Bài tập diode bán dẫn có lời giải
- 1. - THÁI VĨNH HIỂN 250 BÀI TẬP KVTHUỘTĐIỈN TỬ NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM
- 3. 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 Idchảy qua điốt được viết nhưsau: ~DS enu.. [1-1] ở đây: - = — , 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].
- 4. 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 ,= iĩ 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"'’
- 5. Xác định điện trở một chiều Rj3của 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.. 0,5 Id 2.10 -3 = 250Q b] Tương tự tại Uq= -lOV Ta có Id= l|iA nên; 10 R„ Hinh 1-1 = 10MQ. 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 Ij3và 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 = 4m A - OmA = 4m A AUd = 0 ,7 6 V -0 ,6 5 V = 0,11V Vậy: " AI„ 4.10-’ 30 25 20 10 AI. AI, u [v; ---► 0 0,2 0,4 0,60,7 0,8 1,0 Hinh 1-2
- 6. = 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; Ud= 0,78V AIjj = 30 - 20 = lOmA Aưd = 0,8 - 0,78 = 0,02V V â y , = = =2«. AI„ 10.10'' 04 ] 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: R . = = - = 3 5 0 Q AL 2.10 so với = 27,5Q. b] Id = 25mA; ƯD = 0,79V Nên: R ,= = - ^ = 3 1 ,6 2 Q '* AL 25.10"' so với = 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
- 7. = 0 hay E = Uo + ư, Đây chính là phưcrtig trìnhđườna tải mội chiều củci mạch diện dùng điỏì trên. Dựng đường tải một chiều thông 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=- E lOV R 10'o = 10mA Tại I|J= 0 la có lì = U|J + [OA].R, Up = E| -lOV Ịíi]■ UdoIvới toạ độ tưcmg ứng: I[]0 = 9,25m A Upo = 0,78V b] Điện áp rơi trên tải R, sẽ là:
- 8. =9,25.10-M0’=9,25V Hoặc Ur, c ó thể được tính: Ur, = 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 R 2kQ = 5mA 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, =4,6.10-' .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
- 9. 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: 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 [Ud] như trên hình 1-8. Hình 1-7 11
- 10. 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 nhưtrên 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 0.5V -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 2,2.10' Bài tập 1-11. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-10. Xác định điện áp ra trên tải ư„ và dòng điện Idqua các điốt Dị, Dj. Bài giải Chọn ngưỡng điện áp thông cho hai điốt D| và D, lương ứng. =0,7V dối vớiđiốtSi 12
- 11. điốt Ge. Điện áp ra trên tải sẽ là: = 12-0,7-0,3= liv. Dòng điện qua các điốt D|, Ip Dj Si D, Ge E . L + 12V u 5,6kQ ra và E sẽ là: r r 11 Hình 1-10 R 5,6.10 l,96mA. [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 R- 5,6kQ Hình 1-11 Id Uo,=OV I„=I,,=I,=0A=I, —•—• u.rn 12V D. D2 r : 5,6kfí ĩT uR ra Hình 1-12 Do D| được phân cực thuận, còn Dtđược phân cực nghịch, ta vẽ lại sơ đồ tương đương của mạch với giả thiết cả hai điốt đều lý tưcmg như trênhình 1-12. Khi đó; u„ = Id.R = Ir.R = OA.R = 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 -U D, =0 u„ =E-U „,-U ^ = I2 -0 -0 = 1 2 V .D-, D, ra • 13
- 12. - DSi E,=10VR 4,7kQ [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 ư ,. 0’ 1—VW^->— + L R, 2,2kQ E,IO V R, I E3=-5V I + R, u. E ,Ậ : 5V Hình 1-14Hình 1-13 Qiọn điện áp ứiông cho điốt D loại Si 0,7V tavẽ lại sơ đồ trên nhưhình 1-14. Dòng điện I được tính: , E . E - U „ [1 0 .5 -0 ] R,+R2 [4,7+2,2]10 Điện áp U|, Ư2tương 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, loại Si 0,7V. Sơ đồ 1-15 được vẽ lại như hình 1-16. Dòng điện I được tính R I = H = = i ^ = 2 8 , 1 8 m A R 0,33.10' 14
- 13. 1-16 Nếu chọn Dị và D, giống nhau ta có dòng qua chúng sẽ như nhau và tính được; I =I Q g D, D, ọ ’ 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 1-18 dưới đây: Si I R E|=20V 2,2kQ Si — N— 1 D. D, - i E,=4V + - ►ẠA— R 2.2kn E, -4:^0 V -^E2=4V Hình 1-17 Dòng điện I được tính: Hình 1-18 R 2,2.10' 15
- 14. 1-16. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-19. Xác định điện áp ra trên tải R. R 4rO,3V —• u. 2,2kQ 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 „ = 12-0,3= 11,7V. ©17 ] Bài tập 1-17. Cho mạch điện dùng điốt,như trên hình 1-21. Xác định dòng điện I„ I,, . Bài giải Chọn ngưỡng điện áp thông cho hai điốt D„ ¿2 loại Si bằng 0,7V. Dòng điện I| được tính: u . 0,7 Si H>h D. R| 3,3kQ - aXat- i I E - i 20V I,= D, R. 3,3.10 3-=0,212mA d,¥ Si h 4-AAAr Theo định luật Kirchoff về điện áp vòng ta có: 5,6kfì Hình 1-21 -U « ,+ E -U „ -U „ ,= 0 16
- 15. 18,6V ,_ u 18,6 I=— — - = 3 ,3 2 m A R, 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 Si ưDI [0] E, ov D, Si ■S D, u ra + E *:riov 1 t I'- 0.7V -• *- ura ra R ik n Hình 1-22 Điện áp ra sẽ là: Hỉnh 1-23 U „ = E -U d,=10-0,7=9,3V I =iÌ2-=_ẼiL=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
- 16. i r l O V 0 , 7 V u u Ira D2 R Ikn "ị^ElOV Hình 1-25 Điện áp ra chính là điện áp thông cho điốt D2 và bằng Up . Vây ta có: =0,7V. Dòng điện qua tải R cũng chính là dòng qua D2và 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. uV 2 D R 2kQ Hình 1-26 Bài giải b] 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
- 17. Hinh 1-27 b] Dien áp ra mót chiéu tren tai 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• • Uv D R 2kQ a] 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] = -0,318[20-0,7] = -6,14V Hinh 1-29 19
