Ngoài ra, để dễ dàng trong tính toán, thông thường người ta dùng điện trở cùng trị số để mắc song song, khác với mắc nối tiếp, mạch mắc điện trở song song có thể mắc nhiều điện trở song [r]
(1)Hoạt động II: Tự nghiên cứu tài liệu Học viên tham khảo tài liệu :
Nguyễn Tấn Phước Linh kiện điện tử, NXB Tổng hợp TP HCM, 2003
Nguyễn Minh Giáp Sách tra cứu linh kiện điện tử SMD NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 2003
Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế
Kĩ thuật điện tử NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003
Giáo trinh linh kiện điện tử, Dự án GDKT DN (VTEP), Hà Nội, 2007
Vật lí lớp 11, nxb Giáo dục, Hà Nội
Đỗ xuân Thụ Kĩ thuật điện tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 Nội dung cần nghiên cứu:
- Các vật liệu điện: Cách điện, Dẫn điện, Bán dẫn - Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính dẫn điện vật liệu
- Dịng điện môi trường ứng dụng kĩ thuật điện, điện tử Hoạt động iii: học xưởng trường
1.Nội dung:
- Phân biệt chất dẫn điện cách điện, dẫn điện
- Nghiên cứu đặc tính vật liệu điều kiện khác
a Hình thức tổ chức: Tổ chức theo nhóm nhỏ từ – học sinh hướng dẫn tạp trung của giáo viên
b Dụng cụ: c Máy đo VOM
d Bộ nguồn biến đổi có mức điện áp khác từ 0-1000v e Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử
f.Các vật liệu dẫn điện cách điện khác a Qui trình thực hiện:
A Phân biệt chất cách điện dẫn điện: Phát vật liệu khác có xưởng cho học
sinh
g Cho biết chất dẫn điện, chất cách điện cảm nhận khách quan, trình bày lí h Dùng máy đo VOM để xác định chât cách điện, dẫn điện điều kiện bình thường
B Nghiên cứu đặc tính dẫn điện cách điện điều kiện khác nhau:
(2)Vật liệu cần nghiên cứu Điện trở hạn dòng
máy đo VOM chế độ đo dòng
(3)Bài 2
Linh kiện thụ động mã bài: cie 01 09 02 Giới thiệu:
Các mạch điện tử tạo nên từ kết nối linh kiện điện tử với bao gồm hai loại linh kiện linh kiện thụ động linh kiện tích cực phần lớn linh kiện thụ động Do muốn phân tích nguyên lí hoạt động, thiết kế mạch, kiểm tra sửa chữa cần phải hiểu rõ cấu tạo, nguyên lí hoạt động linh kiện điện tử, trước hết linh kiện điện tử thụ động
Mục tiêu thực hiện:
Học xong học này, học viên có lực:
Phân biệt điện trở, tụ điện, cuộn cảm với linh kiện khác theo đặc tính linh kiện Đọc trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế
Đo kiểm tra chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị linh kiện
Thay / thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kĩ thuật mạch điện Nội dung:
Điện trở Tụ điện Cuộn cảm
HOạT Động I: Học lí thuyết lớp có thảo luận 2.1 Điện trở
Điện trở linh kiện điện tử dùng mạch điện tử để đạt giá trị dòng điện điện áp theo yêu cầu mạch Chúng có tác dụng mạch điện chiều lẫn xoay chiều chế độ làm việc điện trở không bị ảnh hưởng tần số nguồn xoay chiều
