# # # # # # # NGUYỄN THANH TRÀ – THÁI VĨNH HIỂN
250 BÀI TẬP
KV THUỘT ĐIỈN TỬ
# # # # # # # NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM
b) Hạn chế biên độ điện áp ờ một giá trị ngưỡng cho trước.
c ) Ổn định giá trị điện áp một chiều ở một ngưỡng xác lập Uz nhờ đánh thủng trong thời điểm tạm thời ( zener ). Mô hình gần đúng để diễn đạt điốt trong những mạch điện được xem như : a ) Là một nguồn điện áp lý tưởng có nội trở bằng không khi điốt chuyển từ trạng thái khoá sang mở tại mức điện áp U ^ K = Up. b ) Là một nguồn dòng lý tưởng có nội trở rất lớn khi điốt chuyển từ trạng thái mở sang khoá tại mức điện áp = oV c ) ở chính sách xoay chiều khi tần số tín hiệu còn đủ thấp, điốt sẽ tưcmg đương như một điện trở xoay chiều được xác lập theo biểu thức ( 1-2 ) dưới đây :
( 1 – 2 )
Còn khi’ tần số tín hiệu đủ cao, cần chú ý tới giá trị điện dung ký sinh
của điốt Cd, nó được mắc song song với điện trở xoay chiều r^.
1. BÀJ TẬP CÓ LỜI GIẢI
Bài tập 1-1. Xác định giá trị thế nhiệt (U-r) của điốt bán dẫn trong điều
kiện nhiệt độ môi trường 20°c.
Bài giải
Từ biểu thức cơ bản dùng để xác định thế nhiệt
u,=iĩ
q
Trong đó : – k = 1,38 ‘ ^ ^ —, hằng số Boltzman ; K – q = 1, 6. điện tích của electron ;
- T nhiệt độ môi trường tính theo độ K.
Tĩiay các đại lượng tưcíng ứng vào biểu thức ta có:
U, = ^ = ^ M. 2 5. 2 7, n V ^ q 1,6 ” ‘ ’
Bài tập 1-2. Xác định điện trở một chiều Rj 3 của điốt chỉnh lưu với đặc
tuyến V-A cho trên hình 1-1 tại các giá trị dòng điện và điện áp sau:
= 2mA
Uo = -10V.
Bài giải
a) Trên đặc tuyến V-A của điốt đã cho
tại Iß = 2mA ta có:
Ud = 0,5V nên:
K = — =
u .. 0, Id 2 – 3# # # # # # # = 250Q
b) Tương tự tại Uq = -lOV
Ta có Id = l|iA nên;
R„ 10 = 10MQ. Hinh 1-
tập 1-3. Xác định điện trở xoay chiều của điốt chỉnh lưu với đặc
tuyến V-A cho trên hình 1-2.
a) Với Id = 2mA
b) Với Id = 25mA.
Bài giải
a) Với Ij) = 2mA, kẻ tiếp tuyến tại điểm cắt với đặc tuyến V-A trên hình
1-2 ‘a sẽ có các giá trị Ij 3 và Up tương ứng để xác định AUß và AIp như sau:
ỉ„ = 4niA; U^ = 0,76V ẩ In(mA)
Ip = OrnA; ưp = 0,65V
AIp = 4mA – OmA = 4mA
AUd = 0 ,7 6 V -0 ,6 5 V = 0,11V
Vậy:
” AI „ 4 – ’30 25 20 10
AI.
—►AI, u (v;
0 0,2 0,4 0,60,7 0,8 1,
Hinh 1-
uD
# # # # # # # R .IkQ
u.
