Kỹ thuật điện tử cơ bản vũ quang hồi

vũ QUANG HỒI

KỸ THUẬT

ĐIỆN T® Cơ BẢN


vũ QUANG HỒI

KỸ THUẬT

ĐIỆN TỬ CO BẢN

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG
HÀ NỘI -2013


LỜI NÓI ĐẨU
Kĩ thuật diện từ cố ìììặt à mọi lĩnh vực. từ (lún tillin’ tích các ngành công
nghiệp, từ các má V riêng lè (ích ca hệ thông phức tạp. Khoa học kì thuật
càng tiến hộ thì các linh kiện (liệu tứ và các mạch (íiện tứ càng (lược hoàn
thiện. Vì thể, hiểu biết vê kĩ tluiật (Hẹn tử cha mỗi cán hộ kĩ thuật thuộc mọi
ngành, nghé /à không thê thiếu (lược, có chăng khác nhau chì /à mức (lộ
chuyên sâu vê diện tử tuỳ theo mối liên quan lìlúêu hay ít và sư tham gia sâu
hay nông cha kĩ thuật diện tử.
Cũng từ dó, hiểu biết vê vấn dê CO'bản cha kĩ thuật diện tử là rat cầu thiết
cho mọi C Ú II bộ kĩ thuật, thậm chí cả dôi với các cán bộ hành chinh, kinh tế,
V tế... Tài liệu này nhằm (láp ứng nhu edil dó.
Tài liệu không di sâu veto các ván dê ché tạo, các biểu thức tính toán,
thiết kế nhưng cũng nít cơ bản vê bdu chát các linh kiện, l ác mạch thực
dụng phổ hiên.

Một phàn khác quan trọng cha tài liệu là những kinh nghiệm khai /hác
linh kiện, mạch diện ứng dụng cũng như cách kiểm tra linh kiện, mạch diện.
Và dể giúp những cán bộ kĩ thuật trong thực hành cơ bản, tài liệu cũng dưa
ra cúc mạch, cách do dạc, lắp ráp và kiếm tra các thống số cha mạch.
Khi biên soạn, tác giả dã cố gắng trình bày các nội dung mạch lạc và de
hiểu nhất dể ngtCỜi dọc có thể tự học khi không có diều kiện tới lớp hoặc
dùng dể tham khảo hữu ích. Đối tượng cha tài liệu là các sinh viên, học sinh,
các cán bộ kĩ thuật vù các cán bộ làm việc có liên quan tới diện tử.
Thiếu sót khi biên soạn là không tránh khỏi. Tác giả rất mong nhận dược
các ý kiến dóng góp cha ban doc. Mọi góp V cha dôc gui .vin gửi vẽ (lia du :
Nhà xuất bản Xây dựng
37 Lê Đại Hành
Quận Hai Bù Trưng - Hừ Nội
Tác giá


MỞ ĐẦU
Trong mạch diện, trạng thái diện cùa một linh kiẹn (hay
phần tử) được thể hiện bới 2 thông số trạng thái là dicn áp u
đặt trên linh kiện (hay điện áp u rơi trên linh kiện) và dòm:
điện ĩ chạy qua nó.
Các phần tử tạo ra u và 1 gọi là nguồn diện áp (muiổn áp)
hay nguồn dòng điện (nguồn dòng). Các phấn từ khõnu tạo
được điện áp hay dòng điện là các phần từ tièu thụ diện (các
phụ tải).
Tuỳ yêu cầu sử dụng, các linh kiện dược chê tạo dưới
nhiều dạng khác nhau và có những đặc tính kĩ thuật tương
ứng với lĩnh vực sử dựng.
Các linh kiện điện tử chia ra làm 2 loại:
- Linh kiện điện tử thụ động: diện trơ, tụ diện, cuộn dây.

- Linh kiện điện tử tích cực: điôt, tranzito, thyristo. diăc, triãc...

5


Chương 1

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG

1.1. ĐIỆN TRỞ
1.1.1. Điện trở là gì?
Điện trở (resistor) là một linh kiện dùng đế hạn chế dòng diện trong một
mạch điện.
Đơn vị đo của điện trở là Ôm [Q].
Đơn vị đo nhỏ hơn là Mili Ôm: lmQ = 10 3Q; 1Q = lOOOmQ.
Các đơn vị đo lớn hơn là:
Kilô Ôm:

1kQ = 103Q = 1000Q

Mêgaôm: i 1MQ = 106Q = 1000.0Ü0Q
Giga Ôm:

1GQ = 109Q = 1OOOkQ = 1ooo.ooo.ooon

Khi đặt một điện áp Ư vào một mạch có điện trở R thì giá trị của điện trở
càng lớn, dòng điện chảy I càng bị hạn chế nhiều và có giá trị nhỏ. Quan hệ
đó được biểu thị bởi định luật Ồm cho một đoạn mạch:
I= ụ
R

