Cụ thể là nếu có một mảnh kim loại ở trong khu vực thăm dò của máy dò kim loại thì khi điện từ trường biến đổi sẽ sinh ra dòng cảm ứng, đưa tín hiệu phản hồi về máy. Khi đó, người sử dụn[r]
(1)3.1.2 TỤ ĐIỆN
Chương 3: DIODE BÁN DẪN VÀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC
(2)1.1.2 TỤ ĐIỆN
Tụ điện linh kiện thụ động tạo từ hai bề mặt
dẫn điện ngăn cách lớp điện môi Hai điện
cực kim loại nối với bề mặt dẫn để tạo liên kết
Chương 1: CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
1.1 LINH KIỆN THỤ ĐỘNG
(3)2 Phân loại tụ điện
(4)2 Phân loại tụ điện
Theo tính
chất tụ điện
Tụ không phân cực
Tụ phân cực
Theo đặc tính
Tụ có điện dung cố định
Tụ có điện dung biến đổi
Theo vật
liệu lớp điện
mơi
Tụ hóa
Tụ gốm
(5)• Tụ hóa có cấu tạo gồm hai điện cực tách rời nhờ màng mỏng chất điện phân Khi đặt vào điện áp chiều tác động lên hai điện cực hình thành màng mỏng oxit kim loại không dẫn điện đóng vai trị lớp điện mơi
• Các cực thường nhôm bột dung dịch điện phân cuộn lại dạng hình ống đặt vỏ nhơm, nhờ tạo điện dung lớn từ 0,1F đến 4700F
• Kích thước lớn Điện áp làm việc thấp
(6)(7)•
Là loại phổ biến nhất
thường có dạng đĩa (cúc
áo) dạng phiến gốm
chữ nhật tráng kim loại.
• Là loại tụ khơng có cực
tính.
• Tụ rẻ tiền, có trị số điện
dung nhỏ (1pF đến µF)
nhưng điện áp làm việc
lớn
khoảng vài trăm
voltage, có điện
trở rị dung sai lớn.
(8)•
Là loại tụ khơng có cực tính.
Tụ có cấu tạo gồm hai bản
cực kim loại dạng băng
dài, lớp điện môi
bằng giấy tẩm dầu được
cuộn lại dạng ống.
(9)•
Là loại tụ khơng có cực tính,
có điện dung nhỏ ( khoảng
vài pF đến vài trăm nF)
nhưng điện áp làm việc rất
cao, lên đến 1000 V.
•
Tụ đắt tiền tụ gốm
sai số nhỏ, đáp tuyến cao tần
tốt, độ bền cao.
(10)• Tụ tantan thuộc nhóm tụ phân
cực
• Điện cực dương làm bằng
tantanlum mà hình thành
một lớp oxit cách điện mỏng,
hoạt động lớp điện môi của
tụ điện Chất điện môi rắn hoặc
lỏng phủ bề mặt lớp oxit
đóng vai trị điện cực âm của
tụ.
(11)Là loại tụ khơng có cực tính Chất điện mơi màng
polyester (PE) polyetylen (PS) Tụ có điện dung vài
trăm pF đến vài chục µF, điện áp làm việc cao
hàng ngàn volt
Tụ màng mỏng
HÌNH DẠNG TỤ
MÀNG MỎNG PE
(PE FILM CAPACITOR)
HÌNH DẠNG TỤ
MÀNG MỎNG PS
(PS FILM
(12)
Điện dung thay đổi
nhờ xoay trục vít để
điều chỉnh phần diện
tích trùng giữa
các phiến kim loại.
Phần trùng càng
nhiều giá trị tụ càng
taêng.
(13)Khi sử dụng tụ điện phải biết thơng số tụ là:
•
Điện dung C (F): đặc trưng cho khả tích điện tụ,
đơn vị đo F.
Trong đó: C: điện dung tụ
: số điện môi lớp cách điện
0= 8,85.10
-12F/m số điện
S: diện tích tụ (m
2)
d: khoảng cách hai tụ (m)
•
Điện áp làm việc WV (V): điện áp đặt vào hai tụ mà
không làm hỏng lớp cách điện
•
Dung sai: (5): sai lệch giá trị điênj dung thực tế so với giá
trị danh định
3 Thông số kỹ thuật đặc trưng tụ điện
(14)4 Cách ghi thông số tụ điện
a Ghi trực tiếp thân tụ
Ví dụ: Tụ hóa: 4700F-25V; 10F-50V; 22F-450V;…
Tụ đa dụng dạng đĩa mỏng:
4n7 = 4,7nF; n22 = 0,22nF; 100n = 100nF;
b Ghi mã kí tự
Tụ điện khơng phân cực tụ gốm; tụ màng mỏng:
333K: C = 33 x 10
3p F 10%
(15)4 Cách ghi thông số tụ điện
b Ghi mã kí tự
Tụ màng mỏng polyester: mã hóa phần dịng:
2G473J; 2G103K; 2A332J; 2A683J;
Phần đầu điện áp làm việc:
2G = 400V; 2A = 100V; 2D = 200V; 1H = 50V;
Phần ghi giá trị điện dung:
473 = 47 x 10
3pF
Chữ cuối dung sai
(16)4 Cách ghi thơng số tụ điện
Bảng mã hóa dung sai tụ điện
A B C D E F G
0,05pF 0,1pF 0,25pF 0,5pF 0,5% 1,0% 2,0%
H J K L M N P
(17)4 Cách ghi thông số tụ điện
Hãy đọc giá trị tụ điện sau?
