DDT Bai tap Dien tu co ban

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.04 MB, 60 trang )

(1)BAØI TAÄP CHÖÔNG 1. 1.1 Cho maïch ñieän (H.1.1) . Tính doøng I111, I2, I3.. R1 6. R3 2. I1 V1. +. I3 4. 12V. +. Giaûi:. R2. V2 6V. I2. AÙp duïng ñònh luaät Kirchhoff veà ñieän theá: - Voøng 1:. 12V  6 I1  4 I 2. (1). 6V  4 I 2  2 I 3. (2). I1  I 2  I 3. (3). 3 I1 2 (2)  4 I 2  6V  2 I 3 (1)   I 2  3V . H.1.1. (4) (5). (3) & (5) : 4 I 2  6V  2  I1  I 2  6 I 2  6V  2 I1. (6). 3   (6) & (4) : 6  3V  I1   6V  2 I1 2    9  2  I1  18  6   24 24  2,18 A 11 Thay I1 vaøo (4) cho: 3  6, 46   I 2  3V   2,18   3     3  3, 27  0, 27 A 2  2  I 2  0, 27 A  I1 . I 3  I1  I 2  2,18 A  0, 27 A  2, 45 A 1.

(2) Caùch khaùc: AÙp duïng nguyeân lyù choàng chaát, - Nối tắt V2 được:. Vaa '1.  4 2  12 V  48V    22  4 2  6. R1 6. a. + V1 12V.  2,18V. R3 2. R2 4. - Nối tắt V1 được: a' Req=R2//R3. Vaa '2 .  4 6  6 V  14, 4V   4, 4  4 6  2.  3, 27V R3 2 a. R1 6. Vaa 'tot  Vaa '1  Vaa '2  2,18V  3,27V  1,09V. R2 4. Trò soá caùc doøng ñieän: V 1, 09V I 2  aa   0, 272 A R2 4. V2 6V. + a' R'eq=R2//R1. 12V   0,1, 09  13, 09V V V I1  1 aa '    2,18V R1 6 6 1, 09V   6V  4,91 I3    2, 445V 2 2 Do dòng điện I2 có trị âm , nên chiều thực I2 là chiều ngược lại.. R1 6. 1.2 Cho maïch ñieän theo H.1.2. Tính doøng I 1, I 2, I3.. I1. I3. +. R2 4. I2. +. V1 12V. Đáp số:. R4 2. I1= 1, 877A I2 = -0,187A I3= 1,690A. a'. H.1.2. 1.3.Tính trị số VO ở h.1.3 bằng: 1. phöông phaùp nut 2. Nguyen lyù choàng chaäp Đáp số: Vo = 8,57V. R3 2. a. R1 2 V1 + 8V -. H. 1.3. R3 + 4 R2. 2 I 6A. + R4 vo 6 -. -. 2. V2 6V.

(3) 1.4 Cho mạch điện ở H.1.4 Tính doøng ñieän chaïy qua taûi. R1 2k. E. R3 1k. a. +. d. R6 2k. RL 1k. d'. c'. b'. a'. R6 500. c. R4 2k. R2 2k. 72V. R5 1k. b. H.1.4 Giaûi: Ta lần lượt có:  Ở ngõ aa’ : Sau khi cho hở tải và áp dụng định lý Thevenin ở ngõ aa’ :. VTHa. RTHa. R3. 1k. 1k. +. d. R6 2k. b'. Ở ngõ bb’ :. R6 500. c. R4 2k. 36V. . R5 1k. b. c'. RTHb. R5. 1k. 1k. R6 500. c. d. R6 2k. VTHb + 18V. . Ở ngõ ra cc’ :. c' RTHc 1k VTHc. c. R6. d. 500. +. 9V. 3.

(4) Vaäy maïch ñieän töông ñöông Thevenin cuoái cuøng cho: I. VTHc RTHc  RL. . RTHc. 9V 9V  1  0,5  1 k  2,5k .  3, 6mA. c. 1k. R6. d. 500. VTHc +. I. I. 9V. RL 1k. d'. 1.5 Tính maïch töông ñöông Thevenin của mạch điện cho ở H. 1.5.. I. R1 1. R2. R4. 1. 1. R6 +. R3 2. 2 R5. 1A. -. Đáp số:. 1. + R6 2. vo -. H.1.5. VTH = 0,125V RTH = 1 . 4.

(5) Bài tập Ch.2 2.1. Cho mạch theo H.2.1 với diod có Is = 1 pA, VT = 0,025V. Tính: 1. ID 2. iD  vd + iD + 3. rd. vi =0.001sinwt +. Giải: 1.. D -. VB =0,7V. Tính ID: ID  IS e. VD VT.  1  10. 12. e. VD VT.  1  10. H.2.1. 12. 1, 45.10  12.  1, 45 A. 2. Tính id Tuyến tính hoá trong chế độ tín hiệu nhỏ cho: iD  I D  iD  I S  eVD VT  1 . I S vD VT e  vD  VT. I S vD VT e  v D  VT Mặt khác, nguồn tác động AC cho bởi: iD . vI  VI  vI  0,7V  0,001sin t Nên cho:. vD  VD  vD  0,7V  0,001sin t. V  V . Tính được: iD  . I S VD VT 1012 A 0,7V e vD  e VT 0.025V. 0,025V.  0, 001sin t. 1, 45 0, 001sin t  0, 058sin t 0, 025. 3. Tính rd, gd . 1 diD I s vD VT   e rd dvD VT. rD . VT 0, 025V   0, 017 ID 1, 45 A. Có lại:. iD . ID VT. vD 0, 001sin t V    0, 059sin t rd 0, 017   . A. 1.

(6) R1 1k. 2.2.Cho mạch H.2.2 R1 = R2 = R4 = 1 k  , R3 = 0,5 k  . Diod D1 có dòng điện cho bởi:. R3 0.5k. iD  I S  evD VT  1. R4. D1. + vI. 1k. R2 1k. -. với dòng bảo hoà IS = 1.10-9 A và điện thế nhiệt VT = 25 mV 1. Tính mạch tương đương Thevenin của H.2.2 mạch nối với diod. 2. Giả sử mô hình lý tưởng diod được phân cực bởi nguồn điện 0,6V . Tính vD vá iD khi VI = 4V. 3. Tính điện trở diod chung quanh điểm tỉnh Q (xác định ở câu 3) trong mô hình tuyến tính của diod ở chế độ tín hiệu nhỏ. 4. Dùng mô hình ở phần c, tính vd(t) nếu có vI = 4V + 0,004 V cos t  V.. Giải:. 1. Mạch điện tương đương Thevenin:. R3 0.5k. R1. R1 1k. 1k + VI. 0.5k b 0.5k. a. a R4 1k. R2 1k. VI. +. R2 1k. VI/2 +. 1k. -. b' a'. a' 1k. a. 0.5k. 1k. 1k. 0.5k+0.5k. RTH 1k a'. VTH . 1k  1 VI  VI  0,5k   0,5k    1k  4. RTH  1k  1k    0,5k   1k   0,5k  2. Tính thế và dòng : Vaa’ = (¼) VI= 4/4 = 1V. 2.

(7) vD  0, 6V iD . 1V  0, 6V  0,8mA 0,5k . 3. Mô hình tuyến tính của diod có giá trị với hoạt động tín hiệu nhỏ chung quanh điểm tỉnh Q xác định ở câu 2: dv V rd  D  T eVD VT  9, 44.10 4  diD I S 3. Tính vd(t) vd . rd 9, 44.104 vi  0, 004 cos t rd  RTH 0,5.103.  18,88.107  0, 004   7,552.109 cos t. vd  7,55.109 cos t. 2.3. Cho mạch ở H.2.3. có chứa phần tử phi tuyên với đặc tính sau:. iN . 104 vN2. khi vN  0. 0. khi vN  0. iN ( A) và vN (V). Điện thế ngõ ra vo được viết gần đúng là tổng hai số hạng:. vO  VO  vo. + +. vN. -. iN R Vo. vi + VB. với VO là thành phần điện thế DC tạo ra do VB và vo diện thế gia tăng tạo nên do nguồn tín hiệu nhỏ vi. H.2.3 -3 Giả sử vi = 10 sinwt V và VB cũng như thành phần phi tuyến hoạt động với vN = 10V. Tính điện thế gia tăng ngõ ra vo.. Giải: diN  2 104 vN  dvN rN . dvN 1 1   4 4 diN 2 10 vN  2 10 10V. 1000  500 2 R R vo  vi  103 sin t R  rN R  500 . 3.

(8) BÀI TẬP Ch3 MOSFET VÀ CỔNG LOGIC 3.1. Cho cổng NOT NMOSFET với Vs = 5 V, VT = 1V, RON = 1k  , và RL = 14k  . Cho biết mức logic thấp và mức logic cao. Giải: - Khi MOSFET ngưng dẫn: Vo = Vs = “1” - Khi MOSFET dẫn: RON 1k  Vo  VS   5V  RON  RL 1k   14k . vo 5v.  0,33V. VoL = 0,33V. VT=1V. vi 5V. 3.2. Cho cổng NOT MOSFET có VDD = VS = 20V, RDS(off)=   ; RDS(on) = 10 . Tính VOL, VOH.. Cách hoạ hoạt đ ộng chế chế độ giao hoá hoán • Khi không có xungvào:MOSFET không dẫn .. Ta có: V o (off ) . R DS (off ) VDD  V DD  VOH RD  R DS (off )    20V   20V 1k   . • Khi có xung vào: MOSFET dẫnR. +VDD. RD. Vo. RDS(off). Ta có:. R DS (on) V DD  0V  VOL R D  R DS (on) 10   20V   0,198V  0, 2V 1k   10. V o (on) . +VDD. Vo RDS(ON). 3.3. Cho cổng NAND theo mô hình SR ở H. 3.3, với VS = 5V, RL = 14 k  , RON = 1 k  , VT = 1V. Tính VOH và VOL. Giải: 1.

(9) -. Khi có một trong hai MOSFET Ngưng hoặc cà hai cùng ngưng Vo = Vs = 1 V Khi cả hai ngõ vào cao, cả hai MOSFET cùng dẫn, ngõ ra cho: 2 1k   2 RON VOL  VS   5V  2 RON  RL 2 1k    14k   0, 625V. Vs. RL. A =HiGH. Vo. RON. 0,5V RON B =HiGH. 3.4 Cho biết độ lợi của cổng logic có VOH = 4V, VOL=1V, và ViH =3V , ViL= 2V. Giải: Độ lợi của cổng logic: 4V  1V G 3 3V  2V 3.5 Viết công suất tiêu tán của cổng NOT Giải: P  VS I . Vs2 RL  RON. 3.6. Cho coång NOT- CMOS theo h.3.6 . Trình bày cách hoạt động và cho biết biên độ xung ngõ kh có xung tác động nhõ vào. Giaûi : Do ñaêc tính caáu truùc CMOS Ñieän theá chuyeån traïng thaùi ( hay chuyeån maïch ) khi xung vào có biên độ VA = 0,5 VDD thì ngõ ra xuống thấp có biên độ baèng (0,5VDD – VTH ), H.3.6. 2.

