250 bài tập kỹ thuật mạch điện tử + lời giải

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.25 MB, 216 trang )

NGUYỄN THANH TRÀ – THÁI VĨNH HIỂN

250 BÀI TẬP
KV THUỘT ĐIỈN TỬ

NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

Chưởng 1

ĐIỐT
1.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT
Hiệu ứng chỉnh lưu của điốt bán dẫn là tính dẫn điện không đối xứng.
Khi điốt được phân cực thuận, điện trở tiếp giáp thường rất bé. Khi điốt được
phân cực ngược điện trở tiếp giáp thưcmg rất lớn. Khi điện áp ngược đặt vào
đủ lớn điốt bị đánh thủng và mất đi tính chỉnh lưu của nó. Trên thực tế tồn
tại hai phưofng thức đánh thủng đối với điốt bán dẫn. Phưcíng thức thứ nhất
gọi là đánh thủng tạm thời (zener). Phương thức thứ hai gọi là đánh thủng về
nhiệt hay đánh thủng thác lũ. Người ta sử dụng phương thức đánh thủng tạm
thời để làm điốt ổn áp.
Phương trình cơ bản xác định dòng điện Id chảy qua điốt được viết như sau:
~^DS
ở đây:

–

enu..

( 1- 1)

= —, là thế nhiệt;

q

– k = 1,38.10″^^ —, hằng số Boltzman;
K
– q = 1,6.10 ‘’c, điện tích của electron;
– n = 1 đối vói Ge và n = 2 đối với Si;
– T nhiệt độ môi trường tính theo độ K.
Từ phương trình (1-1) người ta xây dựng được đặc tuyến Volt-Ampe
= f(Uj3) cho điốt và dùng nó đé iính toán các thông số có liên quan đối với
các mạch điện dùng điốt.
úhg dụng quan trọng của điốt là:
a)
Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều nhờ các sơ đồ cơ bản
sử dụng các loại điốt khác nhau (điốt có điều khiển và điốt không điều khiển).

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 tạm thời (zener).
Mô hình gần đúng để mô tả điốt trong các 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 chế độ xoay chiều khi tần số tín hiệu còn đủ thấp, điốt sẽ tưcmg đương
như một điện trở xoay chiều được xác định 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^.
1.2. 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 ,= i ĩ
q
Trong đó:
– k = 1,38.10’^^ —, 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
1,6.10″‘’

Bài tập 1-2. Xác định điện trở một chiều Rj3 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:
u..
0,5
= 250Q
K = — =
-3
Id

2.10

b) Tương tự tại U q = -lOV
Ta có Id = l|iA nên;
10

R„

Hinh 1-1

= 10MQ.

tập 1-3. Xác định điện trở xoay chiều
tuyến V-A cho trên hình 1-2.

của điốt chỉnh lưu với đặc

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 Ij3 và Up tương ứng để xác định AUß và AIp như sau:
ỉ„ = 4niA; U^ = 0,76V
Ip = OrnA; ưp = 0,65V
AIp = 4m A – OmA = 4m A

ẩ In(mA)
AI.

30
25
20

A U d = 0 ,7 6 V – 0 ,6 5 V = 0 ,1 1 V

10

Vậy:

AI, u (v;
—►
“

AI„

4.10-’

0

0,2

0,4 0,60,7 0,8
Hinh 1-2

1,0

b)
Với Id = 25mA. Các bước tương tự như câu a) ta xác định được các
đại lượng tương ứng dưới đây:
Id = 30mA; ƯD = 0,8V
Id = 20mA; U d = 0,78V
AIjj = 30 – 20 = lOmA
Aưd = 0,8 – 0,78 = 0,02V
V â y, = ^ =^
=2 « .
AI„ 10.10”

0

4 ) Bài tập 1-4. Cho đặc tuyến V-A của một điốt như trên hình 1-2. Xác
định điện trở một chiều tại hai giá trị dòng điện.
a) Ij5 = 2mA.
b) Iq = 25mA và so sánh chúng với giá trị điện trở xoay chiều trong bài
tập 1-3.
Bài giải
Từ đặc tuyến V-A trên hình 1-2 ta có các giá trị tưoìig ứng sau;
a) Id = 2mA; ƯD = 0,7V
Nên:
so với

R .= ^ = – ^ = 3 5 0 Q
AL 2.10
= 27,5Q.

b) Id = 25mA; ƯD = 0,79V
Nên:
so với

R ,= ^ = – ^ ^ = 3 1 ,6 2 Q
‘* AL 25.10″‘
= 2 Q.

Bài tập 1-5. Cho mạch điện dùng điốí như hình l-3a và đặc tuyến V-A
của điốt như trên hình l-3b.
a) Xác định toạ độ điểm công tác tĩnh Q[Ư£)o; liX)]b) Xác định giá ừị điện áp trên tải Ur.
Bài giải
a) Theo định luật Kirchoff về điện áp vòng ta có:

8

uD
R.

u.

IkQ
a)
Hình 1-3

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 thông qua hai điểm cắl trên trục lung với
U|) = o v và trên trục hoành với Ip = 0.
Tại ưp = 0 ta có E = 0 + IpR,
Nên:

E
ĨD=R

lOV
10’o

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>
U doI với toạ độ tưcmg ứng:
I[)0 = 9,25m A
Upo = 0 ,7 8 V

b) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là:

= 10mA

u „ =I„.R, =I„,.R, =9,25.10-M 0’ =9,25V
Hoặc Ur, c ó thể được tính:
U r, = E – U do= 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
2kQ

R
U^ = E

= 5mA

= 10V

Đường tải một chiều
(R_) được dimg như trên hình
1-5 và ta được toạ độ điểm
Q[Ido; U doI tưcmg ứng:
Ido = 4,6mA
U do = 0,7V
b) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là:
=1^ .R, = I doJR, =4,6.10-‘ .2.10’ =9,2V

hoặc

= E – U do=10V -0,7V =9,3V

©

7 ] Bài tập 1-7. Tính toán lặp lại cho bài tập 1-5 bằng cách tuyến tính hoá
đặc tuyến Volt-Ampe cho trên hình l-3b và điốt loại Si.
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.

10

Dựng đường tải một
chiều (R_) cho mạch
tương tự như trong câu a)
của bài tập 1-5 và được
biểu diễn trên hình 1-6.
Đường tải một chiều đặc
tuyến V-A tại Q với toạ
độ tưoíng ứng.
Ido = 9,25mA
U do = 0,7V.