2.1.1 Cấu tạo loại điện trở
Tuỳ theo kết cấu điện trở mà người ta phân loại:
- Điện trở hợp chất cacbon:
Điện trở có cấu tạo bột cacbon tán trộn với chất cách điện keo kết dính ép lại, nối thành thỏi hai đầu có dây dẫn để hàn Loại điện trở rẻ tiền, dễ làm có nhược điểm khơng ổn định, độ xác thấp, mức độ tạp âm cao Một đầu thân điện trở có vạch màu có chấm màu Đó quy định màu dùng để biểu thị trị số điện trở cấp xác
Các loại điện trở hợp chất bột than có trị số từ 10 đến hàng chục mêgôm, công suất từ 1/4 W tới vài W
- Điện trở màng cacbon:
(4)Các dây dẫn kim loại kết nối với nắp hai đầu điện trở Toàn điện trở bao lớp keo êpôxi, lớp gốm Các điện trở màng cacbon có độ xác cao điện trở hợp chất cacbon, lớp màng láng lớp cacbon xác q trình sản xuất Loại điện trở dùng phổ biến máy tăng âm, thu thanh, trị số từ Ω tới vài chục mêgôm, công suất tiêu tán từ 1/8 W tới hàng chục W; có tính ổn định cao, tạp âm nhỏ, có nhược điểm dễ vỡ
D © y d É n
L í p p h ủ ê p ô x i L p ® i Ư n t r ë L â i g è m
N ¾ p k i m l o ¹ i
Hình 2.1: Mặt cắt điện trở màng cacbon
- Điện trở dây quấn:
Điện trở gồm ống hình trụ gốm cách điện, quấn dây kim loại có điện trở suất cao, hệ số nhiệt nhỏ constantan mangani Dây điện trở tráng men, khơng tráng men quấn vịng sát quấn theo rãnh thân ống Ngoài phun lớp men bóng hai đầu có dây để hàn Cũng lớp men phủ ngồi có chừa khoảng để chuyển dịch chạy thân điện trở điều chỉnh trị số
Do điện trở dây quấn gồm nhiều vịng dây nên có trị số điện cảm Để giảm thiểu điện cảm này, người ta thường quấn vòng dây cách điện dẹt quấn hai dây chập đầu hai vịng dây liền sát có dịng điên chạy ngược chiều
Loại điện trở dây quấn có ưu điểm bền, xác, chịu nhiệt cao có cơng suất tiêu tán lớn có mức tạp âm nhỏ.Tuy nhiên, điện trở loại có giá thành cao
- Điện trở màng kim loại:
Điện trở màng kim loại chế tạo theo cách kết lắng màng niken-crôm thân gốm chất lượng cao, có xẻ rảnh hình xoắn ốc, hai đầu lắp dây nối thân phủ lớp sơn Điện trở màng kim loại ổn định điện trở than giá thành đắt gấp khoảng lần Công suất danh định khoảng 1/10W trở lên Phần nhiều người ta dùng loại điện trở màng kim loại với công suất danh định 1/2W trở lên, dung sai ± 1% điện áp cực đại 200 V
- Điện trở ôxýt kim loại:
Điện trở ôxýt kim loại chế tạo cách kết lắng màng ôxýt thiếc thuỷ tinh đặc biệt Loại điện trở có độ ẩm cao, khơng bị hư hỏng q nóng khơng bị ảnh hưởng ẩm ướt Công suất danh định thường 1/2W với dung sai ± 2%
(5)R R
Hình 2.2 Kí hiệu điện trở sơ đồ mạch
Ngoài cách phân loại trên, thiết kế, tuỳ theo cách kí hiệu, kích thước điện trở, người ta cịn phân loại theo cấp xác như: điện trở thường, điện trở xác; theo công suất: công suất nhỏ, công suất lớn.