- 18. 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 = 200V và rút ra kết luận gì? 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
- 19. 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. + a] b] + + R. .> ư > *'•' -5V điốt D thông trở lại và quá trình sẽ lặp lại như phântích trên. . Dạng điện áp ra được biểu diễn như trên hình 1-34: Hinh 1-33 ' UJV] 25 =20V+5V=25V 5 // — 71---- J -5 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
- 21. U=5V u. u + R u t[s] ra a] Hinh 1-35 Bài giải b] 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: U,=25V ư„=OV Hình 1-36 = Uv + u = 20 + 5 = 25V Trong khoảng thời gian từ T/2 T T với Uy = -lOV điốt D luôn luôn ở trạng thái khoá, sơ đồ điện tưcfng đưcmg được vẽ lại như trên hình 1-37 và điện áp ra trên tải R lúc đó sẽ là: Hình 1-37 U, = Ir.R = O.R = ov Dạng điện áp ra trên tải R được biểu diễn như trên 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,. 'U„[V] 25 T 0 r ■ t[s] 2 Hình 1-38 23
- 22. 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 Uv < 4V. 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 ■vw R ' • + ỈJ-. ■t4V + Hình 1-40 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. vị ura 4V Hình 1-41 Hình 1-42 24
- 23. Si U. U-Ì-4V Ura R AA/V- b] Bài giải Với điốt thực, ngưỡng thông cho trong đầu bài Uo = 0,7V mạch điện được vẽ lại như hình 1-44. TTieo định luật Kirchoff về điện áp vòng ta có: Uv + U d - U = 0 hay Uv = U - Uo = 4 - 0,7 = 3,3V Với Uv > 3,3V điốt D luôn luôn ở trạng thái khoá nên điện áp ra sẽ đúng bằng điện áp vào [Uv]. ư. U „ị'o,7V Tĩ u -iAv ™ Hình 1-44 Hình 1-45 Với điện áp vào Uv < 3,3V điốt ở trạng thái thông hoàn toàn nên điện áp ra sẽ !à: U,, = 4 - 0,7 = 3,3V 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. 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
- 24. 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. Từ hình 1-48 ta có: u R L IkQ 1^16V u"" l,2kQ' 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 ư y = lOV 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
- 25. 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 I-- --*--- 1 + = U. = U,. 16-10 = 6V I, = = „ = 3,33mA ' R. 3kQ Hình 1-49 I, u„ 6V 6mA U=50V V R IkQ . 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,. 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; - Iz.ax=32mA R = - u.,-u. 50-10 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 ápổn định trên tải u, = U2thì 27
- 26. đó giá trị R, được xác định chính là R,„j„ để điện áp ra trên tải không đổi u, = = const. Điện áp rơi trên điện trở hạn chế R sẽ là: U r = U v - U z = 50- 10 = 40V I _ U r_ 4 0 V _ Và L = = - ^ = 4 0 m A " R IkO Dòng điện cực tiểu trên tải sẽ là: U = lR-I,n,ax = 40-32 = 8mA Điện trở tải cực đại sẽ là: R u 10 T=1250fì=l,25kD I.min 8-10[iY]in Đồ thị biểu diễn vùng ổn áp của mạch vẽ trên hình 1-51. f U,[V] t U,[V] 250n l,25kn R, 0 a] Hinh 1-51 b] Công suất tiêu tán cực đại trên zener sẽ là; Pzmax = u , . = lOV . 32mA = 320mW b] z **Zmax. 030 ] Bài tập 1-30. Cho mạch điện dùng điốt ổn áp [zener] nhưtrên hình 1-52. Xác định khoảng biến đổi của điện áp vào để điện áp ra trên tải luôn luôn ổn định và bằng lOV = Uz- Bài giải Ta biết rằng với R, = const [cố định] điện áp thông cho zener bắt đầu từ ư > Uz đặt lên zener. Từ sơ đồ ta có; ' R+ R. ' 28
- 27. = UvR, Nên R. R Vmin Thay các giá trị Uz, R, R, ta xác định được được Uvminlà: __j^a a .. _ Ì r L 220 ũ Uy=? ƯJ,=20V í R. < -Jzmax=60rnA Hình 1-52 U ,„ ,= 2 0 .ítH 5 l± = 2 3 ,6 7 V Dòng qua tải sẽ là , , = i = i = = , 6 . 6 7 m A ' R, R, 1200 Dòng điện cực đại qua R sẽ là: Inmax“ ■^^Zmax~ 16,67 + 60 = 76,67mA Điện áp vào cực đại sẽ là: fư,[V ] 20V . Ư„[V] 23,67 36,87 Hình 1-53 Uvmax~ “ •ỈR m a x Uz = 220. 76,67.10-^ + 20 = 36,87V Đồ thị biểu diễn vùng ổn ápcủa mạch được biểu diễn nhưtrênhình 1-53. 1.3. ĐỀ BÀI TẬP Bài tập 1-31. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-54. Xác định dòng điện I với điều kiện đặc tuyến V-A của điốt được tuyến tính hoá. Si 12V p. lỌỌ ÃĂ/V—► I R, a] b] Hình 1-54 c] 29
- 28. 1-32. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-55. Xác định giá trị dòng điện qua điốt Iu và điện áp ra trên tải R. -5V Si ura 2,2kQ a] Hình 1-55 b] 3 Bài tập 1-33. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-56. Xác định giá trị điện áp ra 20V Si Ge 2kn ura E lOV R, Si ■'Wsr-ộị-f l,2kQ u R, 2kQ a] Hình 1-56 R2^4,7kQ b] [ 3 Bài tập 1-34. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-57. Xác định giá trị điện áp ra u,;, và dòng điện qua điốt Id- D I, I C ] iH -» Si ư ra R lOmA 2,2kQ R ,< l,2kn a] Hình 1-57 R DA H a f k . D •wv- 20V 6,8kQ b] [ ^ ] Bài tập 1-35. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-58. Xác định giá trị các điện áp u „ |, u^2. 30
- 29. - 1»... v w — + 12V Si 4 71^ U., R. lOV Ge Si 02$ -Ge a] Hình 1-58 l,2kn R, b] :3,3kQ Bàl tập 1-36. Cho mạch điên dùng điốt như trên hình 1-59. Xác định giá trị điện áp ra u„ và dòng điện qua điốt Id. +20V 15V Si D. ư. Si ± D, D^Ỷ Si U. Si a] Hình 1-59 R > 2,2kn E2I -5V b] Bài tập 1-37. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-60. Xác định giá trị điện áp ra và dòng điện I. EỊiov '' I E, T16V D, ị Si U. D |Ặ Si D, i Si Si I ' U. R IkD 12V a] Hinh 1-60 b] ^3 Bài tập 1-38. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-61. Xác định các giá trị điện áp và dòng điện I. 31
