuộn chặn dùng để ngăn cản dòng cao tần, v.v - Dựa vào loại lõi cuộn dây, chia cuộn dây số loại sau Chúng ta xem xét cụ thể loại một: a Cuộn dây lõi khơng khí hay cuộn dây khơng có lõi: Trang 16 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Cuộn dây lõi khơng khí có nhiều ứng dụng, thường gặp cuộn cộng hưởng làm việc tần số cao siêu cao Các yêu cầu cuộn dây không lõi là: - Điện cảm phải ổn định tần số làm việc - Hệ số phẩm chất cao tần số làm việc - Điện dung riêng nhỏ - Hệ số nhiệt điện cảm thấp - Kích thước giá thành phải hợp lý Để có độ ổn định cao, cuộn dây thường quấn ống cốt bền bìa sứ Để giảm điện dung riêng chia cuộn dây thành nhiều cuộn nhỏ nối tiếp - Dây đồng nói chung dùng đến tần số khoảng 50 MHz Ở tần số cao hơn, cuộn dây thường thay ống đồng dải đồng tự đỡ (thường mạ bạc để có điện dẫn xuất bề mặt cao) để tránh tổn thất ống quấn Các cuộn dây thường tẩm dung dịch paraphin để chống ẩm, tăng độ bền học, cuộn dây dùng sợi nhỏ chập lại cuộn dây quấn theo kiểu "tổ ong" Ở tần số Radio, cuộn thường bọc kim (đặt vỏ nhôm ) để tránh nhiễu điện từ không mong muốn Muốn tăng điện cảm cuộn dây mà khơng cần tăng số vịng dây, người ta dùng lõi sắt từ b Cuộn dây lõi sắt bụi: Cuộn dây lõi sắt bụi thường dùng tần số cao trung tần Cuộn dây lõi sắt bụi có tổn thất thấp, đặc biệt tổn thất dịng điện xốy ngược, độ từ thẩm thấp nhiều so với loại lõi sắt c Cuộn dây lõi Ferit: Cuộn dây lõi Ferit cuộn dây làm việc tần số cao trung tần Lõi Ferit có nhiều hình dạng khác như: thanh, ống, hình chữ E, chữ C, hình xuyến, hình nồi, hạt đậu,v.v Trong hình (1-17) mơ tả số loại cuộn dây cao tần trung tần Lõi cuộn dây chế tạo để điều chỉnh vào khỏi cuộn dây Như điện cảm cuộn dây thay đổi Tuỳ thuộc vào độ dày sợi dây sử dụng vào kích thước vật lý cuộn dây, dịng điện cực đại khoảng từ 50 mA đến A Trang 17 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình -17: Một số loại cuộn dây cao tần d Cuộn dây lõi sắt từ: Lõi cuộn dây thường sắt - silic sắt silic hạt định hướng, sắt- niken tuỳ theo mục đích ứng dụng Đây cuộn dây làm việc tần số thấp Dây quấn dây đồng tráng men cách điện, quấn thành nhiều lớp có cách điện lớp tẩm chống ẩm sau quấn Các cuộn chặn tần số thấp dùng chủ yếu để lọc bỏ điện áp gợn cho nguồn cung cấp chiều qua chỉnh lưu, làm tải anôt tầng khuếch đại dùng đèn điện tử ghép LC, ứng dụng chiều khác Giá trị cảm ứng cuộn dây nằm khoảng từ 50 mH đến 20 H với dòng điện chiều đến 10 A điện áp cách điện đến 1000 V Hình -18: Cuộn dây lọc nguồn tiêu chuẩn Ký hiệu lõi Ferit cuộn dây: Ký hiệu lõi cuộn dây qui định theo nước sản xuất Qui ước vòng màu cho cuộn dây kích thước nhỏ Nhìn ước màu giống điện trở Hình -19: Quy ước vòng màu cuộn dây Trang 18 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Qui ước: - Vịng màu thứ 1: số có nghĩa thứ chấm thập phân - Vòng màu thứ 2: số có nghĩa thứ hai chấm thập phân - Vòng màu thứ 3: số cần thêm vào - Vòng màu thứ 4: dung sai % Trong trường hợp này, đơn vị đo điện cảm μH Thứ tự vòng màu ngược với điện trở Bảng 