Hình 1-6

( 8 j Bài tập 1-8. Tính toán lặp lại cho bài tập 1-6 bằng cách tuyến tính hoá

đặc tuyến V-A cho trên hình l-3b và điốt loại Si.
Bài giải
Với việc tuyến tính
hoá đặc tuyến V-A của điốt
trên ta vẽ lại đặc tuyến đó
như trên hình 1-7.
Dựng đưòng tải một
chiều (R_) cho mạch tương
tự như trong câu a) của bài
tập 1-6 và được biểu diễn
trên hình 1-7.
Đường tải một chiều
(R_) cắt đặc tuyến V-A tại
Q. Với toạ độ tương ứng:

Hình 1-7

Ido ~ 4,6rnA
= 0,7V.
Bài tập 1-9. Tính toán lặp lại cho bài tập 1-5 bằng cách lý tưởng hoá
đặc tuyến V-A cho trên hình l-3b và điốt loại Si.
Bài giải
Với việc lý tưcmg hoá đặc tuyến V-A của điốt, ta có nhánh thuận của
đặc tuyến trùng với trục tung (Ip), còn nhánh ngược trùng với trục hoành
(U d) như trên hình 1-8.

11

Dựng dưòng lải một chicu

(R_) cho mạch tương tự 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 biểu 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 U q. U|(, I|y
Bài giải
Biết rằng để điốt loại Si làm việc
bình thường ngưỡng thông nằm trong
khoảng lừ 0.5V -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 1-9

Dòng điện chảy qua điốt I|) = 1,;, (dòng
qua tái R) sẽ ỉà:
Id = Iu = – ‘ = ^ = – ^ ^ = 3.32mA
“

‘

R

2 ,2 .1 0 ‘

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

=0,3V đối với điốt Ge.

Ip Dj Si D, Ge
.

Điện áp ra trên tải sẽ là:

L
E

12V

= 12-0,7-0,3= liv.

+
u ra

5,6kQ

Dòng điện qua các điốt D|,
và E sẽ là:
r

11

r

R

5,6.10

Hình 1-10

l,96m A .

(^1^ Bài tập 1-12. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-11
Xác đinh các điên áp và dòng điên u„, Up, Ij3.
Bài giải
D,Si D.Si
•— ►— ¿1— ki—
12V

Id U o,=OV I„=I,,=I,=0A =I,
—•—•
ĩT
D.
D2
12V

R u ra

u.rn

r:
5,6kfí

R5,6kQ

Hình 1-12

Hình 1-11

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.R = Ir.R = OA.R = o v
Vì điốt D, ở trạng thái hở mạch nên điện áp rơi trên nó chính là điện áp
nguồn E:
U „ ,= E -I2 V
Nếu theo định luật Kirchoff ta cũng sẽ có kết quả như trên.
E -U

D,

=0

u „D-, = E -U „D,,-U ^ra = I 2 -0 -0 = 1 2 V .

• 13

(^1^ Bài tập 1-13. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-13
Xác định các dòng điện và điện áp I, U|, Ư2,

+u, –

D Si

ư ,.
0 ’^^
1—VW^->—

u

E,=10VR 4,7kQ

+

R,

L
R, 2,2kQ

I

+

R,

u.

I

E ,^ IO V
E ,Ậ : 5V

E3=-5V
Hình 1-14

Hình 1-13

Qiọn điện áp ứiông cho điốt D loại Si 0,7V ta vẽ lại sơ đồ trên như hình 1-14.
Dòng điện I được tính:
,^E .E -U „
R,+R2

( 1 0 .5 – 0 ^ )
(4,7+2,2)10^

Điện áp U|, Ư2 tương ứng trên R|, R, sẽ là:
u, =IR, =2,07.10’\4,7.10^ =9,73V
Ư2 =IR2 =2,07.1012,2.10^ =4,55V
Điện áp ra sẽ là:
u„ = Ư2 – E, = 4,55 – 5 = -0,45V
Dấu trừ (-) trong kết quả biểu thị rằng cực tính của điện áp ra (U„) sẽ có

Bài giải
Chọn giá trị điện áp thông cho các điốt D ị,
được vẽ lại như hình 1-16.
Dòng điện I được tính

loại Si 0,7V. Sơ đồ 1-15

I = H ^ = ^ = i^ = 2 8 ,1 8 m A
R

14

R

0 ,3 3 .1 0 ‘

ra

Hình 1-16

Hình 1-15

Nếu chọn Dị và D, giống nhau ta có dòng qua chúng sẽ như nhau và
tính được;
I =I
D,

Qg
D,

^

ọ

’

Điện áp ra chính là điện áp thông rơi trên điốt D| và D,
U„ = 0 ,7 V

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 1-18
dưới đây:
Si
— N— 1
I R
D.
D,
E|=20V 2,2kQ —— ——- i
Si

—– ►^ẠA—

E,=4V
+

R 2.2kn

E, -4 :^ 0 V

Hình 1-17

-^E2=4V

Hình 1-18

Dòng điện I được tính:
R

2,2.10′

15

Bài tập 1-16. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-19. Xác định điện
áp ra trên tải R.

E tl2V

4rO,3V
—•
R

2,2kQ

u.ra

Hình 1-20

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 0,7V.
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 „ = 1 2 – 0, 3 = 11,7V.

©

17 ) Bài tập 1-17. Cho mạch điện dùng điốt,như trên hình 1-21. Xác định
dòng điện I„ I,,
.
Si
H >h
D.

Bài giải
Chọn ngưỡng điện áp thông cho
hai điốt D„ ¿ 2 loại Si bằng 0,7V.
Dòng điện I| được tính:
I,=

u D,
.

0,7

R.

3,3.10

E -i
20V

3-=0,212mA

Theo định luật Kirchoff về điện áp
vòng ta có:
– U « ,+ E – U „ – U „ ,= 0

16

R| 3,3kQ
– aXat- i
I
d, ¥

Si

h
4-AAAr
5,6kfì
Hình 1-21

Hay

Ur = E -U c^-U ọ^=20-0,7-0,7= 18,6V
,_ u
I= —
R,

Do đó:

18,6
— – ^ = 3 ,3 2 m A
5,6.10^

Theo định luật Kirchoff về dòng điện nút ta có;
=1^- I ,=3,32-0,212 = 3,108mA
Bài tập 1-18. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-22 (cổng lôgic OR
dương). Xác định điện áp và dòng điện ra trên tải I„, u„.
Bài giải
Vì D ị, Dj đều là điốt loại Si, nếu chọn ngưỡng thông cho chúng bằng
0,7V thì Dị sẽ luôn luôn thông còn Dj luôn luôn bị khoá. Mạch điện được vẽ
lại như hình 1-23.
(1)

* -i

E.=10V

(0)
E, ov

ư DI

Si
D,
Si

t

u

■S

+
E * :r io v

ra

D,

I ‘-

0.7V

u ra

-• *ra

R ^ ik n

1

Hỉnh 1-23

Hình 1-22

Điện áp ra sẽ là:

U „ = E – U d,= 1 0 -0 ,7 = 9 ,3 V
I = iÌ2-= _Ẽ iL = 9 3mA.
R 1.10^
Bài tập 1-19. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-24 (cổng lôgic
AND dương). Xác định dòng điện ra (I„) và điện áp ra (U^) ưên tải R.
Bài giải

*•

Chọn ngưỡng thông bằng 0,7V cho D| và D2, khi đó sơ đồ 1-24 được vẽ
lại như hình 1-25, tương ứng với
thông, còn D, tắt.