- 30. ^ Ikd Ỷ 0,47kQ E T 20V D2?®® raỉ I Hình 1-61 Bài tập 1-39. Oio mạch điện dùng điốt như trên hình 1-62. Xác định giá trị điện áp ra và dòng điện qua điốt Iq. 04 0 ] Bài tập 1-40. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-63. [Cổng OR lôgic âm]. Xác định giá trị điện áp ra u,a. Si 04 1 ] Bài tập 1-41. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-64. [Cổng AND lôgic âm]. Xác định giá trị điện áp ra u„. 32
- 31. - . ov Si -S- R Ưra 2,2kQ HInh 1-64 [^4 Bài tập 1-42. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-65. Xác định giá trị điện áp ra lOV Si -KJ- Si Ụ lOV Hình 1-65 [ 4^ Bài tập 1-43. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-66. Xác định giá trị điện áp ra u„. Si 04 4 ] Bài tập 1-44. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-67. Vẽ dạng điện áp ra trên tải R, và dòng điện Ir. 3- 250BTKTĐIỆNTỬ - A 33
- 32. A A A 10 Ikn 0 -10 2 y - a] Hình 1-67 + b] [4 Bài tập 1-45. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-68. a] Xác định điện áp ra một chiều trên tải. b] Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các điốt. a] dc 046 ] Bài tập 1-46. Qio mạch điện dùng điốt như trên hình 1-69. a] Vẽ dạng điện áp ra trên tải. b] Xác định giá trị điện áp ra một chiều Ujj.. ‘ U^[V] 100 Uv 0 T / t t[s] -100 2 y - a] Hinh 1-69 b] 34 3- 250BTKTĐỊỆNTỬ.B
- 33. 1-47. Cho mạch điện dùng điốt như ừên hình 1-70. Vẽ dạng điện áp ra trên tải Rị và xác định giá trị điện áp một chiều trên tải R,[U= — = ............= 49 1 -a 1-0,98 [^5 Bàl tập 2-2. Một transistor có dòng tĩnh emitơ Ig = l,602mA; dòng tĩnh bazơ Ig = 0,016mA; bỏ qua dòng điện ngược. 47
- 46. dòng tĩnh colectơ Ic- b] Tính hệ số khuếch đại p, a. Bài giải Tính dòng tĩnh colectơ Ic = Ig - Ig = r,602 - 0,016 = l,586mA Hê số khuếch đai a = — = ^ = — — = 0,99 Ie Ie 1,602 Hệ số khuếch đại p lẹ _ Iẹ- I b _ 1,602-0,016 I, IB 0^016 Cũng có thể xác định p theo công thức: a 0,99 99,125 1 -a 1-0,99 = 99 59] Bài tập 2-3. Biết đặc tuyến vào và đặc tuyến ra của transistor mắc theo sơ đồ emitơ chung EC như hình 2-10. Bằng phương pháp đồ thị hãy xác định: a] Hệ số khuếch đại p tại điểm làm việc A. b] Điện trở vào = ĨBE- c] Hệ số khuếch đại a nếu mắc theo sơ đồ bazơ chung BC. d] Nếu tín hiệu vào Igthay đổi, xác định hệ số khuếch đại dòng xoay chiều. -ụm A ] 40 Ig=0,4iĩiA Ig=03mA i . . l3=0,2mA ĩp=0,lmA 0,2 0,4 0,50,6 0,8 Ugg[V] ưce[V] a] b] Hình 2-10. Đặc tuyến vào [a] và ra [b] của transistor 48
- 47. số khuếch đại tĩnh tại điểm A. p = Ị = “ : l ° Ị = 100 BO 0,2.10 -3 1.. 0,70-0,5 0,65 b] Điên trở vào Rv = r,= SS- = — — — , = — = 3,25kQ AL [0,3-0,1]10-' 0,2.10“' _BE _ B c] Nếu mắc theo sơ đồ bazơ chung BC hệ số khuếch đại tĩnh a được xác định a = i = = 0,989 1+ p 100+ 1 d] Khi dòng điện vào Ig thay đổi từ 0,1 đến 0,3mA, tìm biến thiên dòng Ic tương ứng trên đặc tuyếh ra, tính được hệ số khuếch đại p xoay chiều. / 6 _ Aĩc _ [2 8 ,5 -9 ,8 ]1 0 - A L [0 ,3 -0 ,1 ]1 0 ' = 93,5 [6 Bài 2-4. Cho mạch khuếch đại dùng transistor như hình 2-11 Biết; Rc = 5kQ p = 5 0 điện trở vào Ry = ĩgE= IkO điện áp vào Uy = UgE= 0,1V a] Xác định dòng điện vào và dòng điện ra. b]Tmhhệ số khuếchđạiđiện ápcủatransistor. Bài giải a] Dòng điện vào 0,1 Hình 2-11 = 10"" =0,lm A Dòng điện ra: I^= I= pỈ3 = 50.0,1 =5mA 4- 250BTKTĐIỆNTỬ - A 49
- 48. , = = Ic-Rc = 5.10^5.10^ = 25V b] Hệ số khuếch đại điện áp . 0,1 Bài tập 2-5. Đặc tuyến vào và ra của transistor có dạng như hình 2-12. a] Hãy xác định hỗ dẫn của transistor tại điểm làm việc o. b] Nếu biết điện áp ƯBE thay đổi 0,2mV, điện trở Rc = 4kQ. Hãy xác định điện áp ra. c] Tính hệ sô' khuếch đại điện áp. 1^=4,2 7 0,8 U„,[V] Ic[mA] 50^iA 40|J.A U=3,Q. 30^A 20|aA I„=10HA U c e [ V ] a] Hình 2-12. Đặc tuyến vào [a] và đặc tuyến ra [b] của transistor b] Bài giải a] Hỗ dẫn của transistor được xác định bằng phương pháp đồ thị s = _éíc_ AUbb ’ V s =A 2 Í L - = Id = lOmA Ugs = +4V Id= 15mA Alß 15-10 _mA, _ „ Hỗ dẫn g„ = — = ——— = 5—— hay5mS AUGS 4 -3 b] Nhận xét: ở vùng giàu hỗ dẫn của MOSFET lớn hơn vùng nghèo. Bài tập 2-20. Cho mạch điện dùng J FET kênh N như hình 2-23. Biết Ro = 1,5MQ; Rs = 300Q; Rß = 2,2kQ; R, = 15kQ; E = 15V. a] Xác địnhđiệnttởtảixoaychiầi R_. b] Hỗ dẫn động tại Uqs = -2V. c] Tính hệ số khuếch đại Ky. d] Tính điện áp ra n.ếu Uv = 0,5V. Bàỉ giải a] Điện trở tải xoay chiều R_ b] Hỗ dẫn tại gốc: ê m o GSK HỖ dẫn tại điểm Ucs = -2V. U ê m ê mo 1 GS UGSK . = 5mS 1 -2 -6 = 3,33 lĩìA c] Tính hệ số khuếch đại K„ = g„R_ = 3,33.10-'. 1,92.10' = 6,393. 63
- 62. điện áp ra Uos = OV; U gs = +2,0V; Uos = -2,0V. Bài giải - Khi Uq5= 0 —>Ij] = Idss “ 15mA. -Khi Ucs = +2V I = I^s3 1 u - Khi Uqs = -2V -> In = 15.10 GSK -3 = 15.10-3 -6 = 26,66mA -6 = 6,6mA. Bài tập 2-22. Một MOSFET kênh N cảm ứng có đặc tuyến truyền đạt và mạch điện như hình 2-24. a] Hãy xác định bằng phương pháp đồ thị hỗ dẫn g„ tại điểm làm việc 0[8V, 7,5mA]. b] Tính trị số Rq. c] Tính điện áp ra nếu điện áp vào biến thiên IV. .+15V a] Hinh 2-24 b] 64
- 63. định hỗ dẫn g„. gm = . ?:. ,2 ,5 i h a y 2 ,5 m s AUGS 8V -7V b] Điện trở Ro = - — £ p i . = J 5 _ 8 _ chọn Rß =.lkQ I, -3 DO 7,5.10 [ởđâyUos = UGs = 8VvìIc = 0]. c] Xác định U,, nếu Uv = 1V. u„ = Ki.Uv = g„.Ro.Uv = 2,5.ỉơ. Ì0M,0 = 2,5V [ t Bài tập 2-23. Cho mạch điện dùng J-FET kênh N như hình 2-25. Biết; E = 12V; Rg = IMQ; ưc5q = 1,2V . Điện áp trên Rs, Urs = 0,2E = 2,4V. HỖ dẫn g„ = 5 . Điện trở cực máng nguồn r¿= 200kQ. = 0,Ir,= 0,1,200kQ = 20kn. a] Tính điện trở Rị. b] Tính hệ số khuếch đại Ky. Bài giải a] Tính R, R. Suy ra R. = E.R, RS R| +Rq E = 10' 12 1 vUks-U oso = 9MQ. -1 b] Hệ số khuếch đại Ku. Ku = êm- Rd= 5.10 ^20.10 = 100. 5- 250BTKTĐÍỆNTỬ-A 65
