Mạch điện tử - Bài tập

.Mạch điện tử cơ bản là giáo trình được biên soạn theo đề cương do Sở Giáo dục và Đào tạo thành phố Hà Nội xây dựng và thông qua. Đây là giáo trình dành cho chuyên ngành đào tạo hệ kỹ thuật v

Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 1 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 VL: LLiDSLRRRVVV+−= VD = 0,7V (Si) và VD = 0,2V (Ge) a- Vẽ VL(t) với VS(t) dạng sóng vuông có biên độ 10 và 1V Kết quả với giả thiết: Ri = 1Ω, RL = 9Ω, VD = 0,7V. Vì Diode chỉnh lưu chỉ dẫn điện theo một chiều nên: ∗ Trong 0T21>, Diode dẫn → iD ≠ 0 → iL ≠ 0 → VL ≠ 0. V37,89917,010V1L=+−= và V27,09917,01V2L=+−= ∗ Trong 0T21< , Diode tắt → iD = 0 → iL = 0 → VL = 0. iL iD RL Ri VL Vs + - - + VD 10 -10 0 1 - - + + VS 2 3 4 t(ms) 1 -1 0 1 - - + + VS 2 3 4 t(ms) 8,37 0 1 VL1 2 3 4 t(ms) 0,27 0 1 VL2 2 3 4 t(ms) Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 2 b- Vẽ VL(t) với VS(t) dạng sóng sin có biên độ 10 và 1V. ∗ Khi VS = 10sinωot nghóa là VSm = 10V >> VD =0,7V ta có: 999110RRRVVLLiSm1L=+≈+≈ tsin9V01Lω≈ (Ta giải thích theo 0T21> và 0T21<) ∗ Khi VS = 1sinω0t nghóa là VSm = 1V so sánh được với 0,7V: + VS > 0,7V, Diode dẫn, iD ≠ 0, iL ≠ 0, VL ≠ 0. 6,0tsin9,09917,0tsin1V002L−ω=+−ω= Tại sinω0t = 1, |VL2| = 0,27V. + VS < 0,7V, Diode tắt, iD = 0, iL = 0, VL = 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: R1 = 1KΩ, Rb = 10KΩ, RL = 9KΩ. a- Vẽ VL(t) với dạng sóng vuông có biên độ 10V và 1 V. ∗ 0T21>, Diode dẫn, RthD ≈ 0, dòng iL chảy qua Ri, D, RL nên ta có: V37,810.9.10.9107,010RRRVVV333LLiDS1L=+−=+−= V27,010.9.10.9107,01RRRVVV333LLiDS2L=+−=+−= iL RL 9K Ri=1K VL Vs + - - + VD Rb=10K 10 0 -10 9 - - + + 1 2 3 4 t(ms) VS VL1 0 1 2 3 4 t(ms) 1 0 -1 1 2 3 4 t(ms) VS VL2 0 1 2 3 4 t(ms) 0,7 0,27 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 3 ∗ 0T21< , Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb, RL nên ta có. V5,410.9.10.9101010RRRRVV3343LLbiS1L=++=++= V45,010.9.10.910101RRRRVV3343LLbiS1L=++=++= b- Vẽ VL(t) với dạng sóng sin có biên độ 10V và 1 V. ∗ Để đơn giản khi VSm = 10V (>>VD = 0,7V) ta bỏ qua VD. Khi đó: + 0T21>, Diode dẫn, RthD ≈ 0, dòng iL chảy qua Ri, D, RL nên ta có: )V(tsin910.9.10.910tsin10RRRVV03330LLiS1Lω=+ω=+= + 0T21<, Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb, RL nên ta có. )V(tsin5,410.9.10.91010tsin10RRRRVV033430LLbiS1Lω=++ω=++= ∗ Khi VS = 1sinω0t so sánh được với VD ta sẽ có: + 0T21> , khi VSm ≥ 0,7, Diode dẫn, RthD ≈ 0, dòng iL chảy qua Ri, D, RL nên ta có: )V(63,0tsin9,010.9.10.9107,0tsin1RRR7,0tsin1V03330LLi02L−ω=+−ω=+−ω=Tại 2t0π=ω, sinω0t = 1, ta có VL2m = 0,9 - 0,63 = 0,27V + 0T21>, khi VSm < 0,7, Diode tắt, RngD = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb, RL nên ta có: 10 -10 0 1 - - + + VS 2 3 4 t(ms) 1 -1 0 1 - - + + VS 2 3 4 t(ms) 8,37 0 1 VL1 2 3 4 t(ms) 0,27 0 1 VL2 2 3 4 t(ms) -4,5 -0,45 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 4 