1.4: Mô tả ký hiệu màu cho cuộn dây 1.4 BIẾN ÁP 1.4.1 Định nghĩa ký hiệu sơ đồ mạch a Định nghĩa: Biến áp thiết bị gồm hai hay nhiều cuộn dây ghép hỗ cảm với để biến đổi điện áp Cuộn dây đấu vào nguồn điện gọi cuộn sơ cấp, cuộn dây khác đấu vào tải tiêu thụ lượng điện gọi cuộn thứ cấp Hình -20: Cấu tạo biến áp b Ký hiệu biến áp sơ đồ mạch điện: Trang 19 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình -21: Các ký hiệu biến áp sơ đồ mạch điện 1.4.2 Các tham số kỹ thuật biến áp a Hệ số ghép biến áp K: Số lượng từ thông liên kết từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp định nghĩa hệ số ghép biến áp K: Thông thường hệ số ghép biến áp tính theo cơng thức: Trong đó: M - hệ số hỗ cảm biến áp L1 L2 - hệ số tự cảm cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp tương ứng Khi K = trường hợp ghép lý tưởng, tồn số từ thông sinh cuộn sơ cấp qua cuộn thứ cấp ngược lại Trên thực tế sử dụng, K ≈ gọi hai cuộn ghép chặt K U1 ta có biến áp tăng áp N2 < N1 U2 < U1 ta có biến áp hạ áp Trang 20 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương c Dòng điện sơ cấp dòng điện thứ cấp: Quan hệ dòng điện cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp theo tỉ số: Và dòng điện cuộn thứ cấp bằng: Ta thấy tỉ số dòng điện cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp tỉ số nghịch đảo điện áp cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp, nên biến áp tăng áp biến áp hạ dịng ngược lại d Hiệu suất biến áp: Các biến áp thực có tổn thất nên người ta đưa thông số hiệu suất biến áp Hiệu suất biến áp tỉ số công suất cơng suất vào tính theo %:  Trong đó: P2 P2 100%  100% P1 P2  Ptonthat P1 - công suất đưa vào cuộn sơ cấp P2 - công suất thu cuộn thứ cấp Ptt - Công suất điện mát tổn thất lõi tổn thất dây đồng Muốn giảm tổn hao lượng trong lõi sắt từ, dây đồng từ thơng rị người ta dùng loại lõi làm từ sắt từ mỏng, có quét sơn cách điện, dùng dây đồng có tiết diện lớn ghép chặt 1.4.3 Phân loại ứng dụng biến áp Biến áp thiết bị làm việc với dòng điện xoay chiều, cịn làm việc với tín hiệu xung gọi biến áp xung Ngồi cơng dụng biến đổi điện áp, biến áp dùng để cách điện mạch với mạch trường hợp hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp cách điện với dùng để biến đổi tổng trở trường hợp biến áp ghép chặt Biến áp cao tần dùng để truyền tín hiệu có chọn lọc dùng loại ghép lỏng, biến áp cao tần dùng để biến đổi tổng trở dùng loại ghép chặt Biến áp ghép chặt lý tưởng có η ≈ 100%, khơng có tổn thất lõi dây (K ≈ 1) Sau số loại biến áp thông dụng a Biến áp cộng hưởng: Đây biến áp cao tần (dùng trung tần cao tần) có lõi khơng khí sắt bụi ferit Các biến áp ghép lỏng có tụ điện mắc cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp để tạo cộng hưởng đơn Thông thường tần số cộng hưởng thay đổi cách điều chỉnh vị trí lõi bao lõi Nếu dùng hai tụ điện mắc hai cuộn hai bên ta có cộng hưởng kép cộng hưởng lệch Trang 21 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Để mở rộng dải thông tần, ta dùng điện trở đệm mắc