(18)c Ghi mã màu
MÀU Vòng A (số thứ nhất) Vòng B (số thứ hai) Vòng C (bội số) Vòng T (sai số) VĐiện áp giới hạn Đen 0 100 (± 20%
Nâu 1 1 101 ± 1%
Đỏ 2 2 102 ± 2% 250V Cam 3 3 103 ± 3%
Vàng 4 4 104 ± 4% 400V lục 5 5 105 ± 5%
lam 6 6 106 Tím 7 7 107
(19)5
ĐẶC TÍNH NẠP – XẢ CỦA TỤ ĐIỆN
a Tụ nạp điện
Khi mắc tụ với nguồn điện, tụ nạp điện,
bắt đầu từ 0V tăng dần V
DCtheo hàm mũ e với thời
gian t.
Điện áp tức thời hai đầu tụ:
t: thời gian tụ nạp (s)
e = 2,71828
1
(1
RC)
C DC
(20)• Khi tụ nạp dịng điện giảm dần từ trị số cực
đại ban đầu là
theo hàm số mũ 0.
R
V
I
DC1
( )
V
DC RCi t
e
R
• Sau thời gian chừng 5RC = 5 tụ nạp đầy đến
V
DC,
dòng nạp triệt tiêu, V
C
được lưu giữ
nhờ điện tích trái dấu nạp hai tụ:
Q = C.V
DC
(21)VDC
τ 2τ 3τ 4τ 5τ
VDC /R
0,8VDC 0,6VDC 0,4VDC 0,2VDC V t 0,63 0,86
0,95 0,98 0,99
0,37
0,14
0,05
0,02 0,01 vC(t)
(22)b Tụ xả điện
• Chuyển khóa K qua vị trí 2, khi
đó tụ xả điện qua điện trở R Lúc
này điện áp tụ giảm dần
từ trị số V
DCxuống đến 0V theo
hàm số mũ với thời gian t.
• Dịng điện xả giảm dần từ
trị số cực đại ban đầu
xuống trị số cuối 0.
R V I DC
t RC C DC
(23)(24)6.
CÁC KIỂU GHÉP TỤ
a Ghép nối tiếp
•
Khi ghép nối tiếp tụ điện lại với nhau
b Ghép song song
•
Khi ghép song song hai tụ với nhau
2
1
1
1
C
C
C
(25)7.
CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN
(26)Lọc: lọc nguồn Điện áp sau chỉnh lưu làm phẳng nhờ tụ lọc C
(27)7.
CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN
(28)7.
CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN
(29)7.
CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN
Liên kết: Dung kháng tụ hàm tỷ lệ nghịch với tần số Nhờ đặc
tính mà tụ sử dụng làm phần tử ghép nối kĩ thuật
điện tử cho qua tách thành phần chiều với tín hiệu.
Ví dụ mạch ghép đầu vào dao động kí điện tử
Đầu đo GND Vào máy đo
AC
(30)1 Cấu tạo
3.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)
(31)1 Cấu tạo
Cuộn cảm cuộn dây dẫn quấn có lõi từ (sắt từ) hoặc
khơng có lõi (lõi khơng khí; lõi giấy; lõi nhựa)
1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)
(32)1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)
• Cuộn cảm quấn dạng lớp: dung dây đồng cách điện quấn thành lớp lõi:
- cách quấn đơn giản - cho hệ số tự cảm lớn
- Dùng cuộn lọc âm thùng loa
- Ở dải cao tần, người ta dùng cuộn dây vịng, có khoảng hở • Cuộn cảm quấn dạng tổ ong:
- Hệ số tự cảm lớn
- Dùng làm cuộn cản song cao tần • Cuộn cảm có lõi sắt từ:
tăng hệ số tự cảm mà khơng làm tăng kích thước cuộn dây quấn lõi sắt từ hay ferrite có dạng hình trụ hình xuyến
Các cuộn dây làm việc tần số cao dung lõi ferrite; vùng tần số thấp
(33)1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)
Kết cấu hình ống
Kết cấu hình xuyến
(34)2 Các tham số cuộn dây
• Hệ số tự cảm L đặc trưng cho khả tích trữ lượng từ
trường cuộn dây có dịng điện qua
Hệ số tự cảm phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, số vịng dây
quấn vật liệu làm lõi ống dây
• Với ống dây đơn lớp, chiều dài l (m), tiết diện ngang S
(m
2), có N vịng dây quấn, hệ số tự cảm tính theo cơng
thức sau:
2
2
0
.