- 65. KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU BÉ 3.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT Để phân tích và tính toán các thông số kỹ thuật đối với bộ khuếch đại điện tử dùng transistor làm việc ở chế độ tín hiệu bé thưòng dựa vào các loại sơ đồ tưcmg đương. Transistor thường được biểu diễn bằng hai loại sơ đồ tương đương: - Loại thứ nhất gọi là sơ đồ tương đưcmg vật lý hay sơ đồ tưofng đưcfng hình T và cũng có tên gọi là sơ đồ tương đương [The ĩg transistor model]. - Loại thứ hai được gọi là sơ đồ tương đưong tham sô' bao gồm các tham số trở kháng, điện dẫn hoặc hỗn hợp. Cả hai loại sơ đồ tương đương của transistor có thể coi là không phụ thuộc vào tần số đến một phạm vi khá cao: - Đối với các loại transistor lưỡng cực [BJT] khi tần số tín hiệu f,< [0 ,l-f 0,5]f,. - Đối với các loại transistor hiệu ứng trường [FET] khi tần số tín hiệu f,< [10^ 150]MHz. ở phạm vi tần số cao hơn những số liệu trên, khi sử dụng các loại sơ đổ tương đưofng phải được lựa chọn một cách thích hợp và không được bỏ qua ảnh hưởng của các tụ ký sinh [Cj[;s] bản thân transistor đến sự truyền đạt tín hiệu qua nó. Với mỗi kiểu mắc đối với transistor có ba họ đặc tuyến Volt-Ampe quan trọng: họ đặc tuyến vào, họ đặc tuyến ra và họ đặc tuyến truyền đạt. Có thể xây dựng đường tải một chiều [R.] và đường tải xoay chiều [R_] trên các họ đặc tuyến cơ bản của transistor và xác định các tham số một chiều cũng như xoay chiều của tầng khuếch đại điện tử. 6 6 5-250BTKTĐIẸNTỬ.B
- 66. kỹ thuật cơ bản đối với tầng khuếch đại điện tử dùng transistor bao gồm; trở kháng vào [Ry], trỏ kháng ra [R^a], các hệ số khuếch đại điện áp [ K u ] dòng điện [K ị] , công suất [K p ]. Hệ số khuếch đại nhiều tầng ghép liên tiếp bằng tích các hệ số thành phần. 3.2. BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI [ 8^ Bài tập 3-1. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-1. a] Xác định r^. b] Xác định trở kháng vào của tầng Ry. c] Xác định trở kháng ra của tầng [với fo = oo] d] Xác định hệ số khuếch đại điện áp Ku [với ĨQ= oo] e] Xác định hệ số khuếch đại dòng điện K ¡ [với ĨQ= ũo] E .J2VCO II— u Cj 10|iF p=100 r„=50kQ Hình 3-1 Bài giải Chọn transistor T loại Si và thiên áp Uggo =0,7V a] Dòng tĩnh IgQ sẽ là: 12V-0,7V , Ibo = — = 24,04^iA Rg 470kQ Dòng tĩnh IgQ sẽ là: 1,0 =[1 + P]l30 =[l + 100]24,04.10-'A = 2,428mA Điện trở r, được xác định: 67
- 67. kháng vào được tính: Ry —Rb // TvT trong đó Tvt - trở kháng vào của transistor fy^= pr,= 100.10,71 = l,071kQ Ry = 470//1,071 = l,069kQ. c] Trở kháng ra của tầng được tính: R„ = Rc // ĨQ= Rc // °0 = Rc = 3kQ. d] Hệ số khuếch đại điện áp của tầng: r, 10,71 e] Vì Rg > lOrvT= lOp.r, [470k0 > 10,71k0] nên Kị« p =100 Bài tập 3-2. Tính toán lặp lại cho bài tập trên*hình 3-1 với ĨQ= 50kQ. Bài giải Ta nhận thấy các thông số trong hai câu a, b sẽ không có gì thay đổi nên; a] r,= 10,710 b] Rv= l,071ka c] Trở kháng ra của tầng được tính: = Re// ro= 3 // 50 = 2,83kũ. d] Hệ số khuếch đại điện áp của tẩng. -264,24 r. 10,71 e] Hệ số khuếch đại dòng điện Kj Y- _ P-Re-rp : 100.470.50 3 ‘ [ro+R^XRg + r^] [50+ 3][470 + 1,071] ’ Có thể tính K: theo biểu thức khác: 68
- 68. - K > = 2 H É Í 3 1 ]W 9 =94,16 3 Bài tập 3-3. Cho tầng khuếch đại dùng transistor lưỡng cực [BJT] như trên hình 3-2. Hãy xác định: R n , lO^iF 3 6,8kQ +E^22V 56kn ^1 ĩT R R, u c'lOjiF X - p=90 R >8,2kfì n < ra r C3 20|XF l,5kQ 1 Hình 3-2 a]r, b] Rv c] R,, [với fo= 00] d] Ku [với To= co] e] Ki [với To= 00] Bài giải Chọn transistor T loại Si vói thiên áp Uggo = 0,7V a] Ta có: U = -M e e .. 2.22 2,81V ® R ,+R 2 56+8,2 Ue= Ub- U3eo= 2.81-0,7 = 2,11V Ig = - = _ _ = l,41mA . Kết quả là; l,5kQ r, = — = 18,44Q Ĩe 1.41 69
- 69. Rp = R, // Rj = 56kQ // 8,2kQ = 7,15kQ Và Rv = Rp// ĨVT= Rp// p.r, = 7,15kQ // 90.18,44n Rv = 7,15kQ// l,66kQ = l,35kQ. c] R„ = Rc // fo = Rc // co = Rc = 6,8kO. d]K = - - = - = -368,76 r. 18,44 e ] K = = = 4 | L Ị L = 73,04. R, + r„ R,+p.r. 7,15+1,66 Bài tập 3-4. Tính toán lặp lại cho bài tập trên hình 3-2. với To= 50kQ. Bài giải Với hai câu a, b sẽ hoàn toàn tương tự trong bài 3-3 nghĩa là: a]r,= 18,44Q b] Rv= ỉ,35kQ. c] R„ = Rc // ro= R, // ro= 6,8kQ // 50kQ = 5,98 kQ. d]K = - = - = -324,3 r, 18,44 _________P ' p '0_______ __ P-Rp-Fp_______ [ĩq+R[,][Rp H-ry-] [ĩq+R3 XRP+Pr^] 90.7,15.50 [50+6,8X7,15 + 1,66] Bài tập 3-5. Cho tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-3 Hãy xác định: a]re b]R v C]R„ d] e] K ị với mạch không có tụ Q . 70
- 70. 10^F CIOịìP K M 20 r =40ka 0,56kQ lỐụF Hình 3-3 Bài giải Chọn transistor T loại s¡ với Uggo = 0,7V a] Điện trở được tính như sau; J 20-0,7 = — f - = 35,89|aA R„+[1 + Ị3]R. 470.10’ + 121.0,56.10' I eo =[P + l]lB0=121.35,89^A = 4,34mA. í và r = _ Uj _ 26 EO 4,34 = 5,990. b] Rv = RJ / rvTmà ĨVT= P[re + Re] = 120[5,99 + 560] = 67,92kQ. Rv = 470kQ//67,92kQ. c]R„ = R c //ro - Rc = 2,2kQ. r,„ 67,92‘VT R e] Kị= -K , = -[-3,89]?4^ = 104,92. R 2,2 [8 Bài tập 3-6. Tính toán lặp lại cho bài tập trên hình 3-3 khi có tụ Q Bài giải Với câu a việc tính toán hoàn toàn tuofng tự trong bài 3-5, nghĩa là: a] r, = 5,99Q 71