( 1-

1)

1.1.2. Công dụng của điện trở
Điện trở được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau:
- Trong đời sống, điện trở được dùng để chế tạo các dụng cụ như bàn là,
bếp điện, lò sưởi, bóng đèn sợi đốt...;
- Trong công nghiệp, điện trở được dùng để chê tạo các thiết bị: lò sấy, lò
nung hoặc dùng để hạn chế dòng điện mở máy của động cơ điện, dùng để
điểu chỉnh tốc độ động cơ rôto dây quấn...;
7


- Tron" lĩnh vực điện tử, điện trở được dùng để tạo dòng điện mong muốn
(tại một mạch nhánh), đê’ tạo một sụt áp mong muốn (tại một doạn mạch)
khi cần phân áp, đế phối hợp trở kháng, định hằng sô' thời gian...
1^1.3. Câu tạo
Điện trở có nhiều dạng:
- Điện trở than trộn: Bột than trộn với keo được ép thành thỏi, hai dầu có
dây dẫn ra (hình 1.la). Loại này rẻ nhưng độ chính xác thấp.
- Điện trô than phun: Bột than được phun theo rãnh hẹp xoắn trèn ống sứ
(hình 1.1 b). Loại này có độ chính xác cao hơn nhưng giá thành cao hơn.
- Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở suất lớn được quấn trên các
ỏng cách điện rồi tráng men phủ toàn bộ (hình l .lc) hoặc không phủ men
(hình ỉ.ld). Cũng có khi dây điện trở mảnh được quấn trên tấm clnu nhiệt
cách điện (hình 1.1 e).
Vì điện trở dây quấn có nhiều vòng dây nên gây ra cảm kháng (xem mục
1.3). Để giảm và trừ khử cảm kháng này, thường dùng hai cách: hoặc quấn

dày trên tấm dẹt chịu nhiệt cách điện (hình l.le) hoặc quấn chập đôi (hình
1.1 f) để hai vòng dây cạnh nhau có dòng điện chạy ngược chiều nhau.
Điện trở dây quấn chịu được công suất tiêu tán lớn, bền và chính xác
nhưng giá thành cao.
Các điện trở nêu trên có trị số điện trở cố định. Trong thực tế, còn chế tạo
các điện trở có trị số thay đổi trong một phạm vi nào đó, gọi là các biến trở
VR (variable resistor).
Biến trở là điện trở than phun hình vòng cung hay điện trở dân quấn, trên
đọ có một con trượt (hay con chạy) thay đổi được vị trí nhờ một trục xoay
(hình 1. lg). Biến trở có 3 đầu ra. Đầu giữa ứng với con trượt.
Con trượt chia điện trở vòng cung thành 2 phần: ,1 và 2. Tuỳ theo vị trí
con trượt mà trị số điện trở phần 1 và 2 sẽ tăng hoặc giậm nhưng tổng trị sô
là không đổi và là giá trị của biến trở. Các hình l.lh , i là hình dáng biến trở
than, trong đó hình 1.1 i là biếri trở cồng tắc; hình l.lj, k, 1, m, n, o là hình
dáng một số biến trở dây quấn.
Biến trở làm nhiêm vụ phân áp cờn gọi là chỉểt áp.
Ngoài ra, để thay đổi trĩ số điện trở chính xác, cỗh cổ biến trở vi chỉnh,
điều chỉnh bằng vít, không có núm xổày (hình 1.1 o).
8


Hình 1.1: Các loại điện trở cổ định và hiển trở
a) Điện trở than; h) Điện trở than phun; c -f) Điện trỏ dây quấn; ỊỊ - o) Biến trỏ.
1.1.4. Các thông số ảnh hương tới điện trở
Trị số của điện trở ]à một thông số cơ bản mà yêu cầu phải giữ nguyên
hoặc ít thay đổi. Trên thực tế, trị số này phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Điện trở phụ thuộc vào vật liệu chế tạo và kích thước dây điện trở:
R = p^

(1-2)

trong đó: p - điện trở suất của vật liệu chế tạo điện trở (Qm);
/ - chiều dài dây dẫn (m);

s - tiện diện dây dẫn (m2).
9


- Điện trở thay đổi theo nhiệt độ:
(1-3)

R t = R 0(l + a t° ) = R 0 + R ()a t° = R0 + AR
trong đó: R, - điện trở ở t°c (Q);
R0 - điện trở ở 0°c (Q);
a - hệ số nhiệt điện trở (độ ’).

Thông thường, kim loại có điện trở tăng lên khi nhiệt độ tăng (hệ số a > 0)
còn chất bán dẫn có điện trả giảm khi nhiệt độ tăng (a < 0). Nghĩa là: khi nhiệt
độ tăng lên thì kim loại dẫn điện kém đi còn chất bán dẫn dẫn điện tốt hơn.
Ngoài ra, trị số điện trở còn thay đổi theo độ ẩm, theo thời gian (lão hoá),
theo điện áp...
1.1.5. Các thông số cần quan tâm khi sử dụng điện trơ
/. Trị sô' của điện trở

Người ta không chế tạo các điện trở dử các trị số từ nhỏ đến lớn mà chỉ
chế tạo các điện trở có trị số theo tiêu chuẩn (bảng 1.1).
Bảng 1.1
< 10Q
0,33
0,5

1
1,5
2, .
3
3,3
3,9
4
4,7
.. 5
5,6
6
6,5
8
10

ũ.
10
12
15
18
.22
27
33
39
47
56
68
82
100
120

150

kQ
180
220
270
330
390
470
560
680
820

MQ

1
18
0,27
4,7
1,2
22
Ó,33
5,6
27
0,39
6,8
1,5
,0,47
1,8
8,2

, 33
39
. 0,56
■\ 2,2
10
2,7
47.
0,68
... 42 t
3,3
56
0,82
15 ’
, J r. 3,9
68
18
1,2
: 4,7 !'
82 '
22
5,6
; 100
1,5
6,8
120
1,8
8,2
150
2,2
10

180
2,7
12
220
3,3
15
3,9


Khi cần các điện trở không thuộc bảng trên thì phải chọn các điện trò'
gần sát nhất hoặc đấu nối các điện trở trong bang đê có điện trở với giá trị
mong muốn.
2. Độ chính xác của điện trở hay sai sổ của diện trở (tính theo %)
Điện trở đtrợc chế tạo theo 5 cấp chính xác:
Cấp 001 có sai số ±0,1%
Cấp 005 có sai số ± 0,5%
Hai cấp này được dùng trong mạch có độ chính xác cao như các mạch
đồng hồ đo.
Cấp I có sai số ± 5%
Cấp II có sai số ± 10%
Cấp III có sai số ± 20%
Ba cấp này được dùng ở các mạch điện tử thông thường.
3. Công suất cực dại diện trở tiêu thụ hay công suất tiêu tán tôi da ở
điện trở
(1-4)
Để điện trở làm việc trong phạm vi cho phép, không bị quá nóng dẫn
đến hỏng thì công suất tiêu tán thực tế ở điện trở phải nhỏ horn PR khoảng
(1,5 -2,0) lần.
Dải công suất điện trở khá rộng, từ 1/8W, 1/4W, 1/2W đến vài chục w.
4. Cúc tham số về đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo, v.v...

1.1.6. Kí hiệu điện trở trên bản vẽ điện (hình 1.2)
à)
R

VR

VR

Hình 1.2: Kí hiệu điện trỏ
a) Điện trở; h) Biến trỏ 3 dầu dây; c) Biến trở 2 đầu dây.
11


Trị số điện trở và công suất tiêu tán của điện trở thường được ghi trên bản
vẽ điện như hình 1.3.
■
- Giá trị điện trở tính bằng Q, chỉ ghi con số (hình 1.3a, d).
- Giá trị điện trở tính bằng kQ, ghi chữ k sau con số (hình 1.3b, e).
Giá trị điện trở tính bằng MQ, ghi chữ M sau con số (hình 1.3c
a)

5
-----1 X 1----d)

680
-----L z L j—

b)

2k

-----1 V h—

e)

3,9k
----- / -----

0)
4
f)

1M
I I-

0,56M
4 _ iL J -

Hình 1.3: Cách ghi giá tri điện trà và công suất tiêu tán của điện trở trên bản vẽ
a) 50 10W; b) 2kl2 - 5W; c) 1MQ - 1W; d) 680Q - Ck5W(l/2W);
e) 3,9kQ - 0,25W(1/4W); f) 0,56MQ - 0,125W(1/8W)
Trong lòng điện trở ghi công suất tiêu tán theo số La Mã. Khi công suất
tiêu tán nhỏ hơn 1W thì dùng gạch ngang hoặc gạch chéo:
- chỉ 1/2W = 0,5W
/ chỉ 1/4w = 0,25 w
//chỉ 1/8W = 0,125W

,

1.1.7. Cách đọc giá trị điện trơ
Có nhiều cách ghi giá trị trên thân điện trở. Khi thân điện trở đủ lớn,

người ta in trực tiếp giá trị lên điện trở, tính bằng Q với chữ cái chỉ bội số
của Q (R hoặc E = 10°Q, K = 103Q; M = 10ỎQ). Vị trí chữ cái là vị trí dấu
phảy giữa số nguyên và số thập phân. Chữ tiếp theo chỉ sai số (M = 20%;
K = 10%; J = 5%; G = 2% va F =T%): Ởnbfiftg ềiện tfở lớá, Công suất tiêu
tán cũng được ghi ngang trên thân điện trở.
Ví dụ:
4K7J là 4,7kQ ± 5% của 4,7kQ
Điện trở 4K7J có giá trị (4465 -T- 4935)Q
R3K là 0,3Q ± 10% của 3Q
Điện trở R3K có giá trị (0,27 -r 0,33)Q
12


Số cỏ nghĩa
thứ nhất

Số có nghĩa
thứ hai

Hình 1.4: Luật Y Ò U iị I I Ì Ì I I I trêu thíhì diện trở
Với các điện trở có thân nhỏ, dùng cách ghi vòng mầu quanh thán điện
trở như trên hình 1.4. Thông thường có 4 vòng: vòng 1 và vòng 2 chí con số
có nghĩa thứ nhất và thứ hai. Vòng thứ ba chí số sỏ' 0 tiếp theo (hoặc chí số
mũ luỹ thừa của hệ số nhân I0X). Vòng thứ tư chỉ sai số tính theo %.
Các giá trị ứng với 3 vòng đầu như trên bảng 1.2.
Bảng 1.2
Vòng mầu

Giá trị

Vòng mầu

Giá trị

Đen

0

Lục
(xanh lá cầy)

5

Nâu

1

Lam
(xanh lơ)

6

Đỏ

2

Tím

7

Cam

3

Xám

8

Vàng

4

Trắng

9

Vòng thứ tư chỉ sai số % có màu như sau:
- Nâu

sai số 1%

-Đ ỏ

sai số 2%

- Kim nhũ (nhũ vàng)

sai số 5%

- Ngân nhũ (nhũ bạc)

sai số 10%

- Màu thân điện trở

(không có vòng thứ tư)
sai số 20%

Hình 1.5 và 1.6 là các ví dụ về cách đọc điện trở theo vòng màu.
13


Đỏ
Tím

Vàng
Nhũ bạc

UI ■
2 7 4

10%

R =27.104± 10% =270« ± 10% của 270«
R =243« 297Q

4-

Hình 1.5: Cách dọc điện trở khi có 4 vò//ỉ» màn
Xảm

Đen
Lam
1
ĩ

/ỵ i
ịI I
1
1

1i
ỉ

1
1I
1

Màu thân
1

6

8

1

20%

R - 68.101± 20% =680« ± 20% của 680«
R =666,4«

4-693,6«

Hình 1.6: Cách đọc diện trỏ khi có 3 vònq màn
Trường hợp chỉ có 3 vòng màu mà vòng thứ ba là kim nhũ hay ngân nhũ
thì đó là điện trở có giá trị nhỏ hon 10Q. Vòng 1 và 2 là các con số có nghĩa.
Vòng thứ ba là hệ
1
X — -—

100

= X 10

_2

số

nhân (vòng kim nhũ:

X—

= xlO~i ; vòng ngân nhũ:

). Cách đọc như ví dụ trên hình 1.7.
Đen
Cam
Ngân nho

1

I

3 0 1
100

R:=30x—- =0,3«
100

Hình 1.7: Cách dục diện trở nhỏ hơn ỉ Oil
14


1.1.8. Đo điện trử bằng vạn năng kê
Dùng vạn năng kế có thể đo trực tiếp để biết giá trị của điện trở. Cách đo
như sau:
- Chuyển thang đo về thang X

lk ;

- Chập 2 que đo vào nhau;
- Chỉnh chiết áp ADJ để kim chỉ OQ;
- Nhả 2 que đo.
- Dí 2 que đo vào 2 đầu điện trở cần đo và đọc trị số trên đồng hồ (tính
theo kQ).
Chú ỷ khi đo:
- Nếu giá trị đo được nhỏ (kim lệch gần cực đại - gần về 0) thì cần chuyển
về thang đo nhỏ X 100CỈ, X 10Q, v.v... chỉnh 0 và đo lại.
Nếu giá trị đo được lớn (kim ít lệch - gần về oo) thì cần chuyển về thang
đo lớn X 100k, chỉnh 0 và đo lại.

-

- Khi đo điện trở trên mạch, phải tách một đầu điện trở ra khỏi mạch. Nếu
không, giá trị đo sẽ bị ảnh hưởng bởi các phần tử khác trong mạch đo liên
kết mạch (nối tiếp, song song, phân nhánh, có nguồn...).
- Khi đo điện trở rời (hình 1.8),
chỉ được cầm đầu que đo ép vào
điện trở ở một đầu tay (tay trái),
còn tay kia cầm vào cán cách điện
của que đo đé dí đầu que đo vào
điện trở. Nếu không, giá trị đo sẽ là
điện trở tương đương của điện trở
đo mắc song song với điện trở
người giữa hai tay. Nếu điện trở đo
có giá trị lớn thì sai lệch càng
nghiêm trọng (do điện trở giữa hai
tay của người lớn).
1.1.9. Các bài thực hành về điện trở
Bài 1. Tập đo điện trở bằng vạn năng kế (mục 1.1.8). Đo một số điện trở
rời, một số điện trở trên mạch in và một số biến trở.
15


Bài 2. Tính chọn (rồi đo kiểm tra
bằng vạn năng kế) điện trở để có
dòng điện yêu cầu (kiểm tra qua
ampe kế). Mạch đo như hình 1.9 với
các giá trị dòng yêu cầu cho trên
bảng 1.3. Bỏ qua điện trở ampe kế.

V u 0-

Hình 1.9: Mạch của hài 2
Bảng 1.3
TT
a
b

U(V)
12
12

R?

I (mA)
10
15

-

-

a) Điện trở cần có tính theo định luật Ôm

u

12V

I

0 .0 1 A

R = — = ——— = 1200 Q = 1,2kQ
Công suất tiêu tán trên điện trở:
AP = RI2 = 1200x0,Ol2 =0,12W
Chọn điện trở l,2kQ với công suất tiêu tán 2
Đo lại R và lắp mạch đo I.

X

1/8W = 1/4W = 0,25W.

Cấp nguồn và đo I. Nhận xét ?
b) Điện trở cần có là:
R = — = - ^ - = 800fi
I
0,015
Trong dải trị sô' điện trở (bảng 1.1) không có điện trở 800Q. Do vậy, ta
phải tìm biện pháp mắc nối tiếp, mắc song song hay mắc hỗn hợp để cố điện
trở tưomg đưoíng với trị số 800Q.
Cách 1: Dễ thấy, nếu mắc nối tiếp hai điện trở Ỉ80Q và 220Q sẽ có điện
trở 400Q. Vậy cần mắc nối tiếp hai điện trở 180Q, hai điện trở 220Q để có
điện trở 800Q như trên hình 1.10.
Công suất tiêu tán trên một điện trở 180Q là:
AP, = 180 X 0,0152 = 0,0405W. Chọn APj = 0,125 w .
16


^U = 12V^

1 = 15mA
180

180

220

220

-Ị y/ Ị—i // Ị—ĩ // ị- Ị // IHình 1.10: Đáp án hài 2h (cách 1)
Công suất tiêu tán trên một điện trở 220Q tó:
AP2 = 220 X 0,0152 = 0,0495W. Chọn AP2 = o,125W.
Cách 2: Có thể nối tiếp 2 điện trở
l,5k£2 và 100Í2 để có điện trở l,6kQ
Sau đó mắc song song 2 điện trở
1,6kQ để có điện trở 0,8kQ. Sơ đồ mắc
như hình 1.11.
Dòng qua mỗi nhánh song song là:
15mA/2 = 7,5mA
Công suất tiêu tán trên điện trở
1,5kQlà:

Hình 1.11: Đáp án hài2h
(cách 2)

APị = 1500 X 0,P0752 = 0,084375W. Chọn APị = 0,125W.
Công suất tiêu tán trên điện trở 100Í2 là:
AP2 = 100 X 0.00752 = 0,005625w . Chọn AP2 = o,125W.
vì 1/8W là công suất nhỏ nhất được sản xuất.
Cách 3: Cũng có thể dùng một điện trở l,5kQ và một biến trở 4,7kQ để

mắc song song như hình 1.12.
i3
— ]4,7k
■ T i l -------

(J=12V^

I = 15mA

1,5k

Hình 1.12: Đáp án hìù 2h (cách 3)
17


Khi toàn bộ biến trở 4,7kQ mắc song song với điện trở 1,5kQ (con trượt
dịch về tận cùng bên trái) thì điện trở tương đương sẽ là:
R=

4 7k X 1

- = 0,88k = 880Q > 800Q
4,7k + l,5k

Vậy: Chỉ cần dùng vạn năng kế đo điện trở tương đương rồi dịch con
trượt (như hình 1.12 là sang phải) để giảm trị số biến trở cho tói khi còn
0,8kQ. Nối mạch, cấp nguồn và đo dòng.
Kết luận: Khi điện trở tính ra theo yêu cầu mà không có trong dải trị số ở
bảng 1.1 thì phải phối hợp các điện trở được sản xuất theo bảng 1.1 nhờ mắc
nối tiếp, song song hay hỗn hợp. Việc này đòi hỏi có kinh nghiệm và nhẩm

tính nhanh với lưu ý:
- Khi mắc nối tiếp các điện trở thì điện
trở tương đương luôn lớn hơn điện trở
thành phần lớn nhất.

ty u 0-

- Khi mắc song song các điện trở thì
điện trở tương đương luôn nhỏ hơn điện trở
thành phần nhỏ nhất.
Bài 3. Như sơ đồ hình 1.13. Tính chọn
R để có dòng yêu cầu như bảng 1.4.

Hình 1.13: Mạch của hải 3

Bảng 1.4
TT
a
b

U(V)
18
24

R.
56QQ
lkQ

I(mA)
30

30

R?
-

a) Dòng trong mạch do điện trở Rị = 560Q tạo ra:
I = — =¿0,032A = 32mA
1 560
Dòng này lớn hơn dòng yêu cầu (chỉ là 30mA) nên phải nối tiếp thêm
điện trở R để giảm dòng, nghĩa là điện trở tổng phải là:
R 1+ R = ~
= 600Q
1
0,03
Suy ra:
18

R = 600 - R, = 600 —560 = 40Q


Bảng 1. ỉ không có điên trở 40Q nhưng có thể dùng 4 điện trở 1OQ mắc
nối tiếp nhau hoặc dùng 2 điện trở 18Q và 22Q mắc nối tiếp hoặc dùng 3
điện trở 120Q mắc song song, v.v... Để số linh kiện khác loại ít nhất, dùng
cách cuối cùng. Dòng điện qua mỗi điện trở là 30mA/3 = lOmA. Công suất
tiêu tán trên mỗi điện trở là:
AP = 120x 0,012 = 0,0 ỉ 20 w
Chọn loại điện trở 120Q - 0,125w . Mạch điện như hình 1.14.
-0" 18V <Ịắ120

-----

R, =560

I =30mA

120

G Z )----- '►
120
—

Hình 1.14: Đáp án hài 3a
b) Khi R] = IkQ, nguồn 24V thì dòng điện trong mạch là:
I, = - ^ i - = 0,024A = 24mA
1 1000
Dồng điện này nhỏ hơn dòng yêu cầu là 30mA. Do vậy phải tăng dòng
điện từ 24mA lên 30mA nhờ mắc Rj song song với một điện trở R.
Vì dòng 30mA ứng với điện trở toàn mạch:
24
R m = — = 800Q
0,03
nên ta có:

^= 800 =^

- =- ^ * Rị +R 1000 + R

Suy ra:
24V
R = 1Q- - X— = 4000Q = 4kQ

1000-800
Chọn R là 2 điện trở l,8kn và 2,2kQ
mắc nối tiếp. Mạch như hình 1.15.
Dòng điện qua 2 điện trở là:

Hình 1.15: Đáp án hài3h
19


24

I = — —— ----- = 6mA
R 1800 + 2200
Công suất tiêu tán trên điện trở 1,8Q và 2,2kQ là:
AP| = 1800x 0,0062 = 0,0648w -> Chọn 4Pj = 125W
AP2 = 2200 X 0,0062 = 0,0792W -> Chọn 4P2 = 125W
Cũng có thể mắc song song điện trở Rj = lkQ với một biến trở 4,7kQ rồi
điều chỉnh con trượt biến trở để có điện trở song song tương đương là 800Q
(đo bằng vạn năng kế). Mạch điện tương tự hình 1.12.

Hình 1.16: Biến trởdùriíị lùm chiết áp để tạo điện áp cần thiết
Bài 4. Điện trở có thể dùng để phân áp, tạo một điện áp cần thiết. Như
trên hình 1.16, nguồn 24VDC cấp cho một biến trở lOkQ. Đầu ra lấy trên
con trượt và đầu b của biến trở. Dòng điện qua biến trở từ a đến b và điện áp
rơi trên phần điện trở gạch chéo có điện áp:

K VR

k vr

Khi con trượt ở vị trí trổn cùng (điểm a) thì Rcb = R vr và điện áp U' bằng
điện áp nguồn. Khi con trượt ở vị trí dưới cùng (điểm b) thì Rcb = 0 và điện
áp U' = 0. Vậy con trượt dịch từ dưới cùng (điểm b) lên trên cùng (điểm a)
thì U' tăng từ 0 đến Unguồn (Ư = 0 + 24V).
Bài 5. Nguồn Uvăo = 24VDC cấp cho chiết áp VR như hình 1.16. Điện áp
ra Ưra cần thay đổi từ 4V - 24V. Vẽ mạch phân áp và tính điện trở.
Vì điện áp ra tối thiểu là 4V chứ không phải o v như bài 4 nên cần có một
điện trở hạn chế điện áp về 0. Do vậy, phải mắc nối tiếp với VR một điện trở
R sao cho điện áp rơi (hay sụt áp) trên nó là 4 V. Sơ đồ mạch như hình 1.17.
20