a ) Hình 1 –
E – u„ – u, = 0 hay E = Uo + ư,
Đây chính là phưcrtig trình đườna tải mội chiều củci mạch diện dùng điỏì trên. Dựng đường tải một chiều trải qua hai điểm cắl trên trục lung với U | ) = ov và trên trục hoành với Ip = 0. Tại ưp = 0 ta có E = 0 + IpR, Nên : ĨD = – RE 10 ‘ olOV = 10 mA
Tại I|J = 0 la có lì = U|J + (OA).R,
Up = E| -lO V
Ịíi) ■ <’
Đường tải rnột chiều
(R_) được dựng như trên hình
1-4. Đường tải một chiều
(R_) cắt đặc tuyến (V-A) tại
đicm công tác tĩnh Qflix>
UdoI với toạ độ tưcmg ứng:
I[)0 = 9,25m A
Upo = 0,78V
b) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là:
u„ =I„.R, =I„,.R, =9,25-M0’=9,25V
Hoặc Ur, có thể được tính:
Ur, = E -Udo= 10-0,78 = 9,22V
Sự khác nhau trong hai kết quả trên do sai số khi xác định theo đồ thi
biểu diễn đặc tuyến V-A đối với điốt trên hình 1-3 và hình 1 -4.
Bài tập 1-6. Tính toán lặp lại như bài tập 1-5 với R, = 2kQ.
Bài giải
a) Từ biểu thức:
E lOV
R 2kQ
= 5 mA# # # # # # # U ^ = E = 10V
Đường tải một chiều
(R_) được dimg như trên hình
1-5 và ta được toạ độ điểm
Q[Ido; UdoI tưcmg ứng:
Ido = 4,6mA
Udo = 0,7V
b) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là:
=1^ .R, =IdoJR, =4,6-‘ .2’ =9,2V hoặc
= E -Udo=10V-0,7V=9,3V
©7 ] Bài tập 1-7. Tính toán lặp lại cho bài tập 1-5 bằng cáđặc tuyến Volt-Ampe cho trên hình l-3b và điốt loại Si tuyến tính hoá
Bài giải Với việc tuyến tính hoá đặc tuyến V-A của điốt trên ta vẽ lại đặc tuyến đó như trên hình 1-6 .# # # # # # # 10Dựng dưòng lải một chicu ( R_ ) cho mạch tương tự như như Irong câu a ) của bài lập 1/5. Đường tải một chiều cắt đặc tuyến V-A tại điểm Q. với toạ độ tưcyng ứng : ỉno = iOmA U, K, = OV. Đường tải một chiều ( R_ ) được trình diễn như trên hình 1-8 .
Bài tập 1-10. Cho mạch điện dùng điốt loại Si như hình i -9.
Xác định các giá trị điện áp và dòng điện Uq. U|(, I|y
Bài giải
Biết rằng để điốt loại Si làm việc
bình thường ngưỡng thông nằm trong
khoảng lừ 0 -r 1,25V. Chọn ngưỡng
ìàm việq cho điốt:
U„ = 0,7V; E = 8V.
Điện áp rơi trên điện irở tải R sẽ là:
U, = E-Up = 8 – 0 ,7 = 7,3V Hình 1-
Dòng điện chảy qua điốt I|) = 1,;, (dòng
qua tái R) sẽ ỉà:
Id = Iu = – ‘ = ^ = – ^ ^ = 3 ” ‘ R 2,2 ‘
Bài tập 1-11. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-10. Xác định điện
áp ra trên tải ư„ và dòng điện Id qua các điốt Dị, Dj.
Bài giải
Chọn ngưỡng điện áp thông cho hai điốt D| và D, lương ứng.
=0,7V dối vớiđiốtSi
# # # # # # # 12= 0,3 V so với điốt Ge. Điện áp ra trên tải sẽ là :
= 12-0,7-0,3= liv.
Dòng điện qua những điốt D | ,Ip Dj Si D, Ge# # # # # # # E. L + 12V u 5,6 kQravà E sẽ là : r r 11Hình 1 – R 5,6 l, 96 mA .
(^1^ Bài tập 1-12. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-
Xác đinh các điên áp và dòng điên u„, Up, Ij 3.
Bài giảiD, Si D • — ► — ¿ 1 — ki — 12V R – 5,6 kQHình 1 –
Id Uo,=OV I„=I,,=I,=0A=I,
—•—•
u 12V D. D 2
r:
5,6kfí
ĩT uR ra
Hình 1-
Do D| được phân cực thuận, còn Dt được phân cực nghịch, ta vẽ lại sơ đồ
tương đương của mạch với giả thiết cả hai điốt đều lý tưcmg như trên hình 1-12.