- 71. ứở Re sẽ bị ngắn mạch đối với thành phần xoay chiều của tín hiệu qua tụ Q nên: Ry = Rg // mà = p.ĩg nên: Rv = Rb // p.ĩe = 470kQ // 120.599Q = 4 7 0 k Q / / 718,8Q = 717J0Q . c] R„ = Rc = 2,2kQ. d] K„ = = - 4 4 = -367,28 e]K,= PRB _ Vr 5,99 120.470.10^ 470.10^+718,8 = 119,82. Bài tập 3-7. Cho tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-4 [tầng lặp emitơ]. Hãy xác định: a]r, b] Rv c] R . d]K , e] Ki Bài giải Chọn transistor T loại Si với UggQ= 0,7V a] Điện tì-ở được tính: 72
- 72. A 2 “ RB + [ l + ß]Rg 220kQ + 101.3,3kO = [1 + ß]ig = 101.20,42^A = 2,062mA nên: r = = - — -■= 12,610 ' Ieo 2,062 b ] R v = R b / / rvT = R b / / ß-re + [1 + P ] R e = 220kQ // 100.12,610 + 101.3,3kü = 2 2 0 k n // 334,56kQ = 132,72kfì. c] R,, = Re// r, = 3,3kQ // 12,61Q = 12,56Q = r,. = = 0,996 Uv r^+Rß 3,3.10^ + 12,61 e,K ,= - = - - J 5 = - 3 9 , 6 7 . R^+Tyj 220 + 334,56 hoặc có thể xác định theo biểu thức khác: Ki = -K„ = -0,996 = -40,06 ' ’ 3,3kQ [ 8 Bài tập 3-8. Tính toán lặp lại như bài 3-7 với ĨQ= 25kQ, xem hình 3-4. Bài giải a] Việc tính toán đối với T[. giống như trong bài 3-7 nên: = 12,61Q. b] Vì To« coQ hay To< lORß nên Tvt được tính như sau: r„ = ß.r. + I00.12.6in+ »295,7kfì l+ ñ e i + 3,3k£ỉ ĨQ 25kQ và R v = R b / / Tvt = 2 2 0 k 0 / / 295,7kQ = 12 6 ,15kfì. c]R„ = RE//re=12,56Q. [1 + ß ] [100+ 1] d] = - 1 M I = 0,996. 1 + — l + n i ro 25 73
- 73. K = -0,996 Bài tập 3-9. Cho tầng khuếch đại dùng transistor mắc BC như trên hình 3-5. Hãy xác định: a]r, b]Rv C]R„ d] K, e] Ki 126,15kQ 3,3kQ = -38,07. 10^F 11 ' MkQ "Eee V l J K Ỉ c, t—1— • t,- lO^iF 5 kQ ư fEcc a = 0,98;ro= IMQ Hình 3-5 Bài giải Chọn transistor T loại Si với UggQ = 0,7V nên r ,= Ì ỉi = = 20Q. IkQ EO b] Trở kháng vào khi mắc BC sẽ là: Rv = Re/ / Te= IkQ/ / 20Q = 19,61Q. c] R,, = Re// ro= Rc // IMQ = Rg = 5kQ. K - _ 5.10^d] K, = 250 20 e] Ki= ii- = - = - = - a = -0,98 = - l L, L, L 0 Bài tập 3-10. Qio tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-6. Hãy xác định: a]r. 74
- 74. K , e] K¡ Bài giải Chọn transistor loại Si v ớ ì U 3,o = 0 , 7 V . a] Từ: + E „ 9 V I, R ,1 8 0 k Q c, lO^iF R., 2,7kQ QIO^F U R p=200 r„=ooQ ra Hình 3-6 9V -0,7V ^BO~ — — = --- = 1l,53|.iA Rg+ịỉRc 180kQ + 200.2,7kQ Lo = [1+ P]Ibo = [1+ 200]11,53|aA = 2,32mA và EO b] 2,32 p Rb 11,21 1 , 2,7 = 560,5Q 2 0 0 1 8 0 c] R,, = Rc // ro// Rb với ĩo > lORc thì R„ = Rc // Rbvà với Rg » Rc ta có; K = Rc- ở đây ta tính được; R „ = R c // R b = 2 , 7 k Q // 1 8 0 k Q = 2 , 6 6 k Q . d] Ky = = -240,86 e] K.= PR, 11,21 200.180 = 50. 0 Rg+pRc 180 + 200.2,7 90 ] Bài tập 3-11. Cho tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-7. Hãy xác định: a] Rv b] R„ 75
- 75. Trở kháng vào của tầng được xác định theo biểu thức:♦ • Rv = R B / / h „ e = 330kQ// l,175kQ= l,171kQ. b] Trở kháng ra của tầng được xác định theo biểu thức: • +E ura h,,= 120 h,=l,!75krì h22e=20jiAA Hình 3-7 R .= 1 '22e 7/R^ = r„//R^= 50kQ // 2,7kQ = 2,56kQ =: R, ở đây: '22e 20 V = 50kQ c] Hệ số khuếch đại điện áp của tầng sẽ là: K „, . J ! L Z , -262,34 ‘lie 1,171 d] Hệ số khuếch đại dòng điện sẽ là; K ,=Ị*-=I>j,.=12 0 . Bài tập 3-12. Cho tầng khuếch đại dùng transistor trường như trên hình 3-8. Hãy xác định: a]gm b]r, c] Ry 20V 2kn 5R, D G Rv c, ư. Ì 2 V U. Up=-8V ưgso=-2V Ij=5,625mA gd=40fiS Hình 3-8 76
- 76. , Bài giải a] Từ phương trình Shockley đối với transistor trường loại J-FET ta có: Sm„ 2ĩ_ U 2.10mA 8V ê m B m „ UGS„ _ = 2,5mS -2 b] ''d= — = U ] = 2,5mS[l— ] = l,88mS -8 _Ị ểd 1 = 25kQ 40.10"* c] Ry = R[3/ / T yj = Rq / / co — R-G— I M O d] R„ = Ro // Td= 2kQ // 25kQ = 1,85kO e] Ku = -gl[Ro // r j = -l,88mS.l,85kO = -3,48. [92 Bài tập 3-13. Cho tầng khuếch đại lặp dùng J-FET như trên hình 3-9 và biết thêm: ư o so = -2,86V; Up = -4V; =4,56mA; Idss = 16mA; = 25|s. Hãy xác định: a]gm b]r, c] Rv d] R™ 0,05^F n ....-..- i 'Edd^V • if Uv , aOSMF K Iivm > R, 2 2,2kQ 3 ra Hình 3-9 Bài giải 21 a] g = ' Om« -ỊJ 2.16mA 4V = 8mS ểtn êmo = 8mS[l — = 2,28raS U -4 77
- 77. = 1 = 40kQ gd 25^iS c] R v = R o // Tvt = Rg // 00 = R g = I M Q d] R„ = r, // R, // — = 40kQ // 2,2kQ // 1 gm 2,28mS = 362,520 @ Bài tập 3-14. Cho tầng khuếch đại dùng D-MOSPET [MOSPET loại nghèo] như ừên hình 3-10 và cho biết thêm: Uoso=0,35V; Iqo = 7,6mA; Idss = 6mA; ủp = -3V; g, = ỈOịiS. Hãy xác định; a]gm b]r, c] Vẽ sơ đồ tưcfng đương của tầng d ] R v e] R . f]Ku. Hình 3-10 Bài giải a ] g „ „ = = - = 4mS 3V u, g . = g . o a - ] = 4[l ư 0,35 -3 ] = 4,046mS b]fd= — = . - ^ = 100kO. gd c] Sơ đồ tưofng đương của tầng được vẽ như trên hình 3-11 dưới đây. d] Rv = R, // R, // rvT= R, // R2// = Rj // R, = lOMQ // 1lOMQ = 9,17MQ. 78
- 78. r, // Rd = [100 // l,8]kQ = 1,77kQ f] Ku = -g„.RD = -4,046mS.l,8 = -7,28. G D Uv 1 llO M fi RẬ lOMQ »-- m c D Sm^GS lOOkQ D l,8kn " s Hinh 3-11 [ 9^ Bài tập 3-15. Qio mạch khu&h đại dùng transistor E-MOSFET như trên hình 3-12. R +Edd12V 2kQ R.IOMO U, c, R, 1^F Rra Hình 3-12 Hãy xác định: a] gm b]r, c] Ry d] R., e] Ku- Bài giải i; =6mA u;=8V Ut=3V gd= 20ịiS [0,24.10-'AA'] k = 0,24.10'’AA^- Ucso = 6,4V Itx] = 2,75mA a] g,„ = 2k[U.so-UT] = 2.0,24.10"^[6,4-3] = l,63mS. b] r,. = — = 1 gd 20|aS = 50kQ 79