N
L
S
n V
l
Trong đó:
: độ từ thẩm lõi
(35)• Khi cho dịng điện I chạy qua cuộn dây có N vịng dây
sẽ tạo từ thông Ф Quan hệ L với dịng điện I
và từ thơng Ф là:
L: hệ số tự cảm (Henry)
• Nếu giá trị dòng điện chạy cuộn dây thay đổi, từ
trường phát sinh từ cuộn dây thay đổi gây
sức điện động cảm ứng e cuộn dây:
(36)Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây tạo năng
lượng trữ dạng từ trường Năng lượng từ trường
được tính theo công thức:
W: lượng (J).
L: hệ số tự cảm (H).
I: cường độ dòng điện (A).
2
2
1
LI
W
(37)3 Đặc tính nạp - xả cuộn dây:
)
1
(
)
(
t DCe
R
V
t
i
Khi đóng khóa K cuộn dây chống lại dòng điện
nguồn cung cấp V
DCbằng cách tạo điện áp cảm ứng
bằng với điện áp nguồn V
DCnhưng ngược dấu nên dòng
điện 0A Sau dịng điện qua cuộn dây tăng lên
theo hàm số mũ:
R
L
hằng số thời gian nạp
(38)• Ngược lại với dịng điện, điện áp cuộn dây lúc
đầu với điện áp nguồn V
DC,sau điện áp giảm
dần theo hàm số mũ e với thời gian, tính theo
cơng thức:
• Sau khoảng thời gian 5 cuộn cảm xem như
được nạp đầy Lúc ta bật khóa K sang vị trí 2, dịng
điện xả thay đổi theo hàm số mũ:
( )
t DC
V
i t
e
R
v ( )
t L
t
V e
DC
• Trong q trình xả lượng điện hiệu điện thế
giữa hai đầu cuộn cảm thay đổi theo biểu thức:
(39)0
VDC
τ 2τ 3τ 4τ 5τ
VDC /R
0,8VDC 0,6VDC 0,4VDC 0,2VDC V t 0,63 0,86
0,95 0,98 0,99
0,37 0,14 0,05 0,02 0,01 i(t) v(t)
(40)4 CÁC CÁCH GHÉP CUÔN DÂY
1.
Ghép nối tiếp:
L = L
1+ L
22 Ghép song song:
2
1
1
1
L
L
(41)6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CUỘN DÂY
Loa điện động:
Là linh kiện điện từ dùng biến đổi dòng điện xoay
chiều thành chấn động âm thanh.
Micro điện động:
Là linh kiện điện tử dùng để biến đổi chấn động âm
thanh thành dịng điện xoay chiều (hay cịn gọi tín
hiệu xoay chiều).
(42)Loa (speaker): Khi dòng điện âm tần qua cuộn cảm loa
thì tạo từ trường biến thiên Từ trường bị
từ trường nam châm cố định bên loa đẩy đẩy vào
làm cuộn dây dao động theo Cuộn dây dao động làm
màng loa gắn với dao động theo phát âm thanh.
(43)(44)6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CUỘN DÂY
• Trong mạch điện từ, cuộn cảm mạch lọc
nguồn, mạch lọc tần số, mạch lọc cơng hưởng
• Cuộn cảm thiết bị máy biến thế, làm
biến áp nguồn cho hầu hết thiết bị điện, điện tử.
(45)Nguyên lí hoạt động máy dò kim loại
Máy dò kim loại hoạt động dựa tượng
cảm ứng điện từ Cụ thể sau bật nguồn, người dùng di chuyển đầu dò máy khu vực tìm kiếm Máy sử dụng cuộn dây phát để tạo trường điện từ cuộn dây thu để thu trường cảm ứng
Trường hợp khơng có dị vật kim loại khu vực thăm dò, cuộn dây thu thu trường bình thường Cịn có vật kim loại dẫn điện khu vực xuất dịng điện cảm ứng làm lệch trường cuộn dây thu Mức lệch trường phụ thuộc vào độ dẫn điện, độ lớn vật thể kim loại khoảng cách đến đầu dò Cụ thể có mảnh kim loại khu vực thăm dị của máy dị kim loại điện từ trường biến đổi sinh dòng cảm ứng, đưa tín hiệu phản hồi máy Khi đó, người sử dụng phát vàng bạc, kho báu, đồ dùng kim loại bị thất lạc,