Mạch điện tử i bài tập

Mạch điện tử I_ Bài tập Tài liệu tham khảo bài tập môn Mạch điện tử theo giáo trình Mạch điện tử I, danh cho các bạn học viên sinh viên đang theo học ngành Điện- Điện tử Viễn thông.

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 sóng vuông có biên độ 10 và 1V Kết quả với giả thiết: R i = 1Ω, R L = 9Ω, V D = 0,7V. Vì Diode chỉnh lưu chỉ dẫn điện theo một chiều nên: ∗ Trong 0T 2 1 > , Diode dẫn → i D ≠ 0 → i L ≠ 0 → V L ≠ 0. V37,89 91 7,010 V 1L = + − = và V27,09 91 7,01 V 2L = + − = ∗ Trong 0T 2 1 < , Diode tắt → i D = 0 → i L = 0 → V L = 0. i L i D R L R i V L V s + - - + V D 10 -10 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) Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 2 b- Vẽ V L (t) với V S (t) dạng sóng sin có biên độ 10 và 1V. ∗ Khi V S = 10sinω o t nghóa là V Sm = 10V >> V D =0,7V ta có: 99 91 10 R RR V V L Li Sm 1L = + ≈ + ≈ tsin9V 01L ω≈ (Ta giải thích theo 0T 2 1 > và 0T 2 1 < ) ∗ Khi V S = 1sinω 0 t nghóa là V Sm = 1V so sánh được với 0,7V: + V S > 0,7V, Diode dẫn, i D ≠ 0, i L ≠ 0, V L ≠ 0. 6,0tsin9,09 91 7,0tsin1 V 0 0 2L −ω= + −ω = Tại sinω 0 t = 1, |V L2 | = 0,27V. + V S < 0,7V, Diode tắt, i D = 0, i L = 0, V L = 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: R 1 = 1KΩ, R b = 10KΩ, R L = 9KΩ. a- Vẽ V L (t) với dạng sóng vuông có biên độ 10V và 1 V. ∗ 0T 2 1 > , Diode dẫn, R thD ≈ 0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: V37,810.9. 10.910 7,010 R RR VV V 3 33 L Li DS 1L = + − = + − = V27,010.9. 10.910 7,01 R RR VV V 3 33 L Li DS 2L = + − = + − = i L R L 9K R i =1K V L V s + - - + V D R b =10K 10 0 -10 9 - - + + 1 2 3 4 t(ms) V S V L1 0 1 2 3 4 t(ms) 1 0 -1 1 2 3 4 t(ms) V S V L2 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 ∗ 0T 2 1 < , Diode tắt, R ng = ∞, dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. V5,410.9. 10.91010 10 R RRR V V 3 343 L Lbi S 1L = ++ = ++ = V45,010.9. 10.91010 1 R RRR V V 3 343 L Lbi S 1L = ++ = ++ = b- Vẽ V L (t) với dạng sóng sin có biên độ 10V và 1 V. ∗ Để đơn giản khi V Sm = 10V (>>V D = 0,7V) ta bỏ qua V D . Khi đó: + 0T 2 1 > , Diode dẫn, R thD ≈ 0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: )V(tsin910.9. 10.910 tsin10 R RR V V 0 3 33 0 L Li S 1L ω= + ω = + = + 0T 2 1 < , Diode tắt, R ng = ∞, dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. )V(tsin5,410.9. 10.91010 tsin10 R RRR V V 0 3 343 0 L Lbi S 1L ω= ++ ω = ++ = ∗ Khi V S = 1sinω 0 t so sánh được với V D ta sẽ có: + 0T 2 1 > , khi V Sm ≥ 0,7, Diode dẫn, R thD ≈ 0, dòng i L chảy qua R i , D, R L nên ta có: )V(63,0tsin9,010.9. 10.910 7,0tsin1 R RR 7,0tsin1 V 0 3 33 0 L Li 0 2L −ω= + −ω = + −ω = Tại 2 t 0 π =ω , sinω 0 t = 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 -10 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 4 tsin315,010.9. 10.91010 tsin7,0 R RRR tsin7,0 V 0 3 343 0 L Lbi 0 2L ω= ++ ω = ++ ω = + 0T 2 1 < , Diode tắt, R ng = ∞, dòng i L chảy qua R i , R b , R L nên ta có. tsin45,010.9. 