Giáo Trình điện Tử Cơ Bản Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY – HCM CITY UNIVERSITY OF SCIENCE ĐIỆN TỬ CƠ BẢN CHƯƠNG I: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG & CÁC ĐỊNH LUẬT MẠCH ĐIỆN Presenter: Nguyen Thi Thien Trang AGENDA Linh kiện thụ động Các định luật mạch điện NHỮNG PHẦN TỬ MẠCH ĐIỆN • Mạch điện Khố K (cơng tắc) E+ I II I Đèn R I = V/R dây dẫn • • Khoá K hở: Đèn tắt ( Mạch hở, I = 0) Khố K đóng: Đèn sáng ( Mạch kín, I khác khơng) NHỮNG PHẦN TỬ MẠCH ĐIỆN • Sơ đồ mạch điện bản:: • • Nguồn cấp điện DC ñ Dây dẫn K Tảii Bộ phận tiêu thụ điện nguồn cung cấp Chỉ Ch thị th (chọn) (ch n) th LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở - Resistor Tụ điện – Capacitor Cuộn cảm – Inductor Biến áp - Transformer ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Điện trở linh kiện điện tử bản, cản trở lưu thơng dòng điện Tác dụng điện trở mạch điện xác định mức dòng áp Đơn vị điện trở Ohm – ký hiệu Ω Bội số Ω thường Kilo, Mega Giga 1K Ω = 103 Ω 1M Ω = 106 Ω 1G Ω = 109 Ω Định luật Ohm: điện trở tỉ lệ thuận với điện áp đặt vào tỉ lệ nghịch với dòng điện qua Ohm điện trở đoạn mạch có dòng Ampe qua hiệu điện hai đầu đoạn mạch Volt Ký hiệu sơ đồ mạch Các nhà sản xuất không sản xuất điện trở với giá trị mà theo giá trị chuẩn U EIA khuyến nghị, gọi tiêu chuẩn E với họ là: I V R E6 – sai số 20% 100, 150, 220, 330, 470, 680 E12 – sai số 10% 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820 Định luật Ohm E24 – sai số 5% 100, 110, 120, 130, 150, 160, 180, 200, 220, 240, 270, 300 330, 360, 390, 430, 470, 510, 560, 620, 680, 750, 820, 910 E48 – sai số 2% E96 – sai số 1% E128 – sai sô 0,25%; 0,5%; 0,1% cao Để có giá trị mong muốn người ta mắc điện trở theo kiểu nối tiếp, song song kết 6hợp ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Hình dáng thực tế số loại điện trở FR1 ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Ký hiệu hình dáng thực tế số loại điện trở đặc biệt Nhiệt trở NTC PTC Điện trở tùy áp VDR VDR FR1 Quang trở ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Các loại điện trở có giá trị cố định: + Điện trở than (carbon): loại điện trở làm cách ép hỗn hợp bột than chất kết dính thành dạng trụ có vỏ bọc gốm sơn Chúng có giá trị phạm vi rộng, công suất nhỏ (từ 1/8 đến 2W) dung sai lớn Thường dùng khu vực tần số cao Điện trở carbon thường ký hiệu CR sản xuất theo tiêu chuẩn E6, E12 E24 + Điện trở film: loại điện trở làm cách kết tinh kim loại, carbon oxide kim loại lõi gốm Giá trị điện trở film phụ thuộc vào độ dày lớp film đường xoắn ốc tạo bề mặt (nhờ tia laser) Điện