2.1.2 Cách mắc điện trở :
Trong mạch điện tuỳ theo nhu cầu thiết kế mà người ta sử dụng điện trở có giá trị khác nhau, nhiên sản xuất người ta chế tạo giá trị điện trở mà sản xuất số điện trở tiêu biểu đặc trưng theo số sau:
Bảng 2.1: Các giá trị thông dụng sản xuất (theo đơn vị ôm, fara )
1 2,2 3,3 4,7 5,6 6,8 8,2
1,2 2,7 3,9
1,5 1,8
Nên sử dụng nhà thiết kế phải sử dụng hai phương án sau:
Một là phải tính tốn mạch điện cho phù hợp với điện trở có sẵn thị trường
Hai là tính tốn mắc điện trở cho phù hợp với mạch điện
Điện trở mắc nối tiếp: Cách dùng để tăng trị số điện trở mạch điện (Hình 2.5)
R R R n
Hình 2.5:Mạch điện trở mắc nối tiếp Theo cụng thức:
Rtđ = R1 + R2 + + Rn (2.1)
Rtd: Điện trở tương đương mạch điện
Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ Với R1 = 2,2K, R2 = 4,7K Tính điện trở tương đương
mạch điện
R R
Giải: Từ công thức (2.1) ta có Rtđ = 2,2 + 4,7 = 6,9K
Trong thực tế, người ta mắc nối tiếp từ 02 đến 03 điện trở để tránh rườm rà cho mạch điện
Điện trở mắc song song: Cách dùng để giảm trị số điện trở mạch điện Trong thực tế tính
(6)
R R R n
Hình2.6:Mạch điện trở mắc song song Theo cụng thc: 1
Rtd=¿ 1
R1 + 1
R2 + + 1 Rn
Rtd: Điện thở tương đương mạch điện
Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ Với R1 = 5,6K, R2 = 4,7K Tính điện trở tương đương mạch
điện
R R
Giải: Từ công thức ta có
Rtd = R1 R2
R1+R2 =
5,6 4,7
5,6+4,7 = 2,55K
2.1.3 Các thông số kỹ thuật điện trở:
- Cơng suất điện trở tích số dòng điện qua điện trở điện áp đặt lên hai đầu điện trở
Trong thực tế, công suất qui định kích thước điện trở với điện trở màng dạng tròn, ghi thân điện trở với loại điện trở lớn dùng dây quấn vỏ sứ, tra bảng với loại điện trở hàn bề mặt (SMD)
- Sai số điện trở khoảng trị số thay đổi cho phép lớn điện trở Sai số nàm
phạm vi từ 1% đến 20% tuỳ theo nhà sản xuất ghi vịng màu, kí tự, bảng tra
- Trị số điện trở giá trị điện trở ghi thân cách ghi trực tiếp, ghi vịng
màu, kí tự
2.1.4 Biến trở:
Biến trở dùng để thay đổi giá trị điện trở, qua thay đổi cản trở điện mạch điện Hình 2.3 minh hoạ biến trở
§ i Ư n p v o
Đ i ệ n ¸ p r a V R
C h Ø n h t h a y ® ỉ i
Hình 2.3: Cấu trúc biến trở
Kí hiệu biến trở:
(7)Kí hiệu biến trở thơng thường
,
1
L o ¹ i t i n h c h Ø n h t h a y ® æ i r é n g
3 V R , V R V R
1
-V R V R 2
3
L o ¹ i h a i b i Õ n t r ë c h Ø n h ® å n g b é ( ® å n g t r ô c )
L o ¹ i b i Õ n t r ë c ã c « n g t ¾ c
Hình 2.4: Kí hiệu loại biến trở
Phân loại:
oBiến trở than: Mặt biến trở phủ lớp bột than, chạy chân biến trở kim loại để dễ hàn Loại biên trở dùng mạch có cơng suất nhỏ dịng qua biến trở từ vài mA đến vài chục mA để phân cực cho mạch điện chủ yếu