10.91010 tsin1 R RRR tsin1 V 0 3 343 0 L Lbi 0 2L ω= ++ ω = ++ ω = 2) Dạng mạch Thevenin áp dụng nguyên lý chồng chập: Bài 1-20 với V i (t) = 10sinω 0 t a- Vẽ mạch Thevenin: Áp dụng nguyên lý xếp chồng đối với hai nguồn điện áp V DC và V i : ∗ Khi chỉ có V DC , còn V i = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K: V3 10.5,110 10.5,1 5 rR r VV 33 3 ii i DCAK = + = + = ∗ Khi chỉ có V i , còn V DC = 0 thì điện áp giữa hai điểm A-K là: )V(tsin4 10.5,110 10 tsin.10 rR R VV 0 33 3 0 ii i iAK ω= + ω= + = V L + - V i + - i D R L 1,4K R i =1K V DC =5v K A r i =1,5K R T i d V T K A R L R i //r i i L V T K A 10 0 -10 9 - - + + t(ms) V S V L1 t(ms) 1 0 -1 t(ms) V S V L2 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 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+= + + + = ∗ Điện trở tương đương Thevenin chính là điện trở tương đương của phần mạch khi Diode hở mạch là: Ω=+ + =+ + = K210.4,1 10.5,110 10.5,1.10 R rR r.R R 3 33 33 L ii ii T b- Vẽ đường tải DC khi 2 , 3 , 2 , 3 ,0t 0 π − π − ππ =ω . ∗ Tại V3V0t T0 = ⇒ =ω ∗ Tại )V(46,6 2 3 43V 3 t T0 =+= ⇒ π =ω ∗ Tại )V(71.43V 2 t T0 =+=⇒ π =ω ∗ Tại )V(46,0 2 3 43V 3 t T0 −=−= ⇒ π −=ω ∗ Tại )V(11.43V 2 t T0 −=−=⇒ π −=ω Theo đònh luật Ohm cho toàn mạch ta có. T T D TT DT R V V. R 1 R VV i +−= − = ∗ Tại )mA(15,1 10.2 3 7,0. 10.2 1 i0t 33 0 =+−=⇒=ω ∗ Tại )mA(88,2 10.2 46,6 7,0. 10.2 1 i 3 t 33 0 =+−=⇒ π =ω i D (mA) 3,15 2,88 1,15 3 6,46 7 -1 V T t Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 6 ∗ Tại )mA(15,3 10.2 7 7,0. 10.2 1 i 2 t 33 0 =+−=⇒ π =ω ∗ Tại )mA(58,0 10.2 46,0 7,0. 10.2 1 i 3 t 33 0 −=−−=⇒ π −=ω ∗ Tại )mA(85,0 10.2 1 7,0. 10.2 1 i 2 t 33 0 −=−−=⇒ π −=ω c- Vẽ ( ) ( ) )V(tsin8,21,2tsin437,0V7,0 10.2 V 10.4,1 Rr//R V R R V .Ri.R)t(V 00T 3 T 3 Lii T L T T LDLL ω+=ω+== = + === II. Diode Zenner: 1) Dạng dòng I L = const (bài 1-40); 200mA ≤ I Z ≤ 2A, r Z = 0 a- Tìm R i để V L = 18V = const. I min = I Zmin + I L = 0,2 + 1 = 1,2 A. I max = I Zmax + I L = 1 + 2 = 3 A. Mặt khác ta có: V imin = 22V = I Zmin .R i + V Z . Suy ra: Ω== − = − = 3,3 2,1 4 2,1 1822 I VV R minZ Zmini i V imax = 28V = I Zmax R i + V Z Suy ra Ω== − = − = 3,3 3 10 3 1828 I VV R maxZ Zmaxi i Vậy 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 7 2) Dạng dòng I L ≠ const: (bài 1-41), 10mA ≤ I L ≤ 85mA. I Zmin = 15mA. a- Tính giá trò lớn nhất của R i maxLminZ Zi i minLmaxZ Zi II VV R II VV + − ≤≤ + − ∗ Khi V DC = 13V ta có Ω= + − ≤ 30 085,0015,0 1013 R maxi ∗ Khi V DC = 16V ta có Ω= + − ≤ 60 085,0015,0 1016 R maxi Vậy ta lấy R imax = 30Ω. b- Tìm công suất tiêu thụ lớn nhất của Diode Zenner. P Zmax = I Zmax .V Z . Mặt khác: V imax = I Zmax R i + V Z ⇒ mA200 30 1016 R VV I i Zmaxi max = − = − = ⇒ mA19019,001,02,0III minLmaxmaxz ==−=−= ⇒ W9,11019,0P maxz =×= 3) Dạng I Z ≠ const; I L ≠ const (Bài 1-42) 30 ≤ I L ≤ 50mA, I Zmin = 10mA. r Z = 10Ω khi I Z = 30mA; P zmax =800mW. a- Tìm R i để Diode ổn đònh liên tục: mA80 10 8,0 V P I Z maxZ maxZ === Vậy 10mA ≤ I Z ≤ 80mA Ta có: I min = I Zmin + I Lmax = 60mA I max = I Zmax + I Lmin = 110mA R L V Z =10v 20v<V DC <25v R i 10Ω I Z V L I L R L V Z =10v 13v<V DC <16v R i I Z V L I R I L Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I Một số bài tập mẫu 8 Mặt khác: V imin = I min .R i + V Z = 20V ⇒ Ω= − = 7,166 06,0 1020 R maxi V imax = I max .R i + V Z = 25V ⇒ Ω= − = 36,136 11,0 1025 R mini Suy ra: 136,4Ω ≤ R i ≤ 166,7Ω Vậy ta chọn R i =150Ω b- Vẽ đặc tuyến tải: Ta có: V Z + I Z R i = V DC – I L R i ∗ Với V DC = 20V ta có:    ==×− ==×− =+ mA50IkhiV5,1215005,020 mA30IkhiV5,1515003,020 150IV L L ZZ ∗ Với DC = 25V ta có:    ==×− ==×− =+ mA50IkhiV5,1715005,025 mA30IkhiV5,2015003,025 150IV L L ZZ Tương ứng ta tính được các dòng I Z: mA7,36 150 105,15 I 1Z = − = ; mA7,16 150 105,12 I 2Z = − = mA70 150 105,20 I 3Z = − = ; mA50 150 105,17 I 4Z = − = ; I Z (mA) V Z 36,7 50 30 80 70 10 20,5 17,5 15,5 V Z =10V 0 r Z =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 C C và không có C E (E.C). 1) Bài 2-10: 20 ≤ β ≤ 60, suy ra I CQ không thay đổi quá 10%. ∗ Phương trình tải một chiều: V CC = V CEQ + I CQ (R C + R E ). mA8 1010.5,1 525 RR VV I 33 EC CEQCC CQ = + − = + − = ⇒ 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 I CQ ≥ 7,2mA. ∗ Ta giải bài toán bài toán một cách tổng quát coi β 1 = 20; β 2 = 60. E22bbE11b R 10 1 RRR 10 1 R β=≤≤β= Ω==≤≤Ω== K610.60. 10 1 RRK210.20. 10 1 R 3 2bb 3 1b Vậy 2KΩ ≤ R b ≤ 6KΩ ∗ Mặt khác β + − = b E BB CQ R R 7,0V I , nếu coi V BB ≈ const thì ta có: 9,0 R R R R I I 1 b E 2 b E 2CQ 1CQ ≥ β + β + = (1) ∗ Có thể tính trực tiếp từ bất phương trình (1):         β + β −≥ ⇒         β +≥ β + 12 bE 1 b E 2 b E 9,01 RR1,0 R R9,0 R R 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 10 Chọn R b = 3,5KΩ. ∗ Nếu bỏ qua I BQ ta có V BB ≈ V BE + I EQ R E = 0,7 + 8.10 -3 .10 3 = 8,7V. Suy ra: Ω≈Ω== − = − = K4,55368 652,0 10.5,3 25 7,8 1 1 10.5,3 V V 1 1 RR 3 3 CC BB b1 Ω≈Ω=== K06,1010057 7,8 25 10.5,3 V V RR 3 BB CC b2 ∗ Ta có thể tính tổng quát: Chọn R b = 4KΩ thay vào (1): %9,88 1200 1067 20 10.4 10 60 10.4 10 I I 3 3 3 3 2CQ 1CQ == + + = , bò loại do không thỏa mãn (1). ∗ Chọn R b =3KΩ thay vào (1): 91,0 1150 1050 20 10.3 10 60 10.3 10 I I 3 3 3 3 2CQ 1CQ == + + = 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 R 1 , R 2 sao cho dòng i C xoay chiều có giá trò cực đại. ∗ Điểm Q tối ưu được xác đònh như sau: AC ƯCQTTƯCEQ ACDC CC TƯCQ maxCm R.IV RR V II = + == Từ hình vẽ: R DC = R C + R E = 1,5.10 3 + 10 3 = 2,5KΩ. R AC = R C + R E = 1,5.10 3 + 10 3 = 2,5KΩ. Suy ra: mA5 10.5,210.5,2 25 I 33 TƯCQ = + = V CEQTƯ = 5.10 -3 .2,5.10 3 = 12,5V ∗ Chọn Ω==β= K1010.100. 10 1 R 10 1 R 3 Eb (bỏ qua I BQ ) V BB ≈ V BE + I CQTƯ .R E = 0,7 + 5.10 -3 .10 3 = 5,7V V CE (V) i C (mA) V CEQTƯ = 12,5 25 10 R V DC CC = ( ) 5 RR2 V EC CC = +       −≡ 3 10.5,2 1 ACLLDCLL Q TƯ 0 . Khoa i n - i n tử Viễn thông Mạch i n Tử I Một số b i tập mẫu 20 i b b L i L i i i i i i i A == (1) 50100. 10.5,110.5,1 10.5,1 h. RR R i i i i i i 33. Khoa i n - i n tử Viễn thông Mạch i n Tử I Một số b i tập mẫu 1 MỘT SỐ B I TẬP MẪU CHO QUYỂN “Giáo trình mạch i n tử I Chương I: DIODE BÁN DẪN. I. Diode