1/ Nguyên tắc chung phân cực Tranzitor
5.1.5. Mạch dao động dùng thạch anh
1/ Đặc điểm
Khi yêu cầu mạch dao động có tần số khá cao mà dùng các biện pháp thông thường như ổn định nguồn cung cấp ổn định tải mà chưa đảm bảo hiệu quả người ta dùng mạch dao động thạch anh.
Thạch anh có tính chất áp điện, có nghĩa là dưới tác dụng của điện trường thì sinh ra dao động cơ học và ngược lại. Khi dao động cơ học thì sinh ra điện tích, do đó, có thể dùng thạch anh như một khung cộng hưởng.
+ Ký hiệu
Thạch anh có kích thước càng nhỏ thì L, R, C càng nhỏ nghĩa là tần số cộng hưởng riêng của nó càng cao.
2/ Mạch dao động thạch anh nối tiếp
Hình 5.7. Mạch tạo dao động bằng thạch anh nối tiếp
Thạch anh như một mạch cộng hưởng LC ghép nối tiếp kết hợp với hai tụ C1, C2
3/ Mạch dao động thạch anh song song
Hình 5.8. Mạch tạo dao động bằng thạch anh song song
Như vậy thạch anh được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị điện tử hay chuyên dùng nhờ độ ổn định tần số lớn, tuy nhiên thạch anh chỉ được chế tạo ở tần số dao động từ 10 KHz trở lên, ở tần số thấp rất khó chế tạo.
5.2. MẠCH XÉN
5.2.1. Mạch xén trên
Cho mạch điện như hình vẽ: Điốt D là điốt xung
Cho U vào có dạng hình sin. Vẽ dạng sóng của Ura
Giả sử điốt là lý tưởng.
Từ (0-t1) D khóa Ura = 0
Từ (t1 –t2) D dẫn Ura = Uvào là mạch xén trên (phần (+)).
5.2.2. Mạch xén dưới
Cho mạch điện như hình vẽ: Đi-ốt D là đi-ốt xung.
U vào có dạng hình sin. Vẽ dạng sóng của Ura
Giả sử đi-ốt là lý tưởng.
UVào Ura D R UVào Ura t1 t 2 t t D R UVào UVào Ura t1 t 2 t 0
Từ (0-t1) D dẫn Ura = Uvào
Từ (t1 –t2) D khóa Ura = 0 là mạch xén dưới (phần (-))
5.2.2. Mạch xén 2 mức độc lập
1/ Mạch xén nối tiếp có nguồn một chiều
Cho mạch điện như hình vẽ: U vào có dạng hình sin.
Điôt D là Điôt xung , nguồn E là nguồn một chiều
Vẽ dạng sóng của Ura và tính Ura
Giả sử Điôt là lý tưởng
Từ (0-t1) D khóa Ura = 0 Từ (t1- t2) D dẫn Ura = Uvào
Là mạch xén phần dương.
Xét (0-t1): Nếu Uvào > E D phân cực ngược Ura = 0 Nếu Uvào < E D phân cực thuận
Ura = E - Uvào
2/ Mạch xén song song
Cho mạch điện như hình vẽ:
U vào có dạng hình sin. Điôt D là Điôt xung Vẽ dạng sóng ra và tính Ura
Giả sử là đi-ốt lý tưởng
Xét (0-t1) U vào dương D dẫn Ura = 0 Từ (t1 – t2) U vào âm D khóa Ura = Uvào - UR
• Mạch xén song song có nguồn một chiều
Cho mạch điện như hình vẽ:
U vào có dạng hình sin. Điôt D là Điôt xung Vẽ dạng sóng ra và tính Ura: D R UVào Ura Ura t1 t2 t t E E t1 t2 E 0 0 Uvào- UR UVào D R UVào Ura t1 t 2 t t t1 t2 Ura
•
Giả sử đi-ốt là lý tưởng
Xét (0-t1) U vào dương: Nếu Uvào > E D dẫn Ura = E Nếu Uvào < E D khóa Ura = Uvào
Từ (t1 – t2) U vào âm D khóa Ura = Uvào
5.2.3. Mạch ghim điện áp
Mạch ghim điện áp là mạch ghim 1 mức cố định Cho mạch điện như hình vẽ:
U vào có dạng xung vuông. Điôt D là Điôt xung Vẽ dạng sóng ra và tính Ura
- Xét (0-t1) D dẫn Tụ C được nạp điện UC = Uvào, Ura = 0. - Xét (t1 – t2) D khóa Tụ C phóng qua tải.
Ta có Ura = Uvào + Uc = Uvào + Uvào = 2Uvào
Như vậy mạch đã ghim 1 mức điện áp. Mạch ghim điện áp có nguồn một chiều
Từ (0-t1) Uvào dương
Nếu Uvào > E D dẫn Ura = E Tụ C nạp điện UC = Uvào – E Nếu Uvào < E D khóa Tụ C phóng điện Ura = Uvào + UC Như vậy mạch đã ghim 1 phần điện áp.
BÀI TẬP THỰC HÀNH
Bài 1
Cho mạch điện như hình vẽ
a. Với Uvào có dạng sóng sin ± 10V .
Hãy vẽ dạng sóng ra và giải thích tại sao?
b. Lắp ráp mạch và kiểm nghiệm lại bằng máy hiện sóng . Cho biết là loại mạch xén gì ? Hình 1 Hình 2 Hình 3 Hình 4 Bài 2
Cho mạch điện như hình vẽ
a.Với Uvào có dạng sóng sin ± 10V ,Nguồn E= 5V Hãy vẽ dạng sóng ra và giải thích tại sao?
b. Lắp ráp mạch và kiểm nghiệm lại bằng máy hiện sóng . Cho biết là loại mạch xén gì ?
Hình 1 Hình 2
Hình 4 Hình 5
Hình 5 Hình 6
Hình 7
Bài 3
Cho mạch điện như hình vẽ
a.Với Cho Uvào có dạng sóng vuông ± 10v Hãy vẽ dạng sóng ra và giải thích tại sao?
b. Lắp ráp mạch và kiểm nghiệm lại bằng máy hiện sóng . Cho biết đây là loại mạch gì ?
Hình 1 Hình 2
5.3. MẠCH ỔN ÁP
5.3.1. Đặc điểm chung
Các thiết bị điện tử thường yêu cầu điện áp cung cấp cho nó có độ ổn định cao khi điện áp lưới thay đổi hay tải thay đổi.
Người ta thường sử dụng điốt zener để ổn định điện áp.
5.3.2. Mạch ổn áp tham số 1/ Mạch điện Hình 5.9. Mạch ổn áp dùng đi-ốt Zener 2/ Tác dụng linh kiện T là biến áp nguồn D1, D2, D3, D4 chỉnh lưu C: Lọc nguồn R : Phần tử hiệu chỉnh
Dz: Điôt ổn áp, phân cực ngược làm việc ở chế độ đánh thủng do điện. Khi xảy ra đánh thủng do điện dòng qua điôt tăng nhanh dẫn đến điện áp trên 2 đầu điôt không đổi.
3/ Nguyên lý làm việc
Ta biết: Utải = UDZ = trị số Dz Utải = UDZ = Uvào – UR
Giả sử Uvào tăng hơn giá trị định mức tức thời làm dòng điện ID tăng → UR tăng theo → UDZ giảm hay nói cách khác UDZ không tăng ổn định. Do vậy điện áp cấp cho tải ổn định.
Nếu Uvào giảm tức thời ID giảm làm cho UR giảm → UDZ tăng hay nói cách khác không giảm ổn định.
Đặc điểm của mạch, mạch làm việc với hiệu quả thấp thường làm việc với dòng tải nhỏ, mạch ít được sử dụng.
4/ Tính chọn linh kiện
Điều kiện để mạch hoạt động tốt là: UV = (1.5÷ 2) Ut
Thông thường chọn IZ =It Dòng điện qua R: IR = It +IZ = 2It Tính chọn trị số R: R= V2 t t U U I −
Trong đó: UV là giá trị trung bình của điện áp vào. Chọn công suất của điện trở: PR= 2P= 2.Rt I2
R( 2 là hệ số an toàn cho điện trở )
5.3.3. Mạch ổn áp hồi tiếp 1/ Sơ đồ khối
Hình 5.10. Mạch nguyên lý ổn áp hồi tiếp
+ Khối tạo áp chuẩn: có nhiệm vụ tạo ra điện áp chuẩn cố định để đưa vào khối so sánh
+ Khối lấy mẫu: có nhiệm vụ lấy một phần điện áp đầu ra để đưa trở lại đầu vào vào khối so sánh.
+Khối so sánh: có nhiệm vụ so sánh điện áp chuẩn và điện áp lấy mẫu để đưa ra một mức độ sai lệch để điều khiển khối công suất
+ Khối công suất: có nhiệm vụ cung cấp dòng cho tải và điều chỉnh điện áp để điện áp ra ổn định.
Nguyên lý hoạt động:
Khi điện áp vào thay đổi điện áp ra (cung cấp cho tải) thay đổi, điện áp mầu đưa vào khối so sánh cũng thay đổi. Bộ khuếch đại so sánh sẽ so sánh điện áp chuẩn và điện áp mẫu mọi sự sai lệch của điện áp được phát hiện và khuếch đại. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại so sánh đưa đến khống chế phần tử điều chỉnh làm cho nội trở của phần tử điều chỉnh thay đổi thay đổi một cách tương ứng. Ta có Ura = Uvào – UĐC khi UV và Uđc
Giả sử UVào tăng tức thời làm URa tăng theo → U mẫu tăng → điện áp đầu ra của khối so sánh sẽ có tín hiệu khống chế phần tử điều chỉnh sao cho UĐC tăng lên → URa không tăng ổn định.
Khi vào U↓ quá trình ngược lại.
2/ Mạch ổn áp hồi tiếp dùng 2 Trazitor a. Mạch điện
Hình 5.11. Mạch ổn áp hồi tiếp dùng 2 tranzitor b.Tác dụng linh kiện
- Q1 phần tử điều chỉnh là Tranztor công suất - R2, Dz tạo điện áp chuẩn
- R3, VR, R4 Cầu phân áp tạo điện áp mẫu. - C1, C2 tụ lọc nguồn
- R1 Phân cực cho Q1
c. Nguyên lý
Ta có: Ura = UVào - Uđc
Mặt khác: Uđc = UR1 + UBEQ1
Giả sử UVào tăng → tức thời URa ↑→ UM ↑, UBEQ2 tăng → Q2 dẫn mạch → UC Q2
giảm mà UC Q2= UB Q1→ Q1 dẫn yếu → Uđc tăng →Ura = UVào ↑ - Uđc tăng → không tăng ổn định.
Giả sử UVào giảm → tức thời URa giảm→ UM giảm, UBEQ1 giảm → Q2 dẫn yếu → UC Q2 tăng mà UC Q2= UB Q1→ Q1 dẫn mạnh → Uđc giảm →Ura = UVào giảm - Uđcgiảm→ không giảm hay ổn định.
d. Đặc điểm của mạch
Mạch có hiệu suất cao
Dòng qua tải nối tiếp với phần tử điều chỉnh chính vì vậy khi chọn phần tử điều chỉnh phải phù hợp với phần tử của tải.
Catset, trong tivi đen trắng.
3/ Mạch ổn áp dùng IC 78xx, 79xx a. IC 78xx
Họ 78xx cho ra điện áp ổn định có cực tính dương, điện áp được chỉ thị bằng 2 số cuối xx
Ví dụ: 7805 → điện áp + 5v 7812 → điện áp + 12v 7824 → điện áp + 24v Cấu trúc :
Chân 1: chân vào nguồn dương Chân 2: chân vào nguồn âm Chân 3: chân ra nguồn dương Sơ đồ ổn áp dùng IC 78xx
Hình 5.12. Mạch ổn áp dùng IC 78xx. b. IC 79xx
Họ 79xx cho ra điện áp ổn định có cực tính âm, điện áp được chỉ thị bằng 2 số cuối. Ví dụ: 7905 → điện áp - 5v
7912 → điện áp - 12v 7924 → điện áp - 24v Cấu trúc :
Chân 1: chân vào nguồn dương Chân 2: chân vào nguồn âm Chân 3: chân ra nguồn âm
Sơ đồ ổn áp dùng IC 79xx
78xx
1 2 3
79xx
Hình 5.13. Mạch ổn áp dùng IC 79xx
Sơ đồ mạch ổn áp có điện áp ra đối xứng dùng IC 78xx và 79xx
Hình 5.14. Mạch ổn áp đối xứng dùng IC 78xx và 79xx
4/ Mạch ổn áp có điều chỉnh điện áp ra dùng IC LM317, LM337
IC LM317 và IC LM337 cho điện áp ra từ 1,25V ÷ 25V, dòng ra 1,5A. Điện áp ra tính theo công thức: Ur = 1,25( 1+ VR
R ). IC có bảo vệ quá tải.
Cấu trúc IC LM317:
Chân 1 chân vào nguồn dương Chân 2 chân điều chỉnh nguồn âm Chân 3 chân ra nguồn dương
Cấu trúc IC LM337:
LM317
Chân 2: chân vào nguồn âm Chân 3: chân ra nguồn âm
Bài 1
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số:
a. Đo điện áp trên Dz, trên tải, đo dòng điện qua R và Dz b. Tính chọn R và Dz để Ur = 12V
Bài 2
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số:
a. Đo điện áp trên Dz, trên tải, đo điện áp mẫu, điện áp chuẩn,do dòng điện qua D468
b. Tính chọn và cân chỉnh để Ur = 12V, 24V
Bài 3
Cho mạch điện sau: a. Phân tích nguyên lý làm việc của mạch
b.Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số:
+ Đo điện áp trên Dz, trên tải, đo điện áp mẫu,
điện áp chuẩn,do dòng điện qua D468 + Tính chọn và cân chỉnh để Ur = 12V, 24V Bài 4 R t?i 4.7k 220 2.7k 1k 50k 5v 220µ B562 220µ +12V A564
Cho mạch điện sau:
a. Phân tích nguyên lý làm việc của mạch
b.Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số:
+ Đo điện áp trên Dz, trên tải, đo điện áp mẫu, điện áp chuẩn,do dòng điện qua D468
+ Tính chọn và cân chỉnh để Ur = 9V, 15V
Bài 5
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số: a. Đo điện áp vào và điện áp ra
b.Tính chọn để Ur = 12V
Bài 6
Cho mạch điện sau:
a. Đo điện áp vào và điện áp ra b.Tính chọn để Ur = 12V
Bài 7
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số: a. Đo điện áp vào và điện áp ra
b.Tính chọn để Ur = ±5V
Bài 8
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số: a. Đo điện áp vào và điện áp ra
b.Tính chọn VR để Ur = 5V
Bài 9
Cho mạch điện sau:
Thực hành lắp ráp mạch và khảo sát các thông số:
a. Đo điện áp vào và điện áp ra b.Tính chọn VR để Ur = 5V
TÀI LIỆU THAM KHẢO
220 5K LM337 2 3 1 - -33V Ur
1. Linh kiện điện tử - Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP Hồ Chí Minh. 2. Giáo trình “ Linh kiện điện tử ” - Trương Văn Tám.
3. Giáo trình “ Kỹ thuật mạch điện tử ” (dùng cho các trường đào tạo hệ trung cấp chuyên nghiệp ) - PGS. TS. Đặng Văn Chuyết - NXB Giáo Dục.
4. Giáo trình “ Kỹ thuật điện tử ” - Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục.
5. Kỹ thuật điện tử 1 và 2 tủ sách kỹ thuật điện – điện tử - Nguyễn Đình Bảo - NXB Tổng hợp TP Hồ Chí Minh.