oBiến trở dây quấn: Mặt biến trở quấn dây điện trở, chạy chân biến trở kim loại Loại biến trở dùng để giảm áp hạn dịng mạch điện có cơng suất lớn dịng qua mạch từ vài chục đến vài trăm mA Trong kỹ thuật điện đơi dịng lớn đến vài A thường gặp mạch kích từ động điện Khi sử dụng hay thiết kế mạch dùng loại điện trở cần ý đến khả toả nhiệt điện trở cho phù hợp
Ngồi cách chia thơng thường kỹ thuật người ta cịn vào tính chất biến trở mà chia thành biến trở tuyến tính, biến trở logarit Hay dựa vào cơng suất mà phân loại thành biến trở giảm áp hay biến trở phân cực Trong thực tế cần ý đến cách chia khác để tránh lúng túng thực tế gọi tên thị trường
2.2 Tụ điện:
Tụ điện có nhiều loại nhiều cỡ khác Phạm vi trị số điện dung có từ 1,8pF đến 10.000μF
Về cấu tạo, tụ điện chia thành hai loại chính:
(8)Đối với dòng điện chiều, tụ điện linh kiện có tác dụng ngăn dịng điện qua, có dịng nạp kết nối tụ điện với nguồn chiều sau lại ngưng tụ điện vừa nạp đầy Với trường hợp dòng điện xoay chiều, dòng điện tác động lên tụ điện với hai nửa chu kỳ ngược làm cho tụ điện có tác dụng dẫn dịng điện qua, thể khơng có chất điện mơi
2.2.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước số tụ điện thường dùng
- Tụ điện giấy: gồm có kim loại đặt xen giấy dùng làm chất cách điện cuộn tròn
lại hai đầu kim loại cuộn trịn có dây dẫn nối để hàn Tụ có vỏ bọc kim loại hay ống thuỷ tinh hai đầu bịt kín chất keo plastic Tụ giấy có ưu điểm kích thước nhỏ, điện dung lớn Nhược điểm tụ rò điện lớn, dễ bị chập
- Tụ điện mica: gồm kim loại đặt xen kẽ dùng mica làm chất điện môi, ngăn cách
các kim loại Các kim loại lẻ nối với nối vào đầu ra, kim loại chẵn nối với nối vào đầu Tụ mica bao vỏ plastic Tụ mica có tính tốt tụ giấy giá thành đắt
- Tụ điện gốm: tụ điện gốm dùng gốm làm điện môi Tụ gốm có kích thước nhỏ trị số điện
dung lớn
- Tụ điện dầu: tụ dùng dầu làm điện mơi, có trị số lớn chịu điện áp cao
- Tụ hoá: tụ dùng dung dịch hố học axit boric làm điện mơi Chất điện môi đặt
giữa nhơm làm hai cực tụ Khi có điện áp chiều đặt tạo lớp oxyt nhôm mỏng làm chất điện môi, thường lớp mỏng, nên điện dung tụ lớn Tụ hố thường có dạng hình ống, vỏ nhơm cực âm, lõi cực dương, cực dung dịch hoá học Tụ bọc kín đế tránh cho dung dịch hố học khỏi bị bay nhanh, dung dịch bị khơ làm cho trị số tụ giảm Tụ hố có ưu điểm trị số điện dung lớn có giá thành hạ, lại có nhược điểm dễ bị rị điện Khi dùng tụ hố cần kết nối cực tính tụ với nguồn cung cấp điện Khơng dùng tụ hố cho mạch có điện áp xoay chiều tức có cực tính biến đổi
P h i Õ n t ô
V Ë t l i Ư u ® i Ư n m « i £ p « x i
P h i Õ n t
D © y d É n N h × n p h Ý a b ª n P h i Õ n t ô
N h × n t õ t r ª n x u è n g
(9)Hinh 2.8: Cấu tạo tụ gốm, tụ màng kim loại tụ Tantalum
- Tụ biến đổi: gồm nhôm đồng xếp xen kẽ với nhau, số thay đổi vị trí Tấm
tĩnh (má cố định) không gắn với trục xoay Tấm động gắn với trục xoay tuỳ theo góc xoay mà phần diện tích đối ứng hai nhiều hay Phần diện tích đối ứng lớn điện dung tụ lớn, ngược lại, phần diện tích đối ứng nhỏ trị số điện dung tụ nhỏ Khơng khí hai nhơm dùng làm chất điện mơi Tụ loại biến đổi cịn gọi tụ khơng khí hay tụ xoay Tụ biến đổi thường gồm nhiều động nối song song với nhau, đặt xen kẽ tĩnh nối song song với Những tĩnh cách điện với thân tụ, động gắn vào trục xoay tiếp xúc với thân tụ Khi trục tụ xoay trị số điện dung tụ thay đổi theo Người ta bố trí hình dáng tụ để đạt thay đổi điện dung tụ theo yêu cầu Khi vặn tụ xoay động hoàn toàn nằm khe tĩnh, nhằm có diện tích đối ứng lớn nhất, tụ có điện dung lớn Khi vặn tụ xoay cho động hoàn toàn nằm ngồi khe tĩnh, nhằm có diện tích đối ứng xấp xỉ khơng, lúc đó, tụ điện có điện dung nhỏ nhất, gọi điện dung sót Tụ xoay thường dùng máy thu máy tạo dao động để đạt tần số cộng hưởng
- Tụ tinh chỉnhhay tụ bán chuẩn: thường dùng để chỉnh điện dung tụ điện, nhằm đạt
tần số cộng hưởng mạch Những tụ thường có trị số nhỏ phạm vi biến đổi hẹp Người ta tác động tới tụ tinh chỉnh lấy chuẩn, sau cố định vị trí tụ
- Tụ điện điện phân: có đặc tính khác với tụ khơng phân cực Tụ có cấu tạo ban đầu gồm có
(10)phá huỷ lớp điện mơi, đó, tụ bị hỏng Một hạn chế khác tụ điện điện phân lượng điện phân cịn lại sau lúc hình thành ban đầu có tác dụng dẫn điện làm cho tụ bị rị điện
Chất liệu dùng cho tụ điện điện phân nhôm chất điện môi bột dung dịch điện phân Tụ điện điện phân có dạng hình ống đặt vỏ nhơm Những tụ điện phân loại có khả đạt trị số điện dung lớn với kích thước nhỏ Phạm vi trị số điện dung từ 0,1 μ Fđến 47 μ F với cỡ nhỏ
và từ μ F đến 4700 μ F, chí lớn Điện áp chiều làm việc tụ điện điện phân
thường thấp từ 10V đến 250V 500V, tụ điện điện phân có dung sai lớn chọn trị số tới hạn
- Tụ điện pôlistiren: tụ chế tạo từ kim loại xen với lớp điện môi màng mỏng pôlistiren,
thường pôlistiren bao bọc tạo thành lớp cách điện Loại tụ điện có tổn thất thấp tần số cao (điện cảm thấp điện trở nối tiếp thấp), độ ổn định độ tin cậy cao Phạm vi giá trị từ 10pF đến 100000pF với dung sai khoảng ±1% Trường hợp tụ có dạng ống với chiều dài xấp xỉ 10mm x 3,5 mm đường kính, thường cho trị số điện dung lớn Loại tụ điện dùng cho mạch điều chỉnh, mạch lọc, mạch tần số FM mạch điều khiển khác có u cầu độ xác, độ tin cậy độ ổn định cao tổn thất thấp
- Tụ polycacbonat: loại tụ chế tạo dạng hình chữ nhật để cắm vào bảng