2- 250BTKTĐIỆNTỬ.A

17

•« ••
0 ,7 V

E

u
Ira

uD2

– i r lO V

R ^ Ikn
“ị^ElOV

Hình 1-25

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 ,
ì= l£ l^ = 9 ,3 m A .
R
1.10′
Bài tập 1-20. Cho mạch chỉnh lưu dùng điốt như hình 1-26.
Vẽ dạng điện áp ra ưên tải R và xác định giá ưị điện áp ra một chiều
sau chỉnh lưu Ujc với điốt D lý tưởng.
D

uV

2

R

Hình 1-26

2 kQ

b)

Bài giải

Với mạch điện cho trên hình 1-26 điốt D sẽ dẫn điện (thông) trong nửa
chu kỳ dương (+) của tín hiệu vào (từ Ơ4-T/2) còn trong nửa chu kỳ âm (-)
của tín hiệu vào (từ T/2^T) điốt D sẽ bị khoá hoàn toàn. Dạng của điện áp ra
trên tải được biểu diễn như trên hình l-27b, còn sơ đồ tương đưofng được
biểu diễn như hình l-27a.

18

2- 250BTKTĐIỆNTỬ – B

+

+
u

R S 2kQ
Ude

a)

Hinh 1-27

Dien áp ra mót chiéu tren tai

b)

diídc tính:

Ud, = 0,318U,„ = 0,318.20V = 6,36V

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
D
Uv
R

a)

2k Q

Hinh 1-28

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^)

Hinh 1-29

= -0,318(20-0,7) = -6,14V

19

Như vậy so với trường hợp D lý tưcmg trong bài 1-20 điện áp ra giảm
0,22V tương đưofng 3,5%.
( 2^ Bài tập 1-22. Tính toán lặp lại bài 1-20 và 1-21 với giá trị
và rút ra kết luận gì?

= 200V

Bài giải
Đối với điốt D lý tưởng ta có:
u.,, = 0,318U^ = 0,318.200V = 63,6V
Đối với điốt D thực (không lý tưởng) ta có:
U,, = 0,318(U™,-Uo)
= 0,318 (200-0,7) = 63,38V
Kết luận: Khi điện áp vào có mức lớn

= 200V).

Đối với trường hợp điốt thực, điện áp ra một chiều giảm 0,22V tương
đương 0,3459% ít hơn 10 lần so với kết quả trong bài 1-21 khi
có mức
bé ( u l = 20V ).

(^2^ Bài 1-23. Cho mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dừig điốt như trên hình 1-30
a) Vẽ dạng sóng sau chỉnh lưu trên tải R,.
b) Tính giá trị điện áp ra một chiều trên tải Uj,,.
c) Tính giá trị điện áp ngược đặt lên Dị và Dj.

Bài giải
a)
Đây là mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng điốt. Để dễ dàng nhận
biết trạng thái làm việc của mạch ta vẽ lại sơ đồ tương đương khi các điốt
20

thông, khoá với từng 1/2 chu kỳ của tín hiệu vào. Ví dụ: với 1/2 chu kỳ
dương của tín hiệu vào (từ O-^T/2) sơ đồ tương đương được biểu diễn trên
hình 1-31.
+

b)

a)

+

+
R.. > ư
2,2k<:ì : > *’•’ < ÌRj2.2kO ♦ U.,(V) < 2.2k 5 __
ỉìi
t(s)

0

u..
T

7 t(s)

2
d)

c)

Hình 1-31

e)

b) Giá irị điện áp một chiểu trên tải R( sẽ là:
=0,63U,„ =0,636^:
= 0,636.5 = 3 ,18V
Dạng điện áp ra sau chỉnh lưu đầy đủ cả hai nửa chu kỳ như trên hình 1-3 le).
c)
Điện áp ngược đậl lên D|, D, đúng bằng điện áp ra cực đại u,,„„ trong
từng 1/2 chu kỳ hay bằng 1/2 trị cực đại cũa điện áp vào và bằng 5V.
(^2^ Bài tập 1-24. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-32 (mạch hạn biên nối tiếp)
Vẽ dạng điện áp ra trên tải R:
21

Bài gỉải
t Ư,(V)

a)

Hình 1-32

b)

Giả thiết điốt D lý tưởng, dễ dàng nhận thấy D luôn luôn thông với 1/2
chu kỳ dương (+) của điện áp vào. Mạch điện tương đương lúc này được vẽ
như trên hình 1-33.
Điện áp ra sẽ là:
= U y + 5V và
điốt D sẽ thông cho đến thời điểm Uy
5V
giảm xuống đến -5V ở nửa chu kỳ âm. Sau
R
U
U
khoảng thời gian 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
Hinh 1-33
vào U y < -5V. Khi U y > -5V cũng tưcnig
ứng trong khoảng nửa chu kỳ âm của tín hiệu vào, tức khi U v > -5V điốt D
thông trở lại và quá trình sẽ lặp lại như phân tích trên. .
Dạng điện áp ra được biểu diễn như trên hình 1-34:

‘ U JV)
25

^=20V +5V =25V

5 //
-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

Uv(V)

■ H Ị^
20

+

U =5V

u.
u

R u ra

t(s)

-10

Hinh 1-35

a)

b)

Bài giải
Giả thiết điốt D lý tưởng.’ Trong khoảng thời gian từ O-í-T/2 với
Uv = 20V điốt D thông hoàn toàn, sơ đồ điện tương đương được vẽ lại như
trên hình 1-36 và điện áp ra sẽ là:

ư„=OV

U,=25V

Hình 1-36

Hình 1-37

= Uv + u = 20 + 5 = 25V
Trong khoảng thời gian từ T/2 T T với

‘U„(V)

Uy = -lOV điốt D luôn luôn ở trạng thái khoá,
sơ đồ điện tưcfng đưcmg được vẽ lại như trên

25

hình 1-37 và điện áp ra trên tải R lúc đó sẽ là:

T
r

U^, = Ir.R = O.R = o v
Dạng điện áp ra trên tải R được biểu diễn
như trên hình 1-38.