1
VR
u ,-

<3------ >
---- *

I
R /

* __________ -

L

(jP

I

•—

u,

*

Hình 1.17: Đáp án của hài 5
Ớ mạch nối tiếp VR và R, điện áp rơi trên các điện trở tỉ lệ với điện trở
(vì cùng dòng điện) nên ta có:
U ỵr _ ^VR
ƯR
R
Điện áp rơi trên R là 4V nên điện áp rơi trên VR phải là 24V - 4V = 20V:

UVR _ 20 _ Rvr _ ỊQkQ
ƯR ~ 4 ~ R
0
Suy ra:

R

„ 4xl0kQ
R = ----- —---- = 2kQ
20

Công suất tiêu tán trên R:
AP = RI2 = 2000

'

24

,2000 + 10.000

Ỹ
- 0,008W

nên chọn AP = 0,125W.
1.1.10. Một số loại điện trở đặc biệt
a) Điện trở nhiệt (Thermistor)
Điện trở nhiệt (hay nhiệt điện trở) là điện trở có trị số điện trở thay đổi
theo nhiệt độ.
Có 2 loại nhiệt điện trở. Loại có trị số điện trở tăng khi nhiệt độ tăng gợi
là nhiệt điện trở dương. Loại có trị sô' điện trở giảm khi nhiệt độ tăng gọi là
nhiện điện trở âm.
Kí hiệu nhiệt điện trở như trên hình 1.18. Trị số điện trở trên sơ đồ là trị
số ở 25 C.
21


b) Điện trở tuỳ áp (VDR - Voltage Dependent Resistor)
Điện trở tuỳ áp VDR (hay varistor) là điện trở có trị số điện trở thay đổi
theo điện áp đặt lên nó.

Hình 1.18: Kí hiệu của điện trở nhiệt

Hình 1.19: Kí hiệu của VDR

Khi điện áp đặt lên VDR nhỏ hơn giá trị quy định thì VDR có điện trở rất
lớn. Khi điện áp đặt vào VDR tăng lên khi thì điện trở VDR giảm. Giá trị

điện áp quy định là một thông số đặc trưng cho VDR.
Điện trở tuỳ áp thường được dùng để mắc song song với các cuộn dây có
độ tự cảm lớn nhằm dập tắt điện áp cảm ứng lớn lúc ngắt mạch tránh gây hại
cho các linh kiện khác.
c) Điện trở quang (Photo Resistor)
Điện trở quang (hay quang trở) là điện
trở có trị số điện trở (thường là giảm) khi
bị ánh sáng (trông thấy, hồng ngoại)
chiếu vào '

I ~

Ị

Hình 1.20: Kí hiệu của quang trở

Kí hiệu quang trở như trên hình 1.20.
Quang trở thường được sử dụng trong các mạch tự động, điều khiển bằng
ánh sáng: phát hiên đối tượng (do cản ánh sáng); bạt đèn tự động khi trời tối;
tự động điều chỉnh độ nét, độ sáng ở màn hình LCD, camera...
1.2. TỤ ĐIỆN
1.2.1. Tụ điện là gì?
Hai vật dãn (thường là hai tấm kim loại) đặt gần nhàu và cách điện nhau
tạo thành một tụ điện (hình 1.21).
Hai tấm kim loại gọi là hai bản cực của tụ điện.
Tụ điện được đánh giá bôi một đại lượng gọi lầ điện durtg. Điện dung của
tụ điện phẳng ở hình 1.21 được tính theo biểu thức:


C = 8,85.1(T12s —

d

(1-5)

trong đó:
8 - hằng số điện môi tương đối của chất cách điện (điện môi);

s - diện tích đối diện giữa 2 bản cực, (m2);
d - khoảng cách vuông góc giữa 2 bản cực, (m).
Đơn vị điện dung c là F (Fara).

Chất điện môi

Hình 1.21: Nguyên lí cấu tạo một tụ điện
Fara là đơn vị rất lớn nên thực tế thường dùng các ước số của Fara:
1 micrô Fara = 1giF = 10~6F -> 1F = 1,OOO.OOOpF
1 picô Fara = 1pF = 10~12F -► 1F = 1.000.000.000.000pF
lp F = 1.000.000F
1 nanô Fara = 1nF = 10~9F

1F = 1.000.000.000nF
lp F = 1000nF
lnF = 1000pF

1.2.2. Cấu tạo và phân loại
1.
Tuỳ theo chất cách điện (chất điện môi) giữa 2 bản cực của tụ điện mà
tụ điện được chia ra theo tên gọi của chất cách điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ
mica, tụ gốm, tụ dầu, tụ sứ, tụ hoá hay tụ điện phân (loại tụ mà giữa 2 bản
cực là một dung dịch hoá học), v.v... (hình 1.22).