Khi đó; u„ = Id = Ir = OA = ov
Vì điốt D, ở trạng thái hở mạch nên điện áp rơi trên nó chính là điện áp
nguồn E:
U„,=E-I2V
Nếu theo định luật Kirchoff ta cũng sẽ có kết quả như trên.
E-UD, =
u„ =E-U„,-U^ =I2-0-0=12V .D-, D, ra
# # # # # # # • 13raHình 1-15 Hình 1 – Nếu chọn Dị và D, giống nhau ta có dòng qua chúng sẽ như nhau và tính được ;I = I D, D, ^ ọ ’ Q g
Điện áp ra chính là điện áp thông rơi trên điốt D| và D,
U„ = 0,7V
Bài tập 1-15. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-17. Xác định dòng
điện I chảy qua mạch.
Bài giai
Dưới tác động của hai nguồn điện áp E| và Eị. D| được phân cực thuận,
còn Dọ được phân cực nghịch, ta vẽ ỉại sơ đồ tương đưong như hình 1-
dưới đây:
Si
I R
E|=20V 2,2kQ
Si
— N — 1D .—— D, ——- i E, = 4V +—– ► ^ ẠA — R 2 E, – 4 : ^ 0 V – ^ E2 = 4VHình 1 – Dòng điện I được tính :
Hình 1-
# # # # # # # R 2,2 ‘# # # # # # # 15E tl2V
Bài tập 1-16. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-19. Xác định điện
áp ra trên tải R.
# # # # # # # R4 rO, 3V
—•u.
2,2 kQ raHình 1 -Bài giải Vì D | và D, khác loại ( D, – Si ; D -, – Ge ) nên khi được cấp điện áp phân
cực E điốt D-, (Ge) luôn luôn thông ồ ngưỡng 0,3V, còn điốt D| sẽ luôn luôn
khoá do ngưỡng thông tối thiểu của điốt loại Si là 0,7 V. Sơ đồ tưong đưofng của mạch được vẽ lại như trên hình 1 – 20. Điện áp ra ( U „ ) trên tải R được tính : U, , = E-u „ = 12-0, 3 = 11,7 V .
©17 ) Bài tập 1-17. Cho mạch điện dùng điốt,như trên hình 1-2dòng điện I„ I,,. 1. Xác định
Bài giải
Chọn ngưỡng điện áp thông cho
hai điốt D„ ¿2 loại Si bằng 0,7V.
Dòng điện I| được tính:
u. 0,
Si
H>h
D.
R| 3,3kQ
– aXat-i
I
E – i
20V
I,= D,
R. 3,3.
3 – = 0,212 mA
d,¥ Si
4-AAAr h
Theo định luật Kirchoff về điện áp vòng ta có :5,6 kfì
Hình 1-
-U «,+ E -U „-U „,= 0
# # # # # # # 16
•« ••
E – i r l O V0, 7 V u
uD2 Ira
R ^ Ikn” ị ^ ElOV
Hình 1-
Điện áp ra chính là điện áp thông cho điốt D 2 và bằng Up. Vây ta có:
=0,7V.
Dòng điện qua tải R cũng chính là dòng qua D 2 và được tính:
E-U,
R 1’ì= l£ l^ = 9 ,3 m A.
Bài tập 1-20. Cho mạch chỉnh lưu dùng điốt như hình 1-26. Vẽ dạng điện áp ra ưên tải R và xác lập giá ưị điện áp ra một chiều sau chỉnh lưu Ujc với điốt D lý tưởng .