song song với mạch cộng hưởng Lúc độ chọn lọc tần số mạch Thiết kế biến áp cộng hưởng phải xét đến mạch cụ thể, đặc tính linh kiện tích cực phải liên hệ đến điện cảm rò điện dung phân tán cuộn dây b Biến áp cấp điện (biến áp nguồn): Là biến áp làm việc với tần số 50 Hz, 60 Hz Biến áp nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện áp vào thành điện áp dòng điện theo yêu cầu ngăn cách thiết bị khỏi khỏi nguồn điện Các biến áp thường ghi giới hạn Vôn- Ampe Các yêu cầu thiết kế biến áp cấp điện tốt là: - Điện cảm cuộn sơ cấp cao để giảm dịng điện khơng tải xuống giá trị nhỏ - Hệ số ghép K cao để điện áp thứ cấp sụt có tải - Tổn thất lõi thấp tốt - Kích thước biến áp nhỏ tốt c Biến áp âm tần: Biến áp âm tần biến áp thiết kế để làm việc dải tần số âm khoảng từ 20Hz đến 20000 Hz Do biến áp dùng để biến đổi điện áp mà không gây méo dạng sóng suốt dải tần số âm thanh, dùng để ngăn cách điện chiều mạch với mạch khác, để biến đổi tổng trở, để đảo pha, v.v Các yếu tố ảnh hưởng đến biến áp âm tần cần ý: - Đáp ứng tần số: Ở tần số thấp, công suất bị giới hạn chủ yếu điện cảm cuộn sơ cấp Đáp ứng tần số phẳng khoảng tần số từ 100 Hz đến 10 KHz Ở khoảng này, thay đổi tần số không gây ảnh hưởng đến điện áp U2 Hình 1.22: Đáp ứng tần số biến áp âm tần Ở tần số đủ cao, mát lượng lõi sắt tăng đến mức điện áp bị giảm xuống Như tần số làm việc cao, ảnh hưởng điện cảm rò điện dung phân tán vòng dây cao - Khả truyền tải công suất: Trang 22 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Để truyền tải công suất cực đại phải chấp nhận lượng méo dạng sóng định Lượng méo tuỳ thuộc vào người thiết kế Biến áp âm tần dùng lõi sắt từ lõi ferit, biến áp có ghi cơng suất (tuỳ thuộc vào kích thước ), tổng trở cuộn sơ cấp tổng trở thứ cấp, loại có điểm Lõi biến áp âm tần thường có khe khơng khí để chống bão hòa từ dòng điện chiều gây d Biến áp xung: Biến áp xung có hai loại: loại tín hiệu loại cơng suất Biến áp xung có u cầu dải thơng tần khắt khe so với biến áp âm tần Để hoạt động tốt tần số thấp (đỉnh đáy xung) tần số cao (sườn xung), biến áp xung cần phải có điện cảm sơ cấp lớn, đồng thời điện cảm rò nhỏ điện dung cuộn dây nhỏ Để khắc phục yêu cầu đối kháng vật liệu lõi cần có độ từ thẩm cao kết cấu hình học cuộn dây thích hợp Vật liệu lõi biến áp xung chọn tùy thuộc vào dải tần hoạt động sắt từ ferit e Biến áp nhiều đầu ra: Biến áp nhiều đầu gồm có cuộn sơ cấp nhiều cuộn thứ cấp Điện áp cuộn phụ thuộc vào số vịng dây cuộn phụ thuộc vào điện áp cuộn sơ cấp số vịng dây cuộn sơ cấp Hình -23: Ký hiệu biến áp nhiều đầu Một điều quan trọng cần ý tổng điện áp tính tổng điện áp thứ cấp cuộn thứ cấp nối ghép theo kiểu trợ giúp tất điện áp cuộn dây pha Nếu cuộn dây ghép nối theo kiểu ngược lại, cho điện áp ngược pha với điện áp khác phải lấy điện áp khác trừ điện áp Trang 23 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢI Bài 1: a) Xác định giá trị điện trở có vịng màu sau đây: - Nâu đen đỏ bạc - Cam cam nâu nhủ kim - Vàng tím cam bạc - Lục lam đen bạc b) Xác