tsin315,010.9.10.91010tsin7,0RRRRtsin7,0V033430LLbi02Lω=++ω=++ω= + 0T21<, Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb, RL nên ta có. tsin45,010.9.10.91010tsin1RRRRtsin1V033430LLbi02Lω=++ω=++ω= 2) Dạng mạch Thevenin áp dụng nguyên lý chồng chập: Bài 1-20 với Vi(t) = 10sinω0t a- Vẽ mạch Thevenin: Áp dụng nguyên lý xếp chồng đối với hai nguồn điện áp VDC và Vi: ∗ Khi chỉ có VDC, còn Vi = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K: V310.5,11010.5,15rRrVV333iiiDCAK=+=+= ∗ Khi chỉ có Vi, còn VDC = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K là: )V(tsin410.5,11010tsin.10rRRVV03330iiiiAKω=+ω=+= VL + - Vi + - iD RL 1,4K Ri=1K VDC=5v K A ri=1,5K RT id VT K A RL Ri//ri iL VT K A 10 0 -10 9 - - + + t(ms) VS VL1 t(ms) 1 0 -1 t(ms) VS VL2 t(ms) 0,7 0,315 + + - - -4,5 -4,5 0,585 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 5 ∗ Vậy khi tác động đồng thời cả VDC và Vi thì sức điện động tương đương Thevenin giữa hai điểm A-K là: )V(tsin43rRRVrRrVV0iiiiiiiDCTω+=+++= ∗ Điện trở tương đương Thevenin chính là điện trở tương đương của phần mạch khi Diode hở mạch là: Ω=++=++= K210.4,110.5,11010.5,1.10RrRr.RR33333LiiiiT b- Vẽ đường tải DC khi 2,3,2,3,0t0π−π−ππ=ω . ∗ Tại V3V0tT0=⇒=ω ∗ Tại )V(46,62343V3tT0=+=⇒π=ω ∗ Tại )V(71.43V2tT0=+=⇒π=ω ∗ Tại )V(46,02343V3tT0−=−=⇒π−=ω ∗ Tại )V(11.43V2tT0−=−=⇒π−=ω Theo đònh luật Ohm cho toàn mạch ta có. TTDTTDTRVV.R1RVVi +−=−= ∗ Tại )mA(15,110.237,0.10.21i0t330=+−=⇒=ω ∗ Tại )mA(88,210.246,67,0.10.21i3t330=+−=⇒π=ω iD (mA) 3,15 2,88 1,15 3 6,46 7 -1 VT t Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 6 ∗ Tại )mA(15,310.277,0.10.21i2t330=+−=⇒π=ω ∗ Tại )mA(58,010.246,07,0.10.21i3t330−=−−=⇒π−=ω ∗ Tại )mA(85,010.217,0.10.21i2t330−=−−=⇒π−=ω c- Vẽ ( )( ))V(tsin8,21,2tsin437,0V7,010.2V10.4,1Rr//RVRRV.Ri.R)t(V00T3T3LiiTLTTLDLLω+=ω+===+=== II. Diode Zenner: 1) Dạng dòng IL = const (bài 1-40); 200mA ≤ IZ ≤ 2A, rZ = 0 a- Tìm Ri để VL = 18V = const. Imin = IZmin + IL = 0,2 + 1 = 1,2 A. Imax = IZmax + IL = 1 + 2 = 3 A. Mặt khác ta có: Vimin = 22V = IZmin.Ri + VZ. Suy ra: Ω==−=−= 3,32,142,11822IVVRminZZminii Vimax = 28V = IZmaxRi + VZ Suy ra Ω==−=−= 3,331031828IVVRmaxZZmaxii Vậy Ri = 3,3Ω. b- Tìm công suất tiêu thụ lớn nhất của Diode Zenner: PZmzx = IZmax.VZ = 2.18 = 36W. VL 0 -0,7 2,1 4,9V t RL=18Ω VZ=18v 22v<VDC<28v Ri IZ VL IL Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 7 2) Dạng dòng IL ≠ const: (bài 1-41), 10mA ≤ IL ≤ 85mA. IZmin = 15mA. a- Tính giá trò lớn nhất của Ri maxLminZZiiminLmaxZZiIIVVRIIVV+−≤≤+− ∗ Khi VDC = 13V ta có Ω=+−≤ 30085,0015,01013Rmaxi ∗ Khi VDC = 16V ta có Ω=+−≤ 60085,0015,01016Rmaxi Vậy ta lấy Rimax = 30Ω. b- Tìm công suất tiêu thụ lớn nhất của Diode Zenner. PZmax = IZmax.VZ. Mặt khác: Vimax = IZmaxRi + VZ ⇒ mA200301016RVVIiZmaximax=−=−= ⇒ mA19019,001,02,0IIIminLmaxmaxz==−=−= ⇒ W9,11019,0Pmaxz=×= 3) Dạng IZ ≠ const; IL ≠ const (Bài 1-42) 30 ≤ IL ≤ 50mA, IZmin = 10mA. rZ = 10Ω khi IZ = 30mA; Pzmax =800mW. a- Tìm Ri để Diode