uV 2
# # # # # # # DR 2 kQHình 1 -Bài giảib )Với mạch điện cho trên hình 1-26 điốt D sẽ dẫn điện ( thông ) trong nửa chu kỳ luân hồi dương ( + ) của tín hiệu vào ( từ Ơ4-T / 2 ) còn trong nửa chu kỳ luân hồi âm ( – ) của tín hiệu vào ( từ T / 2 ^ T ) điốt D sẽ bị khoá trọn vẹn. Dạng của điện áp ra trên tải được màn biểu diễn như trên hình l-27b, còn sơ đồ tương đưofng được trình diễn như hình l-27a .# # # # # # # 18 2 – 250BTKT ĐIỆNTỬ – B# # # # # # # +u# # # # # # # +
R S 2kQ
Udea ) Hinh 1-27 b ) Dien áp ra mót chiéu tren tai diídc tính : Ud, = 0,318 U, „ = 0,318 = 6,36 V 1-21. Cho mach chinh lim düng dió’t nhuf trén hinh 1-28. Ve dang dién áp ra trén tai R va tính giá tri dién áp ra mót chiéu trén tái R vói dió’t D thirc té ‘ loai Si • •Uv# # # # # # # DR 2 kQa ) Hinh 1 – Bái giái Vói dió’t D thuc ( khdng 1 ; ^ tucmg ) nói tróf cüa dió’t khi phán cuc veri tiimg nífa chu ky cüa tín hiéu váo sé có giá trj xác láp. Khi dió’t thóng nói trd cüa D rát bé con khi D khoá sé tuofng úng rát lón. Vi váy dang dién áp ra diroc biéu dién nhir trén hinh 1 – 29. Dién áp ra mót chiéu trén tái R duoc tính : = – 0,318 ( U, „ – U ^ ) = – 0,318 ( 20-0, 7 ) = – 6,14 V
Hinh 1-
# # # # # # # 19thông, khoá với từng 50% chu kỳ luân hồi của tín hiệu vào. Ví dụ : với 50% chu kỳ luân hồi dương của tín hiệu vào ( từ O – ^ T / 2 ) sơ đồ tương tự được trình diễn trên hình 1-31. +a ) b )
-
- R. .> ư > *’•’ <
2,2k<:ì :
<
2 ỉìi
c )ÌRj2t ( s )d ) Hình 1 – b ) Giá irị điện áp một chiểu trên tải R ( sẽ là := 0,63 U, „ = 0,636 ^ :♦ U., ( V )
5 __ u..
0 T 7 t ( s ) 2 e )# # # # # # # = 0,636 = 3,18 VDạng điện áp ra sau chỉnh lưu khá đầy đủ cả hai nửa chu kỳ luân hồi như trên hình 1 – 3 le ). c ) Điện áp ngược đậl lên D |, D, đúng bằng điện áp ra cực lớn u, , „ „ trong từng 50% chu kỳ luân hồi hay bằng 1/2 trị cực lớn cũa điện áp vào và bằng 5V .( ^ 2 ^ Bài tập 1-24. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-32 ( mạch hạn biên tiếp nối đuôi nhau ) Vẽ dạng điện áp ra trên tải R :21
Bài gỉải
t Ư,(V)
a ) Hình 1-32 b )5V U R UGiả thiết điốt D lý tưởng, thuận tiện nhận thấy D luôn luôn thông với 1 / chu kỳ luân hồi dương ( + ) của điện áp vào. Mạch điện tương tự lúc này được vẽ như trên hình 1-33. Điện áp ra sẽ là : = Uy + 5V và điốt D sẽ thông cho đến thời gian Uy giảm xuống đến – 5V ở nửa chu kỳ luân hồi âm. Sau khoảng chừng thời hạn đó điốt D sẽ ở trạng thái phân cực ngược, dòng qua điốt và qua tải R luôn bằng không, nên điện áp ra cũng sẽ bằng không ( tương ứng với mức điện áp vào Uy < - 5V. Khi Uy > – 5V cũng tưcnig ứng trong khoảng chừng nửa chu kỳ luân hồi âm của tín hiệu vào, tức khi Uv > – 5V điốt D thông trở lại và quy trình sẽ lặp lại như nghiên cứu và phân tích trên .. Dạng điện áp ra được trình diễn như trên hình 1-34 :Hinh 1 –
‘ UJV)
25 ^ = 20V + 5V = 25V 5 / / — 71 ——– J – 2 Hình 1-34 b )^ 2 ^ Bài tập 1-25. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-35. Vẽ dạng điện áp ra trên tải R .# # # # # # # 22