- 79. _ 10Mfì + 50kQ//2kQ ~ 1+ L [Í.//R d] ~ l + l,63mS[50kQ//2kQ] Nếu không tính đến ảnh hưởng của thì: = 2,42MQ ;g______ 10 = 2,53MQ l + g„R^ 1+ 1,63.2 d] R,, = Rc // r, HRd = lOMQ // 50kQ // 2kQ = 1,92kQ. Khi r^i > lORp thì trở kháng ra có thể được tính: R„ = R o//R o = RD = 2kQ e] Ku = -g^.Ro = -1,63mS.2 = -3,26. Khi bỏ qua ảnh hưởng của với r lORp. Khi tính đến r¿thì: Ku = -g„,[Rc // ra// Rd] = -1,6ms[ 1OMQ // 50kQ // 2kQ] = -3,21. [ 9^ Bài tập 3-16. Qìo tầng khuếch đại dùng J-FETnhư UoD 30V trên hình 3-13. Hãy xác định điện trở tải một chiều Rp của tầng vód hệ số khuếch đại điện áp Ku = 10. Bài giải Với Rs = Oíì trên sơ đồ hình 3-13 của đầu bài ta có u Q5 = ov và điều đó có nghĩa là: R II T Rg > lOMn Ip55= 1OlĩlA Up = -4V g, = 20tiS Hình 3-13 Ku = -gn,Rn. = -gm„ Rra = -gmCRo// r9 4 J = 2,6mS Ku. =Ku, = = -ê„Ri =-g„Rs =-2,6mS.2,4kQ= Hệ số khuếch đại Ku sẽ là: K ,=K ,,.K ,=[-6,2][-6,2] = 38,4 Điện áp ra sẽ là: u„ = Ky.Uv = 38,4. lOmV = 384mV Trở kháng vào của bộ khuếch đại là: Ry = Rg = R2 3,3MQ Trở kháng ra của bộ khuếch đại là; - 6,2 83
- 83. R5 = = 2,4kD. Khi mắc tải R, = lOkQ, điện áp ra trên tải sẽ là: u, =— —u =—i^384mV =310mV ‘ R„+R, ” 2,4+10 [ 9^ Bài tập 3-20. Cho bộ khuếch đại điện tử dùng BJT như trên hình 3-16 với Ub = 4,7V; Ue = 4V; Uc = i1V; Ie = 4mA. Hãy xác định: K^; u„; Rv; rI và u,khimắc tảiR, =1OkO. R 10]iF h - Uv c, 15kQ 25^iV R < 4 J Ị :R,2,2ka *^5 q 10nF P=20Ó R7 > 2,2kO • +E,,20V 4,7kn 1 C ,1 0 |iF p=200 ^6 20mF Hình 3-16 Bài giải Trước tiên ta xác định điện trở Tg 26mV 26= = 6,5Q Hệ số khuếch đại đỉện áp tầng 1: r. _ R_Rc[//R4//R5//P-r.] *^u, ~ “ Te Te 2,2kQ//[15kQ//4,7kQ//200.6,5Q ở đây 6,5Q R,, =R 3//[R ,//R ,//p.rJ =-102,3 84
- 84. đại sẽ là: . = _ = _ = _ = _ 2 : ._ 3 3 8 ,4 6 6,5 Ku = Ku, = [-102,3]{-338,46] = 34624 u„ = Kij.Uv = 34624.25^iV = 0,866V Trở kháng vào của bộ khuếch đại là: Rv = R, // R, // pr, = 4,7kQ // 15kQ // 200.6,50 = 953.6Q Trở kháng ra: —Rc ” 6 ~ 2,2kQ. Khi mắc R, = lOkQ điện áp ra trên tải sẽ là: u = — — U = — 1 ^ 0 .8 6 6 V = 0.71V > 2 ,4 k n ^3 0,05^F 4,7kQ 4 = . 1 '5 100fxF Hình 3-17 Bài giải Hệ số khuếch đại của tầng thứ nhất: 85
- 85. = -2,6mS[2,4kQ//953,6D] = -1,77 Hệ số khuếch đại K„ sẽ là: K^=K„K„ =[-l,77][-338,46] = 599,1 Điện áp ra u„ = K.Uv = 599,l.lm V = 0,6V Trở kháng vào Rv = Rq = 3,3MQ Trở kháng ra R,, = Rc = 2,2kQ = R5. [10^ Bài tập 3-22. Cho tầng khuếch đại cascode như trên hình 3-18. Hãy xác định Ku của tầng với = 4,9V ; U3 = 10,8V ; ![, = Ic = 3,8mA = 1^ = Ig; P| = p2 = 200; Tị = T2= T [giống nhau]. p, = p, = 200 T, = T, = T [giống nhau] Hình 3-18 Bài giải 26mV 26 3,8 = 6,8Q 86
- 86. = -265.'Ü [1 Bài tập 3-23. Cho tầng khuếch đại dùng transistor Darlington như ưên hình 3-19. Hãy xác định hệ số khuếch đại dòng điện K|. Bài giải Ta có thể vẽ lại sơ đồ tương đương mạch điện như trên hình 3-20 dưói đây: _ Pd^b 8000.3,3.10® 3,3.10+8000.390 = 4112 Hình 3-20 [1 ^ Bài tập 3-24. Oio tầng khuếch đại dùng transistor Darlington như trên hình 3-21. Hãy xác định Rv; R„; K|; Ku với = 3kQ. 87
- 87. Rg // [r^ + p,p2.Rc] = 2MQ // [3kQ + 140.180.75Q] = 974kQ. K;=p.p2 R 9 1a6 = 140.180[-— t] = 3,7.10^ Rg +Rv 2.10"+974.10^ R =-!h_ = i i = 0,12Q ™ p,p2 140.180 và K„ = - J M = _ 1 Ị 1 * = 0,9984, p,p2Rc+r„ 140.180.75+3000 [ í ^ Bài tập 3-25. Cho mạch điện dùng J-FET như trên hình 3-22 [mạch tạo nguồn dòng]. Hãy xác định dòng Idvà u„ khi: a]RD=l,2kQ. b] Rd= 3,3kQ. Vód Idss = 4mA và Up = -3,5V. Bài giải Từmạch điện đãcho khi Uqs =ov. Ij3= I0SS— 4mA. a] ư„ = Edd - IdRd = 18V - 4mA.l,2kQ = 13,2V. Edd18V R, u_ Hỉnh 3-22 88
- 88. = Edo - IdR d = 18- 4.3,3 = 4,8V. Bài tập 3-26. Cho mạch điện dùng BJT như trên hình 3-23 [mạch tạo nguồn dòng]. Hãy xác địnhdòngđiệnI. Bài giải Chọn transistor loại Si với Ugg= 0,7V. R, Ta có: ưg = R, 4-R2 5,1 [5,1 + 5,1] [_20] = -10V S.lkQ- +E^ -20VcC Hình 3-23 Ue= U 3 -U bh= -10-0,7 = -10,7V I = I , = l = d Ọ ìZ z m = 4,65mA. R. 2 [1^ Bài tập 3-27. Cho nguồn dòng dùng transistor và zener như trên hình 3-24. Hãy xác định dòng điện I với u , = 6,2V. 2.2kn' Bài giải Chọn transistor loại Si với l,8kQ +E„. -18V Ube= 0,7V. Ta có: Hinh 3-24 R 1,8 [1^ Bài tập 3-28. Cho mạch điện đùng transistor như trên hình 3-25 [mạch gưomg dòng]. Hãy xác định dòng điện I. 89
- 89. T| và T2cùng loại Si. E - ư Tacó: 1= 1 [12-0,7] 1,1 R = 10,27mA. 108] Bài tập 3-29. Cho tầng khuếch đại vi sai dùng BJT như trên hình 3-26. Hãy xác định điện áp ra u„. Với= 20kQ; Pi = P2= 5. Bài giải Chọn transistor T| và T, loại Si với Ube= 0,7V. Ta có: E. -U h = BE R 9 -0 ,7 j = 193^iA = 96,5nA. 43.10 Dòng colectỏ; lẹ 193|aA 2 2 Từ đó ta có Uc được tính: Uc = Ecc - lẹRc = 9 - 96,5.10■47.10' = 4,5V. Điện trở được tính; 1-3 Hình 3-26 96,5.10 Hệ số khuếch đại điện áp Ku sẽ là; K „ = = í = 87,4 2r 2.269 90
- 90. = 2.10187,4 = 1,I75V. [1^ Bài tập 3-30. Hãy xác định hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha của tầng khuếch đại vi sai dùng transistor trên hình 3-26. Bài giải Từ biểu thức cơ bản tính toán cho hộ số khuếch đạitín hiệu đồng pha đối với tầng vi sai ta xác định được Kc như dưới đây: K PRc , 75.47 Uv r+2[p + l]Rg 20 + [l + 75]2.43 ’ [1^ Bài tập 3-31. Hãy xác định Kc của tầng vi sai cho ừên hình3-27 dưới đây: Vậy u„ sẽ là: T, &Tọ p, = p2= 75 VTl “ “ ^VT IcCầ Ta p3 = 75 r„3= Re = 200kíì Bài giải Transistor Tj kết hợp với các linh kiện mắc trên mạch tạo thành một nguồn dòng nhằm nâng cao trở kháng một chiều. Rg và vì thế khi thay các giá trị vào biểu thức tính Kc ta được: K, = ---= 24,7.10-' ry^+2[l + p]RE 11+ 2.76.200 91
- 91. TẬP« 0 Bài tập 3-32. Cho tầng khuếch đại dùng BJT mắc EC như trên hình 3 28. Hãy xác định Rv; R„; Ku’, Kj a] với ĨQ= 40kQ b] với Tq= 20kQ. :60 Hinh 3-28 [1 Bài tập 3-33. Cho mạch điện dùng transistor như trên hình 3-29. Hãy xác định E c c sao cho Ku = -200. [ í Bài tập 3-34. Cho tầng khuếch đại đùng transistor như trên hình 3-30. Hãy xác định r^; Ry; R„; K^; K| với: a] Tq= 50kQ b] ro = 25kQ. 92