mạch in Chúng có trị số điện dung lớn tới μ F với kích thước nhỏ, tổn hao thấp điện cảm nhỏ Tụ điệnpolycacbonat thườngđược thiết kế đặc biệt dùng cho mạch in với kích thước xấp xỉ 7,5 mm x 2,5 mm khoảng cách chân 7,5 mm
Kí hiệu loại tụ điện sơ đồ nguyên lý giới thiệu Hình 2.17
+
Hình 2.9: Giới thiệu ký hiệu dạng tụ điện thông dụng T ụ n h ô m
( d n g t r ô c ) T ô n h ô m ( d n g t r ò n )
T ô T a n t a l ( d n g t r ò n )
T h µ n b Ị m Æ t
T ô m y l a ( d n g t r ò n )
T ụ g ố m đ n k h è i ( d ¹ n g t r c )
T ụ g ố m đ n k h è i ( D I P )
T ® Ü a g ã m Hình 2.10 : Các dạng tụ điện thông dụng
(11)người ta lấy gần mà khơng ảnh hưởng đến mạch điện Trong trường hợp địi hỏi độ xác cao mạch dao động, mạch điều chỉnh người ta sử dụng cách mắc theo yêu cầu cho xác
Mạch mắc nối tiếp: (Hình:2.11)
C n C
C
Hình 2.11: Mạch tụ điện mắc nèi tiÕp Cơng thức tính: 1
Ctd = 1
C1 + 1
C2 + + 1 Cn
Ctd: Điện dung tương đương mạch điện
Cũng giống điện trở giá trị tụ điện sản xuất theo bảng 2.1 Trong mạch mắc song song điện dung tương đương mạch điện nhỏ điện dung nhỏ mắc mạch
Ví dụ: Cho tụ hai tụ điện mắc nối tiếp với C1= 1mF, C2= 2,2mF tính điện trở tương đương
mạch điện
Giải: Từ cơng thức tính ta có: Ctd = C1×C2
C1+C2 =
1×2,2
1+2,2 = 0,6875mF Mạch mắc song song: (Hình 2.12)
C1 C2 Cn
H×nh 2.12: Mạch tụ điện mắc song song Cụng thc tớnh: Ctd = C1+ C2 + + Cn
Ctd: Điện dung tương đương mạch điện.
Ví dụ: Tính điện dung tương đương hai tụ điện mắc nối tiếp, Với C1= 3,3mf; C2=4,7mF
Giải: Từ công thức ta có: Ctd = C1+ C2 = 3,3 + 4,7 = 8mF
2.2.3 Các thông số kỹ thuật tụ điện
- Độ xác: Tuỳ theo cấp xác mà trị số tụ điện có cấp sai số trình bày Bảng 2.2:
Bảng 2.2: Các cấp sai số tụ điện
Cấp sai số Sai số cho phép
Cấp 001 ± 0,1%
Cấp 002 ± 0,2%
Cấp 005 ± 0,5%
Cấp 01 ± 1%
Cấp ± 2%
(12)Cấp II ± 10%
Cấp III ± 20%
Cấp IV - 20% đến + 30% Cấp V - 20% đến + 50% Cấp VIII - 40% đến + 100%
- Điện áp làm việc điện áp đặt lên tụ thời gian làm việc dài mà tụ không bị đánh thủng
(Khoảng 10 000 giờ)
Trên thực tế giá trị ghi thân điện áp làm việc, nhiên với tụ thị trường Việt Nam Trung Quốc sản xuất thường ghi điện áp đánh thủng nên thay cần ý đến thay tụ sữa chữa cần chọn lớn để đảm bảo an toàn
- Điện áp đánh thủng điện áp mà q điện áp chất điện mơi tụ bị đánh thủng
- Trị số danh định tụ điện tính Fara ước số Fara 1μF (10-6 Fara), nF (10-9
Fara) pF(10-12 Fara) ghi tụ điện mã quy ước 2.3 Cuộn cảm:
Cuộn cảm gồm vòng dây lõi cách điện Có quấn cuộn cảm dây cứng vịng, lúc cuộn cảm khơng cần lõi Tùy theo tần số sử dụng mà cuộn cảm gồm nhiều vòng dây hay ít, có lõi hay khơng có lõi
Cuộn cảm có tác dụng ngăn cản dịng điện xoay chiều mạch điện, dòng điện chiều cuộn cảm đóng vai trị dây dẫn điện
2.3.1 Cấu tạo cuộn cảm:
Theo cấu tạo, cuộn cảm gồm có loại: