250 Bài tập kỹ thuật điện tử

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.97 MB, 216 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

NGUYỄN THANH TRÀ - THÁI VĨNH HIỂN

250 BÀI TẬP

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2></div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Chưởng 1

ĐIỐT

1.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Hiệu ứng chỉnh lưu của điốt bán dẫn là tính dẫn điện khơng 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 dịng điện Id chảy qua điốt được viết như sau:

~^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 tốn các thơng số có liên quan đối với
các mạch điện dùng điốt.

úhg dụng quan trọng của điốt là:

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

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).

Mơ hình gần đúng để mơ tả điốt trong các mạch điện được xem như:
a) Là một nguồn điện áp lý tưởng có nội trở bằng khơng khi điốt
chuyển từ trạng thái khố 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)

Cịn 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 mơi trường tính theo độ K.

Tĩiay các đại lượng tưcíng ứng vào biểu thức ta có:
U, = ^ = ^ M . 2 5 . 2 7 , n V

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

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:
K = — =

u .. 0,5
Id 2.10-3

= 250Q
b) Tương tự tại Uq = -lOV
Ta có Id = l|iA nên;

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 Ij3 và Up tương ứng để xác định AUß và AIp như sau:

ỉ„ = 4niA; U^ = 0,76V

ẩ In(mA)
Ip = OrnA; ưp = 0,65V

AIp = 4 m A - OmA = 4m A
A Ud = 0 , 7 6 V - 0 , 6 5 V = 0 ,1 1 V

Vậy:

" AI„ 4.10-’

30
25
20

10

AI.

AI, u (v;
---►

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

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

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; Ud = 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 tưig 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 cơng tác tĩnh Q[Ư£)o; 
liX)]-b) Xác định giá ừị điện áp trên tải Ur.

Bài giải

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

u

D

R.
IkQ

u.

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: ĨD=- E lOV

R 10'o = 10mA

Tại I|J = 0 la có lì = U|J + (OA).R,
Up = E| -lO V

Ịíi) ■ <’

Đường tải rnột chiều
(R_) được dựng như trên hình
1-4. Đường tải một chiều
(R_) cắt đặc tuyến (V-A) tại
đicm công tác tĩnh Qflix>
UdoI với toạ độ tưcmg ứng:

I[)0 = 9,2 5 m A
Upo = 0 ,7 8 V

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

u „ =I„.R, =I„,.R, =9,25.10-M 0’ =9,25V
Hoặc Ur, c ó thể được tính:

Ur, = E - Udo= 10-0,78 = 9,22V

Sự khác nhau trong hai kết quả trên do sai số khi xác định theo đồ thi
biểu diễn đặc tuyến V-A đối với điốt trên hình 1-3 và hình 1 -4.

Bài tập 1-6. Tính tốn 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 - Udo= 10V -0,7V = 9,3V

©

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

Bài giải

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

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

Udo = 0,7V. Hình 1-6

( 8 j Bài tập 1-8. Tính tốn lặp lại cho bài tập 1-6 bằng cách tuyến tính hố
đặc tuyến V-A cho trên hình l-3b và điốt loại Si.

Bài giải

Với việc tuyến tính
hố 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 hố
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 hồnh
(Ud) như trên hình 1-8.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

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 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 - U p = 8 - 0 ,7 = 7,3V Hình 1-9
Dịng 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

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

= 0,3V đối với 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

và E sẽ là:

r r 11

Hình 1-10

R 5,6.10 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

R-5,6kQ

Hình 1-11

Id Uo,=OV I„= I,,= I,= 0A = I,
—•—•

u.rn 12V D. D2

r :
5,6kfí

ĩ T uR ra

Hình 1-12

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 -I 2 V

Nếu theo định luật Kirchoff ta cũng sẽ có kết quả như trên.
E - U D, = 0

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

+ u , - D Si
E ,=10V R 4,7kQ

(^1^ Bài tập 1-13. Cho mạch điện dùng điốt như hình 1-13
Xác định các dịng 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 1-14
Hình 1-13

Qiọn điện áp ứiơng cho điốt D loại Si 0,7V ta vẽ lại sơ đồ trên như hình 1-14.
Dịng điện I được tính:

, ^ E . E - U „ ( 1 0 .5 - 0 ^ )
R,+R2 (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, loại Si 0,7V. Sơ đồ 1-15
được vẽ lại như hình 1-16.

Dịng điện I được tính

R

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

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Hình 1-15 Hình 1-16

Nếu chọn Dị và D, giống nhau ta có dịng 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 ,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:

I R

E|=20V 2,2kQ

— N— 1
D.
D,

------ i E,=4V +

---►^ẠA—
R 2.2kn

E, -4 :^ 0 V -^E2=4V

Hình 1-17

Dịng điện I được tính:

Hình 1-18

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

E t l 2 V

Bài tập 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, cịn điốt D| sẽ ln ln
khố 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,, .

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. 3,3.103-=0,212mA

d, ¥ Si
h

4-AAAr
Theo định luật Kirchoff về điện áp

vịng ta có:

5,6kfì

Hình 1-21

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Hay
Do đó:

Ur = E -Uc^-Uọ^ = 20-0,7-0,7= 18,6V
, _ u 18,6

I = — — - ^ = 3 ,3 2 m A
R, 5,6.10^

Theo định luật Kirchoff về dịng 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 lơgic 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 thơng cho chúng bằng

0,7V thì Dị sẽ ln ln thơng cịn Dj ln ln bị khố. Mạch điện được vẽ
lại như hình 1-23.

(1 ) * - i

E.=10V

Si ưDI

(0)

E, ov

D,
Si

■S

u

ra
+

E * :r io v

1

t I

'-0.7V

-• *- ura

R ^ i k n

Hình 1-22

Điện áp ra sẽ là:

Hỉnh 1-23

U „ = E - Ud,= 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 lơgic
AND dương). Xác định dịng điện ra (I„) và điện áp ra (U^) ưên tải R.

Bài giải

*

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

ãô ãã

E - i r l O V

0 , 7 V u

u

D2 Ira

R ^ Ikn
"ị^ElOV

Hình 1-25

Điện áp ra chính là điện áp thơng cho điốt D2 và bằng Up . Vây ta có:
=0,7V .

Dịng điện qua tải R cũng chính là dịng qua D2 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.

u

V 2

D

R 2kQ

Hình 1-26

Bài giải

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

+
u

+
R S 2kQ

Ude

a) 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 2 k Q

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 ,3 1 8 (2 0 -0 ,7 ) = -6,14V

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

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 tốn 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 (2 0 0 -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 = 2 0 V ).

(^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

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

thơng, khố 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.

+

a) b)

+
R. .> ư

> *'•' <
2,2k<:ì :

<

2.2k ỉìi

ÌRj2.2kO

t(s)

d) Hình 1-31

b) Giá irị điện áp một chiểu trên tải R( sẽ là:
=0,63U,„ =0,636^:

♦ U.,(V)

u..

5 __

0 T 7 t(s)

2

= 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.

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Bài gỉải
t Ư,(V)

a) Hình 1-32 b)

5V

U R U

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
giảm xuống đến -5V ở nửa chu kỳ âm. Sau
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
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
thơng trở lại và q trình sẽ lặp lại như phân tích trên. .

Dạng điện áp ra được biểu diễn như trên hình 1-34:

Hinh 1-33

' U JV )

25

^ = 2 0 V + 5 V = 2 5 V
5 // — 71--- J
-5

2

Hình 1-34 b)

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

20

-10

Uv(V)

■ H Ị ^

U = 5V

u.

u

+
R u

t(s)

a) Hinh 1-35

Bài giải

Giả thiết điốt D lý tưởng.' Trong khoảng thời gian từ O-í-T/2 với

Uv = 20V điốt D thơng hồn tồn, 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 = o v

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)

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

Bài giải

Với giả thiết điốt D lý tưỏng, nó sẽ thơng 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 < 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.

v ị

ura

4V

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

R

AÂAr

D i : 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
vịng ta có:

U v + Ud - U = 0

hay 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
áp vào (U v ).

ư.

U „ ị'o ,7 V

T ĩ

u -iAv

™

Hình 1-44

Hình 1-45

Với điện áp vào Uv < 3 ,3 V điốt ở

trạng thái thơng hồn 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.

a) Xác định các giá trị điện áp Ur,

u„

dòng điện Iz qua zener và công suất
tiêu tán trên zener

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

R

AA/V-Ikn

Ư^=16V U^=10V2

Pz„,a.=30mA

l,2kQ^'

Hình 1-46

Bài giải
a) Để thuận tiện cho việc

tính tốn 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

.

^ +

,

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:

U

r

= 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

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

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 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 ln ln 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=32m A

R = - ^

u.,-u.

5 0 -1 0 250Q

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

trong trường hợp 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= 5 0 - 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 = 4 0 - 3 2 = 8mA
Điện trở tải cực đại sẽ là:

R

u

10T = 1 250 fì= l,25k D

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.

0

30 ) Bài tập 1-30. Cho mạch điện dùng điốt ổn áp (zener) như trên 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;

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

U,R, + U ,.R = U vR ,

Nên

R.

R Vmin

Thay các giá trị Uz, R, R,
ta xác định được được Uvmin là:

__j^a a. . _ Ìr L

220 ũ

U y= ? ƯJ,=2 0 V í ^ R. <
-Jzmax=60rn A

Hình 1-52

U , „ , = 2 0 . í t H 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 ~ “ ^ • Ỉ R m a x Uz

= 220. 76,67.10-^ + 20 = 36,87V

Đồ thị biểu diễn vùng ổn áp của mạch được biểu diễn như trên hình 1-53.
1.3. ĐỀ BÀI TẬP

Bài tập 1-31. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-54. Xác định
dịng điện I với điều kiện đặc tuyến V-A của điốt được tuyến tính hố.

Si

12V

p. lỌỌÃĂ/V—►
I

R,

a) b)

Hình 1-54

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

(^3^ Bài tập 1-32. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-55. Xác định
giá trị dịng điện qua điốt Iu và điện áp ra trên tải R.

-5 V

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 2 k n

u

ra

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,2 k n

a) Hình 1-57

R D

A Ha f k . D

•w

v---20V 6,8kQ

b)

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

E ' .R

• - ---- 1»... v w —

+ 12V Si 4 71^

U., R.

lOV Ge Si

0 2$ - Ge

a) Hình 1-58

l,2 k n

R,

: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

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.

E Ịiov

'' I

E, T16V

D , ị Si

U.

D |Ặ Si

D, i Si Si

I '

U.

R IkD

12V

a)

Hinh 1-60 b)

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

u

r - A ^

Ik d Ỷ 0,47kQ

E T 20V D2?® ®

ra ỉ

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.

0

4 0) Bài tậ p 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

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Si

--- l i - .

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

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

‘ U^(V) R

- A A A

10 Ikn

0

-10 2 \ y

-a) Hình 1-67

+

b)

(^4^ Bài tậ p 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)

0

46 ) Bài tậ p 1-46. Q io 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

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

(^4^ Bài tập 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<fc).

‘ U^(V)

170

0 tV ỵ-p t(s)

-170

2

v y

-R,2,2kn

2,2kQ

a) Hình 1-70 b)

(4^ Bài tập 1-48. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-71. Vẽ dạng
điện áp trên tải.

D R1 I

— w v
Uy Si 2,2kfì

a)

Uv Si 5V ưra

b)

Hình 1-71

c)

^^4^ Bài tập 1-49. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-72
a) Xác định các giá trị Uị, I„ và Ir với Rị = 180Q.

b) Lặp lại tính tốn như câu a) vói R, = 470Q.

c) Xác định khoảng biến đổi R( sao cho mạch vẫn luôn luôn ở trạng

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

'r.

+ 220 n

20V

U = 1 0 V í

í

R . |
• —

Pzrnax=400mW

+

u.

Hình 1-72

(5^ Bài tập 1-50. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-73. Xác
định khoảng biến đổi của điện áp vào để điện áp ra trên tải luôn ổn
định U, = U, = 8V.

R

• ^A ^

-91Q

P ^ „ = u ,

U = 8 V

i

Pz.ax=400m W _

í

ro,22ko

Hình 1-73

Bài tập 1-51. Cho mạch điện dùng điốt như trên hình 1-74. Xác định
giá trị điện áp ra một chiều trên tải với trị hiệu dụng điện áp xoay
chiều trên thứ cấp của biến áp bằng 120V = Ui (rms).

Hình 1-74

Bài tập 1-52. Cho mạch điện như hình 1-75.
Biết

u„

= lOV

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

R, = 2 0 kQ
R, = 5 kQ
Giả thiết điốt là lý tưởng,

Khi thông điện trở thuận R,h = OQ
Khi tắt điện trở ngược R„g = ooQ

Hãy xác định điện áp trên R,.

v w 
-' J .©

D

R, R.

Hình 1-75

Bài tập 1-53. Cho mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ như hình 1-76.
Nếu biết u„ = sincot; giả thiết điốt D là lý tưởng. Hãy xác định biểu
thức điện áp trên R,.

K

AAAr

D

R, u,

Hình 1-76

Bài tập 1-54. Cho mạch điện dùng điốt Zener như hình 1-77.
BiếtU, = 8,2V, d ò n g l,= lA

R , = lOQ.

Tính điện trở bù R, để đảm bảo u ; = ư , = 8,2V khi điện áp u tha) doi
10% quanh giá trị u = 12V.

R.

+•-t

ư

ị

A/W

ạ

R.

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

Bài tập 1-55. Đề và sơ đồ lặp lại bài 1-77.
- Xác định điện áp trên Rj.

- Xác định dịng qua điốt Zener Dj.
- Xác định cơng suất tiêu tán trên D^.

Bài tập 1-56. Cho mạch điện như hình 1-78.

Nếu biết điện áp một chiều là 12V, điện áp trên LED là 2V, dòng qua
LED là 20mA.

a) Hãy xác định điện trở hạn chế Rị.

b) Nếu mắc song song 10 LED thay cho một LED trong sơ đồ. Hãy xác
định điện t r ở c ầ n thiết.

+> Ị

Ỵ

ư

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

Chưong 2

TRANSISTOR LƯỠNG

cực

VÀ TRANSISTOR TRƯỜNG

2.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Transistor lưftig cực (BJT) gồm ba lớp bán dẫn p và N ghép xen kẽ nhau;
tuỳ thuộc vào các tiếp giáp P-N mà hình thành hai loại transistor: P-N-P
(transistor thuận) và N-P-N (transistor ngược) như ký hiệu trong hình 2-1.

+ c

I

B

c

ỉ.

B

-t

T ransistor riguợc T ransistor thuận

a) N-P-N b) P-N-P

Hình 2-1. Ký hiệu hai loại transistor N-P-N và P-N-P

Chiều của dòng điện một chiều chạy qua transistor được chỉ trong hình
vẽ trùng với chiều mũi tên quy ước cực emitơ.

Để làm việc ở chế độ khuếch đại, điện áp nguồn E được cấp cho cực

E-c

tuỳ thuộc vào loại transistor được chỉ trong hình 2-1. Điện áp phân cực cho
tiếp giáp B-E phải luôn là phân cực thuận, tức là đối với transistor N-P-N cực
haza phải dương so vói cực emitơ, ngược lại, đối với transistor thuận P-N-P
cực B phải âm hơn so với cực E.

Trong cả hai loại transistor, các dịng điện đều có thể coi như tập trung
tại một nút

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

Có ba cách mắc sơ đồ cơ bản của transistor là emitơ chung (EC) bazơ
chung (BC) và colecto chung (CC) căn cứ vào cực nào được lấy làm điểm
chung cho cả đầu vào và đầu ra.

Trong các sổ tra cứu và thuyết minh thường cho các thông số và đặc
tuyến theo sơ đồ mắc EC hay BC.

Đối với sơ đồ mắc BC dòng điện vào là Ig, dòng điện ra là Ic, hệ số
khuếch đại dòng điện tĩnh a được xác định:

a = Ì £ = _ k _ < i

h I c + I b

thực tế hệ số a vào khoảng (0,9 ^ 0,99).

Đối với chế độ xoay chiều, khi điểm làm việc thay đổi trên đặc tuyến
ra, hê số khuếch đai dòng xoay chiều a = trong đó A Ie là biến thiên
dòng điện emitơ còn AIc là biến thiên dòng colectơ.

- Sơ đồ mắc emitơ chung (EC): dòng điện vào là dòng Ig, dòng điện ra
là dơng Ic- Hệ số khuếch đại dịng điện tĩnh được xác định;

tuỳ thuộc vào loại transistor p có giá trị từ vài chục đến hàng trăm lần. Ic và
Ib là giá trị dòng điện tại điểm làm việc tĩnh.

ở chế đô xoay chiều hê số p đươc xác đinh p = .
AIb

Nếu biết hệ số khuếch đại a có thể xác định được hệ số p và ngược lại:

a = ^ v à p = “
p + 1 " 1 - a

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

AI, Ib,
Điện tri ra R„ = rcB = ^

AI,

Để transistor lưỡng cực làm việc bình thường ngồi điện áp cung cấp E cho
cực E và

c

cần một điện áp phân cực một chiều đặt vào Bazơ-Emitơ gọi là thiên
áp. Điện áp này dùng để thiết lập chế độ một chiều và điểm làm việc tĩnh.

Thiên áp ban đầu UggQ sẽ quyết định dòng điện tĩnh, độ khuếch đại,
độ méo.

u B£o « (0,2 4- 0,6) V đối vói transistor Ge

UggQ » (0,5 4-1,0) V đối với transistor Si.

Có ba cách tạo thiên áp cho transistor.
- Tạo thiên áp bằng dịng bazơ (hình 2.2a)
TTiiên áp UggQ được xác định

Suy ra điện trở R| cần thiết

E - U -^BEO

Trong đó: E là điện áp nguồn;
Ug£Q là thiên áp cần tạo ra;

IgQ là dòng bazơ xác định theo UggQ trên đặc tuyến vào của transistor.

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

- Tạo thiên áp bằng phương pháp phân áp (hình 2-2b)
Thiên áp UggQ = Ip.Ra- Suy ra

D _ ^BEO

trong đó Ip - dòng phân áp I

R| + R2

Ip được chọn bằng (4 ^ 10)Igo

Nếu cho trước ư ggo xác định được Igo trên đặc tuyến vào của transistor.
Điện trở R| xác định từ biểu thức:

^BO “ E - Ip.R2 = E - UggQ

E - U

Suy ra R, BEO

ĩ p + l B O

Trong trưịmg hợp có điện trở mắc ở emitơ thì trong các cơng thức trên
phải tính đến sụt áp một chiều trên điện trở đó.

- Chế độ một chiều và đường tải một chiều.

Xác định điểm làm việc tĩnh 0; khi cung cấp cho bazơ thiên áp ban đầu
Ubeo . thì sẽ thiết lập dịng tĩnh và điện áp một chiều Ư^EO • Toạ độ của
điểm làm việc tĩnh

o

(Ic o ’UcEo)- Điểm

o

cũng chính là giao điểm của
đường tải một chiều với đưòng đặc tuyến ứng vói dịng Igo (hình 2-3).

a) b)

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

- Đường tải một chiều là sự phụ thuộc dòng Ic vào điện áp ứng với
điện trở tải một*chiều và được xác định theo biểu thức;

u „ = E - Ic.R=

£

Cách dựng: Cho = 0 -> I,, = — , xác đinh đươc điểm B.
Cho = 0 ^ u„ = UcE = E, xác định được điểm A.
Nối điểm A với B được đường tải một chiều.

- Đường tải xoay chiều R_, cũng được xây dựng trên đặc tuyến ra nhưng
đối với điện trở tải xoay chiều, tức là khi có tín hiệu vào, đó eũng là đường
thẳng và đi qua điểm làm việc tĩnh o .

Cách dựng: Từ điểm U^gQ trên trục hoành, cộng thêm một điện áp bằng
I(,qR_ , được điểm A'. Kẻ đường thẳng qua hai điểm o và A', được đường tải
xoay chiều.

E

Cũng có thể xác định dòng !(, = — được điểm B' trên trục tung, kẻ
đường qua B' và o cũng nhận được đường tải xoay chiều.

Trong các bài tập áp dụng, có thể sử dụng một trong hai cách trên, tuỳ
từng trường hợp cụ thể.

- Transistor trường (FET) là loại transistor được chế tạo dựa vào hiệu
ứng trường, đó là điều khiển độ dẫn điện của bán dẫn loại N hay p, nhờ một
điện trường bên ngồi.

Có hai loại FET - đó là J-FET (điều khiển bằng tiếp xúc P-N) và
MOSPET là loại FET có cực cửa cách ly bằng lớp ơxit. Hình 2-4 là ký hiệu
JFET kênh N và kênh p.

G

D D

a) J-FET kênh N b) J-FET kênh p

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

s - là

cực nguồn
D - cực máng
G - cực cửa.

Vì phân cực cho cực cửa của J-FET luôn là phân cực ngược nên điện trở
vào rất lớn và dòng điện ly = Iq = 0; Iß = Ij.

Dịng Iịj được điều khiển bằng điện áp đặt vào cực cửa Uqs và được xác
định bằng biểu thức:

u

OSK

trong đó U gs là điện áp bất kỳ đặt vào G-S;

Ugsk là điện áp khoá ứng với dòng Iq = 0.

Quan hệ giữa Ijj và Uqs được diễn tả bằng đặc tuyến truyền đạt còn quan
hệ Iq= f(ƯDs) với các trị số Uqs khác nhau được gọi là họ đặc tuyến ra. Đây
là hai đặc tuyên đặc trimg cho FET, căn cứ vào đó, có thể xác định gần đúng
các thơng số của

FET-b)

Hình 2-5. Đặc tuyến truyền đạt (a) và đặc tuyến ra (b) của J-FET kênh N

Hỗ dẫn của FET: g„ = hay mS (milisimen) chi’ rõ khi điên

AUqs V

áp đặt vào cực cửa thay đổi IV thì dịng Iß thay đổi bao nhiêu mA.

MOSFET gồm hai loại: MOSFET kênh đặt sẵn và MOSFET kênh
cảm ứng.

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

b)

Hình 2-6. Đặc tuyến truyền đạt (a) và đặc tuyến ra (b) của MOSFET kênh N đặt sẵn

Căn cứ vào đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra có thể xác định gần
đúng các thông số của MOSFET.

- MOSFET kênh cảm ứng: chỉ khi đặt vào cực cửa điện áp ngoài (kênh
N là điện áp dương), thì kênh dẫn điện mới hình thành và mói có dịng điện
chạy qua (hình 2-7).

Phân cực cho FET.

Có hai phương pháp phân cực (tạo thiên áp) phổ biến cho FET: tạo thiên
áp tự cấp và dùng phân áp.

b)

Hình 2-7. Đặc tuyến truyền đạt (a) và đặc tuyến ra (b) của MOSFET kênh cảm úhg N

Phưcmg pháp tự cấp sử dụng ngay dòng ĩj) chạy qua R s tạo sụt áp và dẫn

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

Vì 1(3 = 0; Ip = Ij

nên

U

rs

= I

d

-R

s

= U

qs

; cực (+) đặt vào cực s và cực (-)

đặt vào cực G.

Rị - gọi là điện trở tạo thiên áp.

Rq - là điện trở dẫn thiên áp; Ro có trị số lớn hàng chục hoặc trăm kQ.

R , = - ^

Hình 2-8. Tạo thiên áp cho J-FET

Hình 2-8b là sơ đổ tạo thiên áp bằng phương pháp phân áp.
Điện áp trên cực cửa ƯQ được xác định

Ư G =— ~ — Ra
R.+Ra
Uo là điện áp cực G so với đất.

U gs = Uo - U 3 = ư g - I oRs

Mạch phân áp cho MOSFET kênh N đặt sẵn cũng tương tự như hình

2-8b. Riêng đối với MOSFET kênh cảm ứng, việc tạo thiên áp có

khác

với 
J-FET, nó được tạo thiên áp giống như vói transistor lưỡng cực N-P-N: có thể
dùng phương pháp hồi tiếp từ cực D về cực G hay dùng phưcmg pháp phân
áp (hình 2-9a, b).

Trong sơ đồ 2-9a ƯDS = Ugs (vìdịng l o = 0, qua Ro khơng có dòng chạy qua)
UdS “ E - Iq-Rq

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

+E
RD

u

i-a) Hình 2-9. Tạo thiên áp cho MOSFET kênh cảm ứng N b)

Ug =

R| + R2•R

^GS ~ ^D'^s ~ E
R, + R2

Điện áp Uds = E = = E - Id(Rs + Rd)
2.2. PHẦN BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

(5^ Bài tập 2-1. Một transistor N-P-N mắc theo sơ đồ BC có dịng điện L
= Ig = 50mA; dòng điện Ic = 45mA.

a) Xác định hệ số khuếch đại dòng một chiều a.

b) Nếu mắc transistor theo sơ đồ emitơ chung (EC), hãy tính hệ số p.
Bài giải

a) Hệ số khuếch đại dòng một chiều a

I 49

a = -^ = — = 0,98
Ie 50

b) Hệ số p tính theo a

ẹ>

= — = ...= 49
1 - a 1-0,98

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

a) Xác định 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 - Ib _ 1,6 02 -0 ,0 1 6

I,B I 0^016

Cũng có thể xác định p theo cơng 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 Ig thay đổi, xác định hệ số khuếch đại dòng xoay chiều.

-ụ m 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)

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

Bài giải

a) Hệ số khuếch đại tĩnh tại điểm A.

p = Ị ^ = “ : l ° Ị = 100

BO 0 ,2 .1 0
- 3

1..^ 0 ,7 0 -0 ,5 0,65 ^

b) Điên trở vào R v = r,^ = ----SS- = — — — , = — = 3 ,2 5 k Q

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 ,9 8 9

1 + p 1 0 0 + 1

d) Khi dòng điện vào Ig thay đổi từ 0,1 đến 0,3mA, tìm biến thiên dịng
Ic tương ứng trên đặc tuyếh ra, tính được hệ số khuếch đại p xoay chiều.

6 _ Aĩ c _ ( 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

B iết; R c = 5 k Q
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) Tmh hệ số khuếch đại điện áp của transistor.

Bài giải
a) Dịng điện vào

0,1

Hình 2-11

= 10"" = 0,lm A
Dịng điện ra:

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

Điện áp ra:

U , = = 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 sơ' 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

Uc 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 - = < iÌ2M )E Ĩ , Í I Ẹ Ĩ = ,2 Í ^ hay 12ms

- u „ , 0 ,7 - 0 ,6 0,1 V
b) Nếu AUgg = 0,2V thì dịng Ic biến thiên

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

c) Hệ số khuếch đại điện áp

K „ = H ^ = M = 48

“ u, 0,2

(^6^ Bài tập 2-6. Transistor lưỡng cực có đặc tuyến vào và ra mắc theo sơ
đồ EC như hình 2-13. Căn cứ vào đặc tuyến hãy xác định gần đúng các
thông sô' sau:

a) Điện trở vào tĩnh tại điểm

o.

b) Điện trở vào động.

c) Hệ số khuếch đại dòng điện một chiều p.
d) Hệ số khuếch đại dòng xoay chiều.

250

200

50

BE(V)
- Ib(^ A )

‘ Ỉ Ặ m A )

250fxA

30
25,

200n A
ISOuA

ỹ f ! !
...

15. , L . _ _ iü Q ü A .
---► 5 ’

/ I«=50jiA

lị U^V)

a) b)

Hình 2-13. Đặc tuyến vào (a) và ra (b) của transistor luỡng cực

Bài giải
a) Điện trở vào tĩnh

R = r , = 4 k Q

'' Igo 150.10-®

b) Điện trở vào động Rvd

o _ - U be, _ 0 ,6 8 - 0 ,5 2

^ V đ “ a t ^ T T

AIB Ib, - Ib. (200- 100)10

= l,6 k Q

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

I » I50.10-*
d) Hệ số khuếch đại dòng xoay chiều p_

AI3

AIb= I3 -Ib_ =(200-100)10-^ = 100.10
Tìm AIc tương ứng trên đặc tuyến ra

I„ =30mA; = 15mA
AIc = (30-15).10l

(200-100)10-"
( 6 ^ Bài tập 2-7. Oio mạch điện như

hình 2-14. Nếu biết dòng Ico =
5mA; hệ số p = 100; 5V;
thiên áp Ubeo = 0,6V; E = lOV.
a) Vẽ các dòng điện một chiều chạy
trong mạch.

b) Tính điện trở R e

c) Điện áp Uc so với đất.

Bài giải

a) Dòng điện một chiều chạy trong mạch như chỉ đẫn trong hình 2-14.

Ie = Ic + Ib

b) Điện trở tạo thiên áp R| được xác định.

Hình 2-14

R, E - U ^ E - U ^ o 1 0 -0 ,6 9,4

Ibo ^co ^ ^q-3 5.10 *

p 100

188ka

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

I „ I „ 5.10-’

d) Điện áp Uc so vái điểm mass chớnh l in ỏp UỗgQ
U c = U ,,o = 5V

@ Bài tập 2-8. Cho mạch điện như hình 2-14. Nếu biết R, = 220k0;
Rc = 2kQ; ß = 50; ưggQ = 0,5V. Hãy xác định các thông số tĩnh:
dòng Ig, Ic, Ie, điện áp Uceo •

Bài giải
a) Xác định dịng Igo

R, 220.10' 220.10'
b) Dịng Ico = ßlß = 50.34, lụ K = 1,7mA

c) Dòng 1^0 = Ico + Ib o = 1 >7 + 0,0342 = 1,7342mA.

d) Điện áp U^go

U eEo=E-Ico.Rc=10-l,7.10"'.2.10^=6,6V

Bàl tập 2-9. Mạch điện như bài 2-7 nhưng mắc thêm điện trở Re ở
emitơ và biết sụt áp trên điện trở này là IV.

a) Xác định trị sô' R|, Rc, Re

-b) Xác định điện áp U c Uß so với điểm mass của máy.
Bài giải

a) Xác định Re

U re = Ie o- Re = 1 V

_ IV IV 1

Suy ra Rb= — = — = ^ --- = 198Q

Iro + — 5 .1 0 '^ + ~ 10-^

“ ß 100

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

R _ _ E - ^ beo - U r , _ 1 0 - 0 ,6 - 1

' Ibo Ibo 5.10-^

168kQ
- Điện trở Rc

^CO‘^ C “ ^ ^CEO ^R,

800Q

V. V.V.V/

IVJ.-Suyra: R , = =

leo 5.10-^

b) Điện áp Uc = E - Ico R c= 1 0 -5 .1 0 “l8 0 0 = 6V

h a y U c = U , , / + U , ^ = 5 + l = 6V

Điện áp Ub = Uggo + ƯR = 0,6 + 1,0 = 1,6V
( e ^ Bài tập 2-10. Cho mạch điện

như hình 2-15. Biết R, = 300kQ;
Rh = 2,7kQ; p = 100; Ư3,o =
0,5V ;E = 12V.

a) Xác định các tham số tĩnh.
b) Nếu mắc R, = 2,7kQ hãy tính
điện trở tải xoay chiều.

Bài giải

a) Trước hết xác 'định dòng tĩnh
bazơ I„„

R

R. R.

Hình 2-15

■BỐ1 ' '-'BEO ' ^E O ^'E BEO

(ở đ â y Ie o= Ico + Ib o= Ib o+ P Ib o= 0 + P)Ibo)

E - U „ .. 1 2 -0 ,5
Suyra l30 = BEO _

R, +(1 + P)Re 300.10"+(1 + 100).2,7.10^ = 20ụA
- Dòng tĩnh 1^0 = lOOIgo = 100.20^iA = 2mA

- Dòng tĩnh 1^0 = Ic» + Ibo = 2 + 0,02 = 2,020m A .
- Điện áp trên cực

E,

cực

c

và B so với điểm mass:

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

Ue = Ieo-Re = 2,02.10-^2,7.10" = 5,45V
Điện áp U c = E = 1 2 V

Điện áp Ub = Ue + = 5.45 + 0,5 = 5,95V

b) Nếu mắc R, = 2,7kQ thì điện trở tải xoay chiều ở mạch emitơ.

R = R / / R = A ì = A Z : ^ = l , 3 5 k Q

^ ' R e+ R , 2,7 + 2,7

Bài tập 2-11. Cho mạch khuếch đại dùng ữansistor lưỡng cực như
hình 2-16a. Biết E = lOV; R c = 5kQ; Re = 0,2Rõ R, = 85kO;
R , = 15kQ ; = 4 V ; Ico « c ; p =

50-a) Hãy xác định các tham số tĩnh của transistor.

b) Điểm làm việc tĩnh

o

và dựng đưịng tải một chiều.

a)

a) Có thể coi

Suy ra:

Hình 2-16

Bài giải
^EO ~ ^<X)

E - U CEO

Ic o =

■c ' * 'E

1 0 - 4

(5 + l).10- = 10-^A = lmA

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

- Dòng tĩnh bazơ IgQ:

- Thiên áp

Ur

BEO

£0 — Ip-R^ ~ ^RE ~ --- ----Rt ~^E

p 2

RE

2 EO E

0'^E
10-M0^=0,5V

(15+ 85). 10^

b) Toạ độ điểm làm việc tĩnh O: = lmA;UcE0 = 4 V . t)ể dựng đường
tải một chiều cần xác định một điểm nữa. Từ biểu thức phương trình đưịng
tải một chiều.

U„

= E - I c .R c

Cho Ic = 0 u„ = E = lOV (điểm A trên trục hoành) nối qua điểm A

Bài giải
- Điện trở tải xoay chiều R_.

R. = R ^ //R ,= Ì ^ = ^ = 2,5kQ
R c+R . 5 + 5

- Để đựng đường tải xoay chiều R_ cần xác định một điểm trên trục
hoành hay, trên trục tung rồi nối với điểm làm việc tĩnh

o.

Từ điểm

cộng thêm một đoạn ứng với điện áp bằng IcqR- •
IcoR_= 1012,5.10^ = 2,5V

ta được điểm A' trên trục hồnh (hình 2-16b).

Nối điểm A' với điểm

o

và kéo dài sẽ được đường tải xoay chiểu. Cũng
có thể dựng đường tải xoay chiều bằng cách xác định điểm B' trên trục tung

E 10

ứng với dòng I „ = —— = — ——r = 4m A , rồi nối điểm B’ và o .

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

( m ) Bài tập 2-13. Cho mạch điện như hình 2-16a. Nếu E = lOV; ƯCEO = 4V ;
Rg = 0,1 Rc‘, Ico=20m A ; Ug£Q=0,7V, từ đặc tuyến vào của
transistor ứng với UggQ = 0 , 7 V , tìm được IgQ = 0 ,2 m A .

a) Xác định trị số các điện trở Rc, Re, Ri, R-> để đảm bảo được các
thông số trên.

b) Xây dựng đường tải một chiều.
Bài giải
a) Xác định trị số các điện trở

Từ biểu thức:

E = ^CEO ^EO^E * ^CEO

(ở đây có thể coi I^Q « IgQ để đơn giản cho việc tính tốn).

Suy ra + R . = - - - ggg = = 300Q

^ lœ 20.10“^

Re 0,1 Rc = l,lR c ~ 3000

M = 272,70

1,1

Rg = 0 , l R c = 2 7 ,2 Q .

- Điện trở Rj được xác định theo biểu thức:

~ '^BEO

Suy ra

(ở đây chọn dòng phân áp Ip = 5 Ißo )

R 0.7 + 2 0.10 -.2 7 ,2 7 ..^

^ 5.1„ 5.0,2.10-’

- Điện trở R| được xác định từ biểu thức:• I ♦ •

Ri(Ip+ I^q) = E - IpR2 = E - UggQ-^IgQRg

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

6.0,2.10-b) Để xây dựng đường tải một chiều, ngoài điểm làm việc tĩnh

o đã

biết
0(20mA, 4V) cần xác định một điểm nữa.

Từ phương trình UcE = E - Ic(Rc + Re)
nếu cho UcE = 0 thì

E 10

= 0,0333A = 33, 3mA
Rị. + Rg 300

ta được điểm B trên trục tung, nối B với

o

và kéo dài sẽ được đường tải một
chiều (hình 2-17).

Hình 2-17

0

70) Bài tập 2-14. Biết đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của một J-FET
kênh N như hình 2-18.

a) Xác định trên đồ thị dịng bãơ hồ Ij5ss^ và điện áp khố U

qsk-b) Tính dịng Iq ứng với các giá trị Uos = OV; U os = -2V; U os = -4V và
U g s = -6V.

Bài giải

Từ đặc tuyến truyền đạt Id = f ( Ư G s ) hình 2-18a, dịng bão hồ Ipss ứng
với U q s =

ov,

Ij5ss = 15mA.

Điện áp khoá Ugskứng với Iq = 0, trên đồ thị xác định được Uqsk = -8V.

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

a)

b)

Hình 2-18. Đặc tuyến truyền đạt (a) và đặc tuyến ra (b) của J-FET kênh N

Id = Idss(1- ^ ) '
UGSK

Ugs = 0 ^ Id = Idss = 15mA

Uos = -2V-^ = 15 (1 - = 8,437mA.

-“0

Ugs = -4V ^ l o = 15 = 3,75mA.

—o

Ucs = -6V ^ Id = 1 5 ( 1 - — )' = 0,9375mA.
(7 1^ Bài tập 2-15. Cho mạch điện dùng

J-FET kênh N như hình 2-19. Đặc
tuyến của J-FET như bài 2-14.
Biết E = 15V; điểm làm việc tĩnh
được chọn ứng với Rd = IkQ.

a) Xác định trị số Rị.

b) Xác định thiên áp Uqsq .
c) Điện áp trên cực máng Up.

Bài giải

a) Điện trở Rs được xác định theo
biểu thức:

R - - U q d k - 8V

^ 21™ 2.15.10-^ = 266Q

H h -p -H iỊ

Hình 2-19

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

b) Thiên áp GSO = R Jn = 266.7,5.10'" « S-^D 2V
(ởđây I t , = % = ^ = 7,5mA)

• 2 2

c) Điện áp Uq

Ud = E - Id. Rd= 15 - 7 ,5 .1 0 ^ 1 0 ^ = 7 ,5 V

Bài tập 2-16. Cho mạch tạo thiên áp
cho J-FET kênh N bằng phương pháp
phân áp như hình 2-20. Biết: E = 15V;
R, = 600kQ; R, = 150kQ; Rß =

l,5kQ; Rs = IkQ; 5mA.

a) Xác định 
Uas-b) Dòng cực máng Ip.

c) Điện áp trên cực máng Up.
Bài giải

a)

R| +R j (600 + 150)10

E

Hình 2-20. Mạch tạo thiên áp
cho J-FET

5.10"\10' = - 2 V

,R ,= 15 150 = 3V

Điện áp trên cực cửa U f - •_

R ,+ R , " 600 + 150
Điện áp trên cực nguồn Us = ƯQ - U qs= 3 - (-2) = 5V.

hay Us = Is.Rs = Id-Rs =

5

.I

0

M

0

’ = 5V

b) Xác định lại dòng cực máng Ip

I. = L = ^ = ^ = 5.10-'A = 5mA

^ Rs 10'
c) Điện áp trên cực máng Up

Ud = E -Id.R d= 15-5.10M ,5.10^ = 7,5V
Điện áp Uds= Uo - U s = 7,5 - 5 = 2,5V.

(t ỉ) Bài tập 2-17. Cho mạch điện dùng MOSFET kênh đặt sẵn như hình
2-21 a và đặc tuyến truyền đạt như hình 2-21b. Biết: E = 12V;
Ro = 200kQ; u 3 , 5 V .

a) Hãy xác định trị số điện trở R| để tạo thiên áp yêu cầu Uqsq= -2V .

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

a)

b)

a) ư

GSO

Hình 2-21. Mạch điện (a) và đặc tuyến truyền đạt (b)

Bài giải

= - U30 = - 2 + 3,5 = 1,5V

Vì dịng lo = 0 nên có thể viết

Suy ra

R .=
R. =

R, + Rq•R.

UG RG

12 200

Thay số: R, — 200 = 1400k0 = 1,4MQ
' 1,5

b) Dòng 1^0 = 5mA ứng với ƯQ5Q = -2 V (xác định trên đồ thị 2-2 Ib).
(7^ Bài tập 2-18. Như bài 2-17. Nếu chọn điểm làm việc ứng với

U qsq = - 2 V , dòng IpQ = 5mA; điện trở Rjj = l,2kQ.
a) Hãy xác định điện áp Uq.

b) Tính điện trở Rs.

c) Khi điện áp vào thay đổi trong khoảng -2V ± 0,5V, hãy xác định biên
độ điện áp ra và hệ số khuếch đại Kụ.

Bài giải

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

3,5

Ido 5.10-^

= 7 0 0 0

c) Khi điện áp vào Uqs thay đổi trong phạm vi -2V ± 0,5V, xác định
trên đồ thị 2-2 Ib dòng Id thay đổi từ 2,5mA đến 6,25mA, như vậy biến thiên
dòng Id từ đỉnh - đỉnh

AIó = 6,25 - 2,5 = 3,75mA
Điện áp ra (đỉnh - đỉnh) sẽ biến thiên

u „ = AId-Rd = 3,75.10-M,2.10^ = 4,5V

Hệ số khuếch đại điện áp

1

tập 2-19. Một MC^PETkốih đặt sẵn có đạc tuyái ttuyài đạt như Hình 2-22.
a) Căn cứ vào đặc tuyến xác định hỗ đẫn tại vùng nghèo ƯGS = -2V và

tại vùng giàu ƯQS = +3V.
b) Cho nhận xét.

iD(mA)'
15

vùng g ià u / ị M

10

7,5
5
vùng nghèo

i l í

ỉ '

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4 Uqs(V)

Hình 2-22

Bài giải
a) Tại vùng nghèo, theo đổ thị

U g s = -2 V -> I d = l,2mA

Ugs = -IV Id = 2,5mA
A U o s = lV

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

Hỗ dẫn g„ = -" -° - = l,3^^^hay l,3mS (milisimen)

AUqs V

Tại vùng giàu Uos = +3V -> Id = lOmA
Ugs = +4V Id = 15mA

Alß 1 5 -1 0 _ mA, _ „
Hỗ dẫn g„ = — = ——— = 5 —— hay 5mS

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 định điện ttở tải xoay chiầi 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

UGSK . = 5mS

1 -2

-6 = 3,33

lĩìA

c) Tính hệ số khuếch đại

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

d) Xác định điện áp ra

Uos = OV; Ugs = +2,0V; Uos = -2,0V.
Bài giải
- Khi Uq5 = 0 —> Ij) = Idss “ 15mA.
-Khi

Ucs = +2V ^ I ^ = I^s3 1

u

- Khi Uqs = -2 V -> 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

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

Bài giải
a) Xác định hỗ dẫn g„.

gm = . ?:.^ , 2 , 5 i ^ h a y 2 , 5 m s
AU

GS

8 V -7 V

b) Điện trở Ro

= - — £ p i . = J 5 _ 8 _ ^ chọn Rß =.lkQ

I,

DO

7,5.10

-3

(ởđâyUos = UGs = 8 V v ìIc = 0).
c) Xác định U,, nếu Uv = 1V.

u„ = Ki^.Uv = g„.Ro.Uv = 2, 5. ỉ ơ^. 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;
ư c5q = 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.

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64></div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

Chương 3

CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU BÉ

3.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Để phân tích và tính tốn 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,.

- Đ ối với các loại transistor hiệu ứng trường (FET) khi tần số tín hiệu

f,< (1 0 ^ 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.

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

Các thông số 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 ) dịng điện ( K ị ) , cơng 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 .JCO 2V
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:

12 V -0 ,7V ,

Ibo = — = 24,04^iA

Rg 470kQ

Dòng tĩnh IgQ sẽ là:

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

1^0 2,428.10-'
b) Trở 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 = R c / / °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 K ị« p = 10 0

Bài tập 3-2. Tính tốn 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 khơng có gì thay đổi nên;
a) r,= 10,710

b) R v= l,0 7 1 k a

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 : 100.4 7 0 .5 0 ^3

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

K , = - 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

ĩ T R

R,

u

c'lO jiF

X - p=90

R

>8,2kfì n <

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 ,+ R2 56+ 8,2

Ue = Ub- U 3eo = 2 .8 1 -0 ,7 = 2,11V
Ig = - ^ = _ _ = l,41mA .

Kết quả là;

l,5kQ

r, = — = 18,44Q

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

b) Ta có: Rp = R, // Rj = 56kQ // 8,2kQ = 7 ,15kQ

Và Rv = R p// ĨVT = R p// p.r, = 7,15kQ // 9 0 .1 8 ,4 4 n

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 tốn 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 -R p -F p _______

(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)

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

R.

470k
U,

+E,, 20V

2,2k Q

J—

c,

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 ^ 2 0 -0 ,7

= — f --- - = 35,89|aA

R„+(1 + Ị3)R. 470.10’ + 121.0,56.10'

Ieo =(P + l)lB0=121.35,89^A = 4,34mA.

và r =_ U j _ 26

EO 4,34

= 5 ,9 9 0 .

b) Rv = R J / rvT mà ĨVT = P(re + Re) = 120(5,99 + 560) = 67,92kQ.
Rv = 470kQ//67,92kQ.

c)R„ = R c / / r o - Rc = 2,2kQ.
r,„ ‘VT 67,92

R

e) Kị= - K ^ , ^ = -(-3 ,8 9 )^ ? 4 ^ = 104,92.

R 2,2

(^8^ Bài tập 3-6. Tính tốn lặp lại cho bài tập trên hình 3-3 khi có tụ Q
Bài giải

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

b) Vì điện ứở Re sẽ bị ngắn mạch đối với thành phần xoay chiều của tín
hiệu qua tụ Q nên:

Ry = Rg / / m à = p.ĩg

nên: Rv = Rb // p.ĩe = 470kQ // 120.599Q

= 4 7 0 k Q / / 7 1 8 ,8 Q = 7 1 7 J 0 Q .

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

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

Ti,: 2 0 A 2 ^

“ R B + ( l + ß)Rg 2 2 0 k Q + 101.3,3k O

= (1 + ß)ig^ = 101.20,42^A = 2,062mA
nên: r = = - — -■ = 12,610

' Ieo 2 ,0 6 2

b ) R v = R b / / rv T = R b / / ß-re + ( 1 + P ) R e

= 220kQ // 100.12,610 + 101.3,3kü

= 2 2 0 k n / / 3 3 4 ,5 6 k Q = 1 3 2 ,7 2 k fì.

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^ + Ty j 2 2 0 + 3 3 4 ,5 6

hoặc có thể xác định theo biểu thức khác:

Ki = -K „ ^ = -0 ,9 9 6 = -4 0 ,0 6

' ’ 3,3kQ

(8^ Bài tập 3-8. Tính tốn lặp lại như bài 3-7 với ĨQ = 25kQ, xem hình 3-4.
Bài giải

a) Việc tính tốn 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. + ^ I0 0 .1 2 .6 in + » 2 9 5 ,7 k fì

l + đ e i + 3,3k£ỉ

ĨQ 25kQ

v à R v = R b / /

Tvt

= 2 2 0 k 0 / / 2 9 5 ,7 k Q = 12 6 ,15 k fì.

c)R „ = RE//re=12,56Q.

(1 + ß ) ^ (10 0+ 1)

d) ^ = --- - 1M I = 0 ,9 9 6 .

1 + —^ l + n i

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

e) K¡= - 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.

1 0

^F

' ^

MkQ

"Eee

V l J

K Ỉ

c,

t—

^— •

t,- lO^iF

^

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 ỉ i = ^ = 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

e) Ki= i i - = - ^ = - ^ = - a = -0 ,9 8 = - l

L, L, L

0

Bài tập 3-10. Qio tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-6. Hãy
xác định:

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

b) Rv

c) R„

d ) K ,

e) K¡

Bài giải

Chọn transistor loại Si

v ớ ìU 3 ,o = 0 , 7 V .

a) Từ:

+ E „ 9 V

R , 1 8 0 k Q

c, lO^iF

R.,

2 ,7 k Q

QIO^F
U
R
p=200
r„=ooQ
ra
Hình 3-6

9 V -0 ,7 V

^BO ~ — — = --- --- --- = 1 l,53|.iA
Rg+ịỉR c 180kQ +200.2,7kQ

Lo = (1 + P)Ibo = (1 + 2 00)11,53|aA = 2 ,32m A
và

b)

2,32

p

R

11,21
1 , 2 , 7

= 560,5Q

2 0 0 1 8 0

c) R,, = Rc // ro // Rb với ĩo > lORc thì
R„ = Rc // Rb và 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

R g+pR c 180 + 200.2,7

90 ) Bài tập 3-11. Cho tầng khuếch đại dùng transistor như trên hình 3-7. Hãy

xác định:

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

c)
d) K;

Bài giải

a) 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,,= 1 2 0

h,^=l,!75krì

h22e=20jiAA^

Hình 3-7

R . =

'2 2 e

7/R^ = r„ //R ^= 50kQ // 2,7kQ = 2,56kQ =: R,

ở đây:

'2 2 e 20

V

= 50kQ

c) Hệ số khuếch đại điện áp của tầng sẽ là:

K „ , . J ! L Z ^ , -2 6 2 ,3 4

‘l i e 1,171

d) Hệ số khuếch đại dòng điện sẽ là;

K ,= Ị * -= I > j,.=1 2 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

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

d) R .
e ) K ,

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 ) = 2,5m S(l— ^) = l,-8 88mS

_Ị^

ểd

= 25kQ

40.10"*

c) Ry = R(3/ / T y j = 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 s o = -2,86V;
Up = -4V; =4,56mA;

Idss = 16mA; = 2 5|^s.

Hãy xác định:
a)gm

b)r,
c) Rv
d) R™

0,05^F
n

....-..-i

'Edd^V
• i f ----^

Uv , aOSMF

K

^ Iivm

> R,<> ^2 
2,2kQ 3

Hình 3-9

Bài giải
21

a) g =
' Om« -ỊJ

2.16mA

4V = 8mS

ểtn êmo^^ = 8mS(l — = 2,28raS

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

b) 1;,= — = 1 = 40kQ
gd 25^iS

c) R v = R o / / Tv t = R g / / 00 = Rg = I M Q

d) R„ = r, // R, // — = 40kQ // 2,2kQ // 1

gm 2,28mS

= 3 6 2 ,5 2 0

@ 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 = 7,6m A ;

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 //

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

e) R„ = 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,8 k n "

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-'AẤ)

k =

0,24.10'’AA^-Ucso = 6,4V

Itx) = 2,75m A

a) g,„ = 2k(U.so-UT) = 2.0,24.10"^(6,4-3) = l,63mS.

b) r,. = — = 1

gd 20|aS

</div>
(79)<div class='page_container' data-page=79>

R c + r ,//R p _ 10Mfì + 50kQ//2kQ
~ 1+ L ( Í . / / R d) ~ l + l,63mS(50kQ//2kQ)
Nếu khơng tính đến ảnh hưởng của thì:

= 2,42M Q

;g____ __ 10 = 2,53MQ

l + g„R^ 1 + 1,63.2

d) R,, = Rc // r, H Rd = 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<j > lORp.
Khi tính đến r¿ thì:

Ku = -g„,(Rc // ra //

R

)

= -1,6ms( 1OMQ // 50kQ // 2kQ) = -3,21.
(9^ Bài tập 3-16. Qìo tầng

khuếch đại dùng J-FET như

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 = ì trên sơ đồ
hình 3-13 của đầu bài ta có

u Q5 = o v và điều đó có nghĩa là:

R
II T

Rg > lOMn Ip55 = 1 Olĩl A

Up = -4V

g, = 20tiS

Hình 3-13

Ku = -gn,Rn. = -gm„ Rra = -gmCRo // r<i) = -gm„ (Rd // Td)
Từ đó ta tính được:»

2I0SS _ 2.10mA

-gm„ = = 5mS

Up
và ta có; Ky = -10 = -SmSíRp // r^)

4V

nên; Rp // =

</div>
(80)<div class='page_container' data-page=80>

Mặt khác ta có:

1 1

rd= — =

g. 20.10-^
Khi đó: Rd // r, = Rd // 50kQ = 2kQ

= 50kfì

RoSOkQ
R^+SOkQ

RoSOkQ = 2(Rd + 50)kQ

Vậy Rj) = 2,08kQ và chọn điện trở Rß theo tiêu chuẩn sẽ là Rjj = 2kQ.

(% ) Bài tập 3-17. Cho mạch khuếch đại dùng J-FET như trên hình 3-14.

Hãy xác định điện trở Rj) và Rs với Ku = 8 và Uqs_ = —Up = - I V . Biết
thêm: Idss = lOmA; Up = -4V; gj = 20|J,S.

^DSS *” ỉômA

U p = - 4 V

Ga = 20^lS

Hình 3-14

Bài giải
T- ' _ 2Idss _ 2.10mA

Ta có; - = 5mS

U,

và g„ = g „ „ ( l - ^ ^ ) = 5 m s ( l - ^ ) = 3,75mS
mặt khác: Ku = -g„(RD // r<j)

</div>
(81)<div class='page_container' data-page=81>

nên

Rd // ra = Rd // — = Ri, / / - ^ = Rd//50kQ = 2,13kQ

gd 20|aS

Từ đó ta xác định được Ro = 2,2kQ (đúng theo tiêu chuẩn).

Để xác định điện trở Rs có thể xuất phát từ biểu thức;

'^GSO “ ~^DO^S
^DO — ^Dss(^

u

GSO \ 2 _

Up

ý = lOmA

- 4 = 5,625mA

Vậy Rs = ^ = 177,80

IDO 5,625.10

Chọn theo bảng điện trở tiêu chuẩn Rs = 180Q.

{^9^ Bài tập 3-18. Qio tầng khuếch đại dùng J-FET như trên hình 3-14 (xem
số liệu bài tập 3-17). Hãy xác định giá trị R|5, Rs khi khơng có tụ Q .

Bài giải

Khi khơng có tụ Cs trên mạch, các đại lượng tính toán cho chế độ một
chiều của tầng khơng có gì thay đổi nghĩa là: ƯQSO = - I V ; Ij3ò = 5,625iĩiA ;
Rs = 180fì! (như trong bài 3-17).

Biểu thức tính hệ số khuếch đại điện áp Kjj sẽ là:

— §m^D

" l + Sn,Rs

8 = - 3,75mS.Rj3
l + 3,75.10"^180

_ 3,75mS.Rp
1+0,675
từ đó tính được Rq sẽ là:

13 4

R ^ = - — —- = 3,573kQ
° 3,75mS

</div>
(82)<div class='page_container' data-page=82>

(^98^ Bài tập 3-19. Cho bộ khuếch đại điện tử như trên hình 3-15. Hãy xác định
K^; Ry; Rn.; u^; u ’ với Ugso= - 1 ,9 V ; Ioo=2,8m A và R, = lOkQ.

Ipss = lOmA; Up = -4V; Tị và T2 cùng loại và có cùng các tham số.

ra

Hình 3-15

Bài giải

ê m o

_ _ 2.10mA

ê m S m o ^ ^

U

u

4V = 5mS

Up

) = 5mS 1 -1>9

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;

</div>
(83)<div class='page_container' data-page=83>

R , = 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 =

i

1V; Ie = 4mA. Hãy xác định: K^; u„;
Rv;

r

I

và

u, khi

mắc

tải

R,

= 1 OkO.

R

10 )iF

h

-Uv c,

15kQ

25^iV R < 4 J Ị ^

:R,2,2ka *^5
q 10nF
P=20Ĩ

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 _ R c(//R 4 //R 5 //P -r.)
*^u, ~ “

Te Te

2 ,2kQ //(15kQ//4 ,7kQ//200.6,5Q
ở đây

6,5Q

R ,, = R3//(R ,//R ,//p .r J

</div>
(84)<div class='page_container' data-page=84>

Hệ số khuếch 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 ,0 5 ^ F

4,7kQ 4 = .

1

'5

100fxF

Hình 3-17

</div>
(85)<div class='page_container' data-page=85>

Ku. = //R v ,) = -2,6m S(2,4kQ //953,6D ) = -1,77
Hệ số khuếch đại K„ sẽ là:

K^^=K„K„ = (-l,7 7 )(-3 3 8 ,46) = 599,1
Điện áp ra u„ = K^.Uv = 5 9 9 ,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 ,9 V ; 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

</div>
(86)<div class='page_container' data-page=86>

Vậy K „= K ., .K„ = -2 6 5 .'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 dịng 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

</div>
(87)<div class='page_container' data-page=87>

Bài giải

Ry = Rg // (r^ + p,p2.Rc) = 2MQ // (3kQ + 140.180.75Q) = 974kQ.
K;=p.p2

R 9 1 a6

= 140. 180( - — t) = 3,7.10^

Rg +R v 2.10"+974.10^

R = -!h _ = i i ^ = 0,12Q
™ p,p2 140.180

và K„ = - J M ^ = _ 1 Ị ^ 1 * ^ = 0,9984,
p,p2R c+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 Id và u„ khi:

a)R D =l,2kQ .

b) Rd = 3,3kQ.

Vód Idss = 4mA và Up = -3,5V.
Bài giải

Từ

mạch điện

đã

cho khi Uqs

= ov.

Ij3 = I0SS — 4m A.

a) ư„ = Edd- IdRd = 18V - 4mA.l,2kQ = 13,2V.

Edd18V
R,

u_

</div>
(88)<div class='page_container' data-page=88>

b) u , , = Edo - IdRd = 18- 4 .3 ,3 = 4 ,8 V .

Bài tập 3-26. Cho mạch điện dùng BJT
như trên hình 3-23 (mạch tạo nguồn
dịng). Hãy xác định dòng điện I.

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 - Ubh = -1 0 -0 ,7 = -10,7V
I = I , = l ^ = d Ọ ì Z 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

</div>
(89)<div class='page_container' data-page=89>

Bài giải

Chọn transistor T| và T2 cùng loại Si.
E - ư

Tacó: 1 = 1
(1 2 -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;

</div>
(90)<div class='page_container' data-page=90>

u„ = Ku-Uv = 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 tốn cho hộ số khuếch đại tín 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 hình 3-27 dưới đây:
Vậy u„ sẽ là:

T, &Tọ
p, = p2 = 75

^VTl “ “ ^VT IcCầ
Ta

p3 = 75

„3

= Re = 2 0 0 k íì

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-'

</div>
(91)<div class='page_container' data-page=91>

3.3. ĐỀ BÀI 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:

</div>
(92)<div class='page_container' data-page=92>

+ E ^ 1 6 V

R| :3,9kn

I , I I - -

- *u,

q I ^ F

P=100

Hinh 3-30

( 1 ^ Bài tập 3-35, Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-31. Hãy
?CâC cỉĩĩỉỉ) Ku; K,

+Ecc20V

—H í

p=80
r.=40kQ

Hình 3-31

</div>
(93)<div class='page_container' data-page=93>

( l ^ Bài tập 3-37. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-33. Hãy
xác định Ib; Ic; r^; R v ’, 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 ,8 k Q R„ ^ 4 ,7 k n

ư v Iv

\

/

^l---- *u

R

ra

</div>
(94)<div class='page_container' data-page=94>

(ÍĨb) Bài tập 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 .9 kQ

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.

u.

-lí-— VSAr

<

u.

</div>
(95)<div class='page_container' data-page=95>

(121^ Bài tập 3-42. Cho tầng khuếch đại dùng BJT như trên hình 3-38 với

h,|^ = 180; hị, = 2 ,75k Q ; 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 BJT như tì-ên hình 3-39

vói h2| = -0 ,9 9 2 ;
h„ = 9,45Q ;

• íh

’

h,, = 1 ^ ^ .

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

</div>
(96)<div class='page_container' data-page=96>

( í ^ 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.

</div>
(97)<div class='page_container' data-page=97>

^ 3^ Bài tập 3-51. Cho tầng khuếch đại mắc GC dùng J-FET như trên hình 3-43.

^ Hãy xac định Rv, R„; u^; vói Uv = 0,lmV; Icss= 8mA; Up = -2,8V; = 40ka.

®

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 I O tầng khu&h đại dùng D-MOSFET như trên Kình 3-45. Hãy

xác định Rv, R„; Ky. Biết =6ỒkQ; Icss = 12mA; ưp= -3,5V; Edd = 22V.

Eoo 22V

^ o ịi.s k n

u.

'ưni

Rq!

lOMQ' R

100

Ị.

</div>
(98)<div class='page_container' data-page=98>

( 1 ^ Bài tập 3-54. Tính tốn lặp lại cho bài tập như hình 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

[

n

91NKÌ > 3 <6,8kn

c 1

u."— li--- ' B

’

R2> I

15MQ f Rs > i

3.3kn> T ^

Hình 3-46

Bài tập 3-56. Tính tốn lặp lại như bài tập 3-54 trên hình 3-46 với
g, = 50ụS; = 3000^8.

( l ^ Bài tập 3-57. Cho tầng khuếch đại dùng E-MOSPET như trên hình 3-47.
Hãy xác định Rv; R„; Ku với k = 0,3.10 ^ Ut = 3V; Td = lOOkQ.

Epo 16V
RdL

Rp 10MÍ2 <2,2kíì
r-MAr— í ---ịị

U v

-u

Hình 3-47

( í ^ Bài tập 3.58. Tính tốn lặp lại cho bài 3-57 (xem hình 3-47) với
k = 0,2.10'^ và so sánh các kết quả.

</div>
(99)<div class='page_container' data-page=99>

. E^d 20V

R,

R„ 22MD

r-AAAr-\QkQ

--- i H

¿2

Hinh 3-48

(íã ặ Bài tập 3-60. Hãy xác định

u„

của tầng khuếch đại dùng E-MOSPET
cho trên hình 3-48. Biết: Uv = 4mV; Ut = 4V; 1^^^^ = i ; = 4 m A ;

- U , 3 _ = U ; s = 7 V ; g , = 2 0 ^ i s .

Bài tập 3-61. Oio tẩng khuếch đại dùng E-MOSPET như trên hình 3-49.
Hãy xác định u„ với U v = 0,8mV; = 40kQ; ƯT = 3V; k = 0,4.10 \

</div>
(100)<div class='page_container' data-page=100>

ra

Bài tập 3-63. Cho tầng khuếch
đại dùng JFET như trên hình 
3-51. Hãy xác định Rß và Rs- Với
Ku = lữ,

Icœ = 12mA; Up=-3V; =40kQ.

Bài tập 3-64. Cho bộ
khuếch đại gổm hai tầng
như trên hình 3-52. Hãy
xác định điện áp ra u„. Với

Idss = 8mA; ưp = -4,5V.

</div>
(101)<div class='page_container' data-page=101>

Bài tập 3-65. Cho bộ khuếch đại gồm hai tầng như trên hình 3-53. Hãy
xác định hệ số khuếch đại K„. VỚI Ißss = 6mA, Up = -3V, ß = 150.

</div>
(102)<div class='page_container' data-page=102>

( l ^ Bài tập 3-68. Cho tầng khuếch đại Darlington như trên hình 3-55. Hãy

xác định K„.

( í ^ Bài tập 3-69. Cho tầng khuếch đại Darlington như trên hình 3-56. Hãy
xác định điện áp ra ư„. Với Pi = 160; P2 = 200.

(1^ Bài tập 3-70. Cho mạch điện đùng JFET như
trên hình 3-57. Hãy xác định dòng điện I với

Ioss = 6mA;Up = -3V. 2 k à R

i

</div>
(103)<div class='page_container' data-page=103>

Bài tập 3-71. Hãy xác định dịng điện I cho mạch điện trên hình 3-58
với p = 100.

4,3kư

R,

ị-<

T

ì

l,8kQ
+E.. -18Vee

</div>
(104)<div class='page_container' data-page=104>

Chương 4

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

m w

4.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Nhiệm vụ của tầng khuếch đại công suất là đưa ra tằi một công suất đủ
lớn theo yêu cầu, có thể từ vài chục mW đến hàng trăm hay hàng ngàn w .
Hệ số khuếch đại công suất đóng vai trị quan trọng, còn hệ số khuếch đại
điện áp chỉ là thứ yếu.

- Tầng cơng suất có thể làm việc ở các chế độ khác nhau; chế độ A, AB,
B hay chế độ c , nhưng để khuếch đại các tín hiệu điều hịa thường sử dụng
hơn cả là chế độ A và AB (hay còn gọi là chế độ B|).

- Đây là tầng khuếch đại tín hiệu lớn nên buộc phải làm việc ở đoạn
cong của đặc tuyến transistor nên sẽ gây méo phi tuyến.

- Tầng công suất có thể mắc theo sơ đồ đofn hay sơ đồ đẩy kéo, có thể
dùng nguồn cấp điện đơn cực hay nguồn đối xứng có điểm giữa trung hòa.

- Hiệu suất của tầng công suất quyết định hiệu suất của máy khuếch
đại; việc nâng cao hiệu suất ngoài ý nghĩa tiết kiệm năng lượng cịn làm
giảm cơng suất tiêu tán trên vỏ transistor dưới dạng nhiệt.

- Các tầng khuếch đại công
suất được phân ra: tầng đcfn, tầng
đẩy kéo, tầng có biến áp ra, tầng
không biến áp ra...

* T ầ n g cơìig s u ấ t m ắ c đơn tả i
đ iện tr ỏ (hình 4 -1 )

Hình 4-1. Tầng cơng suất mắc đơn tải điện trỏ

</div>
(105)<div class='page_container' data-page=105>

Công suất ra p = = Is2^ =

-Hsm-" 2 2 2R„

Trong đó U,„ = U c B „ = |v à I „ = I„

p_. , = H - k = i Ễ . = i l , E
ramax 2 2 2 ^ ° 4 *
Công suất tiêu thụ từ nguồn

Po = Ico E
Hiệu suất cực đại khi p„ -> p,

ra max

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:

■^C t.ư

h . 2 K
ư u điểm: tín hiệu ít bị méo

Nhược điểm: cơng suất ra nhỏ, hiệu suất thấp.

Tầng cơng suất mắc đơn có biến áp ra (hình 4-2)

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(

_

w

Trong 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.

</div>
(106)<div class='page_container' data-page=106>

Nếu biến áp ra là lý tưỏng thì điện trở tải xoay chiều ở mạch ra

u_

U

Ira - Ico

a) Hinh 4-2. Tầng cơng 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 ln có tổn hao và tồn tại điện áp dư Udu nên 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.

* T ầ n g cô n g su ấ t m ắ c theo s ơ đ ồ đ ẩ y kéo có biến áp ra (hình 4 -3 )

BAị là biến áp đảo pha;

BAị là biến áp ra.

</div>
(107)<div class='page_container' data-page=107>

ỉ« .

r

uy
L

r" T T ~ V i
:u - v ị v - ^ ^

+E

BAI T,

Ba2

a)

Hình 4-3. Sơ đồ cơng suất (a) và đặc tuyến ra (b)

Điện trở tải 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 _ i l r; _ I.. UcB. ■_ I.n E

ni max 2 2 2

Dịng 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

</div>
(108)<div class='page_container' data-page=108>

Thực tế biến 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 cmax = - ^ P wO,4P_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.

* T ầỉìg cơng su ấ t đ ẩ y kéo m ắc nố i tiếp không hiển á p ra (hình 4 -4 )

1

R,
R. ị

ị

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 hồ, 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 cơng 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 tốn của tầng này giống
như đã xét ở trên.

* T ầ n g công su ấ t m ắ c theo s ơ đ ồ đẩy kéo íỉùng tụ p h á n cách c¡>

Trong trường hợp khơng 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.

</div>
(109)<div class='page_container' data-page=109>

Tầng Tj và các linh kiện hợp thành giống như sơ 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 4-5 a
Biết: E = 1 2 V

Rc = 20Q
R, = 2kQ

U b e = 0,5V; p = 50

Dịng điện vào có biên độ Iv = Ib = 5mA.

a) Xác định điểm làm việc tĩnh 0 và
đường tải một chiều, xoay chiều.

b) Xác định dòng Ic ứng với ly = 5mA.
Bài giải
a) Dòng tĩnh Ibo được xác định

1 2 -0 ,5

Hình 4-5a

= 5,75mA

ị

I,(m

A

)

Ạ ^R=R~

1

\

287,5

....

V Ỵ

/

V/

... x,„ ^

6,25

U„(V)

Hình 4-5b

E -U e,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 h iề u (ở đây = R_ = Rc) cẫn xác
định thêm một điểm nữa ngoài điểm o . Biết phương trình đường tải
U,, = E -IcR c

Cho Ic = 0 u „ = UcE = E = 12V. Nối điểm o với điểm 12V trên trục
hoành ta được đường tải một chiều.

</div>
(110)<div class='page_container' data-page=110>

b) Khi dòng điện vào Ig biến thiên 5mA thì dịng 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 ra tải và công suất tiêu thụ.
_ ("250

- Công suất ra p = ^ R = .20 = 0,625W

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 dịng tín hiệu vào cịn 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 cơng suất ra

- Dịng điện ra = I g .p = 3.50 = 150mA
Í15010"^y

</div>
(111)<div class='page_container' data-page=111>

- Công suất tiêu thụ, không đổi
P„= L ,,n = 12. 2 8 7 ,5 .1 0 ' = 3 ,4 5 w
b) líiệu suàì của tầnạ

p . . 0 225

n = 100% = - - - 100% - 6,52%

K 3,45

c) Cơng sì tiêu tán trên colectơ P(.

= p„ - = 3,45 - 0 ,2 2 5 = 3,225W

d) Nhận xét:

- Còns suất tiêu thụ từ nguồn là cố định, không phụ thuộc vào 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 cơng 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 xoay chiểu.

c) Xác dinh dịng 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 - s o n
' l , 4I„„ 4 . 5 . 1 0 '

- U | ^ | = ( Iị, + Iị ị q) R ị = E - U ị^2

</div>
(112)<div class='page_container' data-page=112>

b) Xác định 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, = 4 l8 = 1 2 8 n

Từ điểm trên trục hồnh 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 dịng 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 1 8 0 -2 = 89mA

Biên độ điện áp ra cực đại
I

</div>
(113)<div class='page_container' data-page=113>

( í ^ 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 ^ = = 6,74 V

7 2 2yÍ2 i S

- Giá trị hiệu đụng điện áp bên thứ cấp biến áp tức là trên tải R,:
U ,= U ™ Ị = Ì A 7 4 = 1.685V

- Cơng suất ra tải:

p „ = ^ = í l ì ^ = 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
4 0 . Hãy xác định công suất ra, hiệu suất và công suất tiêu tán

Pc-Bài giải

</div>
(114)<div class='page_container' data-page=114>

U„„., = U ce „ „ = 1 8 V
ư.„ì„ = ư c h „ m = U,„ = 3V

Icmin

= 2mA
Q _ = 1 8 0 m A

Biên độ điện áp ra không méo

n - UcB.a.-UcB.n_ 1 8 -3

CEm 2 2

- Điện áp hiệu dụng bên sơ cấp biến áp

Ư ™ . = ^ = ^ = 5,32V
n/2 >/2

- Điện áp hiệu dụng bên thứ cấp biến áp

- Công suất ra

1 5 32

U ,= U „ ^ .- = ^ = 1,33V
' ""*4 4

P , = ^ = Í!4 ẽ )! = o,442W
" R 4

Công suất tiêu thụ

Po = I,„.E = 100.10M 2 = 1,2W

p 0 442

b) Hiệu suất TI = ^ .1 0 0 % = ^ ^ ^ .1 0 0 % = 36,83%

Po

1,2

c) Công suất tiêu tán

Pc = Po

-p„

=

1,2-0,442 = 0,758 w

Kết luận: Khi điện trở tải giảm công suất ra tăng lên.

( 1 ^ Bài tập 4-7. Cho tầng khuếch đại công suất (KĐCS) mắc đcfn làm việc
ở chế độ A như hình 4-7.

Hãy xác định công suất ra (P„) hiệu suất của tầng (ĩi) với biên độ dòng

20

bazơ Ib„ = lOmA; p = 25; Ic(B) = ^ = — = ÌOOOmA

20

</div>
(115)<div class='page_container' data-page=115>

" E 20V

o

20Q

+ Ic

T(Si)

a)

Hình 4-7

Bài giải

Tọa độ điểm Q được xác định theo phưcttig trình đưcmg tải một chiều (R_)

R , 1.10'

= ß.Ibo = 25.19,3mA = 0,48 A

Uceo = Ecc - IcoRc = 20 - 0,48. 20 = 10,4V

- Toạ độ hai điểm A và B trên trục hoành và trục tung tưofng ứng sẽ là:
20V và lOOOmA.

- Biên độ dòng ra (dịng colectơ) sẽ là:

Icm = Ibm- ß = lOmA.25 = 250mA

p = Í 2 5 0 ] 0 2 ¿ 20 = 0,625w

m 2 ^ 2

P o = E c c - I c o = 2 0 . 0 , 4 8 = 9 ,6 W

^ = ^ 1 0 0 % = ^ ^ 1 0 0 = 6 , 5 %

Po 9 ,6

</div>
(116)<div class='page_container' data-page=116>

Hãy xác định công suất ra trên tải.

E lO V

R.

l

w,5 ^ÍR. 8fì

X
a)

l _ = 2 2 5 m A

AIc

400

ị-

2oa-l^.^ị„=25mA 1001-,

ự ĩ T ĩ A )

ĩ4 m A
12m A

lOmA

8m A
6 m A
4m A

2mA-ỉj

^ ^ — H-- ^

5 10 15 p o 25 U J V )

Uc.„,„=18.3V

b)
Hình 4-8

w 3

Với các số liệu cho thêm: Ibo = 6mA; I(^ = 4mA; n = — = — = 3
W2 1
Bài giải

Dựng đưòng tải một chiều R_ như trên hình 4-8b, ta có được: = lOV
I,,= 140mA

Điện trở tải phản ánh từ thứ cấp về sơ cấp của biến áp là: R’, = n^.R, =

3 \s = 7 2 0

Biên độ dịng colectơ được xác định:

I =Ễí£- = i® =i39m A
R ’, 72

Toạ độ điểm B’ trên trục tung sẽ là:

rc..x = Ico + I c . = 140+ 139 = 279mA

Nối điểm Q và B’ ta sẽ được đường tải xoay chiều R. cắt trục hoành tại
điểm có ư ,, = 20V đó là điểm A ’.

Trên hình 4-8b vổi biên độ dịng = 4mA đường tải R„ cắt các đường
đặc tuyến ra tưomg ứng với = I|„ + Ibn, = 6 + 4 = lOmA

và Ib„i„ = Ib„ - ĩb„ = 6 - 4 = 2mA

</div>
(117)<div class='page_container' data-page=117>

U „„i„=l,7V Ui„ = 25mA
u _ = 18,3V u , = 255mA
như trên hình vẽ 4-8b.

Cơng suất ra sẽ là:

p _ ^^cemax ^cemìn ^^^ciTiax ^cmin^

8

( 1 8 , 3 - 1 , 7 ) ( 2 5 5 . 1 Q - ^ - 2 5 . 1 0 - ^ ) p

8

(15^ Bài tập 4-9. Cho tầng khuếch đại công suất như hình 4-8 dựa trên kết
quả bài tập 4-8.

Hãy xác định Pq; Pc và t|.

Bài giải

p„ =

= 10V.140.10' =

1,4

w

p” = Po - p„= 1,4 - 0,477 = 0,92 w

p __ 0 477

11 = - ^ 100% = 100% = 34,1%

Po

( í i ặ Bài tập 4-10. Cho bộ KĐCS làm việc ở chế độ B với = 20V,

^ R, = 16Q, E„ = 30V.

Hãy xác định Pq, Pr¡„ "n.

Bài giải

Với biên độ điện áp ra 20V và tải 16Q ta túứi được biên độ dòng tải sẽ là:
I,m = U = ^ = ^ = U 5 A .

lo
Dòng tiêu thụ trung bình là:

I .b = % = - = r ( U 5 ) = 0,796A

71 71

Công suất tiêu thụ từ nguồn cung cấp sẽ là

Po = Ecc.I,b = 30.0,796 = 23,9

w

Công suất ra tải là

U i (2 0 f

</div>
(118)<div class='page_container' data-page=118>

Hiệu suất của tầng là:

TI = ^ 100% = — 100% = 52,3%

Po 23,9

(l6^ Bài tập 4-11. Cho bộ KĐCS dùng transistor làm việc ở chế độ B mắc đẩy
kéo như hình 4-9 (giả thiết

transistor lý tưởng). Hãy xác định
công suất tiêu tán Pc trên mỗi
ù-ansistor, p„, Po và Ĩ Ị . Với Uv

hiệu dụng (rms) là 12V = 
ưvnro-Bài giải

Biên độ điện áp vào là:

u.,„

vm =

>/2.U_

vrms = n/2.12V = 17V
Với tầng KĐCS lý tưởng ta coi

đúng bằng (khơng có tổn hao trên tiếp giáp bazơ-emitơ).

Cơng suất ra sẽ !à:

17^

p ^ = 36,125W

2R. 2.4

ra

Biên độ dòng tải là;

U _ 17

I.™ = l.n,= - ^ = J = 4.25A
Dịng trung bình được tính

71

Cơng suất tiêu thụ từ nguồn cung cấp là:

p,b = = 25.2,71 = 67,75W

Công suất tiêu tán trên mỗi transistor là

67,75-36,125

</div>
(119)<div class='page_container' data-page=119>

Hiệu suất ĩ] là:

^ 1 0 0 % = 1 0 0 % = 5 3 , 3 %

67,75

162) Bài tập 4-12. Cho tầng KĐCS
làm việc ở chế độ A như hình
4-10. Hãy xác định dịng tĩnh I(.o
và cơng suất tiêu thụ từ nguồn
cung cấp

Po-Bài giải

E E

Ị — cc ________ cc______

" R _ + R _ R ,+ R ,+ R ,

+E,, 24V

E = 2 4 W

~ X r r ^

R , ị t « 'j R ,8 n

ư Ĩ I - .

í

Hình 4-11

U:

E 24

= — = — —— = 1,454A
2R^+R^ 2.8+ 0,5

( ở đ â y R _ = R ,; R - = R , + R ,)
Po = =

24.1,454

34,896 w

(16^ Bài tập 4-13. Cho tầng KĐCS
nKư hình 4-11. Hãy xác định hệ số
biến áp n với

p„ = 9 w?

Bài giải

= 9 W , từ đó ta xác định được biên độ điện áp ra trên tải ư,„
2R,

U,„.=VP„.2R, = 7 ^ = 12 V

Với giải thiết r, = (biến áp có cuộn sơ cấp lý tưởng) nên biên độ
điện áp ra phản ánh về sơ cấp u đúng bằng u„0 và bằng E„.

ư ,„ = U„„ = E,, = 24V

</div>
(120)<div class='page_container' data-page=120>

( í ^ Bài tập 4-14. Qio tầng KĐCS làm việc ở chế độ A như hình 4-11 (xenn bài
tập 4-13). Hãy xác định công suất tiêu tán trên colectơQỦa transistor T.

Bài giải
Ico =

E E 24

R . + R _ R ',+ 0 n^R, 2 \8
Po = E,Ao = 24.0,75 = 18W
Vậy p, = Po - p„ = 18 - 9 = 9 W

( l ^ Bài tập 4-15. Cho mạch khuếch đại công suất như hình 4-12. Biết hai
transistor là lý tưởng = 0, I^„¡„ =

o,

E = 20V. Biến áp ra là lý tưởng,
hệ số biến áp n = 2.

R, = 8Q; R2= lOOQ.

a) Xác định trị số điện trở R|
để tầng làm việc ở chế độ AB

Y T /\ Â \ r

VƠI U beo = 0 . 4 V .

Hinh 4-12

b) Tính dòng điện cực đại qua

transistor.

c) Tính hiệu suất của tầng.

d) Cơng suất tiêu tán trên colectơ.
Bài giải

a) Thiên áp ƯBEO được xác định theo biểu thức:

Suy ra R, = - R, = - ĩ 00 = 4 ,9kfì

U

BEO

^ 0 4

^

Biến áp lý tưởng nên UgEo = E = 20V và dòng tĩnh 1^0 = ( )m A
b) Dòng colectơ cực đại

E E 20 , ^

</div>
(121)<div class='page_container' data-page=121>

- Công suất ra cực đại

__ CEm ’ cmax __ 20.1,25

= 12,5W
- Công suất tiêu thụ từ nguồn

P„=E.L = E .- .I „ = 2 0 — .1,25 = ]5,92W

" 71 3,14

c) Hiệu suất cực đại của tầng:

Tln,.,x = — .100% = - ^ . 1 0 0 % = 78,5%

p„

15,92

d) Công suất tiêu tán:

= p„ -

=

1 5,92 - 12,5 = 3,42 w

Bài tập 4-16. Đề lặp lại bài 4-15. Nếu giả thiết tầng làm việc ở chế độ
A với thiên áp U g E o = 1,2V. Hãy xác định điện trở R|.

Bài giải

ở chế độ A cả haí transistor T| và T2 làm việc đồng thời, thiên áp đặt
vàoT, vàT^là 1,2V

R.

U b e o= 1 , 2 V =

R, +Rj .E

Suy ra R, = l,566kQ

Ubeo 1,2

(1^ Bài tập 4-17. Cho tầng
khuếch đại cồng suất như hình
4-13. Hai transistor T| và T2 có
= 0,5V; I„, = ImA. Tầng

làm việc ở chế độ AB. Công
suất , ra p,„ = 25 W; điện trở tải
R, = 8Q.

a) Xác định dòng điện cực đại
qua transistor.

</div>
(122)<div class='page_container' data-page=122>

a) Từ biểu thức = — R, (ữong đó là biên độ dòng điện ra một nháiih)
Bài giải

Suy ra I,^, - I, 2P '2.25 = 2,5A

b) Từ biểu thức (U,^ là biên độ điện áp ra cực đại)
2R,

Điện áp U,,, =

u,.„

+ U,, = ^P„.2R, + ư ,, = V2 5.2.8 + 0,5 = 20,5V
Điện áp nguồn E = 2(ựP,,„.2R, + ) = 2(7 2 5.2.8 + 0,5) = 41V

E ± 20,5V.

(1^ Bài tập 4-18. Qio mạch khuếch đại cơng suất như hình 4-14. Biết R, = 8Q;
p„, = 5

w.

Hệ số khuếch đại T, và % p = 50

U^I„ = 0,5 V; Tầng làm việc ở chế độ B| có ƯBg()| UBE02 = 0,2V
a) Tính dịng cực đại qua transistor.

b ) Điện áp U c e o

-c) Điện áp nguồn cung cấp.
d) Công suất ra cực đại.

Bài giải

a) Từ biểu thức p,^, = - ^ .R ,
Suy ra dòng cực đại =

V R. 8

b) Điện áp Uceo = ^/2P,,,R. + = ^ /Ĩ 5 I + 0,5 = 9,44V
c) Điện áp nguồn cung cấp

</div>
(123)<div class='page_container' data-page=123>

d) Công suất ra cực đại ---- L- = 5W
rama* 2.R^ 2.8

(1^ Bài tập 4-19. Đề lặp lại bài 4-18. Nếu biết dòng colectơ của transistor T,
Icx)3 == 1.5Iboi = l ,5Ig02 (Ibom Ibo-> dòng tĩnh bazơ của transistor Tị và Tj)
a) Hãy xác định điện trở Rj và điện trờ nhiệt R,.

b) Xác định công suất tiêu thụ.
c) Xác định hiệu suất của tầng.

Bài giải
- Dòng tĩnh qua transistor Tj

leo, = 1,5I„ = 1 , 5 ^ = 1 , 3 - ! ^ = 33,5mA

Pmin

a) Điện trở Rj được xác định
Ì E

= = ^ = = 2 8 1 ,8 «

I c o , I c o . 2 I „ , 2.33,5.10'
2 T I O T 'ỉ'ì e i n -3

*co

- Điện trở nhiệt Rt
2 U

R = .- ...■.EỌ. = = 1 , 9 Q 1 2 f ì

^ Ico3 33,5.10“^
b) Công suất tiêu thụ từ nguồn

p. = - l„ ,..U c B 0 = r ^ l . ' 8 . 9 , 4 4 = 7,095W

K J ,1 4

c) Hiệu suất cực đại của tầng

2.0,2

p 4 99

X] = l i ì = -Z1ĨZ_. 100% = 70,33%
Po 7,095

</div>
(124)<div class='page_container' data-page=124>

a) Xác định dòng qua Tj

Ia> 5 = 1 . 2 1 « , , = 1 . 2 - ! ^ = 1 . 2 ^ = 2 6 . 8 m A

b) Điện trở R.,;

U F. Q 44

R = - 5 - = _ Z lÍ !!_ = 3 5 2 ,2 0
I„, I„, 26,8.10-’

c) Điện trở thuận của hai điốt

= ■f e o i K|£BEỌil. = _ _ M _ = 14,920

C03

Bài giải

Ieo3 26,8.10

Chọn hai điốt hoàn tồn giống nhau có điện trở thuận
14 Q2

R d. = R d2 = - ^ = 7 , 4 6 0 .

( l ^ Bài tập 4-21. Cho mạch khuếch đại công suất như hình 4 - 1 3 . Biết

E = ± 2 5 V

R, = 4 Q

Giả sử điện áp vào có giá trị hiệu dụng là lOV.
a) Tính cơng suất ra tải.

b) Tính cơng suất tiêu thụ từ nguồn.
c) Tính hiệu suất của tầng.

d) Tính cơng suất tiêu tán trên mỗi transistor.
Bài giải

a) Giá trị biên độ của điện áp vào

U .„ = '/2 U .,„ = ^ y 2 .I 0 = 1 4 ,lV

T| và T, mắc theo sơ đồ tải emitơ nên điện áp ra coi như bằng điện áp vào

U .

</div>
(125)<div class='page_container' data-page=125>

Ị C ^ ( H Ị ) 1 , 2 4 , 8 5 W

™ 2R, 2.4

Biên độ dòng điện tải

I = ^ ‘ = = 3 525A
b) Xác định công suất tiêu thụ từ nguồn

- Dịng trung bình I,b trong cả chu kỳ

Cơng suất tiêu thụ

Po = I,b.E = 2,245.25 = 56,125 w
c) Hiệu suất của tầng

p 24 85

ri = ^ 100% = 100% = 44,17%

p„ 56,25

d) Công suất tiêu tán trên colectơ của mỗi transistor

p _ p.-p„ _ 56.125-24.85 _

2

( l ^ Bài tập 4’22. Một tầng khuếch dại khi chưa cố hồi tiếp âm có hệ số
khuếch đại điện áp k(dB) = 40dB, và điện áp vào Uy = lOOmV. Để tăng
độ ổn định và giảm méo, đưa vào mạch hồi tiếp âm điện áp có hệ số
hồi tiếp k(,t = —^ .

^ 200

a) Tính hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp.

b) Điện áp ra khi chưa có hồi tiếp và khi có hổi tiếp.
c) Điện áp hồi tiếp.

Bài giải

</div>
(126)<div class='page_container' data-page=126>

= 100 ^

' + K-K. , +

iooJ-200

b) Điện áp ra khi chưa có hồi tiếp

u „ = K.ưv = 66,6.100.10-' = 6,66V
c) Điện áp hồi tiếp

u» = K^-U„ = ¿ 10 =

0,05V

=

50mV

Bài tập 4-23. Một tầng khuếch đại công suất sau khi lắp ráp đo được
tnéo phi tuyến là 6%.

Để giảm méo phi tuyến xuống còn 1 % người ta mắc vào một mạch hồi
tiếp âm.

a) Hãy tính độ sâu hồi tiếp.

b) Tính hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp. Nếu giả thiết khi chưa có hồi
ũếp ưv = 0,5 V thì u „ = lOV.

Bài giải
a) Tính độ sâu hồi tiếp g

Từ biểu tììức y ' = --- , frong đó Ỵ. méo phi tuyêh khi chưa có hồi tiếp

y’: méo phi tuyến sau khi có hồi tiếp âm.

_____ Y 6
Suy ra đô sâu hồi tiếp g = 1 + KKị,, = -L = — = 6

y'

1

K.Kh, = 6 -l = 5

5

Đã biết K = ^ = — = 20 lần
0,5

K „ = — = 0,25

20

</div>
(127)<div class='page_container' data-page=127>

K' = K

1 + K.Kht = ^ = 3,336

( í ^ Bài tập 4-24. Cho mạch khuếch đại
dùng J-FET có hồi tiếp như hình 4-15.
Biết: R, = 120kQ

R2 = 30kQ
R3 = 20kQ
Rd = 20kfì

HỖdẫncủaPET g „ = 5 mA

a) Tính hệ số khuếch đại khi chưa có
hồi tiếp âm.

b) Tính độ sâu hồi tiếp g và Kị,,.

c) Tính hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp K’. ,
Bài giải

Đây là mạch hồi tiếp âm, khi chưa tính đến hồi tiếp {hở R| và R,)
a) Hệ số khuếch đại

K = g„,.R. trong đó R_ là tải xoay chiều

Ri +Rp 20 + 20

K = 5 . l 0 l l 0 " = 50
b) Hệ số hồi tiếp Kh,

30

R| + R j (120+30) 5

1
Độ sâu hồi tiếp g = 1 + K.Kh, = 1+ 50 - = 11
c) Hệ số khuếch đại khi có hổi tiếp âm

K

K' =

</div>
(128)<div class='page_container' data-page=128>

( l ^ Bài tập 4-25. Để giảm méo phi tuyến cho tầng khuếch đại công suất từ
5% xuống còn 1% người ta đưa vào mạch hồi tiếp âm qua phân áp Rj,
R,. Biết khi chưa có hồi tiếp

K = 20d B .H ãyxácđ ịn h trịsỐ R ,vàR 2.

---Bài giải

- K(dB) = 20dB. Suy ra K = 10
a) Xác định hệ số hồi tiếp K|,1

Biết y' =

1 + K.K,,

Hình 4-16

Kh.= 1
/

y

\

- 1 I í - - > ' _ 4

KIy’ / " 1 0 U ; " 1 0

b) Điện trở phân áp hồi tiếp

Kh. = Rạ - 4

R, + R2

10

giải ra; Rị = 1,5R2

Nếu chọn = 20kQ thì R| = 30kQ.
^ --- - ---'I

---( 1 ^ Bài tập 4-26. Mạch khuểch đại thuật tốn khơng đảo như hình 4-17.
Biết hệ số khuếch đại của bản thân bộ

KĐTT Ko = 10“; Rn = IMQ; R, = 20kí2
a)Tính hệ số hồi tiếpKh,.

b) Tinh hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp.
Bài giải

a) Hệ số hồi tiếp

K . = ^ = ^ht = 4 =0.02

RN 1.10" 50
b) Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm K’

1f)4

</div>
(129)<div class='page_container' data-page=129></div>
(130)<div class='page_container' data-page=130>

Chương 5

BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

m • •

5.1. TĨM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT) là bộ khuếch đại một chiều, có hai
đầu vào một đầu ra, hệ số khuếch đại rất lớn, điện áp ra tỷ lệ với hiệu điện áp
vào, điện trở vào rất lớn và điện trở ra rất nhỏ.

Hiện nay hầu như chỉ sử dụng bộ KĐTT dưới dạng IC. Hình 5 - la là ký
hiệu bộ KĐTT.

U. N

ưp— p -E

a) Ký hiệu KĐTT

ừra

Hình 5-1

Theo định nghĩa u „ = Ko(Up- u,,) = KoU,

trong đó: = Up - Un là sai lệch điện áp đầu vào;
Kq là hệ số khuếch đại của bản thân bộ KĐTT.

Nếu ƯN = 0 thì = Kq Up điện áp ra đồng pha với điện áp vào và cửa p
được gọi là cửa vào thuận, ký hiệu +.

</div>
(131)<div class='page_container' data-page=131>

Các tham số cơ bản của ICKĐTT

Tham số Lý tưởng •• Thực

- Trở kháng vào Zv 00 Trăm kQ

- Trở kháng ra z„ 0 Trăm Q

- Hê số khuếch đại Kq 00 lOUO^

- Dòng điện vào Ip, Ifg 0 Trăm nA

* H ệ s ố nén đ ồ n g p h a

Nếu Un = Up = # 0 (U^.^ gọi là điện áp đồng pha), theo lý thuyết
u„ = 0 , nhưng trong thực tế khác không.

u„ = Kc . - K,. gọi là hệ số khuếch đại đồng pha.

Hệ số nén đồng pha (CMRR) là tỷ số giữa hệ số khuếch đại của IC TT
lý tưỏrng Ko và hệ số khuếch đại đồng pha

CMRR = ^ ; CMRR(dB) = 201g ^ , dB.

Kp K^,

CMRR vào khoảng (70 ^ 100) dB.

* Đ ặ c tuyển truyền đ ạ t (hình 5-lb) là quan hệ giữa u „ và Uv = Up - Un

u„ và Uv chỉ tuyến tính trong một khoảng hẹp, ngoài phạm vi đó điện áp ra
khơng thay đổi và gọi là điện áp bão hồ. Khi chưa có mạch hồi tiếp âm bên

ngoài, IC TT làm việc ở chế độ bão hoà » ±E.

* L ệch khơng và hù ì ệch không

Nếu thông số tĩnh hai cửa vào p và N khơng hồn tồn cân bằng Ip và
Z|, ít Zn thì khi Un = Up = 0 vẫn tồn tại điện áp một chiều Uo nào đó Uo = IpZp-lN Zn

Điện áp này được khuếch đại và ở đầu ra tồn tại điện áp u,0 0 gọi là
điên áp lệch không, bởi vậy phải có biện pháp để u„ ln bằng 0 khi Uy = 0
gọi là mạch bù lệch không.

Về nguyên lý, mạch bù lệch không được thực hiện bằng cách bù vào
đầu vào một điện áp một chiều có trị số đúng bằng Uq và có cực tính ngược
với ƯQ. Mạch này có thể thực hiện bằng cách đưa điện áp vào cửa p hay N
hoặc IC có sẵn các chân để mắc mạch bù lệch không.

</div>
(132)<div class='page_container' data-page=132>

Điện áp cần khuếch đại được đưa đến cửa đảo N, còn Rn và R| là hai
điện trở hồi tiếp mạch ngồi (hình 5-2).

Đối với IC TT lý tưởng, hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp được xác định
K’ = ^ và điên áp ra u , = - ^ .Uv

R, " R,

Dấu (-) ở đây có nghĩa là điện áp ra và vào ln ngược pha.

b)

Hình 5-2. Các sd đồ khuếch đại thuật toán cơ bản

* Bộ khuếch đ ại không đảo

Điện áp cần khuếch đại được đưa vào cửa thuận p (hình 5-2b).
Hệ số khuếch đại điện áp được xác định theo biểu thức:

U,. = ( l + ^ ) U ,

Nếu giữa Uy và điện áp cửa p có mạch phân áp điện trở thì Up xác định
theo Uy qua mạch phân áp đó.

* M ạ ch cộ n g và tr ừ (hình 5 -3 )

Mạch cộng là mạch thực hiện hàm u„ = A(U|+Ư2+...+U„).
Trong đó U|, u , là các điện áp vào.

</div>
(133)<div class='page_container' data-page=133>

a)

b)

Hinh 5-3. Mạch cộng (a) và trừ (b)

Hình 5-3a là mạch cộng đảo.
Điện áp ra được xác định.

K| Kj

Mạch trừ (hình 5-3b)

Có thể giải mạch điện theo nhiều phương pháp khác nhau, nhưng thuận
tiện hon cả là sử dụng phương pháp xếp chồng.

U „ = ( l + ^ ) U p - ^ U ,

K, K,

= ( i + ễ ^ )

R| Rj + Rp

* Mạch vi phản và tích phân (hình 5-4)
Hình 5-4a là mạch vi phân dùng IC TT

R R

R,

R

a) b)

</div>
(134)<div class='page_container' data-page=134>

Điện áp ra mạch vi phân (hình 5-4a)

U„ = - R C Í ^ = - x ^

Hinh 5-5

dt dt

Hình 5-4b là mạch tích phân dùng IC TT
Điện áp ở đầu ra mạch tích phân (hình 5-4b)

u „ = - ^ '|u.(t)dt=-!-|u.dt

K U 0 T 0

Trong đó X = RC gọi là hằng số thời gian.
5.2. PHẦN BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

@ Bài tập 5-1. Cho mạch KĐTT như hình 5-5

R , = lOkn
R N = 500kQ

R p = lOkn

E = 12V

Viết biểu thức U,,.

Tĩnh nếu Uy = 0,2V và cho nhận xét.
Bài giải

a)U,. = - ệ ^ U .

b)U„ = . ^ U , = . ^ . 0,2 = - l0V.

K| lU

Điện áp ra -lOV lớn hcfn E = -12V nên tín hiệu ra nằm trong vùng tuyến
tứih, không bị méo.

( l ^ Bài tập 5-2. Hãy tính tốn và thiết kế mạch khuếch đại thuật toán với
các yêu cầu sau;

a) Điện áp ra ngược pha với điện áp vào.
b) Nếu U, = 0,5V thì u „ = 15V.

</div>
(135)<div class='page_container' data-page=135>

Vì điện áp ra ngược pha với điện áp vào nên đây là mạch khuếch đại
đảo, sơ đồ mạch điện như hình 5-4.• *

Hệ số khuếch đại:• *

Bài giải

u . 0,5
Mặt khác

K = - ^ = 30 suy ra Rn = 30R,
R,

Vì R, chính là điện trở vào R, = R, = 20kQ
Suy ra Rn = 20k n .30 = 600kQ.

179) Bài tập 5-3. Cho mạch KĐTT như hình 5-6a

r

ra

R2

^vl»-—-Ạ/S/ỷ^ ^

-R
1
a)

b)

Hinh 5-6

Biết R, = 20kQ
Rn = 780kí2
R, = 20ka
E = 15V

</div>
(136)<div class='page_container' data-page=136>

a) Vì điện trở vào cửa p rất lớn nên có thể coi như khơng có dịng qua

/ \ / \

R2nênđi ệnápư, = Up,U„= 1 + ^ u , = 1 + ^

R, / R, J

Bài giải

/ \

U p =

R , J

R , >

\ 1 /

b)TínhU„: U„ = ( 1 + ^ ) . 0 , 3 = 1 2 V

u „ = 12V < E = 15V, tín hiệu khơng bị méo.
Bài tập 5-4. Cho mạch điện như hình 5-6b

Biết

Rn = 500kí2
R, = 20kQ

= 20kn
Rj = l o m
R4 = 3 0 m

= 400mV
= SOOmV

a) Xác định biểu thức

u„.

b) Tính trị số của u„.

Bài giải

*a) Có thể giải mạch điện trên theo các phương pháp khác nhau, nhưng
tiện hơn cả là dùng phương pháp xếp chồng.

- Nếu chỉ tác động =

- Nếu chỉ tác động R, -> u „ =
R

ì^ + 1 R3//R4

R1 y

R ,+ (R J /R ,)
R2//R.

.u

R ,+ (R J /R ,) u

u„ = u„, + u„,=

1
1 + _

R.

R3//R , R3//R ,

ư v , + - ---- *_— .Uv.
' R ,+ (R ,//R .)

^2 +CR3//R4)

R3 //R4 = 7,5kfí

</div>
(137)<div class='page_container' data-page=137>

R2//R4 = 20.30

R , + R , 20 + 30= 12kí2
b) Tính trị số u„:

Thay số vào

U„ = ( l . ^ )

” 20 20 + 7,5 10

+

12 = 9,906V

(18^ Bài tập 5.5. Cho mạch điện như hình 5-7
Đây là mạch gì?

Viết biểu thức tính u^.
Tính u „ nếu biết:
U, =0,15V

Ư2= IV

= 500RÍ2, R , = 20kQ
R 2 = 30kí2, Rp = 20kfì

Bài giải

ra

Hình 5-7

a) Đây

là

mạch trừ, thực hiện thuật toán

u„ = AUy

2

‘

Để thiết lập biểu thức u„, tiện hon cả là giải theo phương pháp xếp‘chồng
- Nếu chỉ tác động nguồn tín hiệu u^ị, đây là mạch khuếch đại đảo

R

VI

Nếu chỉ tác động tín hiệu u^2» là mạch khuếch đại thuận
R

.U
R, R j + R p V2
Điện áp ra: = u , , , + 2 =

b) Thay số vào

I

R

Rs + Rp U

R ,

ìí-.u

. 1,0 - — .0,15 = 6,65 V

20 20 + 30 20

</div>
(138)<div class='page_container' data-page=138>

Y = 2a -4b *

Trong đó: Y là điện áp đầu ra;
a và b là hai điện áp vào;
4 và 2 là hệ số.

Bài gỉai

Để thực hiện thuật toán trên phải dùng mạch trừ. Sơ đồ như hình 5-7.
a) Xác định biểu thức điện áp ra

Y = ( l + : ^ ) R R
R, R, + R_ R,
So sánh biểu thức và * suy ra

( 1 + 4 ^ )
R

= 2

R
R,

ỈL = 4

R

N 4. Suy ra Rn = 4R
T>

Thay — = 4 vào:
R.

R

R R

— ^ = 2 » ( 1 + 4) ỉ— 
-R, +R^ = 2

R . + R .

Như vậy để thực hiện thuật toán trên phải chọn:
Rn = 4R| và Rị = 1,5 Rp.

Nếu R, = 20k n thì Rn = 80ka
Nếu Rp = 20kQ thì R2 = 30kn.

</div>
(139)<div class='page_container' data-page=139>

b) Tính trị số u„ nếu biết:
R, = lOkQ, R2 = 200kí2
R, = 20kQ, R4= 15kí2
R s= 150kO,E= ±15V
U, = 0,15V.

Cho nhận xét

Hình 5-8

Bài giải

a) ở đây có thể coi như hai tầng khuếch đại mắc kế tiếp nhau, tầng IC|
có hệ số khuếch đại là K| tầng IC| có hệ số khuếch đại là Kị.

Hệ số khuếch đại K„ được xác định;
U
K„ =

U = K , K ,
Trong đó; K| =(1 + ^ )

R,

R R R,

= Suyra:K„ = K,.K3 = ( l + 3 ( - ^ )

R R, R,

R, K
b) Tính Ura

1 +

200^

2 0 j
1 5 0

1 5

</div>
(140)<div class='page_container' data-page=140>

Nhận xét: Vì điện áp nguồn -E = -15V trong khi = -16,5V, nhu v ậ y

điện áp ra bị xén đỉnh, nên bị méo. Để điện áp ra tuyến tính phải giảm
hay giảm hệ số khuếch đại K„.

(1^ Bài tập 5-8. Xác định phạm vi điều chỉnh điện áp ra trong mạch hình 5-9
Biết: R| = 10k£2

Rn = 250ka

R p = ( 0 - 2 0 ) k a
U v = 0,2V

Bài giải

- Viết biểu thức điện áp ra Hình 5-9

u„ = - R. .U.
R,+Rp
■ - Điện áp ra sẽ cực tiểu khi chiết áp Rp = 0Í2

u » = - | ^ u . = — 0 , 2 = - 5 V

- Điện áp ra sẽ cực đại khi Rp = 20kíầ
R .

u . =

-R.+R..

250

,u = . _ Ì ^ . 0,2 = -1,66V

+

Như vậy điện áp ra sẽ biến biến thiên trong khoảng từ -5V đến -1,66V
khi điều chỉnh chiết áp R p .

(1^ Bài tập 5-9. Cho mạch KĐTT như hình 5-10.
Biết: R , = 15kO

Rị = 250kQ
R3 = 20kí2 
R 4 = 470k 0

E = ± 9 V
U, = 25mV

</div>
(141)<div class='page_container' data-page=141>

a) Viết biểu thức hệ số khuếch đại K„.
b) Tính trị số

u„

và cho nhận xét.

Bài giải

Dòng điện tại nút N

I| = Ij+ In v ì In = 0 nên I, = I2

Trong d ó l | =

R

U v - U , U^-U^
Suy ra: — - — ^ M

R

R R

Vì N là điểm đất ảo, nên ƯN = Up = 0

và cuối cùng — = . Suy ra = - — Uy *

R , R j R ,

Tại nút M: It + I4- Ij = 0

Um , U . - Um Hí

R. R. R

R, R4

Thay giá trị từ * vào và giải ra ta được.

1 1 1

U„ = Ì . R ,
R. ^

/ \

Í 1 1 1 1
1^2

•U.
Hệ số khuếch đại

K =u

u R R

I 1 1

Tính điện áp ra:

U„ = - Ỉ ^ . 4 7 0 Í '
15

1 1

+

</div>
(142)<div class='page_container' data-page=142>

( l ^ Bài tập 5-10. Cho mạch cộng đảo như hình 5.11

BiếtR, = 2 0 k í2 R

= 25 k a

R, = 30kí2 ; = 500kfì
U , = 0 , 1 V

U, = 0,2V
Ư3 = 0,3V

a) Viết biểu thức

u„.

b)

Tính

u„.

u, .--- V\Ar—
• U.

R
u ,—

+E

-E

Hình 5-11

U

Bài giải

a) Đây là mạch cộng với ba điện áp vào U|,

u,

và

u,;

giải mạch theo
phưcíng pháp xếp chồng:

R

u„=u„,+u„,+u,,,= -

^ . u , + ^ . Ư 3+ ^ . U ,
R. ' R, ^ R,
5 0 0 , , 5 0 0 , , 5 0 0 , ,

U, +^— U, +^— U,
20 ‘ 25

b) Thay số vào

^500

30 2 5 U , + 2 0 U , + —' 30 U,•’

u„ = - .0,1 + 20.0,2 + —500 .0,3

20 30 = - l l , 5 V

Bài tập 5-11. Cho mạch điện như hình 5-12
a) Viết biểu thức hệ số khuếch đại K„.

</div>
(143)<div class='page_container' data-page=143>

Uv = 0,5V

R, = 20kQ; R2 = 20kQ; Rj = 30kQ
R4 = 250kQ; R , = lOkQ

Hình 5-12

Bài giải
a) Hệ số khuếch đại K„ = Ki-K,

trong đó K| = 1 đây là mạch lặp điện áp u „ = ư,
K .= 1 + và K. =

I Rs; 11 \ . R, 5 y>
b) Điện áp ra

u,. = ( 1 + ^ ) -U. = (1 + .0,5 = 5,2V

V _ _ 10 20 + 30

= u + — --- =TT--U. = U + ---) ~
r / r , + R 3 ' 10 2(
(1^ Bài tập 5.12. Cho mạch điện như hình 5-13

Biết Rn = 500kí2
R, =25kí2

± E = ± 1 2 V

Điện áp bão hoà ± lOV

Xác định điện áp vào cực đại mà điện
áp ra vẫn trong phạm vi tuyến tính.

Xác định u„ với các giá trị u „ = 0 ;

u„ = 0,4V.’ Hình 5-13

</div>
(144)<div class='page_container' data-page=144>

K = Ì = . Í 5 5 = . 2 0 .
R. 25

U

Điện áp vào đỉnh - đỉnh Vp.p

vp-p = H ^ = ± ị ^ = ± 0 , 5 V

K 20

u„ = i u = - Ể ^ . U , = -20U

R 25

Tính trị số

u,

ưv ư .

ov

+0,4V -8V

-0,4V +8V

Bài tập 5-13. Cho mạch khuếch đại như hình 5-14

U v R .

vv\/

w ỉ —

Hinh 5-14

</div>
(145)<div class='page_container' data-page=145>

R, = Ra = 2 0 k fì; R3 = 3 0 k a ; R4 = 25kQ
R3 = 500k Q ; Rg = 500kQ ; R7 = 2 5 k Q .

Bài giải

a) u„, = K,.K2ư , ; trong đó K, là hệ số khuếch đại của IC,

K2 là hệ số khuếch đại của IC2

ư ., = - ^ R u = + M l . u
R.R4

b) Thay số ta có:

U«. = .0,5 = lOV

R..R 20.25

U „, = . Ì ( u M , . 0 , 5 = . , 0 . 5 V

2 0' 25

{1^ Bài tập 5-14. Cho mạch khuếch đại thuật tốn như hình 5-15.

Hình 5-15

a) Viết biểu thức u„.

b) Xác định trị số nếu biết:

</div>
(146)<div class='page_container' data-page=146>

a) Đây là bộ khuếch đại có hai tầng IC| và IC2 có hai điện áp vào.
Trước hết xác định điện áp Ural

Bài giải

ư„,=

ư,.

Đây chính là điện áp đưa vào cửa đảo của ICj.
Giải mạch điện ICj:

1 +
i l Ỉ Ỵ

l

R3.

U,-R R

R U.

R R R

(1+ ^ ) U , A + ^ . U

b)

Thay số vào

để

tính

u

u„ =

-25 20 30

Bài tập 5-15. Cho mạch điện như hình 5-16.

= -13,2V

Hinh 5-16

</div>
(147)<div class='page_container' data-page=147>

R4 = 30k a

R., = 30kfí

= 50k0

R ,= I50kí2; U, = 0,1V
a) Hãy viết biểu thức u„ = f(UJ.

b)

Tính trị số

u„.

Bài giải
a) Thiết íập biểu thức u„

- Điện áp ở đầu ra IC|. u„ I = vì đây là mạch lặp điện áp.
R.

- Điện áp ở đầu ra IC,: =

♦

/ \

1 +

\ R

u.

Cả hai điện áp này đều đưa vào đầu vào đảo của IC, nên đây là mạch
cộng đảo.

Giải theo phương pháp xếp chồng:

' R

u . =

-R, R

/ \

1 +

R

u.

u„ = -

ra

u.

b) TTiay số vào để tính u„

150 150

30 50

u„ = - (1. ^ )

30

0,1 = -6,8 V

(1^ Bài tập 5-16. Cho mạch điện như hình

5-17

a) Xác định biểu thức u„ - f( U|, U-,)

b) Tính trị số u,a nếu biết:
U, = 30mV ; U, = 20mV

</div>
(148)<div class='page_container' data-page=148>

Hinh 5-17

Bài giải
a) - Điện áp đầu ra IC|

Urai = U2, đây là mạch lặp điện áp vào
- Điện áp đầu ra IC2

u.2 = - \ u . + ^ U

lR. R

đây là mạch cộng đảo.

Cả hai điện áp u „ | và u „ 2 đều được đưa vào cửa đảo của IC3, IC3 là

mạch cộng đảo.

Giải theo phương pháp xếp chồng, ta được:

ĩ? R R R

u„ =

-R. ' R / R. ' R, ^

ra

= - + ^ ( ^ u , + ^ u . )
R, R / R . R ,
^ . 2 0 .10 ’ •

20

40

'200

, 2 0 .3010-'+—40

.2010

= 4,5V

(1^ Bài tập 5-17. Cho mạch điện ICTT lý tưởng như hình 5-18

Biết Rn = 500kí2

</div>
(149)<div class='page_container' data-page=149>

E = ± 14V

Điện áp bão hoà ± 12V

a) Hãy xác định Uy cực đại mà điện
áp ra vẫn trong phạm vi tuyến tính.

b) Xác định với các giá trị
U, = OV; ±0,2V ; ±0,4V

Bài giải

a) Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm

R. 20

Điện áp vào đỉnh - đỉnh cực đại

u.,„

vp-p. =

—

= ±0,48V

K 25

b) Tính trị số

u, =

0

u„ =

0

u , = +0,2V u „ = -KU, = -25.0,2 = -5V
u , = - 0,2V ư „ = - 25.(-0,2) = 5V

u , = + 0,4V = -K .u, = -25.0,4 = -lOV
u„ = - 0,4V - » ư , = ~ 25.(- 0,4) = +10V

ưv 0 -0,2V +0,2V -0,4V + 0,4V

0 5V -5V lOV -lOV

( 0 Bài tập 5-18. Thiết kế mạch
khuếch đại ửiuật toán thực hiện
chức năng sau:

dU,(t)

R

u . = - A
dt

a) Nếu biết Uv = 2Vsinl000t;
R = 2kQ;

c

= 0,47^iF. Hãy tính ư„.

b) Vẽ dạng điện áp ra.

ra

</div>
(150)<div class='page_container' data-page=150>

Bài giải

a) Chức năng trên là mạch vi phân, sơ đồ như hình 5-19a
dU.

U „ = - R C
dt

= - 2 . 1 0 ^ 0,4710* d(2V.sinl000t)
= - 2.0,47.10^2.1000 cos lOOOt =

- 1,88 coslOOOt.

b) Dạng điện áp ra (hình 5-19b)

( l ^ Bài tập 5-19. Cho mạch điện như
hình 5-20. Biết = lOsin lOOt

c=

1

^F

R = lOOkQ

a) Đây là mạch gì?
b) Viết biểu thức

u„.

Bài g iả i

a) Đây là mạch tích phân, điện áp ra
tỷ lệ với tích phân điện áp vào.

b) Để thiết lập biểu thức u„, viết
phương trình tại nút N.

= 0 (vì ICTT lý tưởng nên = 0)

Suy ra;
u . =

-R

1

RC

TTiay số ta được
dt

u„ = 1

dt

Hình 5-20

100.10M0-"

= 1(V) cos lOOt.

</div>
(151)<div class='page_container' data-page=151>

Bài tập 5-20. Cho mạch điện như hình 5-21
Biết tại thời điểm t = 0,

u„

=

ov

•R , = R3= R = lOOkỉí

c =

1 ịxF

a) Xác định biểu thức u,, = f (U„ + u,^).

b) Tính u „ nếu biết u„ = (IV +

lOV sin lOOt).

u„,

= - IV

Bài giải
a) Xác định biểu thức

Phưig trình dịng điện tại nút N

R, R, dt Hình 5-21

Suy ra u . =

-dU^
dt

vR.

dt

b) Tính ở đây R, = R2 = R = lOOkQ, nên có thể viết:
ư„ = -ra 1

RC ■’( U . , + U3)dt =
1
lOMO*

ư,, = 1(V) cos lOOt.