- 92. I I - - - *u, q I^ F ra P=100 Hinh 3-30 [1 Bài tập 3-35, Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-31. Hãy ?CâCcỉĩĩỉỉ] Ku; K, +Ecc20V —Hí p=80 r.=40kQ Hình 3-31 Bài tập 3-36. Cho mạch điện dùng transistor như trên hình 3-32. Hãy xác định R v ; R„; K; K, và u,, khi Uy = ImV. 93
- 93. Bài tập 3-37. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-33. Hãy xác định Ib; Ic; r^; Rv’, K^; Kị. [1^ Bài tập 3-38. Cho mạch khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-34. Hãy xác định r^; Rv’, Rraỉ K|. T+6V Ị-IOV a =0,998 R 6,8kQ R„ 4,7kn ưv Iv / ^l----*u R ra Hình 3-34 94
- 94. 3-39. Cho mạch khuếch đại đùng BJT như trên hình 3-35. Hãy ^ xác đmh Ku; K,. +8V ra -5V Hình 3-35 Bài tập 3-40. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên.hình 3-36. Hãy xác định r,; Rv; R,,; K„; K;. t E.. 12V R. 220kíí ư, -II- R,3.9kQ ị l . p=120 R, r„=40kíì Hinh3-36 Bài tập 3-41. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-37. Với r, = loõ; p = 200; =-160; Kị = 19; To= ã]kn. Hãy xác định Rỏ K Ecc. R. u. -lí- — VSAr < u. Hình 3-37 95
- 95. 3-42. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-38 với h,| = 180; hị, = 2,75kQ; h22= 25|ẲS. Hãy xác định Rv; Ky; K|; ĩg. D i 1^3 i > 68kQ > 2,2kfì +Ecc 18V Hình 3-38 Bài tập 3-43. Qio tầng khu&h đại dùng BJTnhưtì-ênhình 3-39 vói h2| =-0,992; h„ =9,45Q; h,, = 1 .•íh ’ ’ 22,, Y Hãy xác định Rv; R„; K; K^; a; p; r^; Tq. Bài tập 3-44. Cho tầng y- R H l - 10ÍiF V / R l,2kQ T 4V lO^iP 2,7kQ 12V R. Hình 3-39 khuếch đại dùng J-FET như trên hình 3-40. Hãy xác định Rv; R„; Kjj với Idss- lOmA; Up = -4V; = 40kQ. Edd18V Rol.SkQ Hình 3-40 96
- 96. Bài tập 3>45. Cho tầng khuếch đại dùng J-FET như trên hình 3-41 Hãy xác định Ry; R„; Ku với = 3000|iS và gd = 50|aS. [ í Bài tập 3-46. Hãy xác định Rv; R„; Ku của tầng khuech đại dùng J- FET như trên hình 3-41 [xem bài 3-45] khi ngắt tụ Cj ra khỏi mạch. [ l Bài tập 3-47. Cho tầng khuếch đại dùng J-FET như trên hình 3-42. Hãy xác định Rv; Rn,; u„ với Uy = 20mV; loss = 12mA; Up= -3V; T¿= lOOkQ. ra Bài tập 3-48. Hãy xác định Rv; R„; u„ của tầng khuếch đại dùng J FET như trên hình 3-42 [xem bài' 3-47] khi ngắt tụ C3 ra khỏi mạch. @ Bài tập 3-49. Tính toán lặp lại cho bài 3-47 khi thay r., = 20kQ. [1^ Bài tập 3-50. Tính toán lặp lại cho bài 3-48 khi thay = 20kQ. 7. 250BTKTĐIỆNTỬ.A 97
- 97. 3-51. Cho tầng khuếch đại mắc GC dùng J-FET như trên hình 3-43. Hãy xac địnhRv, R„; u; vói Uv = 0,lmV; Icss= 8mA; Up= -2,8V; = 40ka. ra ® Hinh 3-43 Bài tập 3-52. Cho tầng khuếch đại dùng DMOSPET như ừên hình 3-44. Hãy xác định biết gj = 20pS; Uy = 2mV; I^ss = 8mA; Up = -3V. 41— *u Hh RG>10Mfì Hỉnh 3-44 [132] Bài tập 3-53. Ơ IO tầngkhu&h đại dùng D-MOSFETnhưtrên Kình3-45. Hãy xác địnhRv, R„; Ky. Biết = 6ỒkQ; Icss= 12mA; ưp= -3,5V; Edd= 22V. Eoo 22V ^ o ịi.sk n u. 'ưni Rq! lOMQ' R 100 Ị. Hình 3-45 98 7-250BTKTĐIỆNTỬ-B
- 98. tập 3-54. Tính toán lặp lại cho bài tập nhưhình 3-45 với = 25kQ. [1 Bài tập 3-55. Cho tầng khuếch đại dùng D-MOSPET như trên hình 3-46. Hãy xác định với Uv = 4mV; gj = 35|0,S; g„ = 6000|J,S. Eoo_________t ‘'DD [ n91NKÌ > 3 p,ramax n=i ỉ= -|.100% =25% 4 I „ E Thực tế hiệu suất còn thấp hơn. Điện trở tải xoay chiều tối ưu được xác định: ■^Ct.ư h . 2K ưu điểm: tín hiệu ít bị méo Nhược điểm: công suất ra nhỏ, hiệu suất thấp. * Tầngcôngsuấtmắcđơncóbiếnápra[hình4-2] Biến áp ra có chức năng ngăn một chiều, dẫn tín hiệu xoay chiều ra tải Rị đồng thcri phối hợp trở kháng. Điều kiện phối hợp trở kháng Rra = R[ = R[ _ wTrong đó n = hệ số biến áp; W2 R„ - điện ừở ra của tầng khuếch đại; R, - điện trở tải; R, - điện trở tải quy về sơ cấp biến áp. Từ đó suy ra n = i R. R. 106
- 106. ra là lý tưỏng thì điện trở tải xoay chiều ở mạch ra u_ U I Ira- co a] Hinh 4-2. Tầng công suất mắc đớn, có biến áp ra - Công suất ra cực đại 2 2 ■ “ b] ramax - Công suất tiêu thụ từ nguồn: Po = U,„.I^ = I,„E - Hiệu suất cực đại:• • • = 1 E.I Po 2 E.I ^100% = 50% Trong thực tế biến áp luôn có tổn hao và tồn tại điện áp dư Udunên hiệu suất còn nhỏ hơn. Khi làm việc với tải tối ưu biên độ điện áp cực đại Uca™, bằng 2E YÌ tải mang tính điện kháng nên xuất hiện sức điện động cảm ứng trong cuộn sơ cấp biến áp. * Tầng công suất m ắc theo sơ đồ đẩy kéo có biến áp ra [hình 4-3] BAị là biến áp đảo pha; BAị là biến áp ra. Tầng có thể làm việc ở chế độ A hay chế độ B nhưng thường là chế độ AB với dòng tĩnh I,.o«[10 100] ^A. 107
- 107. ịv - +E B T, AI Ba2 a] Hình 4-3. Sơ đồ công suất [a] và đặc tuyến ra [b] Điện trởtải của mỗi transistor [1/2 cuộn sơ cấp là W| vòng] được xác định, w, w. R’, = n'.R, Suy ra n = R n = -^ R - Công suất ra cực đại một nhánh p _ il r ; _ I.. UcB. ■_I.nE ni max 2 2 2 Dòng điện trung bình trong một chu kỳ của một nhánh [1 transistor] 1 I... I ĩ n Dòng tiêu thụ từ nguồn E [cả hai nhánh]; = 2.— n - Công suất tiêu thụ từ nguồn E: Po= I„.E =-I,„E n Hiệu suất cực đại của tầng p ĩ F. Imax 71 = -100%=78,5% 4 108