định vòng màu điện trở có giá trị sau đây: - 18 Ohm (  5%) - 270 Ohm (  5%) - 43k (  5%) - 680k (  5%) Giải a) Xác định giá trị điện trở có vịng màu sau đây: - Nâu đen đỏ bạc : 1000 Ôm (  10%) - Cam cam nâu nhủ kim : 330 Ôm (  5%) - Vàng tím cam bạc : 47000 Ơm (  10%) - Lục lam đen bạc : 56 Ôm (  10%) b) Xác định vòng màu điện trở có giá trị sau đây: - 18 Ôm (  5%) : nâu xám đen nhủ kim - 270 Ơm(  5%) :Đỏ tím đen nhủ kim - 43k= 43000 Ôm (  5%): vàng cam cam nhủ kim - 680k=680000 (  5%): Lam xám vàng nhủ kim Baøi 2: a) Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch Reset Low dùng R, C giải thích nguyên lý hoạt động mạch ? Sơ đồ nguyên lý mạch Reset Low dùng R, C: Trang 24 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn , điện áp 5VDC nạp cho tụ Do SW mở nên điện áo ngỏ 5V tức điện áp tụ Khi nhấn nút SW tụ thực xả điện qua nút nhấn Reset, điện áp tụ 0V tức điện áp ngỏ 0V b) Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch Reset High dùng R, C giải thích nguyên lý hoạt động mạch ? Vẽ sơ đồ nguyên lý : Nguyên lý hoạt động : Khi nút nhấn SW hở , khơng có dịng điện qua tụ , điện áp tụ 0V, tức dòng điện ngỏ 0V Khi nút nhấn SW đóng lại, tụ nạp điện, điện áp tụ 5V, tức dòng điện ngỏ 5V Trang 25 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương CÂU HỎI ÔN TẬP Hãy cho biết tham số điện trở ? Trình bày cách phân loại điện trở nêu ứng dụng chúng ? Cho biết tham số tụ điện ? Nêu cách phân loại tụ điện, cho vài ví dụ Định nghĩa cuộn cảm nêu tham số Trình bày đặc điểm cuộn cảm lõi khơng khí phạm vi sử dụng chúng ? Trình bày đặc điểm cuộn cảm lõi fe-rit ứng dụng chúng ? Hãy cho biết đặc tính cuộn cảm lõi sắt từ ứng dụng ? Nêu định nghĩa, cấu trúc tham số biến áp ? 10 Trình bày biến áp cộng hưởng ? 11 Nêu yêu cầu đặc điểm biến áp âm tần ? 12 Đặc điểm biến áp nguồn ? 13 Dựa vào % dung sai, điện trở phân chia làm… a loại; b loại; c loại; d loại 14 Cấu trúc biến trở khác với điện trở cố định chủ yếu … a vỏ bọc lõi b vật liệu cản điện c số chân cấu kiện d có thêm chạy để điều chỉnh trị số điện trở 15 Biến áp âm tần thiết kế để làm việc dải tần số… a từ 0Hz đến 20.000Hz; b từ 20KHz đến 1MHz c từ 20Hz đến 20.000Hz; d từ 6MHz đến 1GHz 16 Trình bày tính chất quang trở LDR, tính chất điện trở nhiệt NTC PTC 17 Trình bày cơng dụng, nguyên lý cấu tạo giải thích hoạt động micro điện động loa điện động ? Trang 26 ... cuộn c? ??m sơ đồ mạch điện: Trong mạch điện, cuộn c? ??m ký hiệu chữ L Hình 1. 14: Ký hiệu cuộn dây sơ đồ mạch điện 1. 3.2 C? ?c tham số cuộn c? ??m a Điện c? ??m cuộn dây (L): Điện c? ??m cuộn dây tính theo c? ?ng... vị đo chúng C? ?ch dùng cho loại tụ điện c? ? kích thư? ?c lớn b C? ?ch ghi gián qui ư? ?c: C? ?ch ghi gián tiếp c? ?ch ghi theo quy ư? ?c Tụ điện c? ? tham số ghi theo qui ư? ?c thường c? ? kích thư? ?c nhỏ điện dung... trở rò chất c? ?ch điện C - tụ điện lý tưởng Trang 10 Bài Giảng Điện Tử C? ? Bản Chương a) b) c) Hình 1- 11: Sơ đồ mạch tương đương tụ điện Trong hình "a" cho tụ bình thường; hình "b" cho tụ c? ? điện