■ t(s)

0
2
Hình 1-38

Bài tập 1-26. Cho mạch điện dùng điốt
như hình 1-39 (mạch hạn biên song song).
Vẽ dạng điện áp ra trên tải R,.
23

Bài giải
Với giả thiết điốt D lý tưỏng, nó sẽ thông khi điện áp vào Uy ^ 4V,

nghĩa là toàn bộ 1/2 chu kỳ âm (-) của điện áp vào và một phần của 1/2 chu
kỳ {+) dương của điện áp vào vói U v < 4 V. Sơ đồ điện tương đương được vẽ
lại như trên hình 1-40 và ữong khoảng thời gian đó điện áp ra luôn luôn
bằng nguồn u =
= 4V.
R

R
‘

•

+

■vw
ura

ỈJ-. ■t 4V
+

Hình 1-40

vị 4V
Hình 1-41

Trong khoảng thời gian khi Uy > 4V,
điốt luôn luôn ở trạng thái khoá nên điện
áp ra trên tải sẽ lớn hơn 4V và bằng điện
áp vào. Sơ đồ điện tương đương được vẽ
lại như hình 1-41.

Dạng điện áp ra được biểu diễn như
ưên hình 1-42 dưới đây.
( 27^ Bài tập 1-27. Cho mạch điện dùng
điốt như hình 1-43. Vẽ dạng điện áp
ra khi dùng điốt D loại silic với
Ud = 0,7V.
Hình 1-42

24

R

AÂAr
D i : Si

U.

Ura

U -Ì-4V

b)

Bài giải
Với điốt thực, ngưỡng thông cho trong đầu bài Uo = 0,7V mạch điện
được vẽ lại như hình 1-44.

R

TTieo định luật Kirchoff về điện áp
vòng ta có:

AA/V-

U „ ị’o ,7 V
ư.

Uv + U d – U = 0

hay

u -iAv

Tĩ

™

U v = U – U o = 4 – 0 ,7 = 3 ,3 V

Với U v > 3,3V điốt D luôn luôn ở trạng
thái khoá nên điện áp ra sẽ đúng bằng điện

Hình 1-44

áp vào (U v).
Với điện áp vào Uv < 3 ,3 V điốt ở
trạng thái thông hoàn toàn nên điện áp
ra sẽ !à:
U,, = 4 – 0 ,7 = 3 ,3 V

Dạng điện áp ra được biểu diẻn
như hình 1-45.
/2^)

tập 1-28. Cho mạch điện dùng
điốt zener như hình 1-46 và đặc
tuyến V-A của zener như trên hình 1-47.

Hình 1-45

a)
Xác định các giá trị điện áp Ur,
u„ dòng điện Iz qua zener và công suất
tiêu tán trên zener Pz-

b) Lặp lại tính toán trong câu a, khi thay R, = 3kQ
25

R

AA/VIkn
Ư^=16V

U^=10V2

l, 2kQ^’

Pz„,a.=30mA

Hình 1-46

Bài giải
a)
Để thuận tiện cho việc
tính toán các thông số của
mạch ta vẽ lại sơ đồ tưong
đương như hình 1-48.

R

L

IkQ
^16V

^1

u””

l, 2kQ^’

Từ hình 1-48 ta có:
u
U = U, = ^
•R
‘ R+R,

Hình 1-48

16V.1,2.10’
– = 8,73V
1.10^+ 1,2.10
Điện áp ư = u, đặt lên zener bằng 8,73V luôn luôn nhỏ hơn
nên zener luôn luôn ở trạng thái khoá và I7 = OA.
Điện áp sụt trên R sẽ là:

Ur= Uv – u, = 16 – 8,73 = 7,27V
Công suất tiêu tán trên zener là:
p^ = U2.Iz = U z .0 = 0W
b) Với R, = 3kQ.
Điện áp u trên sơ đồ hình 1-48 sẽ là:
U = – H ^ .R ,= 4 5 ^ = ,2 V

R+R, ‘ 1.10’+3.10’

26

ư y

=

lOV

Vì điện áp đặt lên zener u = 12V > Ư2 = lOV nên zener sẽ được mở
thông. Sơ đồ mạch điện được vẽ lại như hình 1-49.
Điện áp trên tải R, chính
bằng điện áp \Jj và bằng lOV

= U. = U,.

I————–

————–* ——————-

1

+

16-10 = 6 V
I, = ^ = „ = 3,33mA
‘ R. 3kQ

Hình 1-49

I,
V

u„

6V

R

IkQ

6 mA

. I, = 6 – 3,33 = 2,67mA

= Uz.Iz = 10V.2,67mA = 26,7mW
Thấp hơn trị cực đại cho phép

= 30mW.

Bài tập 1-29. Cho mạch
ổn áp dùng zener như
hình 1-50.
a) Xác định khoảng giá
trị điện trở tải R, và dòng điện
qua tải R, sao cho điện áp ra
trên nó luôn luôn ổn định
U„ = Ư2 = 10V = U,.

U^=50V
– Iz.ax=32mA

Hình 1-50

b) Xác định công suất tiêu tán cực đại trên zener.
Bài giải
a)
Ta biết rằng zener bắt đầu thông khi điện áp ngược đặt lên nó u >U2(hình 1-47 hay 1-48). Khi đó điện trở tải cực tiểu R,^i„ được xác định;
R

=

– ^

u.,-u.

5 0 -1 0

250Q

Chú ý: Khi dòng qua zener cực tiểu (lý thuyết thì
= 0), dòng qua tải
tương ứng có giá trị cực đại
Với điện áp ổn định trên tải u, = U2 thì
27