ổn đònh liên tục: mA80108,0VPIZmaxZmaxZ=== Vậy 10mA ≤ IZ ≤ 80mA Ta có: Imin = IZmin + ILmax = 60mA Imax = IZmax + ILmin = 110mA RL VZ=10v 20v<VDC<25v Ri 10Ω IZ VL IL RL VZ=10v 13v<VDC<16v Ri IZ VL IR IL Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 8 Mặt khác: Vimin = Imin.Ri + VZ = 20V ⇒ Ω=−= 7,16606,01020Rmaxi Vimax = Imax.Ri + VZ = 25V ⇒ Ω=−= 36,13611,01025Rmini Suy ra: 136,4Ω ≤ Ri ≤ 166,7Ω Vậy ta chọn Ri =150Ω b- Vẽ đặc tuyến tải: Ta có: VZ + IZRi = VDC – ILRi ∗ Với VDC = 20V ta có: ==×−==×−=+mA50IkhiV5,1215005,020mA30IkhiV5,1515003,020150IVLLZZ ∗ Với DC = 25V ta có: ==×−==×−=+mA50IkhiV5,1715005,025mA30IkhiV5,2015003,025150IVLLZZ Tương ứng ta tính được các dòng IZ: mA7,36150105,15I1Z=−= ; mA7,16150105,12I2Z=−= mA70150105,20I3Z=−= ; mA50150105,17I4Z=−= ; IZ(mA) VZ 36,7 50 30 80 70 10 20,5 17,5 15,5 VZ =10V 0 rZ =10Ω 16,7 12,5 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 9 Chương II: TRANSISTOR HAI LỚP TIẾP GIÁP I. Bộ khuếch đại R-C không có CC và không có CE (E.C). 1) Bài 2-10: 20 ≤ β ≤ 60, suy ra ICQ không thay đổi quá 10%. ∗ Phương trình tải một chiều: VCC = VCEQ + ICQ(RC + RE). mA81010.5,1525RRVVI33ECCEQCCCQ=+−=+−=⇒ Nếu coi đây là dòng điện ban đầu khi β = 60 sao cho sau một thời gian β chỉ còn β = 20 thì yêu cầu ICQ ≥ 7,2mA. ∗ Ta giải bài toán bài toán một cách tổng quát coi β1 = 20; β2 = 60. E22bbE11bR101RRR101R β=≤≤β= Ω==≤≤Ω== K610.60.101RRK210.20.101R32bb31b Vậy 2KΩ ≤ Rb ≤ 6KΩ ∗ Mặt khác β+−=bEBBCQRR7,0VI , nếu coi VBB ≈ const thì ta có: 9,0RRRRII1bE2bE2CQ1CQ≥β+β+= (1) ∗ Có thể tính trực tiếp từ bất phương trình (1): β+β−≥⇒β+≥β+12bE1bE2bE9,01RR1,0RR9,0RR Ω==+−=β+β−≤⇒−K53,310.3,28100209,060110.1,09,01R1,0R3312Eb VCEQ = 5V + - +25V R2 R1 RC=1,5K RE=1K Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 10 Chọn Rb = 3,5KΩ. ∗ Nếu bỏ qua IBQ ta có VBB ≈ VBE + IEQRE = 0,7 + 8.10-3.103 = 8,7V. Suy ra: Ω≈Ω==−=−= K4,55368652,010.5,3257,81110.5,3VV11RR33CCBBb1 Ω≈Ω=== K06,10100577,82510.5,3VVRR3BBCCb2 ∗ Ta có thể tính tổng quát: Chọn Rb = 4KΩ thay vào (1): %9,88120010672010.4106010.410II33332CQ1CQ==++=, bò loại do không thỏa mãn (1). ∗ Chọn Rb =3KΩ thay vào (1): 91,0115010502010.3106010.310II33332CQ1CQ==++= 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 R1, R2 sao cho dòng iC xoay chiều có giá trò cực đại. ∗ Điểm Q tối ưu được xác đònh như sau: ACƯCQTTƯCEQACDCCCTƯCQmaxCmR.IVRRVII=+== Từ hình vẽ: RDC = RC + RE = 1,5.103 + 103 = 2,5KΩ. RAC = RC + RE = 1,5.103 + 103 = 2,5KΩ. Suy ra: mA510.5,210.5,225I33TƯCQ=+= VCEQTƯ = 5.10-3.2,5.103 = 12,5V ∗ Chọn Ω==β= K1010.100.101R101R3Eb (bỏ qua IBQ) VBB ≈ VBE + ICQTƯ.RE = 0,7 + 5.10-3.103 = 5,7V VCE(V) iC(mA) VCEQTƯ = 12,5 25 10RVDCCC= ( )5RR2VECCC=+ −≡310.5,21ACLLDCLL QTƯ 0 [...]... 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 -1 0 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 Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 13 V CEQ =...Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 1 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... Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 32 với [ ] Ω≈=+= 28323008//5050Rh//RR b2ie ' E '' E Thay (2), (3), (4), (5) vaøo (1) ta có: A i = 10201. (-4 .10 -3 ). (-1 00).128,4.10 -3 = 522,3 (lần) Z i = R b1 //(h ie1 +R’’ E ) ≈ 750//(2258 + 2832) = 654Ω Z o = ∞ ⇒ Z’ o = Z o //R C = R C = 60Ω 2) Baøi 6-2 4: E.C – C.C a-... i c R f R f 10K V ’ L + - R L Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 34 Chương VII: MẠCH KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP. I. Hồi tiếp áp, sai lệch dòng. 1) Bài 7-4    = Ω= 40h K1h GT fe ie ;      == = ? i i A ?T KL i L i Đây là dạng hồi tiếp áp, sai lệch doøng. a- Tính độ lợi dòng T: cho i i =... 4,6.10 -3 .2.10 3 = 10,8V Ω== − − 760 10.6,4 10.25 h.4,1h 3 3 feie b- Chế độ AC: Z o i C Z i R i 2K i b R b 3K i i R C 1,5K i L R L =1,5K h ie 100i b 1,2K R L =1,5K i i R C =1,5K C C2 → ∞ - + +V CC =20V C E →∞ + - R 1 3,5K i L R 2 =20K R i =2K R E 1,5K C C1 → ∞ - + Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu... I Cmmax 15 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 22 b- Chế độ AC: i b b L i L i i i i i i i A == (1) 24,95h. RR R i i i i i i fe LC C b C C L b L −= + −== 09,0 1077810 10 RhhR R i i 54 4 Efeieb b i b = ++ = ++ = Thay vào (1) ta được A i = -9 5,24.0,09 = -8 ,6 [ ] Ω=≈+= K1,910//10Rhh//RZ 54 Efeiebi II. Sơ đồ mắc B.C: Bài 4-2 1, h oe = 4 10 ... Ω== +− = β + β − ≤⇒ − 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 Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 19 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 : Q bất kỳ. a- Chế độ DC K3 205,3 20.5,3 RR RR R 21 21 b ≈ + = + = ... V i + - R 1 C b → ∞ r i =50Ω R L =10K Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 30 ( )( ) mA V 27,195,0.63,7.5050 i V i 01 ≈−−= Z i = R i //R b1 //h ie1 ≈ 500Ω [ ] Ω≈++=       ++= 5,471093010//50 h R h R h//RZ 3fe 2C 3fe 3ib3Eo II. Transistor maéc vi sai và Darlingtơn 1) Bài 6-2 3: E.C – E.C. a- Cheá... (3), (4) vào (1) ta có: A V = (-6 667) (-3 ,52).24.10 -5 = 5,63 Z i = R b //[h ie1 + (R E11 //R f )(1 + h fe1 )] = 10 3 //1502 ≈ 600Ω Z o = R f = 1000Ω c- Tính A Vf , Z if , Z of . 486,4 255,01 63,5 T1 A A V Vf = + = − = ( ) Ω=+=−= 753)255,01(600T1ZZ iif Ω= + = − = 797 255,01 1000 T1 Z Z o of Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 3 ∗ 0T 2 1 <... Vaäy R i = 3,3Ω. 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 =18Ω V Z =18v 22v<V DC <28v R i I Z V L I L Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 5 ∗ 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 ω+= + + + = . 10 0 -1 0 9 - - + + t(ms) VS VL1 t(ms) 1 0 -1 t(ms) VS VL2 t(ms) 0,7 0,315 + + - - -4 ,5 -4 ,5 0,585 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một. Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 1 MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU CHO QUYỂN “Giáo trình mạch điện tử I” Chương I: