N G U Y ỄN THANH T R À - THÁI VĨNH HIỂN 250 BÀI TẬP KỸ THUỘT DIỊN Tử (Tái lần thứ ba) * N H À X U Ấ T B Ả N G IÁ O D U C -' 'v' y• Cơng ty cổ phẩn sách Đại học •Dạy nghề - Nhà xuất Giáo dục giữ quyền cống bố tác phẩm Mọi tổ chức, cá nhân muốn sử dụng tác phẩm hình thức phải dược dóng ỳ chủ sở hữu tác giả 04 - 2009/CXB/204 - 2117/GD Mã sô : 7B653y9 - D A I LỜI NÓI ĐẦU “250 tập kỹ thuật điện tử” gồm tập chọn lọc phù hợp với chương trình đào tạo nghề trung cấp chuyên nghiệp ngành kỹ thuật điện tử thông tin Gần vụ G iáo dục chuyên nghiệp, Bộ G iáo dục Đ tạo xuất loạt giáo trình đào tạo nghể trung cấp chuyên nghiệp có hai giáo trình “Linh kiện điện tử” “ Kỹ thuật m ạch điện tử” Vì m ục đích giáo trình phân bổ thịri gian có hạn nên phần tập chiếm phần nhỏ chủ yếu số tập áp dụng, nêu vấn để để học sinh tự học, tập giải sẵn Một số sách kỹ thuật điện tử khác xuất tương đối có hệ thống rập hợp nhiều tập giải sẵn lại mức phức tạp phù hợp với trình độ cao đẳng đại học Vì vậy, biên soạn “250 tập kỹ thuật điện tử”, chọn lọc có hệ thống, nhằm phục vụ cho học sinh học nghề trung cấp kỹ thuật học theo hai giáo trình “Linh kiện điện tử” “Kỹ thuật m ạch điện tử” nói Nội dung phần tập chủ yếu gồm; linh kiện điện tử điốt chỉnh lưu, điốt ổn áp, điốt điều khiển, transistor lưỡng cực, J-F E T MOSFET, mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, m ạch khuếch đại tín hiệu lớn, m ạch khuếch đại thuật toán, mạch khuếch đại có hồi tiếp, m ạch dao động m ạch chuyển đổi AD/DA Sách trình bày dạng tập có lời giải, trước m ỗi chương có phần tóm tắt lý thuyết, phù hợp thiết thực cho học sinh nghể trung cấp chuyên nghiộp; bạn đọc yêu thích kỹ thuật điện tử dùng làm tài liêu tham khảo Cuốn sách đề cập phần linh kiện kỹ thuật điện tử analog, phần linh kiộn kỹ thuật điện tử sô' đifợc để cập m ột tài liệu khác Sách biên soạn dựa vào kinh nghiêm nhiều năm giảng dạy trường trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng đại học N hưng trình độ có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, m ong bạn đọc góp ý Thư góp ý xin gửi Công ty cổ phần sách Đại học & D ạy nghề, NXB G iáo dục, 25 Hàn Thuyên - Hà Nội C c tá c giả Chương ĐIỐT 1,1 TÓM TẮT PHÁN LÝ THUYẾT Hiệu ứng chỉnh lưu cùa điốt bán dẫn tính dẫn điện không đối xứng Khi điôt phân cực thuận, điộn trở tiếp giáp thưcmg bé Khi điốt phân cực ngược điộn trở tiếp giáp thường lớn Khi điện áp ngược đặt vào đủ lóm điốt bị đánh thủng tính chỉnh lưu Trên thực tế tồn hai phương thức đánh thủng điốt bán dẫn Phương thức thứ gọi đánh thủng tạm thời (zener) Phương thức thứ hai gọi đánh thủng vể nhiệt hay đánh thủng thác lũ Ngưòri ta sử dụng phưcmg thức đánh thủng tạm thịfi để làm điốt ổn áp Phưcmg trình xác định dòng điộn Id chảy qua điốt viết sau: •ỉu ^DS đây: - -1 ( 1- 1) = — , nhiột; q - k = 1,38.10'^’ — , số Boltzman; K - q = 1,6 10 ‘''c , điện tích electron; - n = Ge n = Si; - T nhiệt độ môi trường tính theo độ K Từ phương trình (1-1) người ta xây dựng đặc tuyến Volt-Ampe Ip = í í U d) cho điốt dùng để tính tốn thơng sơ' có liên quan mạch điện dùng điốt úhg dụng quan trọng điốt là: a) Chỉnh lưu dòng điên xoay chiều thành chiều nhờ sơ đồ sử dụng loại điốt khác (điốt có điều khiển điốt khơng điều khiển) b) Hạn chế biên độ điên áp giá trị ngưỡng cho trước c) On định giá trị điện áp chiéu m ột ngưỡng xác lập nhờ đánh thủng tạm thời (zener) Mơ hình gần để mô tả điốt m ạch điộn xem như: a) Là nguồn điện áp lý tường có nội trở khơng điơt chuyển từ trạng thái khoá sang m mức điộn áp U^K = U q b) Là m ột nguồn dịng lý tưởng có nội trở lớn điốt chuyển từ trạng thái mở sang khoá mức điộn áp U^K = oV c) chế độ xoay chiểu tần số tín hiộu cịn đủ thấp, điốt tương đương điện trở xoay chiều xác định theo biểu thức ( 1-2 ) đây; ( 1- ) Cịn khi" tần số tín hiệu đủ cao, cần ý tới giá trị điộn dung ký sinh điốt C d, m ắc song song với điện trở xoay chiều 1.2 BÀI TẬP CÓ LỜI GIÀl © ) Bài tậ p 1-1 Xác định giá trị nhiệt (U-r) điốt bán dẫn điều kiện nhiệt độ môi trường 20 °c Bài giải Từ biểu thức dùng để xác định nhiột q Trong đó: - k = 1,38.10’’’ — , số BoItzman; K - q = l , 6.10 '’c, điện tích electron; - T nhiột độ mơi trường tính theo độ K Thay đại lượng tương ứng vào biểu thức ta có: j g j l - ” (2 )^ ' q 1,6 '’ Bài tậ p 1-2 Xác định điện trở m ột chiều Rd điốt chỉnh lưu với đặc tuyến V-A cho hình 1-1 giá trị dịng điện điện áp sau: = 2mA LI,, = -10V Bài giai a) Trên đặc tuyến V-A điốt cho Ip = 2mA ta có: Uo = 0,5V nên: RD D 2.10 -ĩ b) Tương tự U d = -lOV Ta có Ip = l|iA nên: u R D 10 Hinh 1-1 = 10MQ Bài tậ p 1-3 Xác định điện trở xoay chiều ĩd diốt chỉnh lưu với đặc tuyến V-A cho hình 1-2 a) Với Ip = 2m A b) Với Ip = 25mA Bài giải a) Với ly = 2mA, kẻ tiếp tuyến điểm cắt với đặc tuyến V-A hình 1-2 la có giá trị Id Uịj tương ứng để xác định AUp AIj3 sau; Ip = 4mA; Lỉ„ = 0,76V Id = OmA; Up = 0,65V AId = 4mA - OmA = 4mA AU,, = ,7 V -0 ,6 V = 0,11V Váy; _ A U _ 0,11 : ^ = - ^ = 27,5Q AIp 4.1 -' b) Với I [3 = 25m A Các bước tương tự câu a) ta xác định đại lượng tương ứng đây: I^ = 30mA; u õ = 0,8V Iu = 20m A; U q = 0,78V AId = - = lOmA AUo = 0,8 - 0,78 = 0,02V AI^ 10 10-’ Bài tậ p 1-4 Cho đặc tuyến V-A điốt hình í-2 Xác định điên trờ m ột chiểu hai giá trị dòng điện a) I d = 2m A b) I|3 = 25m A so sánh chúng với giá trị điện trở xoay chiều tập 1-3 Bài giải Từ đặc tuyến V-A hình 1-2 ta có giá trị tưomg ứng sau: a) I d = 2m A; U d = 0,7V Nên: so với R j = - ^ ^ = - ^ ^ = 350Q A ỉ^ 10-’ = 27,5Q b) Iu = 25m A ; Uo = 0,79V Nên: so với R , = ^ ^ = - ^ = 31,62Q AI^ 25.10-' = Q Bài tậ p 1-5 Cho m ạch điện dùng điốt hình l-3 a đặc tuvến V-A điốt hình l-3 b a) Xác định toạ độ điểm công tác tĩnh Q[U[3o; Ipol b) Xác định giá trị điện áp tải u^ Bài giải a) Theo định luật K irchoff vể điện áp vòng ta có: R u kQ a) Hình 1-3 H - Ud - u, = hay F = u,5 + ư, Đây chíiih phưcmg trình dường tái chiều mạch điện dùng điỏì trên, Dựiig đường tái chiểu thông qua hai dicm cấl trẽn truc lung với Ud = o v trục hoàiih với Ip = 1'ai = ta cỗ E = + IpR, B Nên: D R lOV 10' Q Tai lu = la có 1-: = u + (OA).R, = 10V U„ = H >1) Đường tái chiêu (R_) dựng hình 1-4 Đường tái chiều (R_.J cắt đặc tuvến (V-A) đicrn công tác tĩnh Q(l|xi’ với loạ độ tưtĩng ứng: I,^,= 9,25mA Urx, = 0,78V b) Điện áp rơi tái R, là: = lOmA U k ,= Ih ,-R ,= Iu < ,R ,= ,2 'M ’ = 9,25V Hoặc Ur, thể tính: có U r, = E - U = 10 - 0,78 = 9,22V Sự khác hai kết sai số xác định theo đồ thị biểu diễn đặc tuyến V-A điốt hình 1-3 hình 1-4 Bài tậ p 1-6 Tính toán lặp lại tập 1-5 với R, = 2kQ B ài giải a) Từ biểu thức: lOV kQ R = 5mA =10V V^=E lị,-0 Đường tải m ột chiều (R_) dựng hình 1-5 ta toạ độ điểm Q [I do; U doI tương ứng: I = 4,6m A Uoo = 0,7V b) Điộn áp rơi tải R, là: =1^ = ,6 \ ’ = ,2 V U r = E - U o o = V - ,7 V = 9,3V Bài tậ p 1-7 Tính toán lặp lại cho tập 1-5 bầng cách tuyến tính hố đặc tuyến Volt-A m pe cho hình l-3b điốt loại Si Bài giải Với việc tuyến tính hố đặc tuyến V-A điốt ta vẽ lại đặc tuyến hình 1-6 Ku, = - g í R o //R v ,) = - ,6 m S (2 ,4 k Q //9 ,6 Q ) - -1 ,7 Hệ số khuếch đại Kii là: K , =K ^ = { - l,7 ) ( - 3 ,4 ) = 599,l Điên áp u „ = K ^.ưv = 9 ,l.lm V = 0,6V Trờ kháng vào Rv = Rc = 3,3M Q Trở kháng R,, = Rc = 2,2kQ = R, Bài tậ p 3-22 Cho tầng khuếch đại cascode hình 3-18 Hãy xác định Ky cùa tầng với Ug = , V ; Ug = 10,8V ; I(~ = Ic = 3,8m A = !(, = Ig ; Pi = P = 200; T| = T = T (giống nhau) p, = P3 = 200 T, = T, = T (giỏng nhau) Hinh 3-18 Bài giải 26mV 26 = , 8Q V ^ — _ Rc _ 1, 10^ _ 6,8 r vạy K,=K^^.K = -2 Bài tậ p 3-23 Cho tầng khuếch đại dùng transistor Darlington hình 3-19 Hãy xác định hệ số khuếch đại dịng điện K| Bài giải Ta vẽ lại sơ đồ tương đưoíng m ạch điện hình ^^-20 Hirrti đây: P d^E 8000.3,3.10'’ 3,3.10'’ + 8000.390 = 4112 H ình 3-20 (1^ Bài tậ p 3-24 O io tầng khuếch đại dùng transistor D arlington hình 3-21 Hãy xác định Rv; R„; K,; Ku với = 3kQ Bài giải Rv = R b // (rvT + Pip2-Rc) = M Q // (3kQ + 140.180.75Q ) = 974kQ K,=P,P: R B _ = 140.180( Rg + R v 10' ) = 3,7.10' 2.10^+ ' R = - ^ = ^ ^ ^ ^ = ,1 p,p , 140.180 (1^ *^U “ 140.180.75 P,P,Rẹ ^ P iP^R c+r^ r, = ,9 140.180.75 + 30 0 Bài tậ p 3-25 Cho mạch điện dùng J-FE T hình 3-22 (mạch tạo nguồn dịng) Hãy xác định d òn g Iu u,^ khi: R, a ) R o = l , kQ b) u R d = 3,3kQ Với loss = 4m A Up = -3,5V B ài giải Từ mạch điện cho H tnh 3-22 U qs =ov I[J = I qss ~ 4mA a) = Edd - IdRd = 18 V - 4m A 1,2kQ = 13,2V b) „ = EpD - I^R d = 18- 4.3,3 = 4,8V Bài tập 3-26 Ơ I O mạch điện dùng BTT u, hình 3-23 (mạch tạo nguồn dòng) Hãy xác định dòng điện I 5,ikn' Bài giải Chọn transistor loại Si với UgE = 0,7V Ta có; Ug = +E „ -20V R R| + R , 5,1 (-E „ ) H inh 3-23 (-2 ) = -1 V (5,1 + 5,1) U e = U " b - 3, = - - , = -10,7V R ( í ^ Bài tậ p 3-27 Cho nguồn dòng dùng transistor zener hình 3-24 Hãy xác định dòng u điện I với u , = 6,2V 2,2kQ' 'Á I, 8k n Bài giải Chọn transistor loại Si +E„ -18V với U„P = 0.7V H ình 3-24 Ta có: I=í (1^ ^ R =Ẽ : ^ = 3,06mA 1,8 Bài tậ p 3-28 Cho m ạch điện dùng transistor hình 3-25 (mạch gương dịng) Hãy xác định dòng điện I Bài giải Chọn transistor T| T, loại Si e '.-U BE R (1 -0 ,7 ) = 10,27m A 1,1 108) Bài tậ p 3-29 Cho tầng khuếch đại vi sai dùng BJT hình 3-26 Hãy xác định điện áp u„ Với = k Q ; Pi = P = 75 Bài giải Chọn transistor T| Tị loại Si với U be = 0,7V Ta có: E - u h = BE R = ^ ^ - ^ = 193nA 43.10^ ■ Dòng colectơ: 193^A ^“ 2 = 96,5^iA Hình 3-26 Tỉĩ ta có c tính; Uc = Eo: - IcRc = - 96,5.10-^.47.10’ = 4,5V Điện trở tính: ‘ Lc, = LC.2 J É ^ ,2 n ,5 " Hệ số khuếch đại điện áp Ku là: Vậy u „ là: (1^ Bài tậ p 3-30 Hãy xác định hộ sỏ khiicch đại tín hiệu pha tầng khuếch đại vi sai dùng transistor tiêii hình 3-26 Bài giải Từ biểu thức tính tốn cho hệ sơ khuếch đại tín hiộu đồng pha tầng vi sai ta xác định Kc dây; K, = u ,, r ^ + ( p + l ) R, 20+(1 + 75)2.43 , 0.5 ( ^ Bài tập 3-31 Hãy xác định Kc cùa tầng vi sai cho hình 3-27 đây; T, & T, P = P2 = 75 Tv ỵ i — T y - p —ĩ y Ỵ — ỉ k o p 3= 75 r„3 = Re = 200kQ Rài giải Transistor T , kết hợp với linh kiện mắc mạch tạo thành nguồn dòng nhằm nâng cao trờ kháng chiểu Rị; thay giá trị vào biểu thức tính Kc ta được; Kc = r ^ + ( l + P )R 11 + 2.76,200 3.3 ĐỂ BÀI TẬP B ài tậ p 3-32 Cho tầng khuếch đại dùng BJT mắc EC hình 28 Hãy xác định Rv; R„; K^; K; a) với ĨQ = 40kQ b) với ĨQ = 20 kQ H lnh 3-28 ( í ^ B ài tậ p 3-33 Cho mạch điện dùng transistor hình 3-29 Hãy xác định Ecc cho Ku = - 200 113) B ài tậ p 3-34 Cho tầng khuếch đại dùng transistor hình 3-30, H ãy xác định r^; Rv; R„; Ky; Kj với: a) ro = 50kQ b) ro = 25kQ R ‘v c l^F R,-^4.7kfì R., t — II *u K q 1^F R p=100 ,;4 ■3 10^F H ình 3-30 Bài tậ p 3-35 Cho tầng khuếch đại dùng BJT hình 3-31 Hãy xác định r,; Rvi R„; Kjj; Kị +E^ 20W K i ^5,6kn 330k- L 11 f Ir T •— í ỉ ‘ p=80 r^=40kQ I, 2kn< > c , ( H lỉ0,47kn^ H ình 3-31 (1^ Bài tậ p 3-36 Cho mạch điên dùng transistor hình 3-32 Hãy xác định Rv; R„; K„; K, „ Uv = ImV ( l ^ Bài tậ p 3-37 Cho tầng khuếch đại dùng BJT hình 3-33 Hãy xác định I b; lỏ r,; Rv', R,,; K^; Kị 117) @ Bài tậ p 3-38 Cho mạch khuếch đại dùng BJT hình 3-34 Hãy xác định r,; Rv; R„; K„; Kị +8V • u R , ị 3,9kQ “ -5V Hrnh 3-35 ( l ^ Bài tậ p 3-40 Cho tầng khuếch đại dùng BJT hình 3-36 Hãy xác định r^; Rv; R„; Ku; Kị tE „ V R 3,9kíi 220k n P=120 u, r„=40kD *v R, Hlnh 3-36 ( í ^ Bài tậ p 3-41 Cho tầng khuếch đại dùng BJT hình 3-37 Với r, = lOQ; p = 20Ơ, = -160; K = 19; ĩo = 80kíl Hãy xác định Rc; Ri,; Ecc- R —vw u < + E , 18V Hinh 3-38 ( í ^ Bài tập 3-43 Cho tầng khuốch đại dùng BJT hình 3-39 với h^i = - ,9 ; h,, = ,4 Q ; h„ = ^ Hãy xác định Rv: R„; a ; P; r.; Tq ( l ^ Bài tậ p 3-44 K,; H inh 3-39 Cho tầng khuếch đại dùng J-FET hình 3-40 Hãy xác định Rv; R,,; Ky với Ipss = lOmA; Up = -4V; = 40kQ Eoo'«V R p l.S k Q u R V—► IMÍÍ Hình ^ H ình 3-41 (1^ Bài tậ p 3-46 Hãy xác định Rv; Ku tầng khuếch đại dùng J- FET hình 3-41 (xem 3-45) ngắt tụ C khỏi mạch ( 1^ Bài tậ p 3-47 Cho tầng khuốch đại dùng J-FET hình 3-42 Hãy xác định Rv; R„; „ V(« Uv = 20mV; I^ss = 12mA; Up = -3V; r, = lOOkQ (12 ^ Bài tậ p 3-48 Hãy xác định Rv; R„; tầng khuếch đại dùng J FET hình 3-42 (xem 3-47) ngắt tụ Cj khỏi mạch (1^ Bài tậ p 3-49 Tính tốn lặp lại cho 3-47 thay = 20kQ (1^ Bài tậ p 3-50 Tính tốn lặp lại cho 3-48 thay = 20kQ @ H inh 3-43 Bài tập 3-52 Cho tầng khuếch đại dùng DMOSPET ưên hình 3-44 Hãy xác định u „ biết g, = 20^iS; Uv = 2mV; Ipss = mA; Up = -3V I,ikn Hh c u, RG > i0 M n ® H inh 3-44 Bài tập 3-53 Cho tầng khuếch đại dùng I>MOSFET hình 3-45 Hãy xác định Rv, R„; Ky Biết r, = ỵn - u = 12mA; Up = -3,5V; Epo = 22V Edd 22V u 98 7- 250eTKTOIỆNTỬ - B Bài tập 3-54 Tính tốn lặp lại cho lẠp hình 3-45 với (1^ = 25kQ Bài tập 3-55 Cho tầng khuếch đại dùng D-MOSPTỈT hình 3-46 Hãy xác định u „ với Uv = 4mV; 9iMn c = 35^8; g,„ = 6000|aS ‘^3 ^ 6,8kQ HI -‘ U c u R, 15MQ Ks 3,3kn; ịc , Hình 3-46 (1^ Bài tậ p 3-56 Tính tốn lặp lại tập 3-54 hình 3-46 với gj = 50^S; = 3000^8 Bài tập 3-57 Cho tầng khuếch đại dùng E-MOSPET hình 3-47 Hãy xác định Rv; R,,; K(J với k = 0,3-10 ^ = 3V; = lOOkQ E ud 16V R_ 10MÍ2 : : 2.2kíí I-VNA II « u u Hinh 3-47 Bài tậ p 3.58 Tính tốn lặp lại cho 3-57 (xem hình 3-47) với k = , 2.10 ^ so sánh kết Bài tậ p 3-59 Hãy xác định u„ với tầng khuếch đại dùng E-M OSFET cho hình 3-48 Với v = 20mV; Ut = 3,5V; k = ,3 10 '; gd = 30^iS D Rc 22MD s lOkQ |—V\Ar— -II - * u u, H inh 3-48 ^ ^ Bài tậ p 3-60 Hãy xác định u ,3 tầng khuếch đại dùng E-M OSPET cho hình 3-48 Biết: Uv = 4mV; u GS = 4V; I = i; =4mA; = ; , = V ; g , = 20^is ( í ^ Bài tập 3-61 Cho tầng khuốch đại dùng E-MOSPET hình 3-49 Hãy xác định u„ với Uv = 0,8mV; r., = 40kQ ; U t = 3V; k = 0,4.10 \ 141) Bài tập 3-62 Cho mạch khuếch đại dùng JFE T hình 3-50 @ Hãy xác định Rd với; I dss = 8mA; Up = -2,5V; gj = 25^S; Ky = ... tập kỹ thuật điện tử? ??, chọn lọc có hệ thống, nhằm phục vụ cho học sinh học nghề trung cấp kỹ thuật học theo hai giáo trình “Linh kiện điện tử? ?? ? ?Kỹ thuật m ạch điện tử? ?? nói Nội dung phần tập chủ... sô : 7B653y9 - D A I LỜI NÓI ĐẦU ? ?250 tập kỹ thuật điện tử? ?? gồm tập chọn lọc phù hợp với chương trình đào tạo nghề trung cấp chuyên nghiệp ngành kỹ thuật điện tử thông tin Gần vụ G iáo dục chuyên... trung cấp chun nghiệp có hai giáo trình “Linh kiện điện tử? ?? “ Kỹ thuật m ạch điện tử? ?? Vì m ục đích giáo trình phân bổ thịri gian có hạn nên phần tập chiếm phần nhỏ chủ yếu số tập áp dụng, nêu vấn