= —, là thế nhiệt ; – k = 1,38. 10 ” ^ ^ —, hằng số Boltzman ; – q = 1,6. 10 ‘ ’ c, điện tích của electron ; – n = 1 đối vói Ge và n = 2 so với Si ; – T nhiệt độ môi trường tự nhiên tính theo độ K.Từ phương trình ( 1-1 ) người ta thiết kế xây dựng được đặc tuyến Volt-Ampe = f ( Uj3 ) cho điốt và dùng nó đé iính toán những thông số kỹ thuật có tương quan đối vớicác mạch điện dùng điốt. úhg dụng quan trọng của điốt là : a ) Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều nhờ những sơ đồ cơ bảnsử dụng những loại điốt khác nhau ( điốt có tinh chỉnh và điều khiển và điốt không tinh chỉnh và điều khiển ). 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 đánhthủng 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 điốtchuyển 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 từtrạng thái mở sang khoá tại mức điện áp = oVc ) ở chính sách xoay chiều khi tần số tín hiệu còn đủ thấp, điốt sẽ tưcmg đươngnhư 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 quan tâm tới giá trị điện dung ký sinhcủa điốt Cd, nó được mắc song song với điện trở xoay chiều r ^. 1.2. BÀJ TẬP CÓ LỜI GIẢIBài tập 1-1. Xác định giá trị thế nhiệt ( U-r ) của điốt bán dẫn trong điềukiện nhiệt độ thiên nhiên và môi trường 20 ° c. Bài giảiTừ biểu thức cơ bản dùng để xác lập thế nhiệtu, = i ĩTrong đó : – k = 1,38. 10 ‘ ^ ^ —, hằng số Boltzman ; – q = 1, 6. điện tích của electron ; – T nhiệt độ thiên nhiên và môi trường tính theo độ K.Tĩiay những đại lượng tưcíng ứng vào biểu thức ta có : U, = ^ = ^ M. 2 5. 2 7, n V ^ q1, 6.10 ” ‘ ’ Bài tập 1-2. Xác định điện trở một chiều Rj3 của điốt chỉnh lưu với đặctuyến V-A cho trên hình 1-1 tại những giá trị dòng điện và điện áp sau : = 2 mAUo = – 10V. Bài giảia ) Trên đặc tuyến V-A của điốt đã chotại Iß = 2 mA ta có : Ud = 0,5 V nên : u .. 0,5 = 250QK = — = – 3I d2. 10 b ) Tương tự tại U q = – lOVTa có Id = l | iA nên ; 10R „ Hinh 1-1 = 10MQ. tập 1-3. Xác định điện trở xoay chiềutuyến V-A cho trên hình 1-2. của điốt chỉnh lưu với đặca ) Với Id = 2 mAb ) Với Id = 25 mA. Bài giảia ) Với Ij ) = 2 mA, kẻ tiếp tuyến tại điểm cắt với đặc tuyến V-A trên hình1-2 ‘ a sẽ có những giá trị Ij3 và Up tương ứng để xác lập AUß và AIp như sau : ỉ „ = 4 niA ; U ^ = 0,76 VIp = OrnA ; ưp = 0,65 VAIp = 4 m A – OmA = 4 m Aẩ In ( mA ) AI. 302520A U d = 0, 7 6 V – 0, 6 5 V = 0, 1 1 V10Vậy : AI, u ( v ; — ► AI „ 4.10 – ’ 0,20,4 0,60,7 0,8 Hinh 1-21, 0 b ) Với Id = 25 mA. Các bước tương tự như như câu a ) ta xác lập được cácđại lượng tương ứng dưới đây : Id = 30 mA ; ƯD = 0,8 VId = 20 mA ; U d = 0,78 VAIjj = 30 – 20 = lOmAAưd = 0,8 – 0,78 = 0,02 VV â y, = ^ = ^ = 2 «. AI „ 10.10 ‘ ‘ 4 ) Bài tập 1-4. Cho đặc tuyến V-A của một điốt như trên hình 1-2. Xácđịnh điện trở một chiều tại hai giá trị dòng điện. a ) Ij5 = 2 mA. b ) Iq = 25 mA và so sánh chúng với giá trị điện trở xoay chiều trong bàitập 1-3. Bài giảiTừ đặc tuyến V-A trên hình 1-2 ta có những giá trị tưoìig ứng sau ; a ) Id = 2 mA ; ƯD = 0,7 VNên : so vớiR. = ^ = – ^ = 3 5 0 QAL 2.10 = 27,5 Q.b ) Id = 25 mA ; ƯD = 0,79 VNên : so vớiR, = ^ = – ^ ^ = 3 1, 6 2 Q ‘ * AL 25.10 ” ‘ = 2 Q.Bài tập 1/5. Cho mạch điện dùng điốí như hình l-3a và đặc tuyến V-Acủa điốt như trên hình l-3b. a ) Xác định toạ độ điểm công tác làm việc tĩnh Q [ Ư £ ) o ; liX ) ] b ) Xác định giá ừị điện áp trên tải Ur. Bài giảia ) Theo định luật Kirchoff về điện áp vòng ta có : uDR. u. IkQa ) Hình 1-3 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 vớiU | ) = o v và trên trục hoành với Ip = 0. Tại ưp = 0 ta có E = 0 + IpR, Nên : ĨD = RlOV10 ‘ oTại I | J = 0 la có lì = U | J + ( OA ). R, Up = E | – lO VỊíi ) ■ < ’ Đường tải rnột chiều ( R_ ) được dựng như trên hình1-4. Đường tải một chiều ( R_ ) cắt đặc tuyến ( V-A ) tạiđicm công tác làm việc tĩnh Qflix > U doI với toạ độ tưcmg ứng : I [ ) 0 = 9,25 m AUpo = 0, 7 8 Vb ) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là : = 10 mAu „ = I „. R, = I „ ,. R, = 9,25. 10 – M 0 ’ = 9,25 VHoặc Ur, c ó thể được tính : U r, = E – U do = 10-0, 78 = 9,22 VSự khác nhau trong hai hiệu quả trên do sai số khi xác lập theo đồ thibiểu diễn đặc tuyến V-A so 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, = 2 kQ. Bài giảia ) Từ biểu thức : lOV2kQU ^ = E = 5 mA = 10V Đường tải một chiều ( R_ ) được dimg như trên hình1-5 và ta được toạ độ điểmQ [ Ido ; U doI tưcmg ứng : Ido = 4,6 mAU do = 0,7 Vb ) Điện áp rơi trên tải R, sẽ là : = 1 ^. R, = I doJR, = 4,6. 10 – ‘. 2.10 ‘ = 9,2 Vhoặc = E – U do = 10V – 0,7 V = 9,3 V7 ] Bài tập 1-7. Tính toán lặp lại cho bài tập 1/5 bằng cách tuyến tính hoáđặc tuyến Volt-Ampe cho trên hình l-3b và điốt loại Si. Bài giảiVới việc tuyến tính hoá đặc tuyến V-A của điốt trên ta vẽ lại đặc tuyếnđó như trên hình 1-6. 