</div>
(152)<div class='page_container' data-page=152>

Chương 6

NGUỒN ỔN ÁP

6.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Mạch ổn áp là mạch điện nhằm bảo đảm cho điện áp nguồn một chiều
Ổn định, không thay đổi khi các tác nhân bất ổn định tác động, ví dụ khi điện
áp lưới điện thay đổi, khi điện trở tải và nhiệt độ thay đổi. Mạch ổn áp được
bố trí sau mạch lọc phẳng của mạch chỉnh lưu. Đồng thời mạch ổn áp cũng
có tác dụng giảm nhiễu, do vậy giảm được trị số phần tử lọc nguồn Ll, Cl
làm cho bộ nguồn đơn giản và gọn nhẹ hơn.

* Mạch ổn áp đơn giản nhất là dùng điốt ổn áp (điốt zener) (hình 6-1 )
Trong sơ đồ là điốt ổn áp, luôn

được phân cực ngược, mỗi điốt tồn tại một
giá trị điện áp ổn định nhất định là u^.

U, lậ điện áp một chiều sau mạch
chỉnh lưu và lọc chưa ổn định.

Ư2 là điện áp đã ổn định.
Từ sơ đồ có thể viết

U , = Ur + U, = I,R + U,

Hình 6-1. Mạch ổn áp đơn giản dùng
điốt zener

R ià điện trỏ bù

SuyraU„ = U, = I,.r,= - ^ . r = U , - L R
R + r,

AU

là điên trở đông của điốt ổn áp r = — - , ữi số càng nhỏ đô ổn áp
AI,

càng cao.

</div>
(153)<div class='page_container' data-page=153>

kết quả là

u„

được giữ nguyên. Điện trở tĩnh của điốt zener được xác định
bằng tỷ số giữa điện áp đặt vào điốt và dòng điện qua điốt

R ,.,ĩ„h ^

Hệ số ổn áp một chiều chính lả hệ số lọc độ ù
_ _ AU, _ R + r, , R R

G = — ^ = — _ ỉ - = i + _ « _ V Ì R » r.

AU >; Tz

hay —R » 11

Mạch ổn áp Crực tiếp dùng điốt zener chỉ dùng cho nguồn cơng suất nhỏ,
có hiệu suất thấp khoảng 50%, vì tổn hao trên điện trở R và trên khá 1^.

* Mạch ổn úp tham số đơn giản (hình 6-2)

Đây thực chất là mạch lặp emitơ

(tải emitơ). Khi hở tải R, = 00 dòng qua
rất nhỏ.

Dòng tĩnh Iß0 = y

Điện áp ổn áp ở đầu ra u „ = Uj =
ở đây UßE rất nhỏ so với nên
ư , » = const.

Điện trở trong của bộ ổn áp chính là điện trở ra. của mạch tải emitơ

? T vbe L

u, L---u , Ị r^
. 1_____ J

Hình 6-2. Mạch ổn áp tham sô' đơn giản

R. = —^ ; vì Rị < r, nên điện áp ra
' 1 + ß

của mạch ổn áp ít phụ thuộc vào R,.
* Mạch ổn áp tham sơ (hình 6-3)
Phần tử điều chỉnh có điện trở
thay đổi theo điện áp điều khiển
được mắc nối tiếp với tải R,.

là điện áp chuẩn, thưcmg sử

dụng điốt ổn áp có = const.

uđc’

ư, So

sánh

u I T

u

M

</div>
(154)<div class='page_container' data-page=154>

Um là điện áp mẫu, tỷ lệ với điện áp ra Uj.

Bộ so sánh: so sánh điện áp mẫu Um và điện áp chuẩn và khuếch đại
lên, tạo ra điện áp điều khiển Uji,.

Điện áp Ut có thể viết:

U, = U , - U , , = U, -I . r, ,

Trong đó là điện trở của phần tử điều chỉnh phụ thuộc vào Ud,,. Nếu
vì ngun nhân hào đó mà

u,

tăng

u,

cũng có xu thế tăng và

u^t

- >

(ƯM

- U J f làm cho và kết
quả là Uj^t, cuối cùng U, = U|
— u<ị<. được giữ ổn định.

Hình 6-4 là mạch điện
nguyên lý ổn áp tham số dùng

transistor.

Từ sơ đồ mạch điện suy ra
Ir3 “ ^B1

U,
Um

-R, + R , •^2 — ^BE2

Điện áp ra được xác định
theo biểu thức:

u , + u „ p ,

U2 = ^ - Í ^ ( R 2 + R, ) = (U, +

Hình 6-4. Sơ đồ nguyên lý mạch ồn áp tham sơ'

R
Ra

Có

thể tính gần đúng

u, « u

Nếu thay đổi tỷ' số

/ \

1

1 +

\ R,

^ 2)

R

R. thì có thể điều chỉnh
được điện áp ra Uj.

* Mựcỉ ổn áp
dùng ỈC thuậĩ toán

Thay ch' transistor
T, trong hình 6-4 có thể
dùng

IC

t' 'lật toán
đồng tbM làm hiệm vụ

V /

U,

IC

<

R R

Hinh 6-5. Mạrh ổn áp dùng IC thuật toán

</div>
(155)<div class='page_container' data-page=155>

so sánh và khuếch đại để tạo điện áp điều khiển Udi, như hình 6-5.
Điện áp U2 được xác định theo cơng thức

u , « ụ

R, = u. R2J, v

7805 •+5V

Tliay đổi trị số R, và R, có thay đổi được điện áp ra u ,.

* M ạ ch IC ổn áp

IC ổn áp có hai loại: Loại không điều chỉnh được điện áp ra và loại có
thể điều chỉnh được điện áp ra.

- Loại IC ổn áp không điều chỉnh được
điện áp ra thơng thường có 3 chân. Muốn
nguồn ổn áp bao nhiêu vơn thì cần chọn loại
IC ổn áp thích hợp. Hình 6-6 là ví dụ IC ổn áp
họ 78XX.

- Loại IC ổn áp có thể điều chỉnh được điện áp ra, ví dụ IC LM ! 17
hoặc LM 317 (hình 6-7).

Trường hợp lý tưởng, dòng bổ sung Iadj = 0, điện áp ra được xác định

theo biểu thức

Hình 6-6. IC ổn áp có điện áp
ra cố định

u . = u ..

RI J, v
Trong đó: là điện áp chuẩn

bên trong IC và được đặt vào điện trở
■ u ,
R|, khi đó tạo ra dòng

^1

điện áp u,h thường là 1,25V. Tụ c có
trị số khoảng lp,F dùng để cải thiện
đặc tuyến ra. Trong trường hợp thực,
tồn tại dòng bổ sung I^DI dù rất nhỏ,

LM317
'IA D J

ị

R.

U-1

</div>
(156)<div class='page_container' data-page=156>

khi đó qua Rj có hai dịng điện chạy qua và điện áp ra được xác định.

Ua=U,H

Rỉ y

Như vậy có thể điều chỉnh điện áp U2 bằng cách thay đổi trị số R,.

Điện áp chưa ổn định ư | phải lớn hơn Ư2 vài vôn.

6.2. PHẦN BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢi

(1^ Bài tập 6-1. Một nguồn điện một chiều, khi chưa có tải điện áp là 12V.
Khi có tải điện áp sụt xuống còn lOV. Tĩnh độ mất ổn định điện áp.

Bài giải
Độ mất ổn định điện áp

AU = U o - U , = 1 2 - 1 0 = 2V
Trong đó; Uo là điệứ áp khi hở tải

U, là điện áp khi có tải.
Hệ số mất ổn định điện áp

^ 100% = 20%

ưt 10

(1^ Bài tập 6-2. Cho mạch ổn áp dùng điốt zener như hình 6-8.
Biết U, = 20V

U, = U, = 6V

Dòng = 30mA

R = 400Q

</div>
(157)<div class='page_container' data-page=157>

a)

Hinh 6-8

b)

Bài giải

- Khi R, có trị số nhỏ nhất, dịng I, lớn nhất và dòng nhỏ nhất.
Iz = ^zmin = omA (căn cứ vào đặc tuyến)

Điện áp trên tải:

U| o _ _ r» u R.

u. = u, = — — R, .

. Suy ra R, .

=

' P j- P

u ,- u

Thay số R, . = = 171,4Q

2 0 -6

- Khi R, =

Ur = ư, - U , = 2 0 - 6 = 14V

Dòng qua R, L = = 35mA

" R 400
Dòng qua R, có giá trị nhỏ nhất

I. = I,mi„ = Ir - lanax = 35mA - 30mA = 5mA

Suy ra R, = ^ = 1,2kO

</div>
(158)<div class='page_container' data-page=158>

Bài tập 6-^3. Cho mạch ổn áp như
hình 6-9. Biết

u,

= I2V; Ư2 = 9V
Dòng Ij, = 25mA

Xác định điện trờ bù R.
Bài giải

Vì điện trở bù R và điốt zerer mắc nối
tiếp nên dòng Ir = I;,

Ur = IrR = I,R = u, - U, = u, - u

Hinh 6-9

I 25.10- 3
(2^ Bài tập 6-4. Cho mạch ổn áp như hình 6-10

Bi ếtu = 12V

Mr. V t

‘E

ị iRE ị i

u.

D R.

R.

I

Điện trở động của điốt ổn áp

r, = 7Q R i ^ ị l

R, = 390Q U

Re= 12kQ
R, = 240Q

U, = 20V khi hở tải R, = co HỊnh 6-10

U, = 18V khi có tải và dịng
tải = 5O1Ĩ1A

Hệ số khuếch đại tĩnh của transistor p = 50
Thiên áp Uj,E = 0,6V

a) Vẽ'các dòng điện chạy trong mạch.

b) Tính dịng qua điốt l^hi hở tải và khi có tải.
Bài giải

a) Chiều và ký hiệu các dịng điện được thể hiện trong sơ đồ hình 6-10.
b) Tính dịng I, khi hở tải (R, = co, I, = 0)

</div>
(159)<div class='page_container' data-page=159>

Suy ra L = ^ L H be ^ ^ Q 95mA

^ Rg 12.10^

Dòng I = - i - = - ^ ^ = 18,6.10“^A = 18,6uA

đ 1 + ò 1 + 50 ^

Dịng Ic = ßls = 50.18,6. lO'^A = 0,93mA
- Điện áp sụt trên điện trở R|

Ur, = U , - U , = 2 0 - 1 2 = 8V
- Dòng điên qua R, ^ L, = ^ = —ë V M 1 R' 390 = 20,5mA
- Dòng điện qua điốt ổn áp

= I j ^ , - 1 3 = 2 0 , 5 - 0 , 0 1 8 = 2 0 , 4 8 m A

* K h i có tả i R, = 2 4 0 0

Dòng điện qua R|

r U, 12 12

I = 4. 4. _1IL 5

^ Re R, 12.10' 240
Dòng bazơ L = - i - = ...= ImA

đ 1+ò 1+50

Dòng qua điên trở R.; L, = 6 4 V . R, ^ = 15,38mA

Dòng qua D,: I, = Ir, - Iß = 15,38 - 1 = 14,38mA

{2^ Bài tập 6-5. Đề lặp lại bài 6-4.

a) Khi điện áp U| thay đổi 10%, xác định độ mất ổn định đường d ấ f
K,, =đđ y^ 100%

b) Xác định độ mất ổn định tải K, = 100% khi đóng và ngắt tải.

Bài giải

</div>
(160)<div class='page_container' data-page=160>

A U ,=

10%u,

= 10%.20 = 2V

AU| sẽ gây ra biến thiên dòng điện trên điện trở Rị là AI
AL. = ^ = — = 5,128mA

^ R, 390

Dòng điện này coi như đi qua Độ mất ổn định tuyệt đối của điện áp
ra AƯ2 tỷ lệ với AU,.

AU, = AI,.r, = AIri.ĩ, = 5,128.1017 = 35,89mV « 36mV
Độ mất ổn định đường dây

k„ = 4 Ị = 2 Ị ! Ọ 1 , 0 0 % = 0 , 3 %

"

u.

12

b) Độ mất ổn định tải K,
Khi I, = 0; I, = 20,48mA

Khi 1, = 50mA; I, = 14,38mA
Sự sai iệch dòng qua

AI, = 20,48 - 14,38 = 6,lmA
AƯ2 = AU, = AI,r, = 6,1.7= 42,7mV
Độ mất ổn định tải

K, = : ^ 1 0 0 % =
' U.

42,7.10
12

- 3

100% = 0,356%

Bài tập 6-6. Cho mạch
ổn áp tham số như hình
6-11. Biết:

U, = 6V

U, = 18V
Ư3e = 0,5V

R, =

ìOkQ;

R2 = lOkQ;

</div>
(161)<div class='page_container' data-page=161>

Bài giải

a) Dòng điện một chiều trong mạch được ký hiệu và chỉ trong sơ đồ
, hình 6-11. Dịng Ie, chính là dịng tải I,.

b) Điện áp ra Ư2 được xác định theo biểu thức
^ R '

b) Xác định phạrri vi điều chỉnh điện áp ra.

u , = ( U , + U , , ) 1+
R

Trorig đó Rị và Rj là điện trở nhánh trên và nhánh dưới củầ phân áp.
- Nếu con chạy cùa chiết áp ở vị ữí a, điện áp ra sẽ nhỏ nhất:

Ư2. i n=(U.+Ư3,) 1 + R, = (.6 + 0,5)

1

10+5, 6; = 10,66V
Nếu con chạy của chiết áp Rp ở vị trí b, điện áp ra sẽ đạt giá trị cực đm:

10 + 5,6^
ị^.R,+Rp

R = (6+0,5) 1 + = 16,64V

Bài tập 6-7. Đề lặp lại bài 6-6.

a) Hãy xác định trị số biến trở Rp để điện áp có thể điều chỉnh nhỏ nhất
là 8V.

b) Tính điện áp ra cực đại trong trưịng hợp đó.
Bàỉ giải

a) Điện áp ra nhỏ nhất được xác định theo biểu thức.
R.

=6, 5 1 + = 8V

1 + —^

=

» - ỉ i ---^-5—1=0.2307

Rp4"R2 6,5 Rp+R2 6,5

0,2307 Ra =

</div>
(162)<div class='page_container' data-page=162>

b) Khi đó Uramax

U3. . = ( U , + U „ , )BE

R
= (6 + 0,5) 1 4

10+33,346

10 = 34,67V

Bàl tập 6-8. Cho mạch ổn áp dùng điốt zener như hình 6-12
Yêu cầu điện áp ổn định

cần lấy ra trên R, là Ư2 = 12V.

- Điện áp chưa ổn định
U, = 18V.

Điốt zener có = 6V,
và dịng = 25mA.

a) Xác định ùị số Rị cần ửiiết.
.b) Tính trị số Rn và R|.

IrN

----+u.

wi

í

Bài giải

a) Dịng điện chạy trong
mạch được chỉ trong sơ đồ 6-12.

Nếu IC thuật tốn là lý tưởng, thì địng Ip = 0

Hình 6-12

Do vậy

I 25.10“^

b) Để xác định điện trở Rn và R„ có thể coi đây là bộ KĐTT thuận với
yêu cầu:

Nếu Uv = Uo = U , = 6V thì u„ = U , = 12V

R,
Vậy

Suy ra

Ua = 1

+

■N

R U

— ^ 2 ^ = — — l = Ị

R. U, 6

</div>
(163)<div class='page_container' data-page=163>

Bài tập 6-9. Cho mạch ổn áp tham số dùng IC thuật toán như hình
6-13. Biết: R, = 3 9 0 0

= 5,6kO
Rj = 5,6kQ

R4 = 4,7kO

u, =

20V
U, = 6V
r, = 7Q

a) Phân tích nguyên lý hoạt
động của mạch ổn áp.

b) Xác định điện áp ra cực
đại và cực tiểu khi điều
chỉnh R4.

Hình 6-13

Bài giải

a) Bộ phân áp Rj, R3, R4 tạo điện áp mẫu ƯM tỷ lệ với điện áp ra Ư2 và

được đưa vào cửa N để so sánh vcd điện áp chuẩn do điốt zener tạo
ra, sai lệch điện áp Uj = Up — ƯN được khuếch đại lên và đưa vào điều
khiển transistor T làm cho điện trở TcE của transistor thay đổi theo nguyên
lý, nếu U2 có xu thế tăng lên thì điện trở fcE của T điều chỉnh cũng tăng và
nếu Ư 2 có xu thế giảm thì ĨCE của T cũng giảm, mà Ư2 = Uị — nên Ư2
được giữ ổn định.

b) Điện áp ra cực đại khi con chạy chiết áp R 4 ỏ vị trí b

u, = u

2max •Í , ^ R , + R .ì = 6r ^5,6 + 4 ,7^

R. J 5,6 J

= 17V
- Điện áp ra cực tiểu khi con chạy của chiết áp R 4 ỏ vị trí a

R,

R3 + R4 y

= 6 1 + 5,6

5,6 + 4 ,7 j = 9,26V
(2^ Bài tập 6-10. Đề bài lặp lại bài 6r9

Nếu

hở tải (R, =

00)

thì

u,

= 21V

</div>
(164)<div class='page_container' data-page=164>

a) Xác định độ mất ổn định đường dây khi U| thay đổi trong phạm
vi 10%.

b) Xác định độ mất ổn định tải khi đóng và ngắt tải.
Bài giải

a) Độ mất ổn định đường dây

K., = - ^ 100%
U,

Khi U, thay đổi

10%

-> AU, =

10%u,

=

10%

20V = 2V
AU, sẽ làm thay đổi dòng qua

AI, = AI„ = = — = 5,128mA
R, 390

Biến thiên AU, = AI,.r, = 5,128.10-\7 = 35,89mV
Cuối cùng tính được độ mất ổn định

^ _ AU, 35,89.10- 3

100% = 0,598%

u.

z

6

b) Tính độ mất ổn định tải
Khi hở tải, dịng qua

1 = — - = —---- = 38,46mA

R, 390

Khi có tải:

I . = i i ^ = 2 2z Ì = 35.89mA

' R, 390

Biến thiên dòng

AI, = 38,46 - 35,89 = 2,57mA

Biến thiên điện áp ra AƯ2 = AU^ = Al^.r^ = 2,57.10'^.7 = 17,99mV

AU 17 99 10"^

</div>
(165)<div class='page_container' data-page=165>

( 0 ) Bài tập 6-11. Cho mạch ổn áp song song đơn giản như hình 6-i4. Biết:

D —

innr^*

R, = lOOQ
R,= 1200
U, = 9V
Uhe = 0,6V
p = 50

a) Vẽ các dịng điện trong mạch.
Phân tích nguỵên lý ổn áp.

b) Xác định điện áp Uj và các
dòng điện I,, I,.

L

D

ị

U, R.

Hình 6-14

Bài giải

a) Điện áp một chiều U| chưa ổn áp, cịn điện áp Ư2 có thể coi như ổn định
Ư2 = U, + Ube * u , = const (vì u , » ư|5p)

Nếu U| biến thiên thì điện áp trên điện trỏ là là Urs cũng biến thiên
và Uị được giữ nguyên.

Dòng điện chạy trong mạch như chỉ dẫn trong sơ đồ hình 6-14.

b) Điện áp trên R, được coi là ổn định

U, = ư, + UgE = 9 + 0,6 = 9,6V
- Dòng điện trên R,

I, = ^ = — = 0,08A = 80mA
' R. 120

- Dòng Is qua điện trò Rs

U ,, ư , - u 2 0 -9 ,6

R, Rs 100 = 104mA

- Dòng (Ic + Ig) — Is I,

50 Ib + Ib = Is- I . - > 5 1 Ib = Is-I .
1 0 4 -8 0

SuyraI„ = I , . ^ = 0,47mA

51 51

</div>
(166)<div class='page_container' data-page=166>

^ Bài tập 6-12, Mậch IC ổn áp LM 317 như hình 6-15.
Biết R. = 240QR, = 240Q

Ra = 3kQ

U,h = U „ = 1,25V
Dòng bổ sung Iadj = 25 ^.A
Hãy xác định điện áp ra Ư2

trong trường hợp:
a) Tính đến dịng

b) Khơng tính đến dịng Iadj

-Bài giải
a) Điện áp ra khi tính đến dịng Iadj

ị LM317 I
^ADJ ^Rl 'i<

u,

_1L1]

1| r , :

---+ 1

-\ụ.F

-1

Hình 6-15

R + 1^01-^2 = 1.25 1 +

b) Khi khơng tính đến dịng Iadj

= 1,25

3.10^

240 + 25.10-^.3.10^ =16,95V

3.10^

= 16,875V

“ 1 \ R, I / 1 V

240

/

Sai số giữa IC thực và lý tưởng

AƯ2 = 16,95 - 16,875 = 0,075V = 75mV

(20^ Bài tập 6-13. Đề lặp lại bài 6-12. Nhưng nếu thay điện trở R2 bằng
chiết áp có trị số R2„in = IkQ; R2max = 4,7kO.

a) Hãy xác định phạm vi điều chỉnh điện áp ra U2.

b) Nếu dòng bổ sung cực đại ỈADimax = 100p.A. Hãy xác định sai số điện
áp ra giữa IC thực và lý tưởng.

B àỉgỉải
a) Điện áp ra cực tiểu

' R

125

2m m

= 1,25 1 +

240 = 6,458V

</div>
(167)<div class='page_container' data-page=167>

Ị ^ ^2tnax

R = 1,25 240 = 25,73V

Phạm vi điều chỉnh điện áp Ư2 từ 6,458V đến 25,73V
b) Trưcmg hợp tính đến dòng Iadj = lOOịxA

Ư2„i„= 1,25

1 J

Điện áp ra

1+ 10'

240 + 100.10-^.10'= 6 ,558V

ư,„ .= 1 .2 5

1,25 1 + 4,7.10

^ADJ ‘^amax

240 + 100.10-^.4,7.10^ = 2 6 ,2 V

a) Hãy xác định trị số điện trở Rj, Rj.

b) Muốn điều chỉnh điện áp Ư2 xuống còn 8 V, xác định điện trở Rj cần
thay thế.

Bài giải

a) Nếu bỏ qua Iadj (coi IC ổn áp là lý tưởng) thì điện áp ra Ư2 được xác
định qua R| và Rị theo biểu thức.

/- _ \

^ 2

U, = 1,25

12 = 1,25

1 + - ^

R .

V R .y

R,

12

R, 1,25 - 1 -> R2 =

12

1,25 ) .R
R2 = 8,6R|

</div>
(168)<div class='page_container' data-page=168>

b) Nếu Ư2 = 8V

u , = l,25

RI J

/

1 ^ R 2 =

= 8V

8

u , 2 5 -1 .R.
R, 1,25

Rj = 5,4 R ,. Nếu R, = 240Q thì Rj = 5,4.240 = 1296Q = l,296kQ
( 0 Bài tập 6-15. Cho mạch IC ổn áp LM 317 như hình 6-16. Biết

R, = R j = = 2400Q

R

4

= 2400Q

R5 = 240Q ;U ,h = 1.25V

T„ T2, T3 làm việc ở chế độ

khoá (tắt, mở) bởi xung điều
khiển Xị, X2, X3.

Nếu X = +5V mức 1 thì
ữansistor thồng, r(3 = 0

Nếu X = o v đủ ựansistor tắt,
ĨCE = 00. Bỏ qua dòng Iad,.

Xác định điện áp ra Ư2

trong các trường hợp sau.
a ) X ,= X2 = X3 = 0

b) X , = X 2 = 0; X 3= 1

c) X , = X

2

= X

3

= 1

Hình 6-16

Bài giải

a) Trường hợp X| = X2 = X3 = 0, cả ba transistor đều ở trạng thái khoá
*

(fcE = 00) điện trở nhánih dưới phân áp Rp chính là R4 khi đó điện áp ra.
U 2=1,25 1 + Rp

R, = 1,25 1 +
2400

</div>
(169)<div class='page_container' data-page=169>

_ « //n _ R3R4 _ 2400.2400

Khi đó Rp = RJ/Ra = —.^'-r ..= — ——---— = l,2kQ

R3 + R , 2400 + 2400

U , = 1,25 1+ ^

R .y

= 1,25 1 +

1200

240 j

= 7,5V
c) TrưỀmg hợp X| = X2 = Xj = 1 cả ba transistor đều thơng.
Khi đóR ^ = R Ự /R :J /R J /R ,

R ,//R2 =

R3//R4 =

2400

2

2400

= 12000

= 1200Q

1200

R, // R2 // R3 // R4 = = 600Q

ư , = l , 2 5

R = 1,25

240J

= 4,375V

Bài tập 6-16. Đề lặp lại bài 6-15, với trị số các điện trở là:

R, = ỉkCl; R2 = 2kO; R3 = 3kQ; R4 = 2,4kQ
Hãy xác định ra cho các trường sau:

X, X2 X3

a) 0 0 1

b) 0 1 0

c) 0 1 1

d) l 1 1

a) Trưòng hợp X = 001, Xj = 1 -> T3 thơng, khi đó điện trở nhánh dưới Rp

R

= R3 / / R , = -M i - = = l,333kQ

” ' R3 + R , 3 + 2,4

Điện áp Ư2 = 1,25

R. = 1,25

1.333^

</div>
(170)<div class='page_container' data-page=170>

b) Trường hợp X = 010. X, = 0; X2 = 1; Xj = o
T, thơng, T| và T3 tắt

Khi đó R _ M 4 _ = l,09kO

” R2+ R4 2 + 2,4
u , =1,25 1 + R = 1,25 1 + 1090

240 J= 6,927V
c) Trường hợp X = 011 -> T| tắt Tj và Tj thông

R = //R j //R , = --- EiM ị --- =

---” ' ' ' R jR j+R jR ^+R .R ^ 2.3+ 3 .2 ,4 + 2 ,4 .2

= 0,8kQ = 800Q
800^

u,=l,25

R = 1,25 1 +

240J

= 5,416V
d) Trường hợp X =111 -> X, = 1; = 1; X3 = 1

T „ T 2 v à T 3 đ ều t h ô n g . K h i đ ó R p = R , / / R 2/ / R 3/ / R 4

1 1 1 1 1 1 1 1 1

R “ R, ^ R, ^ R, ^ R “ IkQ ^ 2kQ ^ 3kQ ^ 2,4kQ■p --I *'2 *'3

1 1

= 2,25 ^ R = - ^ = 0,444kQ

R„ 2,25

Điện áp u , = 1,25 1+ Rpì = 1,25 444^

2 40j = 3,56V

Cuối cùng cổ thể thiết lập điện áp U2 ứng với tín hiệu số đầu vào điều
khiểh transistor.

X U2

000 13J5V

001 8,19V

01 0 6,927V

01 1 5,416V

</div>
(171)<div class='page_container' data-page=171>

@ Bài tập 6-17. Cho mạch IC ổn áp LMl 17 như hình 6-17. Biết

R, = 240n

Rch=l,25V
R, = IkQ

Biến trơ R3 = 0 -4- 3,3kfìi- Bỏ qua
dòng

Iad,-a) Xác định phạm vi điều chỉnh
Ư2 nhờ biến trở Rj.

b) Như câu a nhưng nếu tính đến
dịng Ia0j = 50fiA.

Bài giải

a) Xác định phạm vi điều chỉnh Ư2 khi bỏ qua Iadj

- Điện áp ra nhỏ nhất ứng với vị trí a của con chạy biến trở R3.
ư2.i„=1,25

R
= 1,25 1 + 1000 = 6,458V

- Điện áp Ư2 lớn nhất ứng ^ới vị trí b của con chạy R;
Uramax = ư , _ = l , 2 52max

R

= 1,25 = 23,64V

0,24 J

Phạm vi điều chỉnh Ư2 từ 6,458V đến 23,64V
b) Trường hc^ tính đến Iadj

/* \

1 +
R

= 1,25 1 + 1000

</div>
(172)<div class='page_container' data-page=172>

u , . „ = l , 2 5 l + ẵ l l ỉ l
R
= 1,25 10^+3.3.10^^

240 + 50.10-^ (10^+3,3.100 = 23,855V

( 0 ) Băi tập 6-18. Hãy thiết kế mạch ổn áp dùng IC LMl 17 (hình 6-17) với
R3 = 0; để có điện áp ra Ư2 ổn định 24V từ nguồn một chiều không ổn
địnhlàSOV.

a) Hãy xác định trị số Rj, R, cần thiết.

b) Nếu dòng Iadj = lOOfxA hãy xác định sai sơ'do dịng này gây ra.
Bài giải

a) Từ biểu thức

^ R

1+ _
R ..

.1,25. Suy ra

1,25

R.

TTiay số Rj = 1
1.25 )
b) Nếu tính đến dịng I^DJ

.240 = 4368n = 4,368kQ

u, =0,125

R ,.

+ I.rM -R

ADJ ‘*'2

= 0,125 1 +

4368

240
Sai số 24,368 - 24 = 0,368V

0,368

= 100.10-^.4,368 = 24,4368V

hay

</div>
(173)<div class='page_container' data-page=173>

Chương 7

MẠCH DAO ĐỘNG

7.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Các mạch dao động hiện nay được chia ra mạch dao động điều hồ hình
sin, mạch tạo xung các dạng khác nhau (xung vuông, chữ nhật, răng cưa,
tam giác...) và các mạch tạo tín hiệu điều chế (AM, FM).

Trong phần này chủ yếu xét mạch dao động điều hoà là loại mạch dao
động được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin, các thiết bị đo
lưồmg kiểm tra và trong các thiết bị điện tử dân dụng, y tế.

Để tạo mạch dao động điều hoà thường sử dụng mạch khuếch đại tự
kích nhờ hồi tiếp dương. Mạch dao động điều hồ có thể làm việc trong
khoảng tần số từ vài Hz đến hàng nghìn MHz.

Hình 7-1 là sơ đổ khối mô tả mạch dao

động điều hoà, đây là mạch khuếch đại đầu ra K ---^
nối với đầu vào qua mạch hồi tiếp dương.

Điều kiện dao động của mạch: .... Kne --- '

Hình 7-1. Tạo dao động điều
hồ bằng hổi tiếp dương

K.Kh, = 1 (điều kiện biên độ)

Ọk + 9ht = 2ri7i (điều kiện pha)

Trong đó K - hệ số khuếch đại khi chưa có
hồi tiếp;

K|,, - hệ số truyền đạt hồi tiếp;

(Pi( - góc lệch pha của bản thân mạch khuếch đại;

(Ph, - góc lệch pha của mạch hồi tiếp.

</div>
(174)<div class='page_container' data-page=174>

Sơ đổ gọi là mạch dao động ba điểm điện dung vì dùng tụ điện C| và

c,

để phân áp và lấy một phần điện áp trên C2 hồi tiếp về đầu vào.

Điều kiện pha

*

Mạch dao động ha điểm điện dung

(hình 7-2a)

Xbe =

coC--<0

XcE= - — <0

(ữC

XcB = ®L > 0

Lý thuyết đã chứng minh mạch thoả mãn điều kiện cân bằng pha, có
hồi tiếp dưofng.

Điều kiện biên độ:
KXh, > 1

Trong đó: K là hệ số khuếch đại của tầng mắc theo sơ đồ EC
K «--Ễ_ R

%E

Kh, là hệ số truyền đạt hồi tiếp.

72.

b)

Hình 7-2. Mạch dao động ba điểm điện dung (a) và ba điểm điện cảm (b)

</div>
(175)<div class='page_container' data-page=175>

f d d = ^ = — ,H z

2„ L _ ^ l ^
V C1+C2

Trong

đó c

tính bằng Fara;
L tính bằng Henri.

Để thay đổi tần số dao động có thể thay đổi điện cảm L hay điện dung
C|, C2 nhưng trong trường hợp này tiện lợi hofn là thay đổi trị số L.

* Mạch dao động ha điểm điện cẩm (hình 7-2b)

Mạch này chỉ khác mạch dao động ba điểm điện dung ở chỗ mạch phân
áp để tạo điện áp hồi tiếp dùng hai điện cảm L| và L2Ỉ điện áp cuộn L2

được đưa về hồi tiếp.

Điều kiện pha Xị,g = cùL, > 0
“ coỉ-/| ^ 0

X c . = - 4 : < 0coC

Lý thuyết đã chứng minh thoả mãn điều kiện cân bằng pha vầ có hồi
tiếp dưcfng.

Điều kiện biên độ: K.K|,, > 1

Nếu thoả mãn cả hai điều kiện trên, mạch sẽ dao động và tạo ra dao
động điều hồ hình sin.*”

Tần số dao động được xác định theo biểu thức:

L . = --- _ J = = _ , H z

2nẬLị+L2)C

Để thay đổi tần số dao động ở đây thuận tiện là thay đổi trị số điện
dung

c.

* Mạch dao động R-C di pha (hình 7-3)

Mạch dao động R-C thích hợp tạo dao động ở tần số thấp; mạch có thể

dùng linh kiện rời rạc transistor hay dùng IC thuật toán.

ở đây các mắt lọc R-C dùng để di pha và chọn lọc tần số, thưcmg dùng
hofn cả là 3 mắt lọc R-C.»

</div>
(176)<div class='page_container' data-page=176>

một góc (Pht = 180°. Nếu dùng ba mắt lọc R-C giống nhau thì mỗi mắt lọc
R-C phải lệch pha (Pht = 60°.

Lý thuyết đã chứng minh rằng
để thoả mãn điều kiện pha thì

1

0) =

S r c

Kh.=

2 n S R .C và khi đó

29 Hình 7-3. Mạch dao động R-C di pha

- Để đảm bảo điều kiện biên
đô K.Kị,, > 1 suy ra K > - ^ = 2 9 .

Kht

Trong đó K là hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại đảo
K = 2 9 = -^ vàRN = 29R ,.

1
Khi đó tần số dao động.

*

* Mạch dao động cầu Wien

Mạch dao động cầu Wien là
mạch đao động R-C dùng mạch cầu
Wien làm mạch hồi tiếp từ đầu ra về
đầu vào (hình 7-4).

Điều kiện cân bằng pha: vì mạch
hồi tiếp đưa về đầu vào thuận nên đổ
có hồi tiếp dương thì góc lệch pha

(Ph, = 0 và khi đó c o = — . Suy ra tần

RC

SỐ chọn lọc f = — và Kh, = - .

2tcRC 3

Điều kiện cân bằng biên độ:

</div>
(177)<div class='page_container' data-page=177>

K.Kị,, > I. Suy ra K = 3 và Kị,((-).=— — = - do vậy Rn = 2R|.

Rị -f 3

7.2. PHẦN BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢí

(2^ Bài tập 7-1. Cho mạch dao động ba điểm điện dung (hình 7-2a). ớiả
thiết mạch đảm bảo điều kiện pha và biên độ.

a) Nếu biết điện cảm L = 0,4mH, điện dung tưcttg đương
c = = 0,1 . Hãy xác đinh tần số dao đông.

C ị + C2

b) Nếu giả thiết c = = o', 47 |iF ■ Hãy xác đinh điên cảm L cần

C 1 + C 2 ■ •

thiết để tạo mạch dao động ở tần số 8000 Hz.
Bài giải

a) Tần số dao động được xác định theo biểu thức:

1

fdđ 
-2n

'i

L. C1C2
Cị +C2

ídđ =

Thay số vào ta được

---, ^ = 25,19kHz

2 .3 ,14V0,4.10'^.0,1.10'^

b) Từ biểu thức trên suy ra

L = — Ụ . = --- ^ ---L _ --- ^ = 6,74mH

(2 7 tf)^ C ( 2 . 3 , 1 4 r ( 8 0 0 0 r . 0 , 4 7 . 1 0 ‘ ‘’

( í ĩ ặ Bài tâp 7-2. Đề lăp lai bài 7-1. Nếu biết c = --?- - ^- = l^iF, điên cảm L

V— y Cị + C2

có thể điều chỉnh từ 0,5mH đến l,5mH. Hãy xác định phạm vi thay
đổi tần số dao động.

Bài giải

</div>
(178)<div class='page_container' data-page=178>

^tnin “

2n C1C2

C| + Ç L„.max

= --- i .-... =4111.4 Hz

2.3,14V10'^1,5,10'-'*

Tần số dao động cực đại ứng với trị số L„j„.

1

^max

2ti rn %

c, +c

min

_________ Ị________
2.3,14>/l0’^0,5.10'^

= 7120Hz

Bài tập 7-3. Cho mạch dao động ba điểm điện cảm như hình 7-2b.
Giả sử mạch đảm bảo điều kiện biên độ và pha.

a) Nếu biết

L

= L| + =

0,1

mH,, tụ

c = 0,47^F.

Hãy xác định tần số
dao động.

b) Nếu L = Lị + L2 = 0,1 mH. Hãy xác định khoảng biến thiên của tụ

c

để mạch dao động từ tần số 12kHz đến 160kHz.
Bài giải

a) Tần số dao động được xác định theo biểu thức:

f = — ị = = ---J--- = 23,376 kHz
2WL.C 2.3,14V0,1.10*^0,47.10'^

b) Tần số dao động cực tiểu f„¡„ ứng với trị số cực đại cùa tụ điện
^min

n2

Thay số ta được ~ 1 >-3‘ 1

,

1.10

tần SỐ dao động cực đại ứng với trị số

c„i„.

1

= l,76^iF

f_ =
^max

2ltyịĩ~cmin Suy ra =

2

% y

Thay số c^:_ = = 9,9.10-^F = 9,9nF.

</div>
(179)<div class='page_container' data-page=179>

Hình 7-5. Mạch dao động R-C di pha

C = 0,01^iF
Rp= lOkQ
a) Xác định tần sơ' dao

động của mạch.

b) Tính trị số cần thiết
của R^.

Bài giải

a) Xác định tẩn số dao động

f = ---- ^=— = ---= — ỉ—1--- ^ = 650,2Hz

27ĩn/6RC 2.3,14.V6.10.10^.0,01.10'^

b) Để mạch dao động phải đảm bảo điều kiện biên độ.
Đã biết để đảm bảo điều kiện pha 9|,( = 180° thì Kị,ị = — .

Điều kiên biên đơ K.Kj,, = 1. Suy ra K = ^ —=29
K:ht

Mặt khác K= ^ . Suy ra Rn = 29R, = 29.10 = 290kQ

^1

(2^ Bài tập 7-5. Hãy thiết kế mạch dao động R-C di pha dùng IC thuật
tốn để có tần số dao động 2kHz.

Biết trị số tụ điện c trong các mắt lọc R-C là như nhau và được chọn
bằng 0,0 l|iF.

Bài giải

a) Mạch dao động R-C di pha 3 khâu RC được thiết kế như hình 7-5.
Trước hết xác định trị số R của mắt lọc R-C.

Từ biểu thức tần số dao động
f =

2it>/6R.C

Suy ra R =

2jtN/6C.f

thay số vào ta được

R =

2.3,14.n/6.0,01.10"^2.10^

</div>
(180)<div class='page_container' data-page=180>

lấy điện trở chuẩn R = 3,3kQ

Điện trở R, cùng có trị số bằng R.
b)TínhRf,

Để đảm bảo điều kiện biên độ đã xác định được hệ số truyền đạt của
mạch hồi tiếp Kh, = ^

• ^ 29

Điều kiên biên đơ K.Kị,, = 1. Suy ra K - —^ = 2 9

K là hệ số khuếch đại của mạch IC thuật tốn• • • •

= 29 ^ Rn = 29R, = 29.3,25IkQ = 94,279kQ
Rn = 94,279kQ

Xác định lại tần số dao động, úng với các trị số điện ữở chọn theo tiêu chuẩn.

---- ^ ^ = 1970Hz

27tV6R.C 2.3,14.V6.3,3.10^0,10.10“^

(2^ Bài tập 7-6. Cho mạch dao động R-C di pha 3 khâu như hình 7-5. Nếu
biết điện trở R = lOkQ.

a) Hãy xác định trị số tụ c của mắt lọc R-C để mạch dao động ở tần số
2500Hz

b) Tính trị số điện trở R^.

c) Nếu thay đổi đồng trục cả ba điện trở R từ 4,7kQ đến 20kQ. Hãy xác
định phạm vi thay đổi tần số.

Bài giải

a) Từ biểu thức f = - — ịL_ - Suy ra c = - ^

27Ta/ 6 R .C 27tN /6R f

Thay số ta được

c = --- = J --- r--- -2,6.10“^=2,6nF
2.3,14.V6.10.10l2500

</div>
(181)<div class='page_container' data-page=181>

c) Khi = 2 0 k 0 tần số dao động đạt giá trị cực tiểu

fmin = ---- ---= --- E— ^ --- 15- = ỉ250Hz = 1,25kHz

2jt>/6Rn,ax -C 2.3,14.^/6.20.10^.2,6.10"^

Khi R = R„|„ = 4,7kQ tần số dao động đạt giá trị cực đại

fmax = ---- ---= --- :..---:;3- = 5320Hz = 5.32kHz
27tN/6R„i„.C 2.3,14.^/6.4,7.10^.2,6.10"^

K = B ỉ i = 29 -> Rn = 29 R, = 29 R = 29.10kQ = 290kQ.

Bài tập 7-7. Tính tốn một mạch dao động R-C di pha ba khâu dùng
FET(hinh7-6).

Biết; hỗ dẫn của FET

8mA

Sm (8mS); điện trở
V

cực máng - nguồn
= 50kQ. Điện trỏ mắt
lọc R = 20k0.

a) Xác định trị số tụ

c

để
mạch dao động ở tần số
500Hz.

b) Tính trị số điện trở

Ro-Hình 7-6. Mạch dao động R-C di pha dùng FET

Bài giải
a) Từ biểu thức tính tần số dao động

f = — i —— Suy ra c = — Ị=—

2itV6^R.C 2jĩV6Rf

ITiay số vào ta được

’ -6,510’ ^F = 6,5nF
2.3,14.n/6.20.!0^500

</div>
(182)<div class='page_container' data-page=182>

R r

Khi đó K = gm-R., trong đó R_ = — ^ là tải xoay chiều của tầng
khuếch đại.♦

R . , ^ , ^ D ^ S u y r a R „ = J ^

ẽm

*ds

êm*ds ^

Thay số vào ta được

Rd =

50.50.10^

8.10"^50.10^-50 = 7,140kQ

(22^ Bài tập 7-8. Cho mạch dao động R-C di pha 3 khâu dùng transistor
như hình 7-7. Biết R =

10kQ,C = 0,01|aF.

Hệ sô' khuếch đại p = 50, điện
trở emitơ-bazơ ĨBE = 2kD, giả
sử mạch đảm bảo điều kiện
biên độ và pha.

a) Xác định tẩn số dao động.
b) Tính trị số điện trở

Rc-Hình 7-7. Mạch dao động R-C dùng transistor

Bài giải
a) Tần số dao động:

^ = F ^ ---3^ = 650Hz

2W6R.C 2.3,14V6.10.10\0,01.10"^

b) Để thoả mãn điều kiện biên độ, thì hệ số khuếch đại K của mạch

khuếch đai transistor mắc EC.

K.Kh, = 1; đã biết Kh, =
29

Vậy K =

K

ht

= 29

Mặt khác, hệ số khuếch đại của tầng khuếch đại R-C mắc emitơ chung
p

</div>
(183)<div class='page_container' data-page=183>

Trong đó s = — là hỗ dẫn của transistor;
rbe

Dấu - có nghĩa điện áp ra và vào ngược pha.

c.. o .Kjbe 29x2.10^

Suy ra = --- = l,16kQ

^ ^ p 5 0

Chọn điện trở chuẩn R = l,2kQ.
(2^ Bài tập 7-9. Cho mạch dao

động cầu Wieu như hình 7-8.
Biết: R = 33kQ

c = lOnF

Giả thiết mạch thoả mãn điều
kiện biên độ và pha.

a) Xác định tần số dao động.

b) Tính trị số Rn nếu cho

R, =47kQ .

Bài giải
a) Tần số dao động

f= ‘

Hình 7-8. Mạch dao động cầu Wien

= 482,5kHz
2JtRC 2.3,14.33.10^0,01.10"®

b) Từ điều kiện cân bằng biên độ

Rn = 2R, -> Rn = 2.47.10^ = 94.10^ Q = 94kQ

(2^ Bài tập 7-10. Đề lặp lại bài 7-9. Nếu thay điện trở R bằng chiết áp
đồng trục có điện trở biến đổi từ lOkQ đến lOOkQ. .

Hãy xác định phạm vi tần số dao động.
Bài giải

Tần số f^i„ ứng với trị số cực đại của chiết áp = lOOkQ
^min ---!--- = —--- ^ ^ = 159,2.3Hz

</div>
(184)<div class='page_container' data-page=184>

fmax = --- ^— 2--- r = 1592,3n = l,5921ca
2nCRm¡n 2.3,14.0,01.lO’ ^lO.lO^

Bài tập 7-11. TTiiết kế mạch dao động cầu Wien để tạo dao động hình
sm tần số 500Hz.

Bài giải

Có thể thiết kế mạch dao động cầu Wien dùng transistor rời rạc hay
dùng IC thuật toán, nhưng thuận tiện hơn là dùng IC thuật toán. Mạch điện
nguyên lý như hình 7-8.

- Muốn có dao động điều hồ hình sin phải đảm bảo điều kiện biên độ
và điều kiện pha.

Điều kiện biên độ: Rn = 2Rj; Rị chính là nhánh dưói của phân áp hồi
tiếp, ở đây chọn R = 22kn và khi đó Rn = 2.22kfì = 44kQ.

- Điều kiện pha: Để hồi tiếp về cửa p là hồi tiếp dưng thì góc pha
«

Ọị,, = 0. Suy ra co = —— hay f =

Tần số ứng với trị số cực tiểu của chiết áp R„i„ = lOkQ

RC ^ 2nRC

Muốn dao động ờ tần số 500ĩfe có thể chọn R và

c

tuỳ ý. Nếu chọn tụ

c

có trị số chuẩn là 0,01|iF thì trị số R được xác định:

R = — -:;^ = 31,847kQ

• 27ĩfRC 2.3,14.500.0,01.10'^
Như vậy trị số điện trở cần tính tốn:
R, =22kn,R N = 44kQ

R = 31,847kQ,C = 0,001nF.

Bài tập 7-12. Chơ mạch dao động cầu viên như hình 7-9.
Biết R = lÒ k Q

R, = 80kQ

c

= 0,0 22^F

Chiết áp Rp có trị số thay đổi từ 0 đến 30kQ.

</div>
(185)<div class='page_container' data-page=185>

Bài giải

a) Phạm vi tần số dao động phụ
thuộc vào trị số chiết áp Rp mắc nối
tiếp với R.

- Tần số f„|„ ứng với giá trị cực đại
của Rp = 30kQ.

b) Tính điện trở Rfg.

1

27t.C ^R + Rpmax)

_ Ị fX J ? v _ v w

K R

1

2.3,14.0,022.10"® (10.10^ + 30.10^)
1

ra

= 180,95Hz
2.2,34.0,022.10"^.40.10^

- Tần số cực đại útig với Rp = 0 Q.

f , _________ !_________

27C.CR 2.3,14.0,022.10’ ^10.10^

b) Xác định trị số Rn

Rn = 2R, = 2.80kQ = 160kQ.
^2^ Bài tập 7-13. Cho mạch tạo dao

động cầu Wien như hình 7-10
dưới đây.

Hình 7-9. Mạch dao động cểu Wien có
tần số điều chỉnh

723,8Hz

Biết: R. = 22kQ
R = 4,7kQ

a) Xác định trị số Rn cần thiết.
b) Tác dụng của DịDị.

c) Tĩnh trị số biến đổi của tụ

c

để
tần sô' dao động từ 100Hz đến 2000Hz.

Bài giải

</div>
(186)<div class='page_container' data-page=186>

Rn = 2R, = 2.22.10' n = 44. lO'n = 44kQ

b) Điốt D| và Dt mắc ngược chiều và song song với điện trở Rn, tức là
song song với nhánh trên của phân áp hồi tiếp, nhằm hạn chế biên độ điện áp
ra. Nếu biên độ điện áp ra tăng quá một ngưỡng nào đó thì hoặc D, hay
dẫn, điện trở của điốt giảm xuống và hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại
thuật toán cũng giảm và điện áp ra được hạn chế.

c) Tần số dao động được xác định

2jrRC

Khi tần số cực tiểu thì trị số tụ

c

phải đạt giá trị cực đại

C— ---= 0.338^F

2.3,14.4,7.10^100

Tnax

Khi tần số cực đại maxthì trị số của

c

ià cực tiểu

1 1

c •

=---

---=---2.3,14.4,7.10^2000

= 16,94nF.

(2^ Bài tập 7-14. Cho mạch
dao động cầu Wien như
hình 7-11.

Biết: tụ

c

= 0,05|iF.

Tần số dao động cần thay
đổi được từ 200Hz đến
2000Hz nhờ biến trở R.

a) Phân tích nguyên l ý

hoạt động của mạch.

b) Xác định khoảng biến
thiên cần thiết của R.

Hinh 7-11

Bài giải
a) Phân tích sơ đồ

</div>
(187)<div class='page_container' data-page=187>

đảm bảo điều kiện cân bằng pha và biên độ thì sẽ có dao động điều hồ. Trị
số R và

c

của cầu Wien sẽ quyết định tần số dao động.

Điốt D, R4 và FET nhằm ổn định và hạn chế điện áp ra. Khi ư„ tăng,
điện áp âm qua điốt D đặt vào cực cửa của FET làm cho điện trở máng 
-nguồn của FET tăng lên, đây là nhánh dưới của phân áp hồi tiếp nên hệ số
khuếch đại giảm đi và u„ được hạn chế.

b) Từ biểu thức xác định tần số dao động
1
f = suy ra R =

2tcRC ' 2?tCf

Tần số dao động cực đại sẽ ứng với giá trị cực tiểu của R.

R _ ^ ______________ Ị____________ __ Ị 592Q

27tCf^ax 2.3,14.0,05.10"^2.10^

Tần số dao động cực tiểu f^i„ sẽ ứng với giá trị cực đại của R.
R^... = ---- ỉ---- = — --- ?--- T— =15,923kfì

2íiCf^in 2.3,14.0,05.10"®.200
max

(2^ Bài tập 7-15. Cho mạch điện như hình 7-12.
Biết: R, = 150kQ; R, = 1 OOkQ

a) Phân tích mạch.

b) Hãy xác định hằng số thòi gian
X = RC để tạo tm hiệu ra có tần số 1 kHz.

c) Nếu biết

c

= 0,02 }iF hãy xác
định trị số cần thiết của R.

d) Xác định trị số cực đại của điện
áp U| đặt vào cửa p nếu điện áp
bão hồ = ± 12V.

Hình 7-12

Bài giải
a) Phân tích mạch;

</div>
(188)<div class='page_container' data-page=188>

Điện áp hồi tiếp về cửa p

U , = — H 5ẼL - . R
* R j + R 2 ^

Khi trị số trên tụ

c

nạp bằng

ư|

thì mạch chuyển trạng thái và = -U
b) Chu kỳ dao động được xác định theo biểu thức

Suy ra X = RC =

T = 2RC In
T

R.

21n 1 +
R,

Trong đó chu kỳ T = - = -Ịị- = 10 = Ims.

X = RC = 10

-3

, 2.100.10

-1 5 0 . -1 0 ^

21n

c) Nếu biết trị số

c

= 0,02.10'®F, trị số R được xác định

T 0 , 5 9 2 . 1 0 " ^

R = —=

c 0,02.10"®

= 2 9 , 6 k Q

d) Điên áp U. = —-^ì2L _ r = ---^

R j+ R2 100.10^ + 150.10^
Trị số đỉnh đỉnh của điện áp vào U|

u,p.p = ± 2.4,8=+

9,6V
Bài tập 7-16. Cho mạch điện như hình 7-12
Giả sử điện áp bão hoà ±u,„ = ±12V

R, = 30kQ; Ra = 20kQ; R = 12kQ;

c

= 0,0 2^iF
a) Hãy xác định điện áp hồi tiếp ư | đặt vào cực p.
b) Xác định chu kỳ T và tần số dao động.

</div>
(189)<div class='page_container' data-page=189>

Bài giải

a) Điện áp u

ư| 20 = ±4,8V

' R1+R2 30 + 20

b) Xác định chu kỳ T

T = 2RCln = 2.12.10^0,02.10-^ Iní, 2.20.10^!

Ri ; 30.10^ J

= 0,406.10"^s

Tần số dao động f = — = * = 2458,8Hz
T 0,406.10'^

(2^ Bài tập 7-17. Cho mạch điện như hình 7-13a.
Biết; R, = 10kQ

= 20 kQ
R = 100 kQ

c = 0,01

ịiF.

Giả sử điện áp bão hồ là ±12V
a) Phân tích nguyên lý tạo dao động.
b) Xác định chu kỳ dao động.

c) Xác định tần số dao động.

d) Xác định trị số đỉnh xung chữ nhật và xung tam giác.

</div>
(190)<div class='page_container' data-page=190>

Hình 7-13b

Bài giải

a) Đây là mạch tạo xung vuông U| và xung tam giác U2; IC| là mạch so
(Triger Schmitt) và IC2 là mạch tích phân.

Giả sử tại thời điểm t = 0 điện áp đầu ra IC| là U| = -Uja,.
Điện áp ngưỡng hoặc điện áp lật trạng thái là ±u„g.

u„, = trong đó R, = KR, (hệ số K phải > 1)
2

ở đầu ra của bộ tích phân IC2

u , = -u„,
Ujít) biến thiên theo thời gian t.

J t

</div>
(191)<div class='page_container' data-page=191>

ThayU,(t) = -U,„
Ư2(0) = -U„,

Dạng điện áp ở đầu ra IC| — xung vuông và đầu ra IC, — xung tam giác
nhưhình7-13b.

b) Chu kỳ dao động T

T = í ^ * đ â y K = | l = ^ = 2

K R| 10

T = = 2RC = 2.100.10^.0,0 1.10"^ = 0,002s = 2ms
2

c) Tần số dao động

f = ^ = — ỉ— = 500Hz
T 2.10“^

d) Trị số đỉnh xung chữ nhật là U|p.p = ±12V

Trị số đỉnh xung tam giác chính là điện áp ngưỡng ±ư„g = = ±6V
(2^ Bài tập 7-18. Thiết kế mạch tạo xung tam giác có tần số 1kHz với

điện áp bão hoà Uja, = ±12V, điện áp đỉnh là 8V.
Bài giải

Sơ đồ mạch tạo xung tam giác như hình 7-13a. Điện áp đỉnh - đỉnh là

8V tương ứng với điện áp ngưỡng u„g = 4V, hệ số K = = — = 3
^ng 4
Điện trở R, và R2 được xác định theo tỷ lệ

— = K . Suy ra Rj = KR| = 3R|.
Chọn R, = 12kQ thì R2 = 36kQ

Hằng s ố thời gian X = RC được xác định theo biểu thức
f = ^ suy ra X = RC = — — -— = 0,75.10“^s = 75ms

4RC ^ 4f 4.1000

Nếu chọn tụ

c

=

0,01

|aF thì điện trở R được xác định

</div>
(192)<div class='page_container' data-page=192></div>
(193)<div class='page_container' data-page=193>

Chương 8

CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG Tự - s ố VÀ s ố - TƯƠNG Tự

8.1. TÓM TẮT PHẦN LÝ THUYẾT

Trong hệ thống thông tin số bất kỳ bắt buộc phải có bộ chuyển đổi
tưcmg tự - số (AE)C) và sô' - tưcmg tự (DAC). Việc chuyển đổi được thực
hiện ở khâu đầu và khâu cuối của kênh thông tin và dùng mã nhị phân.

Tín hiệu số được biểu diễn dưới dạng mã nhị phân
Ud = b„.,.2"'+b„.2"-=^+...+b,2'+b„2°.

Vi dụ: ỉ .2% 0.2^ +1.2V 0.2'+1.2'’ = 45
Tín hiệu ƯD= 101101.

bn.,: là bit có nghĩa lớn nhất (MSB)
b^: là bit có nghĩa nhỏ nhất (LSB).

Số số hạng trong dãy số nhị phân gọi là số bit, ví dụ trên là 6 bit.
Chuyển đổi tương tự - số gồm các khâu chính: lấy mẫu và giữ mức, lượng tử
hịá và mã hố.

Lấy mẫu là rời rạc hố tín hiệu theo thời gian và phải tuân theo định
luật Shannon. Tần số lấy mẫu được xác định.

hay chu kỳ lấy mẫu T = - ^ ,s
*sa

Trong đó: là tần số cực đại của tín hiệu cần chuyển đổi. Nếu số bit
là N bit, điện áp mẫu là Um thì số mức lượng tử là 2"^ và bước lưcmg tử Q
(khoảng cách giữa hai mức lượng tử liển kề) được xác định

Q =

2*^-1

</div>
(194)<div class='page_container' data-page=194>

E = - Q = —

2 ^ 2(2" -1)
Như vậy sơ' bit N càng lớn thì sai số càng nhỏ.
* Cck' phươììg pháp chuyển đổi AD

Tồn tại một số phưoíng pháp chuyển đổi AD:

- Phương pháp chuyển đổi song song. Điện áp analog cần chuyển đổi
được đồng thời được đưa vào các bộ so sánh để so với điện áp chuẩn đã
được chia áp thành các mức điện áp trùng với các mức lượng tử. Đầu fa
của các mạch so được đưa vào các mạch AND sau đó đưa vào mạch đếm
xung và mã hoá.

ư u điểm cùa mạch chuyển đổi A/D song song là tốc độ chuyển đổi rất
cao, vì điện áp chuyển đổi được đưa đồng thời vào các tất cả các bộ so, chỉ
phụ thuộc vào tần số xung nhịp (xung đồng hồ) đưa vào mạch AND.

Nhược điểm: Cấu trúc mạch rất phức tạp, muốn chuyển đổi N bit cần

2'^-1 bộ so sánh và 2^-1 mạch AND.

- Chuyển đổi theo phưcmg pháp tiệm cận gần đúng. Điện áp tương tự
cần chuyển đổi được so sánh với điện áp analog Um- Đây là điện áp được
chuyển đổi ngược từ đầu ra đưa về bộ so (hình 8-1).

Hinh 8-1. Bộ chuyển đổi DA tiệm cận gần đúng

Nếu > Um thì đầu ra bộ so có mức 1 và sau một chu kỳ xung nhịp có
một xung được đưa vào bộ đếm, đồng thời tín hiệu số Uq lại được chuyển
đổi ngược thành điện áp analog u^, rồi lại đưa vào bộ so. Nếu < Um thì
đầu ra bộ so có mức

o

và khơng có xung nào được đưa vào bộ đếm và quá
trình chuyển đổi dừng. Số vòng so sánh phụ thuộc vào số bit lưcmg tử N.

</div>
(195)<div class='page_container' data-page=195>

Nhược điểm: Tốc độ chuyển đổi bị hạn chế, không cao.

- Oiuyển đổi theo phương pháp đếm xung đơn giản (hình 8-2)

Điện áp cần chuyển đổi được đưa vào bộ so SS| để so sánh với điện
áp hình răng cưa U c do bộ tạo điện áp răng cưa tạo ra.

Nếu Ua > Uc thì đầu ra SS| có mức 1.
Nếu ƯA < Uc thì đầu ra SS| có mức 0.

Bộ so SS2 so sánh điện áp răng cưa U c với đất. Nếu U c > 0 thì đầu ra SS2

nhận giá ữ ị l .

Hình 8-2. Chuyển đổi theo phương pháp đếm xung đơn giản

Cả hai điện áp ở đầu ra SSj và SS2 là Uss và Uss đều được đưa đến
mạch AND, - Điện áp Uq ờ đẩu ra mạch AND tỷ lệ vái độ lớn của u^.

Tiếp đến xung Uq đưa đến mạch ANDj, đầu vào thứ 2 là xung nhịp.
Từ đầu ra mạch AND2 tín hiệu được đưa đến bộ đếm xung. Số lượng
xung được đếm tỷ lệ với điện áp

</div>
(196)<div class='page_container' data-page=196>

SỐ xung nhịp được đếm ữong khoảng thời gian là
Z = f » . t „ = í * . ^ . R C

ch
Trong đó là tần số xung nhịp, Hz.

* Chuyển đổi s ố tương tự (DAC), là quá trình chuyển đổi ngược từ tín
hiệu số ưp sang tín hiệu tương tự ư^. Hai phương pháp được sử dụng rộng
rãi là phương pháp thang điện trở và phương pháp mạng điện ữở.

- Phưcmg pháp thang điện ữở (hình 8-3)

U

ch

2R u,

1 A A A r ~ f~“ i

b 2 N - ' R

Hinh 8-3. Chuyển đổi DAC theo phuơng pháp thang điện trỏ

Điện áp cần chuyển đổi Uj3 đưa đến điều khiển khoá điện tử, hai trạng

thái l và 0 ứng với số hạng bit của Ud và nối qua một thang điện trở, trị số
của chúng được phân bố theo mã nhị phân rồi đưa đến đầu vào bộ khuếch
đại thuật toán.

Điện áp đầu ra được xác định theo biểu thức

2R

ƯA = ^ - ư c h í b,. r+h,2-^+.... +b„2^)

Biểu thức b|.2 ‘ + ba .2'^ +...+ b„.2^ là mức chuẩn hoá; b|, ba..
số hạng nhị phân, ứng với giá trị 1 hay 0 ưong dãy số nhị phân Up.

</div>
(197)<div class='page_container' data-page=197>

Điện áp toàn thang ứng với điều kiện khi tất cả các số hạng \ đều có
giá trị 1.

ƯAmax = ( 1 2 - '+ l.2-^+1.2-^+...+ l .2-^)

R

Mức lượng tử có giá ưị nhỏ nhất, ứng với b„ = 1 còn tất cả các số hạng
còn lại đều bằng 0.

2R
R

* Chuyển đổi DA theo phương pháp mạng điện trở R-2R (hình 8-4)
R.,

1

Hlnh 8-4. Chuyển đổi DA theo phương pháp mạng điện trỏ

Điện áp analog ƯA phụ thuộc vào tín hiệu số Up, và được xác định theo
biểu thức

= Ua = ^ .U ,, ( b , .2-‘+b2.2-^+ b32-^+...+b„2-^)
Trong đó ưch là điện áp chuẩn;

bị, bị, b ,... b„ là các số hạng nhị phân của tín hiệu số Ud ứng với giá trị

1 hay 0.

Ví dụ: Ud = 1101 thì b, = 1; = 1, ba = 0, = 1.

</div>
(198)<div class='page_container' data-page=198>

K

Bit có nghĩa nhỏ nhất hay một mức lượng tử ứng với b„ = 1 còn tất cả
các bit bji còn lại đều bằng 0.

I I

^ramin “■

= ĩ I

^LSB ”

= N T T 9;N

8.2. PHẦN BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Bài tập 8-1. Một hệ xử lý chuyển đổi AD, tín hiệu tưcíng tự Uacó tần
số từ 0 đến 2,5 kHz. Giả sử tốc độ lấy mẫu thực tế lớn hơn tần số lấy
mẫu cực tiểu theo lý thuyết là 50%.

a) Xác định tần số lấy mẫu.
b) Xác định chu kỳ lấy mẫu.

c) Nếu sử dụng chuyển đổi AD với N = 8 bit, hãy xác định độ i-ộng mỗi bit.
Bài giải

a) Tần số lấy mẫu nhỏ nhất theo iý thuyết
f = = 2 F .

^samm

max

ở đây tần số ỉấy mẫu thực tế được chọn lớn hơn lý thuyết là 50%
4 = ỉ ,5 .2 F „ ,,= l,5.2.2,5 = 7,5kHz

b) ƠIU kỳ lấy mẫu T được xác định

T = ^ = —L -= 133,3 Jis

L 7500 ^

c) Bộ chuyển đổi AD có khả năng biến đổi mỗi trị số tương tự thành

một từ không vượt quá 133,3M-s.

_ 133,3us 133,3ưs

Đ ộ rộng bit X = — — — = — • = 16,66 |IS.

</div>
(199)<div class='page_container' data-page=199>

a) Xác định tần số cao nhất của tín hiệu tưong tự theo lý thuyết khi tạo
lại tín hiệu số đó.

b) Xác định thời gian biến đổi tối đa của bộ chuyển đổi AD (chu kỳ lấy

mẫu T).

Bài giải
a) Từ biểu thức tần số lấy mẫu

fsa=2F„„ = 44,1kHz
Suy ra = ^ = 22,05kHz

b) Tĩiời gian biến đổi tối đa của bộ chuyển đổi AD
T= - i - = ---- ỉ— = 22,6us

f.. 44,210^ ^

Bài tập 8>3: Một bộ chuyển đổi AD dùng để chuyển đổi tín hiệu tương
tự có tần số 20Hz -i- 10.000Hz. Giả sử tần số lấy mẫu thực tế được
chọn lớn hơn tần số lấy mẫu lý thuyết 25%.

a) Xác định tần số lấy mẫu.
b) Chu kỳ lấy mẫu.

c) Nếu dùng bộ chuyển đổi AD 16 bit, hãy xác định độ rộng bit cục đại?
Bài giải

a) Tần số lấy mẫu thực tế

1,25.2F„3, = 1,25.2.10.000Hz = 25.000Hz = 25kHz
b) Chu kỳ lấy mẫu

X = - ^ = — L - =40jis
f.. . 25.10’

c) Độ rộng bit cực đại

_ T _ 4 0 |1 S ,

</div>
(200)<div class='page_container' data-page=200>

(2^ Bài tập 8-4. Trong một hệ chuyển đổi AD nào đó, cần lượng tử hố tín
hiệu thành 2048 mức lượng tử.

Hãy xác định số bit cần thiết N cho mỗi mẫu.
Bài giải

SỐ mức lượng tử n phụ thuộc vào số bit lượng tử hoá N và được xác định
theo biểu thức

n = 2'' = 2048

b) Nếu điện áp mẫu Um = 2V, hãy xác định bước lượng từ Q.
Bài giải

a) Số mức lượng tử
n = 2"^ = 2'° = 1024 mức
b) Bước lượng tử Q

U 2 2

Q = f — = l,955mV.

2"'-l 2'®-l 1024-1

Bài tập 8-6. Một bộ chuyển đổi AD 12 bit dùng để biến đổi tín hiệu

analog có điện áp tồn thang Ua = lOV.

Hãy xác định các đại lượng sau đây:
a) Sô' mức lưcmg tử.

b) Bước lượng tử.

c) Sai số lượng tử cực đại.

d) Sai số lượng tử theo phần trăm.
Bài gỉẳỉ
a) Số mức lượng tử

</div>

250 Bài tập kỹ thuật điện tử

<b>250 BÀI TẬP</b>

<b>ĐIỐT</b>

<b>q</b>

<b>u , = i ĩ</b>

<b>q</b>

<b>0</b>

<b>u</b>

<b>u.</b>

<b>- u„ - u, </b>

©

<b>= 12-0,7-0,3= liv.</b>

<b>u.</b>

©

<b>■S</b>

<b>u</b>

1

<b><sub>* </sub></b>

<b>ãô ãã</b>

<b>u</b>

<b>u</b>

u..

<b>u.</b>

<b>u </b>

<i><b>v ị</b></i>

<b>u -iAv </b>

<b>™</b>

<b>u„ </b>

<b>^ 1</b>

.

^ +

,

<b>u, </b>

<b>U</b>

<b> = Uv - u, = 16 - 8,73 = 7,27V</b>

<b>u </b>

<b>u </b>

<b>u„ </b>

<b>u.,-u.</b>

<b>u, </b>

<b>u</b>

I.min 8-10

<b>0</b>

<b>u</b>

<b>I C )</b>

<b>u„ </b>

<b>a)</b>

<b>E Ịiov</b>

<b>a)</b>

<b>u</b>

<b>I</b>

<b>0</b>

<b>ov</b>

<b></b>

<b>0</b>

2

<i><b>í</b></i>

<b>u.</b>

P ^ „ = u ,

<i><b>i</b></i>

<i><b>í</b></i>

ro,22ko

<b>u„ </b>

<b>+•-t</b>

<b>ị</b>

<b>ạ</b>

Ỵ

Chưong 2

<b>TRANSISTOR LƯỠNG </b>

<b>cực </b>

<b>VÀ TRANSISTOR TRƯỜNG</b>

<b>+ c</b>

<b>c</b>

<b>ỉ.</b>

<b>-t</b>

<b>E-c </b>

<b>c </b>

<b>u B£o « (0,2 4- 0,6) V đối vói transistor Ge</b>

<b>UggQ » (0,5 4-1,0) V đối với transistor Si.</b>

o