(10) Và khi xung vào có biên độ VA < 0,5VDD thì ngõ ra lên mức cao ( 0,5VDD + VTH ). ( xem hình 17 ) Thí duï: VDD = 5V , VTH = 2V VA = 0V  VY = 2,5V + 2V = 4,5V = VOH. VA = +5V  VY = 2,5V – 2V = 0,5V = VOL Vy(Vo) Vs =VDD 0,5 VDD + VTH. 0,5VDD - VTH 0. VTH 0,5 VDD VDD-VTH VDD. VA(VI). 3.

(11) Baøi tập Ch 4 Khaùi nieäm soá vaø coång logic 4. 1 Vieát haøm logic caùc maïch sau ( h.1): A. A. X. B. B. D. X. B W. C. W. C. X. A. Y. D. Y. Y. C. W. (a). (b) A. X. A. X. B B. Y. Y. Z. C. C. D. W. W. (c). (d) H.1. Giải: a. X = (A+B) Y = (C+D) W = (A+B (C+D) = AC + AC + BC + BD b. X = A.B Y = D.C W = AB + DC c. X = A.B Y = AB +B = (A+1)B = B W = C.B d. X = A.B 1.

(12) Y=B+C Z = X + B + Y = (A.B )+ B + ( B +C ) W = D.Z = D[(A.B )+ B + ( B +C )] AÙp duïng ruùt goïn cho : W = D[ B + (B+ C)] = D[ B + D ] 4.2. Thực hiện mạch logic ứng với các hàm logic sau : 1. M = (A.B) + ( C + D ) 2. N = ( A+B + C ) . D 3. P = ( AC + BC ) ( A + C ) 4. Q = ( A + B ) ( B.C.D ) 5. R = ( AD + BC + D ) 6. S = B ( A + C ) +AC + D 7. T = D. [ ( A + B ) + B.C ]. Giaûi :. A B C. A B. A P. M. C. D. D. (1). N. B C. ( 2). (3). A. A. B. Q. R B C. C D. D. (4). (5). A. A S. B C. B C. D. T. D (6). (7) 2.

(13) 4.3 Dùng các qui tắc đại số Boole rút gọn hàm logic sau: F  D.C.B. A  DCB A  DC B A  DC B A  DCB A  DC BA Và vẽ sơ đồ thực hiện. Giaûi : Duøng ñònh luaät phaân boá vaø De Morgan: F  DC A B  B  DC A B  B  D  D C DA . . . . .  . . . F  DC A  DC A  C BA  DC  DC A  C BA  F  D A  C BA  D A  C BA A B C. Thực hiện mạch logic :. F D. 4.4 Cho haøm logic : F  A  B  A  B  D  .D. . . 1. Vieát haøm F theo daïng toång caùc tích ( SOP). 2. Rút gọn hàm F bằng qui tắc đại số Boole. Giaûi: 1. Dùng qui tắc phân bố và kết hợp ta được: F  AAD  ABD  ADD  BAD  BBD  BDD . . . F  ABD  BAD  BD  BD A  A  1  F  BD. 4.5. Cho maïch logic ( h. 10) . 1. Vieát haøm X; Y; Z; W; F. 2. Ruùt goïn haøm F. 3. Vẽ lại sơ đồ mạch logic của hàm F đã rút gọn. Giaûi: 1. Haøm logic: X  A B Y C Z  ( A  B ).C W  B.C F  Z  W  C  B  A   BC. Rút gọn bằng đại số Boole: 3.

(14) . . F  CB  BC  CA  B C  C  CA . A. F  B  CA 2. Mạch logic đã rút gọn:. F. C B. 4.6. Làm lại như ở bài 8.15 với mạch logic sau ( H.11): Giaûi: 1.Haøm logic : X  A.B. A. X. B. F. Y  BC. Y C. F  X .Y   A.B . B  C . 2.Haøm ruùt goïn:. F  A.B  B  C  A.B   B  C  . H.11. F   A  1 .B  C  B  C 3.Mạch thực hiện:. B C. F. 4.7. Viết hàm logic các mạch sau ( h.12 ) và cho biết tên cổng logic tương ứng. A. A. X F. B. X. B F. Y. Y. ( a). (b) H. 12. Giaûi: a. X  AB. 1 Y  AB F  AB  AB  A  B. b.. X  A B Y  A B. . . F   A  B  . A  B  AB  AB  A  B. Cả 2 hàm logic trên đều là hàm EXOR  Cổng EXOR.. 4.

(15) 4.8. Vieát haøm logic sau ( h. 13) vaø cho bieát teân coång logic . A. X. A. X. B F. F. S Y. Y B. (c). (d) H.. Giaûi: c.. X  A B Y  A.B.  . . . F  X .Y   A  B  . A.B   A  B  . A  B B  F  A.B  A.B  A  B Maïch ( c) laø coång EXOR. d. S  A.B X  A.S Y  B.S.  . F  X .Y   A.S  . B.S  A.S  B.S  A.S  B.S .  . F  A. A.B  B. A.B   A  B  . A.B . . . F   A  B  . A  B  A.B  A.B  A  B. Mạch (d) là cổng EXOR sử dụng toàn cổng NAND ( rất thông dụng). 4.9. Vieát haøm logic cuûa maïch sau ( H.14 ) cho bieát teân coång logic. Giaûi:. S  A B. A. X. X  A S Y  BS F  X Y Thay X vaø Y vaøo F:. F. S Y B. F   A  S    B  S    A  S  .  B  S   AB   A  B  S  S .S  F  A.B   A  B  A  B    A  B   AB   A  B   AB  A.B  A. B. Cổng trên được gọi là cổng ENOR là cổng đảo của EXOR. 5.

(16) Ta có thể chứng minh từ hàm đảo của EXOR như sau:.    . . . A.B  A.B  A.B . A.B  A  B A  B   AA  A.B  AB  BB  AB  A.B  A B  A B Baûng chaân lyù c oång EXOR. B 0 0 1 1. A 0 1 0 1. F 0 1 1 0. B 0 0 1 1. A 0 1 0 1. F 1 0 0 1. Baûng chaân lyù coång ENOR. 4. 10. Thực hiện mạch bán tổng ( HA ) bằng các cổng thông dụng. Giaûi: Maïch baùn toång coù baûng chaân lyù sau: B A C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 Trong đó B và A là 2 số cộng với nhau , S là số thành , C là số nhớ. Ta coù : S  A.B  A.B  A  B A C  A.B S được thực hiện bằng cổng EXOR C được thực hiện bằng cổng AND.. B. S. C. ( Ta coù theå thaáy ngay baèng caùch xeùt baûng chaân lyù cuûa moåi coång.. 6.

(17) 4.11. Thực hiện mạch cộng đầy đủ (toàn tổng - FA). Mạch cộng toàn phần là maïch cộng nhị phân có kể đến số nhớ trước đó. Giaûi : Mạch cộng toàn phần cho bởi bảng hoạt động sau: Cn-1 0 0 0 0 1 1 1 1. Bn 0 0 1 1 0 0 1 1. An 0 1 0 1 0 1 0 1. Cn 0 0 0 1 0 1 1 1. Sn 0 1 1 0 1 0 0 1. Từ bảng hoạt động viết được các hàm logic sau S n  C n 1B n An  C n 1B n An  C n 1B n An  C n 1B n An . . . . .  C n 1 An B n  An B n  C n 1 An B n  An B n . . .  C n 1  An  B n   C n 1 An  B n  C n 1  D n   C n 1 D n    C n 1  D n  C n 1   B n  An . vaø: C n  C n 1B n An  C n 1B n An  C n 1B n An  C n 1B n An . . . . .  B n An C n 1  C n 1  C n 1 B n An  B n An   B n An  C n 1  An  B n . Thực hiện mạch: Cn Cn-1 Bn. HA2. An HA1. Sn. Goàm coù 2 maïch baùn toång ( HA ) vaø 1 coång OR.. 7.

(18) BAØI TAÄP CHÖÔNG 5 5.1. Hãûy xác định điện thế vO hai đầu nguồn dòng phụ thuộc ở H. 5.1 khi K i  f v  2 v R. Giaûi: Ta lần lượt có:. + + Vs. vo -. vO  VS  v. i =f(V). K v  Ri  R  2  v  3 v  RK. -. v  3 RK   RK . 13. vO  VS   RK . 13. 5.2 Tính điện trở RON của MOSFET, hoạt động ở ranh giới vùng triod và vùng bảo hoa khi vGS = 5 V,. Cho biết MOSFET có: VTH = 1 V, K = 1mA/V2. và dòng thoát cho bởi: K 2 iDS   vGS  VTH  2 Giaûi: Giả sử MOSFET được đặc trưng bởi mô hình SR trong vùng triod, cho: v RON  DS iDS vDS  RON . vGS  VTH. . 2 K  vGS  VTH . K 2  vGS  VTH  2 2  3   500 10  5  1. 5.3. Cho mạch khuếch đại MOSFET ở H.5.3. Giả sử mạch hoạt động theo qui tắc bảo hoà. MOSFET có điện thế ngưỡng VTH =0, nói cách khác, trong vùng bảo hoà MOSFET được đặc trưng bởi: K 2 iDS  vGS 2 Các câu hỏi sau đây liên quan tới việc phân tích tín hiệu lớn của mạch khuếch đại: 1. Suy ra biểu thức liên hệ giữa điện thế ngoõ ra vaø ñieän theá ngoõ vaøo.. 1.

(19) 2. Xác định dải hiệu lực điện thế ngõ vào, daûi ñieän theá ngoõ ra vO, daûi doøng ñieän ra iO, MOSFET hoạt động trong vùng bảo hoà. 3. Giả sử cho khuếch đại một điện thế AC ngoõ vaøo vI, vaø ñieän theá DC offset baèng khoâng. Cho bieát tín hieäu vI coù trò soá ñöông vaø aâm ñu ñöa (swing) vaäy phaûi choïn ñieåm hoạt động sao cho mạch khuếch đại có dải điện thế đỉnh – đỉnh cực đại của vI. Suy ra điểm hoạt động ngõ ra vO và iDS tương ứng?. Vs RL. vo + vi. iDS -. Giaûi: 1. Ta coù: K 2  vO  VS  iDS RL  VS  RL  vGS  2  K   VS  RL  vI2  ,  vI  vGS  2  2. Dải động : K vO  VS  vI2 RL  vI  VTH  vI 2 K 2 vI RL  vI  VS  0 2 1  1  2 KRLVS vI  KRL. Dải động ngõvào : 0  vI . 1  1  2 KRLVS KRL. Dải động ngõ ra : vO  vI  VTH  vI VS  vI . 1  1  2 KRLVS KRL. Dải động dòng điên thoát :. 2.