10D ựng đường tải mộtchiều ( R_ ) cho mạchtương tự như trong câu a ) của bài tập 1/5 và đượcbiểu diễn trên hình 1-6. Đường tải một chiều đặctuyến V-A tại Q. với toạđộ tưoíng ứng. Ido = 9,25 mAU do = 0,7 V.Hình 1-6 ( 8 j Bài tập 1-8. Tính toán lặp lại cho bài tập 1-6 bằng cách tuyến tính hoáđặc tuyến V-A cho trên hình l-3b và điốt loại Si. Bài giảiVới việc tuyến tínhhoá đặc tuyến V-A của điốttrên ta vẽ lại đặc tuyến đónhư trên hình 1-7. Dựng đưòng tải mộtchiều ( R_ ) cho mạch tươngtự như trong câu a ) của bàitập 1-6 và được biểu diễntrên hình 1-7. Đường tải một chiều ( R_ ) cắt đặc tuyến V-A tạiQ. Với toạ độ tương ứng : Hình 1-7 Ido ~ 4,6 rnA = 0,7 V.Bài tập 1-9. Tính toán lặp lại cho bài tập 1/5 bằng cách lý tưởng hoáđặc tuyến V-A cho trên hình l-3b và điốt loại Si. Bài giảiVới việc lý tưcmg hoá đặc tuyến V-A của điốt, ta có nhánh thuận củađặc tuyến trùng với trục tung ( Ip ), còn nhánh ngược trùng với trục hoành ( U d ) như trên hình 1-8. 11D ựng dưòng lải một chicu ( R_ ) cho mạch tựa như nhưIrong câu a ) của bài lập 1/5. Đường tải một chiều cắtđặc tuyến V-A tại điểm Q. vớitoạ độ tưcyng ứng : ỉno = iOmAU, K, = OV.Đường tải một chiều ( R_ ) được màn biểu diễn như trên hình 1-8. Bài tập 1-10. Cho mạch điện dùng điốt loại Si như hình i – 9. Xác định những giá trị điện áp và dòng điện U q. U | (, I | yBài giảiBiết rằng để điốt loại Si làm việcbình thường ngưỡng thông nằm trongkhoảng lừ 0.5 V – r 1,25 V. Chọn ngưỡngìàm việq cho điốt : U „ = 0,7 V ; E = 8V. Điện áp rơi trên điện irở tải R sẽ là : U, = E – Up = 8 – 0, 7 = 7,3 VHình 1-9 Dòng điện chảy qua điốt I | ) = 1, ;, ( dòngqua tái R ) sẽ ỉà : Id = Iu = – ‘ = ^ = – ^ ^ = 3.32 mA2, 2. 1 0 ‘ Bài tập 1-11. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-10. Xác định điệnáp ra trên tải ư „ và dòng điện Id qua những điốt Dị, Dj. Bài giảiChọn ngưỡng điện áp thông cho hai điốt D | và D, lương ứng. = 0,7 V dối vớiđiốtSi12 = 0,3 V so với điốt Ge. Ip Dj Si D, GeĐiện áp ra trên tải sẽ là : 12V = 12-0, 7-0, 3 = liv. u ra5, 6 kQDòng điện qua những điốt D |, và E sẽ là : 115,6. 10H ình 1-10 l, 96 m A. ( ^ 1 ^ Bài tập 1-12. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-11 Xác đinh những điên áp và dòng điên u „, Up, Ij3. Bài giảiD, Si D.Si • — ► — ¿ 1 — ki — 12VI d U o, = OV I „ = I, , = I, = 0A = I, — • — • ĩTD. D212VR u rau.rnr : 5,6 kfíR5, 6 kQHình 1-12 Hình 1-11 Do D | được phân cực thuận, còn Dt được phân cực nghịch, ta vẽ lại sơ đồtương đương của mạch với giả thiết cả hai điốt đều lý tưcmg như trên hình 1-12. Khi đó ; u „ = Id. R = Ir. R = OA.R = o vVì điốt D, ở trạng thái hở mạch nên điện áp rơi trên nó chính là điện ápnguồn E : U „, = E – I2 VNếu theo định luật Kirchoff ta cũng sẽ có tác dụng như trên. E – UD, = 0 u „ D -, = E – U „ D, , – U ^ ra = I 2 – 0 – 0 = 1 2 V. • 13 ( ^ 1 ^ Bài tập 1-13. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-13 Xác định những dòng điện và điện áp I, U |, Ư2, + u, – D Siư ,. 0 ’ ^ ^ 1 — VW ^ -> — E, = 10VR 4,7 kQR, R, 2,2 kQR, u. E, ^ IO VE, Ậ : 5VE3 = – 5VH ình 1-14 Hình 1-13 Qiọn điện áp ứiông cho điốt D loại Si 0,7 V ta vẽ lại sơ đồ trên như hình 1-14. Dòng điện I được tính :, ^ E. E – U „ R, + R2 ( 1 0. 5 – 0 ^ ) ( 4,7 + 2,2 ) 10 ^ Điện áp U |, Ư2 tương ứng trên R |, R, sẽ là : u, = IR, = 2,07. 10 ‘ \ 4,7. 10 ^ = 9,73 VƯ2 = IR2 = 2,07. 1012,2. 10 ^ = 4,55 VĐiện áp ra sẽ là : u „ = Ư2 – E, = 4,55 – 5 = – 0,45 VDấu trừ ( – ) trong tác dụng bộc lộ rằng cực tính của điện áp ra ( U „ ) sẽ cóBài giảiChọn giá trị điện áp thông cho những điốt D ị, được vẽ lại như hình 1-16. Dòng điện I được tínhloại Si 0,7 V. Sơ đồ 1-15 I = H ^ = ^ = i ^ = 2 8, 1 8 m A140, 3 3. 1 0 ‘ raHình 1-16 Hình 1-15 Nếu chọn Dị và D, giống nhau ta có dòng qua chúng sẽ như nhau vàtính được ; I = ID, QgD, Điện áp ra chính là điện áp thông rơi trên điốt D | và D, U „ = 0, 7 VBài tập 1-15. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-17. Xác định dòngđiện I chảy qua mạch. Bài giaiDưới tác động ảnh hưởng 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 1-18 dưới đây : Si — N — 1I RD.D, E | = 20V 2,2 kQ —— ——- iSi —– ► ^ ẠA — E, = 4VR 2.2 knE, – 4 : ^ 0 VHình 1-17 – ^ E2 = 4VH ình 1-18 Dòng điện I được tính : 2,2. 10 ‘ 15B ài tập 1-16. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-19. Xác định điệnáp ra trên tải R.E tl2V4rO, 3V — • 2,2 kQu. raHình 1-20 Bài giảiVì D | và D, khác loại ( D, – Si ; D -, – Ge ) nên khi được cấp điện áp phâncực E điốt D -, ( Ge ) luôn luôn thông ồ ngưỡng 0,3 V, còn điốt D | sẽ luôn luônkhoá 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 „ = 1 2 – 0, 3 = 11,7 V. 17 ) Bài tập 1-17. Cho mạch điện dùng điốt, như trên hình 1-21. Xác địnhdòng điện I „ I, , SiH > hD. Bài giảiChọn ngưỡng điện áp thông chohai điốt D „ ¿ 2 loại Si bằng 0,7 V.Dòng điện I | được tính : I, = u D, 0,7 R. 3,3. 