- 108. áp có tổn hao và ưcEm< E nên hiệu suất thấp hơn. Công suất tiêu tán trên colectơ của một transistor dưới dạng nhiệt. P _ p I I 2 Suy ra p = -^ P wO,4Pcmax _2 r;iniax n Kết luận: - ở chế độ B hay AB khi Uy = 0 tầng không tiêu thụ năng lượng. - Ngắn mạch tải và hở mạch tải khi có tín hiệu vào đều rất nguy hiểm cho transistor. * Tầỉìg công suất đẩy kéo mắc nối tiếp không hiển áp ra [hình 4-4] 1 R, R. ịị c, • 11 1 »í • I I ' u. JL R.: ; R, Hình 4-4 Để mắc tải trực tiếp không qua biến áp phải dùng nguồn đối xứng ±E có điểm giữa trung hoà, các cực + và -E không được nối với vỏ máy. Transistor T|, Tt là hai nhánh của tầng công suất, dùng hai transistor khác loại dẫn điện, đều mắc theo sơ đồ tải emitơ nên không khuếch đại được điện áp. Tầng T, là tầng kích công suất và khuếch đại điện áp, tải xoay chiều là Rj; D| và D, làm nhiệm vụ tạo thiên áp và ổn định nhiệt cho T| và T,. Tầng thường làm việc ở chế độ AB. Các tính toán của tầng này giống như đã xét ở trên. * Tầng công suất mắc theo sơ đồ đẩy kéo íỉùng tụ phán cách c¡> Trong trường hợp không có nguồn đối xứng mà chỉ có nguồn đơn cực, muốn mắc tải trực tiếp, không qua biến áp thì phải dùng tụ phân cách Cp mắc nối tiếp với tải. Tụ Cp có hai chức năng: ngàn thành phần dòng một chiều qua R, và làm nguồn thứ cấp cho T2khi T| tắt. Tụ Cp sẽ phóng, nạp qua T|, T-, và R,. 109
- 109. các linh kiện hợp thành giống nhưsơ đồ dùng nguồn đối xứng. 4.2. PHẨN BÀI TẬP CÓ LỜI GIÀI [1^ Bài tập 4-1. Cho mạch khuếch đại công suất như hình 4-5a Biết: E=12V Rc = 20Q R, = 2kQ Ube = 0,5V; p = 50 Dòng điện vào có biên độ Iv = I b = 5mA. a] Xác định điểm làm việc tĩnh 0 và đường tải một chiều, xoay chiều. b] Xác định dòng Icứng với ly = 5mA. Bài giải a] Dòng tĩnh Ibođược xác định 12-0,5 Hình 4-5a = 5,75mA ị I,[mA] Ạ R=R~ 1287,5 ....V Ỵ /V/ ..... x,„ ^6,25 U„[V] Hình 4-5b E-Ue,o _____ R, 2.10' Dòng tĩnh colectơ Icx] = PIbo= 50.5,75 = 287,5mA - Điện ap U[ = 12-IqqRc = 12- 287,5. lOMO = 12 - 5,75 = 6,25V Điểm làm việc tĩnh o có toạ độ o[6.25V;287,5mA]. - Để vẽ đường tải một chiều và xoay G hiều [ở đây = R_ = Rc] cẫn xác định thêm một điểm nữa ngoài điểm o. Biết phương trình đường tải U,, = E-IcRc Cho Ic = 0 u„ = UcE = E = 12V. Nối điểm o với điểm 12V trên trục hoành ta được đường tải một chiều. Trong trường hợp này vì R = R. nên đường tải một chiều và xoay chiều trùng với nhau. 110
- 110. điện vào Ig biến thiên 5mA thì dòng điện ra sẽ biến thiên a] Hiệu suất của tầng. b] Công suất tiêu tán trên colectơ của transistor. Bài giải a] Để xác định hiệu suất, cần xác định công suất ratải và công suất tiêu thụ. _ ["250 - Công suất ra p = R = .20 = 0,625W 2 2 - Công suất tiêu thụ từ nguồn Po = E.I,„ = 12.287,5.10' = 3,45W Hiệu suất TỊ= 1 0 0 % = 18,1% ' 3,45 b] Công suất tiêu tán trên colectơ transistor Pc = Po - Pra = 3,45 - 0,625 = 2,825W [Q ] Bài tập 4-3. Đề lặp lại bài 4-1. Nếu giảm biên độ dòng tín hiệu vào còn 3mA Hãy xác định: a] Công suất ra. b] Hiêu suất của tầng. c] Công suất tiêu tán trên colectơ. d] Cho nhận xét. Bài giải a]Xác định công suất ra - Dòng điện ra = Ig.p = 3.50 = 150mA Í15010"^y - Công suất ra = - R . = 20 = 0,225W 111
- 111. tiêu thụ, không đổi P„= L,,n= 12. 287,5.10 ' = 3,45w b] líiệu suàì của tầnạ p . . 0 225 n = 100% = - - - 100% - 6,52% K 3,45 c] Công suâì tiêu tán trên colectơ P[. = p„ - = 3,45 - 0,225 = 3,225W d] Nhận xét: - Còns suất tiêu thụ từ nguồn là cố định, không phụ thuộcvào mức lín hiệu vào, vl tầng làm việc ở chế độ A. - Biên độ tín hiệu vào giảm thì hiệu suất giảm và công suất tiêu tán P[~ tãng lên. [1 Bài tập 4-4. Cho mạch khuếch đại công suất có biến áp ra như hình 4-2. Biết dòng điện tĩnh l|i„ = 3iĩiA; ß = 20; H= 12V; Un|,,] = 0.6V, biên độ dòntỉ diện vào ỉ|j,„ “ 4mA. Sụt áp trên R,v : ƯR,.; = 1V; R, = 8Q; n = = 4 . a] Xác định điện trở R| và R,. b] Xác định diêm làrn việc tĩnh, đường tải một chiều và xoaychiểu. c] Xác dinh dòng í„, và điện áp u^,„. Bài giải a]Xác định trị số điện trở R| và R, - u,„ = u,,; + U,„,o = 1.0 + 0,6 = 1,6V U,, - I,.R, R, - = % - V- son ' l, 4I„„ 4.5.10' - U |^ | = [ I ị, + I ịịq ] R ị = E - U ị^2 l, + I„, 51., 5.5.10 ‘ 1 2
- 112. điểm làm việc tĩnh Nếu coi biến áp là lý tưởng thì Ư C E O = E = 12V Ico “ ßlßo —20.50 = lOOmA Toạ độ điểm làm việc tĩnh o [12V; lOOmA] Điện trở tải quy về sơ cấp biến áp R’, = n-R, = 4l8 = 128n Từ điểm trên trục hoành có điện áp Uc£0 = 12V công thêm một đoạn điện áp bằng = 100.10'll28 á = 12,8 V, được điểm B kẻ đường thẳng qua B và o ta được đường tải xoay chiễu. Từ đồ thị xác định, ứng với dòng Ißn, biến thiên ±4mA. U c e . « = 22V U c E . i n = U a . = 3 V Icmax= 180 mA Icmin = 2,0 tĩìA. Biên độ dòng cực đại I 180-2 = 89mA Biên độ điện áp ra cực đại I U CEmax ^CEmìn 2 2 -3 = 9,5V 8- 250BTKTĐIỆNTỪ-A 113
- 113. Bàì tập 4-5. Đề lặp lại bài 4-4 a] Xác định công suất ra tải. b] Xác định công suất tiêu thụ. c] Xác định hiệu suất của tầng. d] Công suất tiêu tán trên transistor. Bàỉ giải a] Điện áp hiệu dụng trên cuộn sơ cấp biến áp: TI I —ĩ 79 —'ĩ I = - ĩ = = 6,74V 72 2yÍ2 i S - Giá trị hiệu đụng điện áp bên thứcấp biến áp tức là trên tải R,: U ,= U ™ Ị = Ì A 7 4 = 1.685V - Công suất ra tải: p „ = = ílì = 0 ,3 5 5 W ” R. 8 b] Công suất tiêu thụ từ nguồn: Po = E.I,„ = 12V.100.10' = 1,2W c] Hiệu suất của tầng: p ___ 0 355 T1= -^100% = = 29,58% Po 1 ,2 ’ d] Công suất tiêu tán ữên vỏ transistor Pc Pc = Po- Pra= 1,2 - 0,355 = 0,845W Bài tập 4-6. Đề lặp lại bài 4-4. Nhưng giảm điện trò tải xuống còn 40. Hãy xác định công suất ra, hiệu suất và công suất tiêu tán Pc- Bài giải a] Nếu Rị = 4Q, thì R’, = n.R, = 4^.4 = 64Q, toạ độ điểm B trên trục hoành bây giờ là 12V + 100.10164 = 18,4V. Từ đồ thị [hình 4-6] ứng với Ib„ = ±4mA so với Igo ta xác định được 8 -250BTKTOIỆNTỬ - B