Tài liệu cấu kiện điện tử + điện tử tương tự cho sinh viên điện tử viễn thông.................................................................................................................................................................................................
Chương 1: Mạch Diode CHƯƠNG I MẠCH DIODE Trong chương này, khảo sát số mạch ứng dụng diode bán dẫn (giới hạn diode chỉnh lưu diode zener - Các diode đặc biệt khác bàn đến lúc cần thiết) Tùy theo nhu cầu ứng dụng, mô hình lý tưởng, gần hay thực đưa vào công việc tính toán mạch 1.1 ÐƯỜNG THẲNG LẤY ÐIỆN (LOAD LINE): Xem mạch hình 1.1a Nguồn điện chiều E mắc mạch làm cho diode phân cực thuận Gọi ID dòng điện thuận chạy qua diode VD hiệu đầu diode, ta có: Trong đó: I0 dòng điện rỉ nghịch η=1 ID lớn (vài mA trở lên) η=1 Khi ID nhỏ diode cấu tạo Ge η=2 Khi ID nhỏ diode cấu tạo Si Ngoài ra, từ mạch điện ta có: Tức Trương Văn Tám E - VD - VR = E = VD + RID (1.2) I-1 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Phương trình xác định điểm làm việc diode tức điểm điều hành Q, gọi phương trình đường thẳng lấy điện Giao điểm đường thẳng với đặc tuyến diode ID = f(VD) điểm điều hành Q 1.2 DIODE TRONG MẠCH ÐIỆN MỘT CHIỀU - Ngược lại E < VK, mạch xem hở, nên: ID = IR = 0mA ; VR = R.IR = 0V ; VD = E - VR = E 1.3 DIODE TRONG MẠCH ÐIỆN XOAY CHIỀU - MẠCH CHỈNH LƯU Mạch chỉnh lưu ứng dụng thông dụng quan trọng diode bán dẫn, có mục đích đổi từ điện xoay chiều (mà thường dạng Sin vuông) thành điện chiều 1.3.1 Khái niệm trị trung bình trị hiệu dụng 1.3.1.1 Trị trung bình: Hay gọi trị chiều Trị trung bình sóng tuần hoàn định nghĩa tổng đại số chu kỳ diện tích nằm trục (dương) diện tích nằm trục (âm) chia cho chu kỳ Một cách tổng quát, tổng đại số diện tích chu kỳ T sóng tuần hoàn v(t) tính công thức: Một vài ví dụ: Trương Văn Tám I-2 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Dạng sóng Trị trung bình 1.3.1.2 Trị hiệu dụng: Người ta định nghĩa trị hiệu dụng sóng tuần hoàn( thí dụ dòng điện) trị số tương đương dòng điện chiều IDC mà chạy qua điện trở R chu kì có lượng tỏa nhiệt Trương Văn Tám I-3 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Vài thí dụ: Dạng sóng Trương Văn Tám Trị trung bình hiệu dụng I-4 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Hình 1.6 Trương Văn Tám I-5 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1.3.2 Mạch chỉnh lưu nửa sóng (một bán kỳ) Trong mạch ta dùng kiểu mẫu lý tưởng gần diode việc phân tích mạch Dạng mạch dạng sóng (thí dụ hình sin) ngõ vào ngõ hình 1.7 Diode dẫn điện bán kỳ dương vi(t) đưa vào mạch Ta có: - Biên độ đỉnh vo(t) Vdcm = Vm - 0.7V (1.6) - Ðiện trung bình ngõ ra: - Ðiện đỉnh phân cực nghịch diode là: VRM=Vm (1.8) Ta chỉnh lưu lấy bán kỳ âm cách đổi đầu diode Trương Văn Tám I-6 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1.3.3 Chỉnh lưu toàn sóng với biến có điểm Mạch hình 1.8a; Dạng sóng cuộn thứ cấp hình 1.8b - Ở bán kỳ dương, diode D1 phân cực thuận dẫn điện lúc diode D2 phân cực nghịch nên xem hở mạch (hình 1.9) - Ở bán kỳ âm, diode D2 phân cực thuận dẫn điện lúc diode D1 phân cực nghịch nên xem hở mạch (Hình 1.10) Ðể ý trường hợp, IL chạy qua RL theo chiều từ xuống dòng điện có mặt hai bán kỳ Ðiện đỉnh đầu RL là: Vdcm=Vm-0,7V (1.9) Và điện đỉnh phân cực nghịch diode ngưng dẫn là: VRM=Vdcm+Vm=2Vm-0,7V (1.10) - Dạng sóng thường trực đầu RL diễn tả hình 1.11 Trương Văn Tám I-7 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Người ta chỉnh lưu để tạo điện âm đầu RL cách đổi cực diode lại 1.3.4 Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode Mạch - Ở bán kỳ dương nguồn điện, D2 D4 phân cực thuận dẫn điện lúc D1 D2 phân cực nghịch xem hở mạch Dùng kiểu mẫu điện ngưỡng, mạch điện vẽ lại hình 1.13 Trương Văn Tám I-8 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode - Ở bán kỳ âm nguồn điện, D1 D3 phân cực thuận dẫn điện lúc D2, D4 phân cực nghịch xem hở mạch (Hình 1.14) Từ mạch tương đương ta thấy: - Ðiện đỉnh Vdcm ngang qua hai đầu RL là: Vdcm =Vm-2VD=Vm-1.4V (1.12) - Ðiện đỉnh phân cực nghịch VRM diode là: VRM=Vdcm+VD=Vm-VD VRM =Vm-0,7V (1.13) Ðể ý dòng điện trung bình chạy qua cặp diode dẫn điện 1/2 dòng điện trung bình qua tải Trương Văn Tám I-9 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1.3.5 Chỉnh lưu với tụ lọc Ta xem lại mạch chỉnh lưu toàn sóng với biến có điểm Như kết qủa phần trên: - Ðiện đỉnh đầu RL là: Vdcm=Vm-0,7V - Ðiện trung bình đầu RL là: VDC=0,637Vdcm Nếu ta thay RL tụ điện có điện dung C Trong thời điểm từ t=0 đến t=T/4, tụ C nạp nhanh đến điện đỉnh Vdcm Nếu dòng rỉ tụ điện không đáng kể, tụ C không phóng điện điện đầu tụ giữ không đổi Vdcm Ðây trường hợp lý tưởng Thực tế, điện trung bình thay đổi từ 0,637Vdcm đến Vdcm Thực nguồn điện phải cung cấp cho tải, thí dụ RL mắc song song với tụ C Ở bán ký dương tụ C nạp điện đến trị Vdcm Khi nguồn điện bắt đầu giảm, tụ C phóng điện qua RL gặp bán kỳ tụ C nạp điện lại đến Vdcm chu kỳ lặp lặp lại Hình 1.16 mô tả chi tiết dạng sóng đầu tụ C (tức RL) Hiệu sóng dư đỉnh đối đỉnh ký hiệu Vr(p-p) Do điện đỉnh tối đa Vdcm nên điện trung bình tối thiểu Vdcmin=Vdcm-Vr(p-p) Trương Văn Tám I-10 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Ta dùng thạch anh để thay mạch nối tiếp LC, mạch dao động tần số fS Còn thay mạch song song LC, mạch dao động tần số fp (hoặc fop) Do thạch anh có điện cảm LS lớn, điện dung nối tiếp nhỏ nên thạch anh định tần số dao động mạch; linh kiện bên không làm thay đổi nhiều tần số dao động (dưới 1/1000) Thường người ta chế tạo thạch anh có tần số dao động từ 100khz trở lên, tần số thấp khó chế tạo Trương Văn Tám X-22 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động 10.3.2 Dao động thạch anh: Dao động dùng thạch anh mạch cộng hưởng nối tiếp gọi mạch dao động Pierce (Pierce crystal oscillator) Dạng tổng quát sau: Ta thấy dạng mạch giống mạch dao động clapp thay cuộn dây tụ điện nối tiếp thạch anh Dao động Pierce loại dao động thông dụng thạch anh Hình 10.29 loại mạch dao động Pierce dùng linh kiện Thạch anh nằm đường hồi tiếp từ cực thoát cực cổng Trong C1 = CdS; C2 = CgS tụ liên cực FET Do C1 C2 nhỏ nên tần số dao động mạch: thạch anh dùng mạch cộng hưởng song song Trương Văn Tám X-23 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Thực tế người ta mắc thêm tụ tinh chỉnh CM (Trimmer) hình 10.29 có tác động giảm biến dạng tín hiệu dao động Ta dùng mạch hình 10.30 với C1 C2 mắc bên Trường hợp ta thấy thạch anh dùng mạch cộng hưởng nối tiếp 10.4 DAO ÐỘNG KHÔNG SIN 10.4.1 Dao động tích thoát dùng OP-AMP (op-amp relaxation oscillator) Ðây mạch tạo sóng vuông gọi mạch dao động đa hài phi ổn (astable mutivibrator) Hình 10.31 mô tả dạng mạch dùng op-amp Ta thấy dạng mạch giống mạch so sánh đảo có hồi tiếp dương với điện so sánh vi thay tụ C Trương Văn Tám X-24 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Ðiện thềm VUTP=β.