10E – i20V3 – = 0,212 mATheo định luật Kirchoff về điện ápvòng ta có : – U «, + E – U „ – U „, = 016R | 3,3 kQ – aXat – id, ¥ Si4-AAAr5, 6 kfìHình 1-21 HayUr = E – U c ^ – U ọ ^ = 20-0, 7-0, 7 = 18,6 V, _ uI = — R, Do đó : 18,6 — – ^ = 3, 3 2 m A5, 6.10 ^ Theo định luật Kirchoff về dòng điện nút ta có ; = 1 ^ – I, = 3,32 – 0,212 = 3,108 mABài tập 1-18. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-22 ( cổng lôgic ORdương ). Xác định điện áp và dòng điện ra trên tải I „, u „. Bài giảiVì D ị, Dj đều là điốt loại Si, nếu chọn ngưỡng thông cho chúng bằng0, 7V thì Dị sẽ luôn luôn thông còn Dj luôn luôn bị khoá. Mạch điện được vẽlại như hình 1-23. ( 1 ) * – iE. = 10V ( 0 ) E, ovư DISiD, Si ■ SE * : r io vraD, I ‘ – 0.7 Vu ra – • * raR ^ ik nHỉnh 1-23 Hình 1-22 Điện áp ra sẽ là : U „ = E – U d, = 1 0 – 0, 7 = 9, 3 VI = iÌ2 – = _Ẽ iL = 9 3 mA. R 1.10 ^ Bài tập 1-19. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-24 ( cổng lôgicAND dương ). Xác định dòng điện ra ( I „ ) và điện áp ra ( U ^ ) ưên tải R.Bài giải * • Chọn ngưỡng thông bằng 0,7 V cho D | và D2, khi đó sơ đồ 1-24 được vẽlại như hình 1-25, tương ứng vớithông, còn D, tắt. 2 – 250BTKT ĐIỆNTỬ.A 17 • « • • 0, 7 VIrauD2 – i r lO VR ^ Ikn ” ị ^ ElOVHình 1-25 Điện áp ra chính là điện áp thông cho điốt D 2 và bằng Up. Vây ta có : = 0,7 V.Dòng điện qua tải R cũng chính là dòng qua D 2 và được tính : E – U, ì = l £ l ^ = 9, 3 m A. 1.10 ‘ 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 chiềusau chỉnh lưu Ujc với điốt D lý tưởng. uVHình 1-262 kQb ) Bài giảiVới mạch điện cho trên hình 1-26 điốt D sẽ dẫn điện ( thông ) trong nửachu kỳ 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 ratrên tải được màn biểu diễn như trên hình l-27b, còn sơ đồ tương đưofng đượcbiểu diễn như hình l-27a. 182 – 250BTKT ĐIỆNTỬ – BR S 2 kQUdea ) Hinh 1-27 Dien áp ra mót chiéu tren taib ) diídc tính : Ud, = 0,318 U, „ = 0,318. 20V = 6,36 V1 – 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 chiéutrén tái R vói dió’t D thirc • té ‘ loai • SiUva ) 2 k QHinh 1-28 Bái giáiVói dió’t D thuc ( khdng 1 ; ^ tucmg ) nói tróf cüa dió’t khi phán cuc veri tiimgnífa chu ky cüa tín hiéu váo sé có giátrj xác láp. Khi dió’t thóng nói trd cüaD rát bé con khi D khoá sé tuofng úngrát lón. Vi váy dang dién áp ra dirocbiéu dién nhir trén hinh 1-29. Dién áp ra mót chiéu trén tái Rduoc tính : = – 0,318 ( U, „ – U ^ ) Hinh 1-29 = – 0,318 ( 20-0, 7 ) = – 6,14 V19Như vậy so với trường hợp D lý tưcmg trong bài 1-20 điện áp ra giảm0, 22V tương đưofng 3,5 %. ( 2 ^ Bài tập 1-22. Tính toán lặp lại bài 1-20 và 1-21 với giá trịvà rút ra Kết luận gì ? = 200VB ài giảiĐối với điốt D lý tưởng ta có : u., , = 0,318 U ^ = 0,318. 200V = 63,6 VĐối với điốt D thực ( không lý tưởng ) ta có : U, , = 0,318 ( U ™, – Uo ) = 0,318 ( 200 – 0,7 ) = 63,38 VKết luận : Khi điện áp vào có mức lớn = 200V ). Đối với trường hợp điốt thực, điện áp ra một chiều giảm 0,22 V tươngđương 0,3459 % ít hơn 10 lần so với tác dụng trong bài 1-21 khicó mứcbé ( u l = 20V ). ( ^ 2 ^ Bài 1-23. Cho mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ luân hồi dừig điốt như trên hình 1-30 a ) Vẽ dạng sóng sau chỉnh lưu trên tải R ,. b ) Tính giá trị điện áp ra một chiều trên tải Uj, ,. c ) Tính giá trị điện áp ngược đặt lên Dị và Dj. Bài giảia ) Đây là mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ luân hồi dùng điốt. Để thuận tiện nhậnbiết trạng thái thao tác của mạch ta vẽ lại sơ đồ tương tự khi những điốt20thông, khoá với từng 50% chu kỳ luân hồi của tín hiệu vào. Ví dụ : với 50% chu kỳdương của tín hiệu vào ( từ O – ^ T / 2 ) sơ đồ tương tự được trình diễn trênhình 1-31. b ) a ) R.. > ư2, 2 k < : ì : > * ‘ • ‘ < ÌRj2. 2 kO ♦ U., ( V ) 2.2 k5 __ỉìit ( s ) u .. 7 t ( s ) d ) c ) Hình 1-31 e ) b ) Giá irị điện áp một chiểu trên tải R ( sẽ là : = 0,63 U, „ = 0,636 ^ : = 0,636. 