(20) iDS. K K  1  1  2 KRLVS  vI2   2 2  KRL .    . 2. 1  1  2 KRLVS   1  2 KRLVS KRL2. 0  iDS . 1  1  2 KRLVS   1  2 KRLVS KRL2. 3. Tính được điểm hoạt động :. 1  2 KRLVS  1 2 KRL. VI  VO . 3KRLVS  1  1  2 KRLVS 4 KRL. I DS . 1  KRLVS  1  2 KRLVS 4 KRL2. Chứng minh lời giải câu 3 bài tap 5.3: . Điện thế phân cực:. VI . 1  2 KRLVS  1 vI  0  2 2 KRL 2. KRL 2 KRL  1  2 KRLVS  1  VO  VS  VI  VS     2 2  2 KRL  KRL 1  VS  1  1  2 KRLV  S  2 1  2 KRLVS 2 4 K 2 RL2. . . 8KRLVS  2  2 KRLVS  2 1  2 KRLVS 8KRL. . 3KRLVS  1  1  2 KRLVS 4 KRL. . 3.

(21) . Dòng phân cực:. ID . K K 2 2 VGS  VTH   VI  2 2. K  1  1  2 KRLVS   2  2 KRL  . .    . 2. 1  1  2 KRLVS )  2 1  2 KRLVS. . 8 KRL2 1  KRLVS  1  2 KRLVS 4 KRL2. 5.4. Xét mạch « theo nguồn » hay « buffer » ở H. 5. 4 . Dùng MOSFET mô hình SCS( với thông số K và VTH) để hoàn thành phân tích tín hiệu lớn của mạch theo các bước sau: 1. Giả sử MOSFET hoạt động trong vùng bảo hoà, chứng tỏ vO liên hệ với vI theo hệ thức: 2.   2 / RK   4  vI  VTH   2 / RK   vO   2   2. Xác định dải của vI trên đó giả sử MOSFET giử vững hoạt động bảo hoà. Cho biết dải vO tương ứng. vo Vs. iD +. +. vI 10V. vi. R. + vO. vI I. 1k. -. H 5.4 Đáp số: 2. VTH  vI  VS  VTH 1. Xem chứng minh ở sau:. 4.

(22) Ta coù: vo  Rid  R. K RK 2 2  vGS  VTH    vi  vo  VTH  2 2. 2vo 2   vi `vo  VTH  RK 2vo 2   vi  VTH   vo2  2  vi  VTH  vo RK 2  2  vo2   2  vi  VTH   vo   vi  VTH   0  RK   2. 2  2  2    2  vi  VTH   RK    2  vi  VTH   RK   4  vi  VTH  vo  2 2. 2  2  1  2 2   2  2 v  V   4 v  V   8 v  V          4  vi  VTH  i TH i TH i TH     RK  RK   RK    2.  2  2 2      4  vi  VTH  RK   RK  2 Hoặc có thể viết dưới dạng: 2    2  vi  VTH   RK  .  2 2   4  vi  VTH     RK  vo   RK 2    . 2. 2. 5.5. Xét mạch khuếch đại cực cổng chung theo h.5.5 . Giả sử MOSFET hoạt động ở qui tắc bảo hoà. 1. Veõ maïch töông ñöong SCS baèng caùch thay MOSFET baèng moâ hình SCS cuûa noù. 2. Xaùc ñònh vO vaø iD theo vI, RD, VS vaø thoâng soá K,vaø VTH cuûa MOSFET. 3. Xác định dải trị số của vI để MOSFET hoạt động ở qui tắc bảo hoà. Cho biết dải tương ứng của vO. S. Đáp số:. D iD. + vI. 1. Maïch töông ñöông:. -. Vs. G. RD. Vs. 5.

(23) S. +. iD. G. vI. D iD. vO vds D. -. H.5.5. 2.. K 2 VS  vI  VTH  , 2 KRD 2 vO  VS  VS  vI  VTH  2. iD . 3. VTH  vO  VS. 6.

(24) BAØI TẬP CH 6 KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ. 6.1 Cho mạch khuếch đại ở h. 6.1 . MOSFET hoạt động trong vùng bảo hoà và được đặc trưng bởi VTH và K. Điện thế vào vI là tổng của điện thế phân cực VI và vi = Asinwt. Giả sử A Vs rất nhỏ so với VI. Đặt điện thế ra vO gồm điện thế phân cực (DC) VO và đáp ứng RL tín hieäu nhoû vo. 1. Xác định điện thế điểm hoạt động ngõ ra VO + vO của điện thế phân cực ngõ vào VI. 2. Tính độ lợi tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại. + 3. Veõ daïng soùng cuûa tín hieäu vaøo vaø tín hieäu ra vi =Asinwt như hàm số thời gian , chỉ ra rõ ràng thành + phần DC và thành phần tín hiệu nhỏthay đổi Vs theo thời gian. Giaûi: 1. K VI  VTH  RL 2 2. VO  VS . 2.. Độ lợi thế: dvO   KRL VI  VTH    g m RL dvI vI  VI. 6.2 Khai triển mô hình tín hiễu nhỏ của linh kiện hai cực tạo nên giữa cực thoát và cực nguồn của MOSFET với moat nguồn 2 V nối giữa cực cổng và thoát ( VGS = 2 V) . Giả sử MOSFET hoạt động theo qui tắc bảo hoà. Giả sử MOSFET có VTH = 1 V. Giaûi: Ta coù: K VGS  VTH  K  2  1 iDS   2 2 K  2 2. 2. 1.

(25) 6.3. 1. 2.. 3.. 4. 5.. Xét mạch khuếch đại MOSFET hoạt động theo nguyên tắc bảo hoà và có thông soá VTH vaø K. Vs Cho biết dãi điện thế vào hiệu lực vả điện thế ra tương ứng của mạch khuếch đại. Giả sử muốn sử dụng điện thế vào mạch RL khuếch đại có dạng Asinwt, hãy xác định điểm phân cực ngõ vào VI để mạch khuếch vo đại cho điện thế vào đu đưa cực đại dưới iDS nguyên tắc bảo hoà. Cho biết điện thế + vi phân cực ngõ ra VO tương ứng. Cho biết trị số lớn nhất của A cho phép hoạt động vùng bảo hoà của điểm phân cực xác định ở câu 2. Tính độ lợi tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại với điểm phân cực xác định ở câu 2. Giả sử A rất nhỏ so với VI. Viết biểu thức điện thế ra tín hiệu nhỏ vo với điểm điều hành xác định ở câu 2. Giaûi: 1. Dải hiệu lực của điện thế vào và điện thế ra 2 KRL vI  VTH  VS  v  V  I TH  2 1  2 KRLVS  1  vO  VS KRI. 2. Điện thế phân cực VI  VTH  VO . 1  2 KRLVS  1 2 KRL. 3KRLVS  1  2 KRLVS  1 4 KRL. 3. Trị số A lớn nhất 1  2 KRLVS  1 2 KRL. 4. Độ lợi đi ện thế 1  2 KRLVS  1 2 KRL. 5.Trò vo: vo . . . A 1  1  2 KRLVS sin t 2. 2.

(26) Bài tập này nhằm khảo sát sư phân tích tín hiệu nhỏ của mạch khuếch đại MOSFET đã thảo luận trước đây ( H. ) . 1. Xét sự phân cực của mạch khuếch đại. Tính VI, thành phần phân Vs Vs R cực của vI sao cho vo được phân R cực từ VO trong đó 0 < VO < VS. Tính VMID thành phần phân cực + Cuûa vMID trong tieán trình. 2. Giờ gọi vI = VI + vi trong đó vin Vo + được xem như sự nhiễu loạn của + VMID VIN vI chung quanh VI. Thay theá vI và làm tuyến tính biểu thức cuối của vO dưới dạng vO = VO + vo trong đó có dạng vo =Gvi. Lưu ý vo là điện thế ra tín hiệu nhỏ và G là độ lợi tín hiệu nhỏ. Suy ra biểu thức G. 3. Tính trị số VI khi vO được phân cực VO = VS / 2 ? Với trị số của VI, tính Gm bằng caùch tính theo caùc trò soá sau VS= 15V, R = 15 k  , K = 2mA/V2, VTH = 1V.. 6.4.. Đáp số: 1. VMID  VI . 2 VS  VO  KR 2 VS  VMID  KR.  vTH  vTH. 2. 2 Gm  K 2 R 2 VS  0,5KR VI  vTH   vTH  VI  vTH   . 3. 136. 3.

(27) BAØI TAÄP Ch 7. BJT. 7.1. Cho mạch phân cực bằng cầu chia thế và điện trở ổn định nhiệt R E ( H.2).Transistor coù VBE = 0,7V vaø   50 . 1. Tính trò soá ñieåm tónh ñieàu haønh Q. 2. Tính heä soá oån ñònh nhieät SI 3. Vẽ đường thẳng tải tĩnh . Giaûi:. Vcc + 18V R1 33k. RC 2,2k. Q NPN. 1. Tính Q:. R2 10k. RE 1k. 10 R2 18  4,18V V CC  33  10 R1  R 2 R1R 2  33 10   7, 7k  RB  R1  R 2 33  10 V BB . IB .  4, 2  0, 7 V  59, 625 A V BB  V BE  R B     1 R E  7, 7  511  k . I C   I B  50  59, 652 A   2,98mA 3mA V CE  V CC   R C  R E  I C  18V   2, 2  1 k   3mA   18  6, 6 V  8, 4V. 2.. Tính SI: R B  1  7, 7  8, 7 S I  1 1 RE maïch oån ñònh nhieät toát. Ic(mA) 3. Đường tải tĩnh: Ñi ngang qua 2 ñieåm: ICM = 5,6mA V CC  I CM  RB  RE 18V   5, 625mA ICQ = 3 Q  2, 2  1 k  V CEM  V CC  18V. 0. VCEQ. Vcc. VCE(V). 7.2. Cho mạch phân cực bằng cầu chia thế và điện trở ổn định nhiệt R E có Vcc=5V; R1 = 10k  ; R2 = 5,6k  ; Rc = 1,5k  ;RE = 1k  . Transistor coù VBE = 0,7V;   80 . 1. Tính trò soá ñieåm tónh ñieàu haønh Q. 2. Tính trò soá SI. 3. Vẽ đường thẳng tải tĩnh và vị trí điểm Q.. 1.

(28) Đáp số:.  I B  13 A  1. Q  I C  1mA V  2,5V  CE. 2. SI = 4,6. 3. ( sinh viên tự vẽ đường thẳng tải tĩnh ) Nhaän xeùt: Điểm Q nằm ở điểm giửa đường thẳng tải tĩnh , cho mạch khuếch đại có tín hiệu ra đối xứng, cực đại mà không bị biến dạng ( xem chương 6, 7 Mạch khuếch đại ). 7.3. Cho mạch khuếch đại phân cực bằng cầu chia thế và điện trở ổn định nhiệt RE coù Vcc = + 15V; Rc = 500  ; RE = 300  .Transistor coù VBE = - 0,7V;   100 . Tính trị số R1 và R2 để có tín hiệu ra đối xứng cả khi khi có trị số cực đại và không bị biến dạng ( dao động đối xứng). Giaûi:. Để có tín hiệu ra đối xứng và không bị biến dạng khi có trị cực đại mạch phải thỏa điều kiện phân cực điểm tĩnh điều hành Q nằm ở trung điểm đường tải tĩnh : V CC I CM  15V   9,375mA I CQ  2 2  R C  R E  2  500  300   V CC 15   7,5V 2 2 Và tín hiệu ra có biên độ cực đại mà không bị biến dạng: V op  7,5V V CEQ . I op  9,375mA Tính được: S  1   R B R E   11  R B  10 R E  10  0,3k    3k . V BB  R B I B  V BE  R E I E  R B  I C /    V BE  R E I C   10 R E  I C /    V BE  R E I C .  10  0,3k   9,375mA /100   0, 7V  0,3K   9,375mA    3  0, 09375 V  0, 7V  0,3  9,375 V  0, 28  0, 7  2,812  3, 793V. Suy ra:. R BV CC 3k  15V    11,864k  12k  V BB 3, 793V 3k  RB   3  4k  R2  1  V BB V CC  1   3, 793 15  0, 747 R1 .  3,9k  . 2.

(29) 7.4. Cho maïch thuùc LED theo H.7.4. Tính doøng qua LED khi: 1. Vi = 2V. 2.Vi = 1, 8V 3. Độ sụt thế qua LED.. VCC +5V LED1 Vi. Q. Giaûi:. 1. Khi Vi = 2V , ta coù ñieän theá VE = 2V-0,7V=1,3V, Doøng qua LED baèng: IE = VE / RE = 1,3V / 100 = 13mA. 2. Khi Vi = 1,8V cho VE = 1,8V – 0,7V = 1,1V neân: IE = VE / RE = 1,1V / 100 = 11 mA. 3. Ta coù VD = (VCC – VCEbh –VE) = 5V – 0,2V – 1,3V = 3,5V ! .. RE 100. H.7.4. 7.5. Cho maïch thuùc LED nhö H. 7.5 . Transistor coù   50 vaø LED coù VF = 1,8V khi daãn 1. Tính trị số điện trở RD để giới hạn dòng Qua LED baèng 15 mA. 2. Tính RB để có trị IC / IB = 20 khi transistor Dẫn bão hòa với Vi = 5V.. VCC +5V RD. ID. Giaûi:. LED. 1. Tính RD: V CC  R D I D  V D  V CEbh    Giaûi: R D  V CC V D V CEbh  ID 5V  1,8V  0, 2V   3V  200 15mA 15mA 2. Tính RB: V i  R B I B  V BE  RB . Vi. RB. NPN. IB. H.7.5. V i  V BE  V i  V BE  5V  0, 7V  4,3V  5, 74k  IB 15mA / 20 0, 75mA I C 20. 7.6 .Cho maïch thuùc LED baèng transistor pnp (H.7.6). Transistor coù VBE = 0,7V;. . min.  50 ; VCEbh = 0,2V; xung vaøo VCC +5V. giao hoán giửa 0V và 2V. 1. Tính doøng qua LED 2. Điện thế 2 đầu LED.. RE 150. Vi. Giaûi: 1. AÙp duïng ñònh luaät Kirchhoff vaøo voøng thu – neàn :. RB 1k IB. + VEB Q. IE + VEC LED. H.7.6 3.

(30) V CC  R E I E  V EB  R B I B  V i  V CC  V EB  V i  IE  R E   R B    1  . 5V  0, 7V  2V 2,3V   0,150k   1k  51 150  19, 6. 2,3V  13,56mA 169, 6 Doøng qua LED laø IC = IE = 13,56mA 2. Aùp dụng định luật Kirchhoff ở vòng thu-phát: V CC  R E I E  V CE  V D  . V D  V CC  R E I E  V CE  5V  0,150k  13,56mA   2V   5V  2, 034V  0, 2V  2, 766V. Cách thúc LED này thường được sử dụng để điều khiển các LED 7 đoạn anod chung trong kỹ thuật số với Vi là xung lấy từ bộ vi xử lý(máy tính ) hay vi điều khiển . Cách điều khiển này có lợi là 1 đầu LED được nối xuoáng ñieåm chung( mass). 7.7. Cho mạch khuếch đại transistor ráp CE. Mạch có RC = 0,6 k  . Transistor coù :   50; r e  40; r o   . 1. Tính tổng trở vào Ri, tởng trở ra RO 2. Tính độ lợi thế AV, độ lợi dòng AI. Giaûi : 1. Tính tổng trở R i   r e  50  40   2000  2, 0k  R o  r O R C  R C  0, 6k   600 '. 2. Tính độ lợi 600 Vo   RC    15 AV  40 Vi re Io Ic A I      50 Ii Ib 7.8. Cho mạch khuếch đại transistor ráp CE. Mạch có RC = 3,9 k  ; RB = 30 k  . Transistor coù caùc thoâng soá sau: h ie  2,1k ; h fe    75; h re  h oe 0 1. Tính tổng trở vào Ri, tởng trở ra RO 2 .Tính độ lợi thế AV, độ lợi AI. Giaûi : 1. Tính tổng trở: 4.

(31) R i  h ie   r e  2,1k  ' R i  R B R i  30 2,1  1,97k . 2k . ' R o  R o R C  R C  3,9k  2.Tính độ lợi: ' 75  3,9  h feR C h fe Z L Vo     139, 21  139 AV  2,1 Vi h ie h ie hoặc tính từ : R C   R C   3,9  139 AV   2,1/ 75 h ie h fe re. Io Ic A I    75 Ii Ib  RB   30   75  A IB  A I     70  30  2,1   R B  h ie . Tính độ lợi côngsuất: A p  AV AI  139  70   9730 7.9. Cho mạch khuếch đại transistor ráp CE. Mạch có RC = 2,2 k  , R1 = 33 k  , R2 =12 k  , RE = 1k  . Caùc tuï ñieän lieân Vcc lạc và tụ phân dòng có trị lớn không +20V ảnh hưởng đến cách phân giải mạch. . RC Transistor coù thoâng soá sau: R1 Co 2,2k 33k 10uF h fe    80; hoe  1/ r o 0 Ci 10uF. Vo. NPN Vi R2 12k. RE 1k. +. 1. Tính trò soá ñieåm tónh Q 2. Tính tổng trở vào Ri, tởng trở ra RO 3. Tính độ lợi thế AV, độ lợi AI. 4. Veõ maïch ñieän töông ñöông.. CE. Giaûi : 1. Tính tri soá ñieåm Q:. V BB . 12 R2 20V  5,33V  5, 4V V CC  33  12 R1  R 2. R1R 2  33 12  k   8,8k  R1  R 2 33  12  5, 4  0, 7 V  4, 7V  52 A V BB  V BE  IB  R B     1 R E 8,8k   811k   89,8k  RB . 5.

(32) I C   I B  80  52  A   4,187  4, 2mA V CE  V CC   R C  R E  I C  20   2, 2  1 k   4, 2mA   20  13, 45  6,56V. Heä soá oån ñònh nhieät: R B  1  8,8  9,8 S I  1 1 RI 2. Phaân giaûi AC: 26mV VT r e  I CQ  4, 2mA  6, 2 R i   r e  80  6, 2   496 ' R i  R B R i  8,8 0,5 . 500. 8,8  0,5 .  470 8,8  0,5 2, 2k  Vo   RC    354,85 AV  6, 2 Vi re ' R o  R o R C  R C  2, 2k . 6.

(33) BAØI TAÄP Ch.8. MẠCH TÍCH TRỬ NĂNG LƯỢNG. 8.1 Cho maïch theo hình 8.1 , duøng nguyeân lyù choàng chaäp tính doøng i1(t). Giaûi: L - Khi cho Is(t) = 0 hở, ta có mạch ở H8.1b i1(t) 1H di L  Ri  Vs vs(t) + dt 1V Giaûi cho ta ( xem laïi lyù thuyeát) V i1a  t   S 1  et /  R 1 1  1  et /  mA, t  0,   ms 3 3 H.8.1 L ia(t) vs(t) 1V. i1b. 1H. +. R 3k. R 3k. is(t) 1A. -. Khi cho Vs (t) = 0 noái taét, ta coù maïch 8.1.b vaø coù maïch töông ñöông ôp3 H.8.1.c. Giaûi cho :. i1b  t  . is(t) 1A. L 1H. H.8.1a. -. R 3k. H.8.1b. i1b. L 1H. R 3k. Vs1 1  et    1  et   mA  R. + -. Doøng ñieän toång coäng cho :. 1  i1  t   i1a  t   i1b  t     1 1  e t   mA 3  4 i1  t   1  e t   mA 3. Vs1 =Ris(t) 3V. H.8.1.c. 1.

(34) 8.2.. R1 1k. Cho mạch ở H.8.2 với R1 = 1 k  , R2 = 2 k  , vaø C = 10  F , vS = 3V. Tính ñieän theá toång coäng ở ngõ ra sau khi t =0 (sau khi đóng mạch) trở đi.. 3V. Giaûi:. va . +. C 10uF. -. R2 2k. vc -. R2 2 vs  3V  2V R1  R2 1 2. RTH  R1 R2 . 1.2 2  k 1 2 3.   RTH C  .103  10.106 F   2 3 vC  t   2 1  e t  . 8.3.. +. vs. a. 20 ms 3. Xét mạch ở H.8.3. Trước khi công tắc đóng tụ đã nạp trước đến Vs = 2V. Khi công tắc đóng tại t = 0. Tìm biểu thức vc(t) khi t > 0. Tính vC(t). Giaûi : Ta có điện thế hai đầu tụ cho :. K vs 1V. +. R a. t=0 + vc -. C. -. vc  t   v f   v f  vi  e t   1  1  2  et   1 e. H.8.3. t . 8.4 . Cho mạch đảo INV1 thúc INV2 ở H.8.4a. . Mạch tương ứng được vẽ ở H.8.4.b . Caùc ñieåm A,B,C bieåu dieãn giaù trò logic vA,vB, vC. 1. Viết biểu thức thời gian lên tr và Vs thời gian xuống tf của mạch biểu diễn ỡ H.8.4.a . Giả sử Các mạch đảo tuân theo RL qui tắc tĩnh với điện thế ngưỡng VIL = VOL = VL. vaø VIH = VOH = VH. Lưu ý: Thời gian lên của INV1 là thời gian + + vB cần có để chuyển trạng thái từ điện thế vB vA thấp nhất vB đạt được (cho bởi cầu chia thế RL và RON. Tương tự, thời gian xuống của là thời gian vB cần để chuyển trạng thái từ điện thế lớn nhất (là vB) để vI từø 0V đến bước INV1 chuyeån leân Vs taïi ngoõ vaøo vA. H.8.4a A B. Vs RL. +. Vc. -. INV2. 2. C.

(35) 2. Tính trị số thời gian trể tpd của INV1 trong mạch ở H. 8.4a vớ RON = 1 k  , RL = 10RON, CGS = 1 nF, Vs = 5V, VL = 1V vaø VH=3V? Giaûi : Maïch töông ñöông : Vs. Vs. RL. RL vIN Vo. vIN. vo CGS. CGS. RON. vIN>VT. vIN < vTH. 1. MOSFET daãn cho : RON VOL  VS RL  RON Khi MOSFET ngöng cho : VOH  VS Lần lượt tí nh được :   V V S H tr    RL CGS  ln  R ON  V V S  S RON RL .      .   R  VL  VS ON  RON  RON RL tf   CGS   VS  VH  RON  RL   R  VS  VS ON RON RL  2. tpd = 8,2  s.        . 3.

(36) BAØI TẬP Ch. 9 Mach loc. 9.1 Tính biên độ và pha của các biểu thức sau:. 1.. 8  j 7   5e j 30.  e   0,3  j0,1 8,5  j34   20e   60   cos10  j sin10   25e 37e   25e 10e  14  j13 1  j 2  j 39o. 0.  j 25o. 2. 3. 4.. 0. j 20o. j 20o. o. j 23o. j 27o. 13e j 3015o  j1,5  6e1 j 300        . Đáp số: 1. Biên độ = 16,8 Pha = 13,754o 2. Biên độ = 45,47 Pha = 18o 3. Biên độ = 2136 Pha = 78o 4. Biên độ = 47,3 Pha = -15o 9.2 Viết biểu thức H(jw) = Vo/Vi, biên độ H  j  và pha H  j  theo  trong bốn trường hợp sau: R. vi. +. R. C. ejwt -. (a). + vo. +. L 1H. C =1uF. i(t). vi 2ejw -. L. (b). + vo -. vi + =5ejwt -. i(t). (c). + R vo 1M -. i(t). + vi =10ejw -. (d). 1. + R vo 10 -.

(37) Đáp số:. 1.. Vo  Vi. 2.. Vo  Vi. 3.. Vo  Vi.  1  e j ,   arctan   2   RC   L   R 2. 4.. Vo  Vi.  L  e j ,   arctan    2 R    L  R  . 1.  RC . 2. 1. e j ,   arctan   RC . L.  L  e j ,   arctan   2  R   L   R 2.  RC R. 2. 9.3 Cho mạch theo H.9.3 với R = 1k  , C1 = 20  F , C2 = 20  F . 1. Tính biên độ và pha của H(w) = Vo/Vi. 2. Cho vi(t) = cos(100t) + cos(1000t), tìm điện thế ra trạng thái dừng sin, vo(t).. C1 20uF. R 1k. +. Đáp số :. C2 20uF. vi(t) -. 1.. Vo  Vi. 1 1. . 2. + vo(t) -.  1  j  e , 2. 1002.      100  1 1 2. vo  t   cos 100t  45o   cos 10000t  89, 4o  200.01 2 2.   arctan  . 9.4.. Viết biểu thức của từng mạch điện sau đây : C2. Z. R. C. Z. R. L. Z. C1. R -. 2.

(38) Đáp số : R 1  j RC j RL 2. Z  R  j L j RC2  1 3. Z  jC   2C1C2 R  jC2. 1. Z . 3.

(39) Bài tập ch. 10 . Mạch tích hợp – IC. 10.1. Cho IC Op.amp. có độ lợi vòng hở AvOL = 180.000, được cấp điện đối xứng V  15V và điện thế ra bão hoà ( cực đại) V obh  V o max  14V . Tính trị số điện thế ngõ vào lớn nhất Vid max mà biên độ ra không bị biến dạng. Giaûi: Ta coù: 14V V obh   77, 78V V id max  AvOL 180.000 10.2. Mạch khuếch đại thuật toán ( Op. amp.) có độ khuếch đại cách vi sai Avc = 8.000 và độ lợi thế cách chung Avc = 12. Tính hệ số truất thải cách chung CMRR. Giaûi: Ta coù: 8.000 CMRR  Avd   666, 67 12 Avc CMRR(dB)  20 log(666, 67)  56, 48dB 10.3. Cho mạch khuếch đại đảo dấu ( H.1). 1. Viết biểu thức Av. 2. Tính Avd với các trị số RI và RF sau: RI ( k  ) RF(k  ) a. 1 10 b. 10 20 c. 1 100 d. 1,5 75. RF vi. RI. Op-Amp. vo. Đáp số: R 1. AV   F H.1 RI 2. a. -10 H.1 b. – 2 RF c. – 100 99k d. – 50 vo 10.4.Cho mạch khuếch đại không đảo dấu ( H.2) : Tính : RI 1. Trò soá Av. 1k 2. Biên độ tín hiệu ra . vi Tín hieäu ra coù bò bieán daïng khoâng? 20mVpp Giaûi: 1. Av = 1+99 = 100. H.2 2. Vopp = Av. Vipp =100(20mVpp) = 2Vpp  Vopp khoâng bò bieán daïng. Baøi taäp ÑTCB ch.8. -. 1. -. Nguyeãn thaønh Long.

(40) 10.5.Cho maïch coäng theo h. 3. Tính trị số độ lợi Av toàn mạch. Giaûi: V1 V 2 V 3    V o  R F    R1 R 2 R 3  3V   0,5V 0,8V  100k       10k  20k  100k  . RF 100k. R1 10k. V1 0.5V V2 0.8V. R2 20k i1. i4. R3 100k i2. V3 -3V. vo. i3.  5V  4V  (3V )  6V. H.3 10.6. Cho mạch khuếch đại điện thế được điều khiển bằng cách đóng/ mở các bậc Si ( h. 4). Tính độ lợi điện thế tương ứng khi bậc Si đóng ( ON) và các bậc còn lại hở ( OFF). Giaûi:. R4 1k R3 10k S4 S3 R2 100k S2 R1 1M S1. Ta có kết quả cho bởi bảng sau: 1k. Si đóng S1 S2 S3 S4. RF ( kOhm) 1.000 100 10 1. Av -1000 -100 -10 -1. vi. vo. H. 4 10.7.Cho mạch khuếch đại trừ ( H. 5). Tính ñieän theá ra Vo . Giaûi:. RF. R. Tính được:  RF     V 01    R F V 2  V o    R1   R2 . R v1 100k 2V. 200k. 100k O.A .1. R1 50k -v1. R2. Thay trị số vào được: 200  200  2V   1V    V o   100  50 . O.A.2 vo. H.5. 100k. v2 1V.    8V  2V   (6V ) . H. 5.  6V. Baøi taäp ÑTCB ch.8. -. 2. RF 50k. -. Vi 1,8V. RINguyeãn thaønh Long 10k.

(41) 10.8.Cho mạch Khuếch đại vi sai theo h.6 1. Vieát phöông trình vo theo vi . 2. Tính trò soá vo. Giaûi: Ta coù: Vo . RF V 2  V 1  R F V 1  V 2  RI RI. Thay vaøo: 5o  2V  1,8V   5  0, 2   10  1V. Vo . H.6. 10.9.Cho mạch khuếch đại đảo dấu với RI = 100k  và RF = 20k  , Vi = 2,5V. Tính trò soá vo. Cho bieát maïch coù teân maïch gì. Giaûi: Độ lơiï thế: R F   20  0, 2 AV   100 RI Ñieän theá ra: Vo = - Av.Vi = - 0,2( 2,5V) = - 0,5V Vì điện thế ngõ ra Vo nhỏ hơn điện thế ngõ vào Vi nên mạch được gọi mạch chia ( thay vì maïch nhaân). 10.10. Cho maïch tích phaân ( H. 7 ) , cho tín hieäu vaøo C 0.1uF là sóng vuông có biên độ Vipp = 5V . 1. Tín hieäu ra coù daïng soùng gì? iF 2. Biên độ tín hiệu ra. Op-Amp3 Ri Giaûi: vi 1k 0V 5V 1kHz ii. 1. Daïng soùng vaøo tam giaùc Có biên độ A = h.s: 2,5V 0  t  T / 2  Vi 2,5V T / 2  t  T. vo. H.7. Ñieän theá ra : 1 t 1 t v idt    0 RC RC v i 1 T /2 2,5 2,5 T  2,5dt    0 RC 2 fRC RC 2 Vo  2,5 T /2t T 2 fRC Vo . 0t T /2. 2.Thay trò soá vaøo:. Baøi taäp ÑTCB ch.8. -. 3. -. Nguyeãn thaønh Long.

(42) Vo . 2,5V  12,5V 2 1kHz 1k   0,1 F . là dạng sóng tam giác có biên độ từ -12,5V đến +12,5V. vi + 2,5V. -2,5V. 0. Vo + 12,5V. 0. -12,5V 10.11. Cho maïch vi phaân ( h. 8) . RF Cho bieát daïng soùng tín hieäu ra khi tín hieäu vaøo laø: 15k a. soùng tam giaùc iF b. soùng vuoâng. C 0.05uF Giaûi: 0V Haøm soá soùng ra : vipp dv i 4V 1kHz ii v o   RC dt a. Khi tín hieäu vaøo laø soùng tam giaùc , ta coù: t A 0t T /2 T /2 H.8  vi t A T /2t T T /2 Vaäy daïng soùng ra: d  At  A   v o   RC      RC     h.s. dt  T / 2   T /2 laø daïng soùng vuoâng. Baøi taäp ÑTCB ch.8. -. 4. -. vo. Nguyeãn thaønh Long.

(43) V o  2 RCAf  2 15k   0, 05 F  2V 1kHz   3V. vi +2V 0 -2V vo + 3V. t. 0. t. -3V a. Khi tín hieäu vaøo laø soùng vuoâng: v i  A  h.s.. d  A   RC dt Daïng soùng ra coù daïng xung nhoïn (gai)(haøm delta  ). v o   RC. vi. t 0. vo. t 0. taàn soá caøng cao xung caøng nhoïn vaø caøng khích nhau ( chu kyø caøng nhoû).. Baøi taäp ÑTCB ch.8. -. 5. -. Nguyeãn thaønh Long.

(44) BAØI TẬP Ch11. Năng lượng và Công suất. 11. 1 Mạch Inverter được thiết kế bằng transistor NMOS và tải RL thúc tụ CL. Điện thế cấp điện Vs và MOSFET có điện trở RON, điện thế thềm VTH. GIả sử logic 0 = 0V và logic 1 = Vs volt. 1. Xác định công suất trạng thái tĩnh tiêu thụ bởi inveter khi cho 0 tác động vaøo ngoõ vaøo cuûa noù. 2. Xác định công suất trạng thái tĩnh tiêu thụ bởi inveter khi cho 1 tác động vaøo ngoõ vaøo cuûa noù. 3. Xác định công suất tĩnh và công suất động tiêu thụ bởi Inveter khi cho liên tiếp chuổi xung 01010101….tác động vào ngõ vào. Giả sử sự chuyển tiếp tín hiệu ( 0  1, hoặc 1  0) xãy ra vài T giây, và hơn nữa T rất lớn hơn thời hằng của mạch. 4. Giả sử ngõ vào như ở câu 3, cho biết thừa số nào làm cho công suất động bò giaûm neáu: a. T tăng theo thừa số 2, b. Vs giảm theo thừa số 2. c. CL tăng theo thừa số 2 ? 5. Giả sử mạch Inverter thoả qui luật tĩnh với điện thế ngưỡng cao và thấp tương ứng VIH = VH , VOL = VL. Cho biết MOSFET có RON và VTH. Giả sử VL < VTH < VH < VS, choïn trò soá RL trong soá haïng cuûa caùc thoâng soá khaùc cuûa maïch sao cho coâng suaát tieâu thuï cuûa maïch Inverter laø toái thieåu. Đáp số: 1. Pstatic = 0 VS2 2. Pstatic  RON  RL 3. Pstatic  4. 5.. VS2 , 2  RON  RL . Pdynamic . VS2 RL2CL.  RON  RL . 2. T. a. phân nữa, b. phần tư, c. phân nữa, Làm cực đại RL.. 11.2 Bài tap này nhằm khảo sát công suất tiêu tán bởi mạch logic nhỏ. Mạch gồm có mạch Inveter ghép nối tiếp và cổng NAND ở H. 11.1 . Mạch có hai ngõ vào A và B, và moat ngõ ra Z. Tín hiệu vào là tuần hoàn với chu kỳ T4. Giả sử RON của mỗi MOSFET là zero ( không). 1. Vẽù dạng sóng ngõ ra Z với 0  t  T4 . Giả sử CG và CL đều bằng zero. 2. Suy ra công suất tĩnh thời gian trung bình tiêu thụ bởi mạch theo Vs, RL, T1, T2, T3, và T4. Công suất tĩnh thời gian trung bình được định nghĩa là. 1.

(45) năng lượng tổng cộng tiêu thụ bởi cổng trong suốt chu kỳ 0  t  T4 chia 3.. 4.. 5. 6.. cho T4 Giờ giả sử CG và CL khác không. Suy ra công suất động thời gian trung bình tiêu thụ bởi mạch theo Vs, RL, T1, T2, T3, và T4. Đồng thời giả sử thời haèng cuûa maïch nhoû hôn T1, T2-T1, T3-T2, vaø T4-T3. Tính trị công suất tĩng và động thời gian trung bình với VS = 5V, RL = 10 k  , CG = 100 fF, CL = 1 pF, T1 = 100 ns, T2 = 200 ns, T3 = 300 ns, vaø T4 = 600 ns. Cho biết lượng năng lượng tiêu thụ bởi mạch trong một phút với các thông số cho ở câu 4 ? Cho biết phần trăm công suất tiêu thụ tổng cộng thời gian trung bình giảm neáu ñieän theá caáp ñieän Vs giaûm ñi 30% ?. Vs. Vs. RL. RL. Z. A. CG. CL. B. H.11.1. 5V A ..... 0 t 5V B ..... 0 T1 T2 T3. t. T4 2.

(46) Đáp số 2.. VS2  T1  T2  T4    RL  T4 . VS2 3.  CG  2CL  T4. 4. Pstatic = 2,9 mW, Pdynamic = 87,5 W 5. 0,18 j 6. 51% 11.3 Một mạch gồm N Inverter, với N>>1. Mỗi Inverter được thiết kế bằng transistor NMOS và điện trở RL. Điện thế cấp điện Vs và điện trở khi MOSFET daãn laø RON. Ñieän theá theàm cuûa NMOS laø VTH. Cho bieát caùc inverter gheùp noái tieáp thaønh chuoåi. Tính coâng suaát tónh tieâu thuï cuûa maïch.. Đáp số: Pstatic.  N  VS2    2  RL  RON . 3.

(47) Baøi tập Chương 12 : Mạch Diod I. Maïch chænh löu vaø loïc 12.1. Cho maïch chænh löu 1 baùn kyø coù ñieän theá xoay chieàu vi = 40 sin t , f = 50 Hz; điện trở tãi RL = 1 k  ; diod có VD = 0,7 V khi dẫn. 1. Vẽ dạng sóng 2 đầu tãi. 2. Tính ñieän theá VLDC vaø doøng ñieän trung bình ILDC cuaû taõi. Giaõi:. 1. Xem laïi giaùo trình 2. Xem Vp >> VD , neân coù theå boõ qua VD . Tính : VLDC = Vp /  = 0,318 Vp = 0,318 ( 40 ) = 12,72 V Vaø : ILDC = VLDC / RL = 12,72 / 1k  = 12,72 mA. Chuù yù : Có thể tính ILDC trước rồi tính VLDC sau: ILDC = Ip /  = Vp / (  RL) = 0,318 ( 0,04) = 12,72 mA VLDC = ILDC RL = 12,72 ( 1 k  ) = 12,72 V. 12.2 Cho mạch cầu chỉnh lưu toàn kỳ ( 4 diod) coù vi = 150 sin t , f = 50 Hz ,RL = 2k  1. Giải thích cách hoạt động của mạch. 2. Tính ñieän theá trung bình vaø doøng ñieän trung bình cuûa taõi.. D1 vi 150sinwt 50Hz. D4. Giaõi: 1. Xem laïi giaùo trình 2. Ñieän theá trung bình cuûa taõi: VLDC = 2 VM /  = 0,636 VM = 0,636 ( 150) = 95,40 V Doøng ñieän trung bình qua taõi: ILDC = VLDC / RL = 95,40 / 2.103 = 47,70 mA. 12.3. Cho maïch chænh löu theo hình veõ: 1. Trình bày cách hoạt động và vẽ dạng sóng ngõ ra ( nay đủ chi tiết ). vi 2.Tính ñieän theá trung bình VLDC vaø Vpsinwt 50Hz doøng ñieän trung bình ILDC cuûa taõi khi: a. Vihd =10V ( VD = 0,7V) b. Vihd =100V ( xem VD = 0V). Hướng dẫn: 1. Xem giaùo trình 2. a. VLDC = - 4,275V ; ILDC = - 2,138 mA b. VLDC = - 44,97V; ILDC = - 22,49 mA. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 1. D2. D3. RL 2k. D RL 2k +. Nguyeãn thaønh Long.

(48) 12.4 Cho mạch chỉnh lưu toàn kỳ 2 diod có Vihd = 6V, RL = 10  , VD = 0,7V. Tính VLDC vaø ILDC khi maïch loïc coù: 1. C = 1000  F . 2. C = 2000  F Giaõi: 1. Tính với C = 1000uF :    1  0, 005  V LDC  V p  V D  1    6 2  0, 7 1  6   4 f R LC   (10)(1000)(10 )    8, 4  0, 7 1  0,5   7, 7  0,5   3,85V. . ILDC = VLDC / RL = 3,85 / 10 = 385 mA 2. Tính với C = 2000uF  1  V LDC  V p  V D  1    6 2  0, 7  4 f R LC . . . 0, 005  10  4(50)(10)(2000)( 10.   8, 4  0, 7 1  0, 25   7, 7  0, 75   5,8V. 6.   ). ILDC = VLDC / RL = 5,8 / 10 = 580 mA. 12.5. Cho mạch chỉnh lưu toàn kỳ 4 diod ( cầu chỉnh lưu) có Viac = 6 V, f = 50Hz; RL = 30  , tuï loïc C = 1000uF. Tính VLDC, ILDC vaø Vrp. Giaõi: 1. Tính VLDC:    1  0, 005  V LDC  V p  2V D  1    6 2  1, 4 1  6   4 f R LC   (30)(1000)(10 ) . . .   8, 4  1, 4 1  0,166   7  0,84   6, 02V. 6V. ILDC = VLDC / RL = 6 / 30 = 200 mA 2. Tính Vrp : Vrp = ( Vp – 2VD)( 0,005/ RL C = 7 ( 0,166) = 1, 162 V. 12.6.Cho mạch cầu chỉnh lưu với biến thế hạ thế có tỉ số vòng 14:1 . Điện thế cấp cho cuoän sô laø vi = 340 sinwt , 50Hz. Tính: 1. Điện thế đỉnh và điện thế hiệu dụng của cuộn thứ. 2. Trị số đỉnh ngược mà diod chỉnh lưu phải chịu đựng . Giaõi: 1. Điện thế cuộn thứ: 1 n2 V ip  V 1 p  340  24, 285V  24,30V 14 n1 V ihd . Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. V ip 24,3   17,185V 2 1, 414. 2. Nguyeãn thaønh Long.

(49) 12.7. 2. Tính: PIV = Vip = 24,30V Cho mạch chỉnh lưu toàn kỳ 2 diod sử dụng biến thế có điểm giữa có tỉ số voøng17:1. Tính: 1. Điện thế hiệu dụng của cuộn thứ. 2. Điện thế đĩnh ngược tác động lên diod khi ngưng dẫn. Giaõi: 1. Điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp: 1 n2 V ihd  V 1   220   12,94V 17 n1 2. PIV: Vop = Vip – VD = 12,94( 2 ) – 0-,7 = 18,30 – 0,7 = 17,6 V PIV = 2 Vop = 2 ( 17,6) = 35,2 V.. 12.8 Cho boä caáp ñieän ñôn giaûn ( chænh löu 2 diod vaø loïc ) coù tæ soá voøng bieán theá 18:1; ñieän theá caáp ñieän cuoän sô Vs = 220 V; tuï loïc C = 2000uF, RL = 10  .Tính: 1. Ñieän theá trung bình vaø doøng ñieän trung bình ngoõ ra. 2. Điện thế dợn sóng Vrp và hệ số dợn sóng r% của mạch chỉnh lưu. Giaõi: 1. Ñieän theá trung bình vaø doøng ñieän trung bình: 1 n2 V ihd  V 1   220   12, 22V 18 n1 V ip  V ihd 2  12, 22 1, 414   17, 28V  0, 005  V LDC  V ip  V D  1    17, 28  0, 7 1  0, 25   R LC   12, 435 V  16,58  0, 75   12, 435V  I LDC  LDC   1, 243 A 10 RL 2. Điện thế dợn sóng: 0, 005  16,58  0, 25   4,145V V rp  V ip  V D  R LC. V rp  2,3934V 2, 4V 3 2, 4 V r  rhd   0,145 V LDC 12, 45 hay r% = 14,5%. Có thể tính trực tiếp từ công thức : 0, 29 %  14,5% r% = R LC V rhd . Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 3. Nguyeãn thaønh Long.

(50) Nhận xét: sinh viên có thể tính như trên với RL lần lượt 20; 50; 100  …; ta thấy tãi càng lớn ( hay dòng tãi càng lớn , điện trở tãi càng nhõ) thì độ dợn sóng càng lớn và ngược lại dòng tãi càng nhõ ( hay điện trở càng lớn ) thì độ dợn sóng càng nhoõ . 12.9. Cho boä caáp ñieän ñôn giaûn ( chænh löu 4 diod vaø loïc ) coù tæ soá voøng bieán theá 10:1; ñieän theá caáp ñieän cuoän sô Vs = 240 V; tuï loïc C = 500uF, RL = 100  .Tính: 1.Ñieän theá trung bình vaø doøng ñieän trung bình ngoõ ra. 2.Điện thế dợn sóng Vrp và hệ số dợn sóng r% của mạch chỉnh lưu. Giaõi: 3. 1. Ñieän theá trung bình vaø doøng ñieän trung bình: 1 n2 V ihd  V 1   240   24V 10 n1 V ip  V ihd 2  24 1, 414   33,94V  0, 005  V LDC  V ip  V D  1     33,94  1, 4 1  0,1  R LC    32,54  0,9   29, 28V V LDC  0, 292 A  292mA 100 4. Điện thế dợn sóng: V rp  V ip  V D  32,54  0,1  3, 254V I LDC . V rp 3, 25  1,88V 3 1, 732 1,88 V r  rhd   0, 0645 V LDC 29, 25 hay r% = 6,45%. Có thể tính trực tiếp từ công thức : 0, 29 %  6, 45% . r% = R LC V rhd . 12.10. Cho bộ cấp điện đơn giãn như ở bài tập 2.9 nhưng với tụ lọc C = 2000uF và tãi RL = 15  . Tính laïi VLDC , ILDC vaø r% Đáp số: VLDC = 27,12V; ILDC = 1,808A Vrhd = 3,14 ; r% = 9,6 %. 12.11 Tính hệ số dợn sóng của bộ cấp điện có VLDC = 27,9 V và ILDC = 50mA và tụ lọc C = 100uF. Đáp số: Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 4. Nguyeãn thaønh Long.

(51) V LDC 27,9   558 I LDC 50mA 0, 29 0, 29 r%  % %  5,19% 558 100uF  R LC RL . 12.12 Tính trị số tụ lọc C để có được hệ số dợn sóng không vượt quá 5% cho mạch chỉnh lưu và lọc toàn kỳ với điện thế và dòng điện của tãi lần lượt là 5V và 10mA. Giaõi: Trị số điện trở tãi: RL = VLDC / ILDC = 5V / 10 mA = 500  Trò soá ñieän dung : 1 0, 29 0, 29 C    116 F 4 3 f rR L rR L 2500 Chọn C bằng 100  F hoặc 150  F . C càng lớn hệ số dợn sóng càng nhõ hơn. 12.13. Thiết kế mạch chỉnh lưu bán kỳ và lọc để có điện thế DC cấp cho tãi là 50V với hệ số dợn sóng  1% . Cho biết tãi có trị RL = 3.3k  . Giaõi: Doøng qua taõi: ILDC = VLDC/RL = 50V / 3.3 k  = 15 mA Điện thế dợn sóng: Vrhd = r VLDC = 0,01 x 50V = 0,5V Trò soá ñieän dung cuûa tuï loïc : C = 0,58 / ( r RL) = 0,58 / (1% x 3,3k  ) = 1757  F Choïn C = 2000  F Điện thế AC cuôn thứ cấp cần có : Vip = Vop + VD 50 V Tỉ số vòng biến thế phải sử dụng: V s V 1 n1 220     4, 4 V ip V 2 n 2 50 12.14. Cho biết trị số điện thế đỉnh ngược các diod phải chịu khi ngưng dẫn trong caùc maïch sau ñaây: 1. Chỉnh lưu bán kỳ ( nữa sóng) 2. Chỉnh lưu toàn kỳ 2 diod 3. Chỉnh lưu toàn kỳ 4 diod ( cầu chỉnh lưu ) Đáp số: 1. PIV = Vip 2. PIV = 2Vip 3. PIV = Vip. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 5. Nguyeãn thaønh Long.

(52) Giaûi thích: a. Trong trường hợp 1 và 3 do khi ngưng dẫn , diod chỉnh lưu chỉ bị tác động ở 2 cực của nó một điện thế bằng điện thế cuộn thứ cấp biến thế Vip. b. Trong trường hởp 2 , diod chỉnh lưu phải chịu điện thế của cả 2 cuộn thứ caáp hay baèng 2Vip II. Maïch oån aùp Zener 12.15. Cho mạch chỉnh lưu toàn kỳ và lọc có điện thế ngõ ra khi không tãi là VL NL= 16,58V vaø khi coù taõi nay VLFL = 14,5 V. Tính heä soá ñieàu taõi cuûa boä caáp ñieän ñôn giaûn treân.. Giaõi : Ta coù heä soá ñieàu theá theo ñònh nghóa: V L V LNL  V LFL 16,58  14,5    0,1434 SL  14,5 VL V LFL hay : SL% = 0,1434x100%=14,34% Nhận xét: Với bộ cấp điên đơn giản thì hệ số điều thế có trị số lớn, và do đó không phải là bộ cấp điện lý tưởng.Muốn có hệ số điều thế tốt ( thật nhõ) phải sử dụng theâm caùc maïch oån aùp. 12.16. Cho maïch oån aùp ñôn giaûn theo hình sau , diod Zener coù VZ = 20V, IZK = 5mA, IZM = 200mA. RL = 400  , RS = 100  . Tính: 1. Điện thế ngõ ra ( 2 đầu tãi). 2. Trị số dòng I1 ; IL; IZ .Cho biết diod Zener có hoạt động tốt hay không? 3. Khi hở tãi diod Zerner có còn hoạt động hay không? 4. Cho biết điện trơ RS phải có công suất bao nhiêu để không bị hư. Giaõi: Rs 1. VODC = VZ = 20V. 100 V iDC  V Z 30V  20V   100mA + + I1  100 Rs VoDC VZ ViDC RL 20V V ODC V Z 20V 30V    50mA 2. I L  400 RL R L 400    100  50  50 mA I Z I1 I L Do : I Zk  I Z  I ZM nên diod Zener hoạt động tốt. 3. Khi tãi hở IL = 0 A ( hay RL ->  ) , IZ = I1 = 100mA < IZM = 200mA nên diod Zener vẫn hoạt động tốt. Ta coù theå xeùt theo trò soá coâng suaát nhö sau: Coâng suaát cuûa diod Zener luùc naøy baèng : PZ = VZ IZ = VZ I1 = 20V x 100mA= 2000mW = 2W. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 6. Nguyeãn thaønh Long.

(53) Coøn coâng suaát toái ña cuûa diod Zener baèng: PZM = VZ IMZ = 20V x 200mA = 4W Vậy PZ < PZM nên diod Zener vẫn hoạt động tốt. 4. Công suất tiêu tán nhiệt của điện trở giới hạn Rs: 2 2 P RSM  I 1 R S   0,1A  100   1W Vậy phải chọn điện trở có công suất làm việc  2W ( chọn công suất ít nhất gắp đôi lần công suất lớn nhất của diod tiêu tán trong mạch). 12.17. Cho mạch ổn áp như ở bài 2.16. nhưng vơí diod Zener có VZ = 20V, PZM = 10W; tãi RL = 200  , RS = 20  ; ViDC thay đổi từ 24V đến 30V. Tính : 1. Trị số dòng điện cực đại và cực tiểu tương ứng của diod Zener. 2. Công suất cực đại tương ứng của diod Zener và điện trở Rs.. Giaõi: 1. Ta có dòng tãi không đổi bằng: 20V V L V ODC    0,1A IL  200 RL RL Khi Vi thay đổi, ta có dòng I1 thay đổi và có : V i max  V Z 30V  20V   0,5 A I 1max  20 Rs V i min  V Z 24V  20V   0, 2 A I 1min  20 Rs Do đó diod Zener có trị thay đổi : I Z max  I 1max  I L  0,5 A  0,1A  0, 4 A I Z min  I 1min  I L  0 A  0,1A  0,1A Dòng cực đại IZM của diod Zener cho bởi: P ZM  10W  0,5 A I ZM  20V VZ Do IZmax < IZM nên diod Zener hoạt động tốt. 2. Công suất Diod Zener thay đổi: P Z max  I Z maxV Z  0, 4 A  20V   8W P Z min  I Z minV Z  0,1A  20V   2W. Do PZmax < PZM nên diod Zener hoạt động tốt. Công suất tiêu tán nhiệt của điện trở Rs: 2 2 P RS max  I 1max R s   0,5  20   5W 2 P RS min  I 1min R s   0, 2   20   0,8W Vậy phải chọn điện trở có công suất  10W . 2. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 7. Nguyeãn thaønh Long.

(54) 12.18 Muoán thieát keá maïch oån aùp ñôn giaûn trong ñieáu kieän coù saún nguoàn ViDC = 16V ; Rs = 1k  ; diod Zener coù VZ = 10V; PZM= 400mW. 1. Cho biết mạch có hoạt động hay không khi sử dụng tãi RL = 1,2k  và khi RL = 3k  . 2. Trong điều kiện mạch hoạt động tốt , tính các trị sau : I1 ; IL ; IZ và PZ. Giaõi: 1. Khi RL = 1,2k  vaø chöa maéc diod Zener vaøo maïch ta coù ñieän theá treân taõi : 1, 2 RL 16V  8, 73V < Vz V LDC  V iDC  1  1, 2 Rs  RL Do đó mạch ổn áp không hoạt động được . 2. Khi RL = 3k  vaø chöa maéc diod Zener vaøo maïch,ñieän theá cuûa taõi : 3 RL 16V  12V > Vz V LDC  V iDC  1 3 Rs  RL Vậy diod Zener hoạt động tốt và khi đó điện thế trên tãi ( hay điện thế ngõ ra) baèng: VLDC = VZ = 10V. 3. Khi mạch ổn áp hoạt động ta tính được : V iDC  V Z 16V  10V   6mA I1  1k  RS V LDC 10V   3,33mA IL  3k RL I Z  I 1  I L  6mA  3,33mA  2, 67 mA Ta coù: P ZM  0, 4W  40mA I ZM  10V VZ Do có IZ < IZM nên 1 lần nữa ta thấy diod Zener hoạt động tốt khi chọn tãi bằng 3k  trong caùc ñieàu kieän nhö treân. 12.19 Thieát keá maïch oån aùp Zener trong ñieàu kieän sau: Ñieän theá caáp ñieän DC thay đổi trong khoãng 20V – 24V , điện trở tãi thay đổi từ 100  đến 500  , diod Zener có VZ = 10V và rz không đáng kể , dòng IZmin = 14 mA, IZM = 140mA. 1. Xác định trị số RS để mạch luôn hoạt động ( trong 2 trường hợp xấu nhaát). 2. Cho biết trị số các linh kiện phải chọn để ráp mạch. Giaõi: 1. Để mạch ổn áp luôn hoạt động tốt Rs phải thoả điều kiện: V Z V iDC max  V Z V  R s  iDC min I Z max  I L min I Z min  I L max Tính lần lượt:. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 8. Nguyeãn thaønh Long.

(55) 10V VZ   0,1A R L max 100 10V VZ   0, 02 A I L max  R L min 500 thay vào bất đẳng thức trên ta được:  24  10 V    20  10 V Rs 140  20  mA 14  100  mA I L min . 87,5  R s  87, 7. 3.. Choïn linh kieän : Ta coù : PZmax = VZIZ = ( 10V) ( 140mA) = 1,4W vaø P Rs max  I. 2 1max.  V iDC max V Z. Rs  . . 2.   V R  s. Rs. iDC max. V Z . Rs. 2. 2.  14  2, 25W 87. Choïn Rs = 87  - 5W vaø Diod Zener coù VZ = 10V vaø PZM > 3W 12.20* Thiết kế mạch ổn áp với những điều kiên như ở bài 2.19 nhưng không cho trước trị số dòng IZ mà chỉ chọn tỉ lệ IZmin = 0,1 IZmax . Tính trị IZmax và RS để mạch ổn áp hoạt đông tốt trong 2 trường hợp xấu nhất nêu trên. Giaõi : Ở bài tập trên ta có bất đẳng thức tính Rs , nhưng giờ vì không biết trị số IZmin và IZmax nên ta phải tính trước IZmax bằng cách thay IZmin = 0,1 IZmax vào và suy ra: I L max V iDC max V Z  I L min V iDC min V Z   I Z max   V iDC min V Z 0,1I Z max V iDC max V Z         I L max V iDC max V Z IL min V iDC min V Z  V iDC min 0,9V Z 0,1V iDC max. . 100  24  10   20  20  10  29  0,9 10   0,1 24 .  140mA. Biết IZmax suy ra IZmin = 14mA , ta thay vào bất đẳng thức trên để tính Rs như ở bài taäp 2.19. 12.21.Cho mạch ổn áp sử dụng diod Zener 1N 5240 có VZ = 10V, rz = 10  , ViDC = 20V  2V , Rs = 100  , RL = 200  . 1. Tính sự thay đổi ở điện thế ngõ ra 2. Tính heä soá ñieáu theá Sv. Giaõi: 1. Sự thay đổi điện thế ngõ ra: V i  2V rz  10  2V   0,18V  V i 10  100 r z  Rs 2. Heä soá ñieàu theá: V o . Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 9. Nguyeãn thaønh Long.

(56) SV . V o. . 0,18  0.09 2. V i hoặc tính từ : 10 V o  rz   0, 0909  0,91 SV  V i r z  R s 10  100 12.22*.Thieát keâ maïch oån aùp ñôn giaûn duøng diod Zener coù Vz = 5V, rz = 10  , PZmzx = 400mW. Ñieän theá cung caáp Vi = 11V  2V . 1. Tính trị số RS ( có sai số 10%) và điện thế ngõ ra cực đại và cực tiểu ( khi khoâng taõi). 2. Tính hệ số ổn định (điều thế ) và tổng trở ra của mạch. 3. Cho biết điện trở tãi nhỏ nhất mà mạch ổn áp vẫn hoạt động tốt. Giaõi: 1. Ta coù: Dòng điện cực Zener cực đại : IZM = PZM / VZ = 0,4W/ 5V = 50mA Khi không có tãi ( IL = 0) thì IZmax = I1max, ta phải chọn Rs min để có được doøng I1max naøy:   V z 13  5 V V I 1 max  V iDC max V z  R s min  r z  iDC max   100 R s min r z 80mA I z max  R s min  100  10  90. Trong thöcï teá ta choïn Rs =100  ( chæ phaïm sai soá 10%). Coâng suaát tieâu taùn nhieät cuûa Rs : 2 2 P RS  I 1max R s  0, 08 10  0, 64W  Choïn Rs = 100  -1W Khi khoâng coù taõi, IZ = I1, neân ta coù: V iDC max  V Z 11  2  V  5V   80mA I Z max  I 1max  100 Rs V iDC min  V Z 11  2  V  5V   40mA I Z min  I 1min  100 Rs  I Z  I Z max  I Z min  80  40  40mA. V o max  V o  V o  V o  r z I Z  5V  10  40mA   5, 4V hay : Vo = 5V  V 0 = 5V  0,2V 2. Heä soá oån ñinh theá ( Heä soá ñieàu theá): V o 0, 4   10 hay Sv% = 10% SV  4 V i hoặc hệ số điều thế khi có tãi không đổi:. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 10. Nguyeãn thaønh Long.

(57) SV . r z  10  0, 0909  0, 091 hay 9,1% r z  R s 10  100. Tổng trở ra : R o  r z R s  10 100  9,1 3. Ta biết diod Zener sẽ không hoạt động khi IZ = IZK ( giả sử cho IZK = 0) và khi đó I1 = I Lmax ( ứng với RLmin) và khi đó Vo = Vz . Vậy ta có: Vo VL  I L max  R L min R L min V iDC V I1  R z  s   Vz  VL   V iDC V z  R L min    Rs Rs R L min  V iDC  V Z  trong điều kiện xấu nhất ta có với Rsmax và ViDC min, suy ra:    5  Vz R L min   100  125  Rs    95  V iDC min  V Z  Tuy nhiên để bảo đảm phải chọn Rs > 125+12,5= 137,5  (sai số điện trở 10%). 12.23. Xét bộ ổn áp giao hoán giảm - tăng thế có trị số lần lượt sau: Vi = 24 V, D = 0,4, R = 5  và tần số giao hoán f = 20 kHz. L = 400  H , C = 400  F .Cho biết dòng trung bình là 100A.Giả sử các linh kiện là lý tưởng. Tính: 1 Điện thế ngõ ra Vo 2. Trị số dòng điện cuộn cảm 3. Độ dợn sóng ngõ ra Giải: 1. Điện thế ngõ ra: D  04      16V 1 D  1  0, 4  2. Dòng điện cuộn cảm: 2 Vo V iD    5,33A IL 2 V iRD R 1  D  V o  V i. I max  I L . i L V iD V DT   i  7, 73 A 2 2 2L R 1  D . i L V iD V DT   i  2,93 A 2 2 2L R 1  D  3. Độ dợn sóng ngõ ra: I min  I L . Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 11. Nguyeãn thaønh Long.

(58) D 0, 4 V o V o    0, 01  %  1% 6 3 RCf 5  400x10  20x10  Vo Vo 12.24. Thiết kế bộ ổn áp giao hoán tăng thế với dòng cảm liên tục có trị số lần lượt sau: Vi = 12 V , Vo = 30 V, R = 50  và tần số giao hoán f = 25 kHz, độ dợn sóng không quá 1% Giả sử các linh kiện là lý tưởng. Cho biết các trị số phải chọn: 1. Hệ số định dạng. 2 Lmin 3. Trị cực đại và cực tiểu của dòng điện qua cuộn cảm L = 1,5 mH 4. Trị số điện dung C Giải: Ta lần lượt tính được: 1. Hệ số D: Vi Vo  1 D 12 V D  1 i  1  0, 6 30 Vo 2. Trị Lmin: D 1  D  R  0, 6 1  0, 6   50    96x106 H  96  H L min  2f 2  25x103  2. 2. để bảo đảm có dòng cảm liên tục ta chọn L có trị lớn hơn Lmin: L = 120  H 3. Dòng điện qua cuộn cảm: IL . 12V Vo Vi    1,5A 2 R 1  D  R 1  0, 6 2  50 . 12  0, 6  i L V i  DT   1, 2 A 2 2L 2 120x10 6   25.000 . i L  1,5  1, 2  2, 7A 2 i L  1,5  1, 2  0,3A I L min  I L  2 I L max  I L . 4. Trị số C: C. D. . 0, 6  48 F  50   25x103   0, 01.   R  V o  f 2  V i  Và tụ phải có điện thế làm việc WV = 2(Vo) = 2x30 = 60 V Cuộn cảm chịu dòng cực đại > 1,5 A. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 12. Nguyeãn thaønh Long.

(59) 12.25.Xét bộ ổn áp giao hoán (chuyển mạch) hạ thế có trị số lần lượt sau: Vi = 50 V , D = 0,4, L = 400  H , C = 100  F , R = 20  và tần số giao hoán f = 20 kHz. Giả sử các linh kiện là lý tưởng. Tính: 1. Điện thế ra Vo. 2. Trị cực đại và cực tiểu của dòng điện qua cuộn cảm L. 3. Điện thế dợn sóng ngõ ra. 4. Công suất vào, ra và hiệu suất. Giải: 1. Giả sử dòng điện qua cuộn cảm là liên tục, điện thế ngõ ra cho: V o  DV i  0, 4  50   20 V 2. Dòng điện cuộn cảm: 1   1 1 D  1  0, 4    1  0, 75  1.75A    20  I L max V o   6 3  20 2  400x10  20x10    R 2 Lf  1   1 1 D  1  0, 4   1  0, 75  0.25A I L min  V o     20   6 3  20 2  400x10  20x10    R 2 Lf  I L max  I L min  1, 75  0, 25  1, 0A I Ltb  2 2 i L I L max  I L min  1, 75  0, 27  1,5A Dòng trung bình :  I L max  I L min  I tb    D  1 0, 4   0, 4A 2   3. Độ dợn sóng ngõ ra: 1 D 1  0, 4 V o    0, 00469 2 2 V o 8 LC f 8  400x106 100x10 6  20x103  V o %  0, 469% Vo 4. Công suất và hiệu suất: 2 V o  20    20W Po  R 20 P i  V i I i  50  0, 4   20W 20   Po  1 P i 20  %  100% 2. Baøi taäp Ch. 2 ÑTCB. 13. Nguyeãn thaønh Long.

(60) ĐIỆN TỬ CƠ BẢN – CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Đề kiểm tra I. Vẽ mạch tương đương Thevenin của mạch điện cho ở H. 1 và tính trị VTH, RTH. R2. R4. 1. 1. R1 1. I. R3 2. 1A. R6 +. 1. +. 2 R5. R6 2. vo -. -. II. Vieát haøm soá ngoõ ra cuûa maïch logic sau vaø ruùt goïn A X B. Z. Y. III. Cho mạch khuếch đại MOSFET ở H.5.3. Giả sử mạch hoạt động theo qui tắc bảo hoà. MOSFET có điện thế ngưỡng VTH =0, nói cách khác, trong vùng bảo hoà MOSFET được đặc trưng bởi:. iDS . K 2 vGS 2. Vs. Các câu hỏi sau đây liên quan tới việc phân tích tín hiệu lớn của mạch khuếch đại: RL 1. Suy ra biểu thức liên hệ giữa điện thế ngoõ ra vaø ñieän theá ngoõ vaøo. 2. Xác định dải hiệu lực điện thế ngõ vào, vo daûi ñieän theá ngoõ ra vO, daûi doøng ñieän ra iO, MOSFET hoạt động trong vùng bảo hoà. + vi 3. Giả sử cho khuếch đại một điện thế AC iDS ngoõ vaøo vI, vaø ñieän theá DC offset baèng khoâng. Cho bieát tín hieäu vI coù trò soá ñöông vaø aâm ñu ñöa (swing) vaäy phaûi choïn ñieåm hoạt động sao cho mạch khuếch đại có dải điện thế đỉnh – đỉnh cực đại của vI. Suy ra điểm hoạt động ngõ ra vO và iDS tương ứng?.

(61)

DDT Bai tap Dien tu co ban

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về