trở film có giá trị từ nhỏ đến lớn, công suất thấp (1/20 đến 1/2W) , dung sai nhỏ, chất lượng cao (nhiễu nhiệt nhỏ, đặc tính tần cao) Điện trở màng kim loại ký hiệu MFR, điện trở màng carbon ký hiệu CF Chúng sản xuất theo chuẩn E24, E96 E192 + Điện trở dây quấn: loại làm cách quấn dây kim loại có đặc tính dẫn điện (ví dụ Niken) lên lõi gốm Loại thường có giá trị nhỏ chịu dòng lớn cơng suất cao (1 đến 300W), có lên tới hàng nghìn W Điện trở dây quấn ký hiệu WH W, sai số từ đến 10% ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Các loại điện trở có giá trị cố định (tiếp): + Điện trở bề mặt (Surface mount) loại điện trở làm theo công nghệ dán bề mặt, tức dán trực tiếp lên bảng mạch in Khi người ta thu nhỏ kích thước mạch nhiều Kích thước điện trở loại nhỏ tới 0,6mm x 0,3mm (so với kích thước thơng thường cỡ 8mm điện trở than 5cm điện trở dây quấn) + Dãy điện trở: loại sản xuất nhằm đáp ứng cho ứng dụng cần loạt điện trở giá trị mắc song song với (ví dụ cần hạn dòng cho dãy ma trận LED) Loại điện trở chế tạo rời sau hàn chung chân (có vỏ khơng có vỏ) chế tạo theo kiểu vi mạch với kiểu chân SIP DIP 10 VÍ DỤ ĐỊNH LÝ THEVENIN – VD Cho mạch: • Mạch tương đương Thevenin cho tương tự cách tính trên: VTH = 4V RTH = Ω Dòng điện điện tải: R1 a I2 Is 2A R2 RL 10 a' RTH a VTH 4V I2 = = RTH + RL 2Ω + 10Ω = A = A = 0,333 A 12 10 Vaa ' = I RL = A (10Ω ) = V 3 I2 VTH + RL 10 a' VÍ DỤ ĐỊNH LÝ THEVENIN – VD • Cho mạch sau tính được: R1 6K R1 6K RL 2k RL 2k a a vs vs + R2 3k 72V RL + R2 3k 72V - - a' a' R1 6K RL 2k RTH 2k R3 4k a a VTH R2 3k + I RL 2k 24V a' a' 3kΩ 72V = 24V 3kΩ+ 6kΩ 3kΩ ( 6kΩ) RTH = = 2kΩ 3kΩ+ 6kΩ VTH = 24V 24V = =3mA, 2KΩ+2kΩ+4kΩ 8kΩ Vaa' =IRL =3mA( 2kΩ) =6V I= VÍ DỤ ĐỊNH LÝ THEVENIN – VD Cho mạïch: Áp dụng đònh lý Thevenin Nguyên lý chồng chất,lần lượt tính : • R1 a VTH1 18V a' a + R2 + V 18V RL R2 a' VTH a' 4A - RTH VTH =VTH1 +VTH2 =12V +8V = 20V - R1 a 6( 3) RTH = = 2Ω +3 VTH1 = 18V =12V +3 VTH2 = 4A( 2Ω) = 8V R2 R1 R1 a + RL 20V a a' VTH2 8V + I 4A R2 IL = - a' VTH 20V 20V = = = 2A RTH + RL 2Ω+ 8Ω 10Ω VL = 2A( 6Ω) = 16V VÍ DỤ ĐỊNH LÝ THEVENIN – VD • Cho mạch: • Ta có mạch điện tương • đương Thevenin sau: R1 R4 R3 + + V V - R2 RTH2 RTH1 R3 + + VTH2 VTH1 - - R5 V R4 + R5 R2 VTH = V R1 + R2 VTH = RTH = R1 R2 RTH = R4 R5 R5 VÍ DỤ ĐỊNH LÝ NORTON – VD Thí dụ Cho mạch theo h Tính • Dòng IN RN R1 a + V 3V R2 - R1 a a' V 3V + R2 IN a' iN = 3V = 3A 1Ω R N = 1Ω 2Ω = R1 a Ω a R2 IN 3A RN 2/3 a' a' VÍ DỤ ĐỊNH LÝ NORTON – VD • Cho mạch: • Lần lượt tính được: R1 R1 a a I1 I 2A R2 + V 1V - IN I 2A R2 • a' a a' R1 a IN = 2A RN = 2Ω R2 a' I1 IN 2A + V 1V I2 V 1V = = 0, A I1 = RN 2Ω −I + I1 + I = I1 = I − I = A − 0, A = 1, A RN a' ÁP DỤNG CÁC ĐỊNH LÝ MẠCH ĐIỆN Cho mạch điện: Lần lượt áp đụng định lý Thevenin, Norton, nguyên lý chồng chất, được: R1 a + I R3 R2 V a' R1 R1 a + I R2 V Voc a' R1 a R2 RTH a' a VTH = R2 V R1 + R2 + R2 Isc -  R1 R2  VTH = I   = IRTH  R1 + R2  VTH = VTH + VTH V  VTH =  + I  RTH  R1  RTH = R1 R2 I V VTH a' RTH a + R3 a' NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẬP 64 NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẬP 65 NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẬP 66 NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẬP 67 VÍ DỤ NGUN LÝ CHỒNG CHẬP Cho mạch thí dụ trên, có thêm nguồn tác động V2: e1 R1 Giaûi: e2 R3 + + I1 I3 + R2 I2 V1 I4 R4 + - I V2 - -4 (V1 − e1 ) G1 + (V2 − e1 ) G2 + ( e2 − e1 ) G3 = ( e2 − e1 ) G3 − e2G4 + I = V1G1 + V2G2 = e1 ( G1 + G2 + G3 ) − e2G3 I = −e1G3 + e2 ( G3 + G4 ) 68 VÍ DỤ NGUN LÝ CHỒNG CHẬP • Giải được: (V1G1 + V2G2 )( G3 + G4 ) + IG3 ( G1 + G2 + G3 )( G3 + G4 ) − G32 V G ( G + G4 ) + V2G2 ( G3 + G4 ) + IG3 = 1 e1 = • • G1G3 + G1G4 + G2G3 + G2G4 + G3 G4 Nhận xét: Ta giải cách cho V2 = I = 0, giải mạch theo V1,cho e1A: e1 A = • V1G1 G1 + G2 + G3G4 ( G3 + G4 ) Cho V1=0, I =0 , giaûi e1B theo V2, cho: e1B = • V2G2 G1 + G2 + G3G4 ( G3 + G4 ) Cho V1 =0, V2 =0, giaûi e1c theo I: e1C = IG3 ( G1 + G2 ) G3 + G4 ( G1 + G2 ) + G3G4 69 NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẬP • Phát biểu nguyên lý xếp chồng: • Tổng quát: e1 = e1 A + e1 B + e1 C V1G1a + V2G1b + + I + = e1G11 + e2G12 + V1G2a + = e1G21 + e2G22 + V1G1c + = e1G31 + e2G32 + G33 • • • • • • • • • Kết luận Giử nguồn tác động cho nguồn khác không tác động ( cho nguồn nối tắt, nguồn dòng hở) Giải mạch tương đương để tìm đáp ứng Tiếp túc cho nguồn tác động cho nguồn lại (nguồn1, nguồn 3…không tác động) giải mạch tìm đáp ứng Tiếp tục với nguồn lại (nếu có)… Đáp ứng tổng cộng cách cộng tất đáp ứng lại 71 ... số loại tụ điện 15 TỤ ĐIỆN – CAPACITOR Cấu tạo chung tụ điện gồm dẫn điện cách điện với lớp điện mơi Khi điện dung tụ tính cơng thức: C = ε Trong đó: S d [F ] Bản cực Điện tích ɛ số điện môi S... Inductor Biến áp - Transformer ĐIỆN TRỞ – RESISTOR Điện trở linh kiện điện tử bản, cản trở lưu thơng dòng điện Tác dụng điện trở mạch điện xác định mức dòng áp Đơn vị điện trở Ohm – ký hiệu Ω Bội... TỬ MẠCH ĐIỆN • Sơ đồ mạch điện bản: : • • Nguồn cấp điện DC ñ Dây dẫn K Tảii Bộ phận tiêu thụ điện nguồn cung cấp Chỉ Ch thị th (chọn) (ch n) th LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở - Resistor Tụ điện –