5 = 3, 18VD ạng 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, , „ „ trongtừng 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 : 21B ài gỉảit Ư, ( V ) a ) Hình 1-32 b ) Giả thiết điốt D lý tưởng, thuận tiện nhận thấy D luôn luôn thông với 50% chu kỳ luân hồi dương ( + ) của điện áp vào. Mạch điện tương tự lúc này được vẽnhư trên hình 1-33. Điện áp ra sẽ là : = U y + 5V vàđiốt D sẽ thông cho đến thời gian Uy5Vgiảm xuống đến - 5V ở nửa chu kỳ luân hồi âm. Saukhoảng thời hạn đó điốt D sẽ ở trạng tháiphân cực ngược, dòng qua điốt và qua tảiR luôn bằng không, nên điện áp ra cũng sẽbằng không ( tương ứng với mức điện ápHinh 1-33 vào U y < - 5V. Khi U y > – 5V cũng tưcnigứng trong khoảng chừng nửa chu kỳ luân hồi âm của tín hiệu vào, tức khi U v > – 5V điốt Dthông trở lại và quy trình sẽ lặp lại như nghiên cứu và phân tích trên. . Dạng điện áp ra được màn biểu diễn như trên hình 1-34 : ‘ U JV ) 25 ^ = 20V + 5V = 25V5 / / – 5 — 71 ——– JHình 1-34 b ) ^ 2 ^ Bài tập 1-25. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-35. Vẽ dạng điệnáp ra trên tải R. 22U v ( V ) ■ H Ị ^ 20U = 5V u. R u rat ( s ) – 10H inh 1-35 a ) b ) Bài giảiGiả thiết điốt D lý tưởng. ‘ Trong khoảng chừng thời hạn từ O-í-T / 2 vớiUv = 20V điốt D thông trọn vẹn, sơ đồ điện tương tự được vẽ lại nhưtrên hình 1-36 và điện áp ra sẽ là : ư „ = OVU, = 25VH ình 1-36 Hình 1-37 = Uv + u = 20 + 5 = 25VT rong khoảng chừng thời hạn từ T / 2 T T với’U „ ( V ) Uy = – lOV điốt D luôn luôn ở trạng thái khoá, sơ đồ điện tưcfng đưcmg được vẽ lại như trên25hình 1-37 và điện áp ra trên tải R lúc đó sẽ là : U ^, = Ir. R = O.R = o vDạng điện áp ra trên tải R được biểu diễnnhư trên hình 1-38. ■ t ( s ) Hình 1-38 Bài tập 1-26. Cho mạch điện dùng điốtnhư hình 1-39 ( mạch hạn biên song song ). Vẽ dạng điện áp ra trên tải R ,. 23B ài giảiVới giả thiết điốt D lý tưỏng, nó sẽ thông khi điện áp vào Uy ^ 4V, nghĩa là hàng loạt 50% chu kỳ luân hồi âm ( – ) của điện áp vào và một phần của 50% chukỳ { + ) dương của điện áp vào vói U v < 4 V. Sơ đồ điện tương tự được vẽlại như trên hình 1-40 và ữong khoảng chừng thời hạn đó điện áp ra luôn luônbằng nguồn u = = 4V. ■ vwuraỈJ -. ■ t 4VH ình 1-40 vị 4VH ình 1-41 Trong khoảng chừng thời hạn khi Uy > 4V, điốt luôn luôn ở trạng thái khoá nên điệnáp ra trên tải sẽ lớn hơn 4V và bằng điệnáp vào. Sơ đồ điện tương tự được vẽlại như hình 1-41. Dạng điện áp ra được màn biểu diễn nhưưên hình 1-42 dưới đây. ( 27 ^ Bài tập 1-27. Cho mạch điện dùngđiốt như hình 1-43. Vẽ dạng điện ápra khi dùng điốt D loại silic vớiUd = 0,7 V.Hình 1-4224 AÂArD i : SiU. UraU – Ì-4Vb ) Bài giảiVới điốt thực, ngưỡng thông cho trong đầu bài Uo = 0,7 V mạch điệnđược vẽ lại như hình 1-44. TTieo định luật Kirchoff về điện ápvòng ta có : AA / V-U „ ị’o, 7 Vư. Uv + U d – U = 0 hayu – iAvTĩU v = U – U o = 4 – 0, 7 = 3, 3 VVới U v > 3,3 V điốt D luôn luôn ở trạngthái khoá nên điện áp ra sẽ đúng bằng điệnHình 1-44 áp vào ( U v ). Với điện áp vào Uv < 3, 3 V điốt ởtrạng thái thông trọn vẹn nên điện ápra sẽ ! à : U, , = 4 - 0, 7 = 3, 3 VDạng điện áp ra được biểu diẻnnhư hình 1-45. / 2 ^ ) tập 1-28. Cho mạch điện dùngđiốt zener như hình 1-46 và đặctuyến V-A của zener như trên hình 1-47. Hình 1-45 a ) Xác định những giá trị điện áp Ur, u „ dòng điện Iz qua zener và công suấttiêu tán trên zener Pz-b ) Lặp lại thống kê giám sát trong câu a, khi thay R, = 3 kQ25AA / VIknƯ ^ = 16VU ^ = 10V2 l, 2 kQ ^ ' Pz „, a. = 30 mAHình 1-46 Bài giảia ) Để thuận tiện cho việctính toán những thông số kỹ thuật củamạch ta vẽ lại sơ đồ tưongđương như hình 1-48. IkQ ^ 16V ^ 1 u " " l, 2 kQ ^ ' Từ hình 1-48 ta có : U = U, = ^ • R ' R + R, Hình 1-4816 V. 1,2. 10 ’ - = 8,73 V1. 10 ^ + 1,2. 10 Điện áp ư = u, đặt lên zener bằng 8,73 V luôn luôn nhỏ hơnnên zener luôn luôn ở trạng thái khoá và I7 = OA.Điện áp sụt trên R sẽ là : Ur = Uv - u, = 16 - 8,73 = 7,27 VCông suất tiêu tán trên zener là : p ^ = U2. Iz = U z. 0 = 0W b ) Với R, = 3 kQ. Điện áp u trên sơ đồ hình 1-48 sẽ là : U = - H ^. R, = 4 5 ^ =, 2 VR + R, ‘ 1.10 ’ + 3.10 ’ 26 ư ylOVVì điện áp đặt lên zener u = 12V > Ư2 = lOV nên zener sẽ được mởthông. Sơ đồ mạch điện được vẽ lại như hình 1-49. Điện áp trên tải R, chínhbằng điện áp \ Jj và bằng lOV = U. = U ,. I —————————- * ——————- 16-10 = 6 VI, = ^ = „ = 3,33 mA ‘ R. 3 kQHình 1-49 I, u „ 6VI kQ6 mA. I, = 6 – 3,33 = 2,67 mA = Uz. Iz = 10V. 2,67 mA = 26,7 mWThấp hơn trị cực lớn được cho phép = 30 mW. Bài tập 1-29. Cho mạchổn áp dùng zener nhưhình 1-50. a ) Xác định khoảng chừng giátrị điện trở tải R, và dòng điệnqua tải R, sao cho điện áp ratrên nó luôn luôn ổn địnhU „ = Ư2 = 10V = U ,. U ^ = 50V – Iz. ax = 32 mAHình 1-50 b ) Xác định hiệu suất tiêu tán cực lớn trên zener. Bài giảia ) Ta biết rằng zener khởi đầu thông khi điện áp ngược đặt lên nó u > U2 ( hình 1-47 hay 1-48 ). Khi đó điện trở tải cực tiểu R, ^ i „ được xác lập ; – ^ u., – u. 5 0 – 1 0250QC hú ý : Khi dòng qua zener cực tiểu ( kim chỉ nan thì = 0 ), dòng qua tảitương ứng có giá trị cực đạiVới điện áp không thay đổi trên tải u, = U2 thì27

Source: https://vh2.com.vn
Category : Kỹ Thuật