(+VSAT)>0 Ðiện thềm VLTP=β.(-VSAT) Còn bảo hòa âm v0= -(VZ+0.7v) = -V0 < Trương Văn Tám X-30 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Ðiện đỉnh - đỉnh tam giác: Chú ý VR = Vmax = -Vmin Xác định tần sô: + Khi VS ≠ Khi v0 = -V0 (đường tiến) ta có: Trương Văn Tám X-31 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động 10.4.4 Tạo sóng tam giác đơn cực: Ta xem lại mạch tạo sóng tam giác VR = Và VS = → = tn Ðể tạo sóng tam giác đơn cực (giả sử dương) ta mắc thêm diode nối tiếp với R1 hình 10.43a Khi v0 = -V0: diode D dẫn Khi v0 = +V0: diode D ngưng Trương Văn Tám X-32 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Muốn tạo sóng tam giác đơn cực âm ta cần đổi chiều diode D Tần số dao động không thay đổi 10.4.5 Tạo sóng cưa: Như phần trước, để tạo sóng cưa, ta giảm nhỏ T2 Muốn vậy, ta tạo điều kiện cho tụ C mạch tích phân phóng điện nhanh Ta dùng mạch hình 10.44 Do Ei âm, mở điện tụ C nạp tạo v(t) dương (tích phân đảo) tăng dần từ 0v Lúc Vref > lớn v(t) nên v0 trạng thái -VSAT ( diode D transistor Q ngưng không ảnh hưởng đến mạch tích phân Tín hiệu cưa tăng dần, Vc = Vref mạch so sánh đổi trạng thái v0 thành +VSAT làm cho D Q dẫn bảo hòa Tụ C phóng nhanh qua Q kéo v(t) xuống 0v Mạch so sánh lại đổi trạng thái Trương Văn Tám X-33 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Trương Văn Tám X-34 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG X Bài 1: Cho mạch dao động dịch pha RC sau: Chứng minh tần số dao dộng cho 2.Tìm giá trị R’ Bài 2: Cho mạch điện: Trương Văn Tám X-35 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 10: Mạch dao động Bài 3: Cho mạch điện: D1, D2 cấu tạo Si có điện Zener VZ1 VZ2 Chứng minh độ rộng xung dương v0 cho bởi: Chứng minh độ rộng xung âm v0 cho bởi: Nếu VZ1 > VZ2 T1 lớn hay nhỏ T2 Giải thích Tìm tần số f mạch dao động VZ1 = VZ2 = VZ Bài 4: Trong mạch điện thay R mạch sau: Giải thích hoạt động mạch (JFET hoạt động vùng ID bảo hòa) Nếu dùng JFET 2N4869 có đặc điểm ID bảo hòa: VGS =-1V, ID = 3mA VGS =-2V, ID = 1mA Trong điều kiện op-amp bảo hòa |v0| =20v; R1 =R2 Ðể dòng nạp tụ 3mA, dòng phóng 1mA cho chu kỳ T=1ms RS1, RS2, C phải Trương Văn Tám X-36 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma [...]... Vi để zener có thể dẫn điện được xác định bởi: 1. 7 MẠCH CHỈNH LƯU BỘI ÁP 1. 7 .1 Chỉnh lưu tăng đôi điện thế Hình 1. 31 mô tả một mạch chỉnh lưu tăng đôi điện thế một bán kỳ - Ở bán kỳ dương của nguồn điện, D1 dẫn ,D2 ngưng Tụ C1 nạp điện đến điện thế đỉnh Vm - Ở bán kỳ âm D1 ngưng và D2 dẫn điện Tụ C2 nạp điện đến điện thế C2=Vm+VC1=2Vm - Bán kỳ dương kế tiếp, D2 ngưng, C2 phóng điện qua tải và đến bán... 1: Mạch Diode Bài 6: Xác định V0 trong mạch hình 1. 41 Bài 7: Xác định I1, I2, ID2 trong mạch hình 1. 42 Bài 8: Xác định dòng điện I trong mạch hình 1. 43 Bài 9: Dùng kiểu mẫu diode lý tưởng, xác định V0 trong 2 mạch hình 1. 44a và 1. 44b Bài 10 : Dùng kiểu mẫu điện thế ngưỡng, xác định v0 trong mạch hình 1. 45 Bài 11 : Thiết kế mạch ghip áp có đặc tính như hình 1. 46 và hình 1. 47 Trương Văn Tám I- 21 Mạch Điện. .. CHƯƠNG 1 ****** Dùng kiểu mẫu điện thế ngưỡng để giải các bài tập từ 1 đến 8 Bài 1: Xác định VD, VR và ID trong mạch điện hình 1. 36 Bài 2: Xác định VD2 và ID trong mạch điện hình 1. 37 Bài 3: Xác định V0, và ID trong mạch điện hình 1. 38 Bài 4: Xác định I, V1, V2 và V0 trong mạch hình 1. 39 Bài 5: Xác định V0, V1, ID1 và ID2 trong mạch hình 1. 40 Trương Văn Tám I-20 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO... đôi điện thế theo chiều dương - Ở bán kỳ dương của nguồn điện D1 dẫn, C1 nạp điện VC1=Vm trong lúc D2 ngưng - Ở bán kỳ âm D2 dẫn, C2 nạp điện VC2=Vm trong lúc D1 ngưng - Ðiện thế ngõ ra V0=VC1+VC2=2Vm 1. 7.2 Mạch chỉnh lưu tăng ba, tăng bốn Trương Văn Tám I -19 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Ðầu tiên C1 nạp điện. .. Tám I -11 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode Hệ số sóng dư quyết định chất lượng của mạch chỉnh lưu * Phương trình điện thế sóng dư Nếu gọi ic là dòng phóng điện của tụ điện có điện dung C và VC là điện thế 2 đầu tụ điện thì: chiều Nếu sự thay đổi điện thế 2 đầu tụ là tuyến tính thì dòng điện ic là dòng điện một... định v0 của mạch điện hình 1. 29 Trương Văn Tám I -15 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1. 6 MẠCH DÙNG DIODE ZENER: Cũng tương tự như diode chỉnh lưu, với diode zener ta cũng dùng kiểu mẫu gần đúng trong việc phân giải mạch: Khi dẫn điện diode zener tương đương với một nguồn điện thế một chiều vz (điện thế zener)... đến VC1=Vm khi D1 dẫn điện ở bán kỳ dương Bán kỳ âm D2 dẫn điện, C2 nạp điện đến VC2=2Vm (tổng điện thế đỉnh của cuộn thứ cấp và tụ C1) Bán kỳ dương kế tiếp D2 dẫn, C3 nạp điện đến VC3=2Vm (D1 và D2 dẫn, D2 ngưng nên điện thế 2Vm của C2 nạp vào C3) Bán kỳ âm kế tiếp D2, D4 dẫn, điện thế 2Vm của C3 nạp vào C4 Ðiện thế 2 đầu C2 là 2Vm 2 đầu C1+C= là 3Vm 2 đầu C2+C4 là 4Vm BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG 1 ******... Trương Văn Tám I -12 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1. 4 .1 Mạch cắt nối tiếp Dạng căn bản như hình 1. 20 Hình 1. 21 cho thấy đáp ứng của mạch cắt căn bản đối với các dạng sóng thông dụng khi coi diode là lý tưởng Bây giờ nếu ta mắc thêm một nguồn điện thế một chiều V nối tiếp với diode như hình 1. 22b Nếu tín hiệu... Trương Văn Tám 1. 26 là dạng và biên độ v0 I -14 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma Chương 1: Mạch Diode 1. 5 MẠCH GHIM ÁP (Mạch kẹp - clampers) Ðây là mạch đổi mức DC (một chiều) của tín hiệu Mạch phải có một tụ điện, một diode và một điện trở Nhưng mạch cũng có thể có một nguồn điện thế độc lập Trị số của điện trở R và tụ điện C phải... chú ý đến chiều dòng điện và cực tính của nguồn điện thế 1 chiều 2 .1 PHÂN CỰC CỐ ÐỊNH: (FIXED-BIAS) Mạch cơ bản như hình 2 .1 Phương pháp chung để phân giải mạch phân cực gồm ba bước: - Bước 1 : Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào (IB hoặc IE) - Bước 2: Suy ra dòng điện ngõ ra từ các liên hệ IC=βIB IC=αIE B Trương Văn Tám II -1 Mạch Điện Tử PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com