ở tụ hoá (hình 1.22e), thường vỏ bằng AI là bản cực âm. Bản cực dương ở
giữa bằng Cu hay Al. Hai bản cực phân cách bởi một lớp mỏng chất điện
23


phân mà khi có điện áp tác động lên 2 bản cực sẽ xuất hiện một màng oxyt
kim loại không dẫn điện, đóng vai trò như lớp điện môi.
2.
Tuỳ theo trị số điện dung của tụ điện là không thay đổi hay thay đổi
được mà tụ điện chia ra 2 loại:
-Tụ điện có điện dung cố định
Loại này như trên hình 1.22.

a) Tụ giấy; h) Tụ mica; c) Tụ dầu; d) Tụ gốm; e) Tụ hoá.
Để tăng điện dung của tụ, như
biểu thức (1-5), phải tăng hằng
số điện môi s (chất5cách điện tốt)
hoặc giảm khoảng cách d giữa 2
bản cực hoặc tăng diện tích đối
diện s giữa 2 bản cực. Cách cuối
cùng đưọc tận dụng nhưng để
gọn lại, người ta làm 2 bản cực
kim loại nằm xen kẽ giữa 2 bản
giấy cách điện (hình 1.23) rồi
cuộn tròn lai.

Lá kim loại

Hình 1.23: Cấu tạo của tụ giấy

- Tụ điện có điện dung thay đổi được (trong giới hạn nào đó). Loại này
gồm 2 nhóm là tụ xoay và tụ tinh chỉnh.
Tụ xoay (hình 1,24a) gồm 2 lá nhôm xen kẽ nhau, một lá cố định, một lá
động xoay được quanh một trục cố định. Điện môi là không khí. Khi xoay lá
động, diện tích đối diện s giữa 2 lá thay đổi nên điện dung của tụ điện thay
đổi. Điện dung lớn nhất khi 2 lá trùng nhau.
Để tăng/điên dung (tăng S), bản cực tĩnh và bản cực động được thay bằng
nhiều lá ghíép lại (hình ĩ.24b và a).

Loại tụ xoay có điện dung từ 0 đến khoảng 200pF.
Tụ tinh chỉnh: cũng gồm 2 hay nhiều lá nhôm xen kẽ (hình 1.25). Điện
môi cách li là mica, màng chất dẻo. Vị trí lá động thay đổi nhờ tuôcnơvit.

25


Kí hiệu của tụ điện trên bản vẽ điện như hình 1.26.
y
b)

c) y

1 u

Hình 1.26: Kí hiệu tụ điện
a) Tụ thông thường; h) Tụ hoíi; c) Tụ xoay; d) Tụ tinh chỉnh.
1.2.3. Quá trình nạp điện và phóng điện của tụ điện
Như sơ đồ hình 1.27a, khi đóng khoá K về vị trí 1, tụ điện
điện từ nguồn u qua điện trở R.

c được nạp

fìc

+

b)

t

t

vờ dòng điện khi nạp, phóng

Lúc đầu, do điện áp trên tụ điện khổng có (ur = 0) hên dòng điện nạp ir
lớn nhất:
•

lc

26

lR -

Ư
R


Trong quá trình nạp, uc tăng dần và dòng nạp ic giảm dần vì:

.
ư -u r
irc =1»R = --- —
R
Khi tụ nạp đầy (nạp no) thì uc = u (bằng điện áp nguồn) và ỉc =0. Đường
biểu diễn uc và ic theo hàm mũ như trên hình 1.27c.
Thời gian nạp đầy tăng khi tăng R (vì dòng nạp nhỏ) và khi tăng
phải nạp lâu). Tích RC gọi là hằng số thòi gian

c (vì

x = RC,(s)

(1-6)

Thời gian nạp đầy trong thực tế có thể coi là t = 5t.
Khi đóng khoá K về vị trí 2, tụ điện c sẽ phóng điện ngược lại qua R, từ
bản cực (+) về bản cực (-) như hình 1.27b. Lúc đầu dòng phóng lớn nhất:

Trong quá trình phóng điện, do điện áp uc giảm dần nên dòng phóng
ic cũng giảm (hình 1-27c). Khi phóng hết thì uc = 0, ic = 0. Thời gian phóng
hết của tụ điện khoảng 5x với hằng số thời gian T = RC.
Khi tụ điện (loại trừ tụ hoá) mắc vào mạch điện xoay chiều như trên
hình 1.28 thì tụ điện được nạp điện và phóng điện liên tục. Quá trình xảy
ra như sau:
a)

+

J RI

------------±4

b)

1
0.-------------

t

J Ri

+

t

------------ Zfi

----------T 7

Hình 1.28: Tụ điện trong mạch xoay chiều
Ở nửa chu kì dưomg của nguồn (hình 1.28a), tụ điện được nạp với cực
dưorng bên trái hình vẽ qua điện trở R. ở nửa chu kì âm của nguồn (hình
1.28b), tụ điện phóng điện và được nạp ngược lại với cực dương bên phải
27