Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử - CĐ Cơ điện Hà Nội

Chia sẻ: Bachtuoc999 Bachtuoc999 | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:251

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử với mục tiêu nhằm giúp các bạn sử dụng được điốt trong các việc xén, ghim áp và chỉnh lưu dòng điện. Nắm được các cách mắc mạch điện của Transistor lưỡng cực, Transistor trường. Sử dụng được các mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường. Lắp ráp và cân chỉnh chế độ tỉnh, chế độ động các mạch chỉnh lưu, các mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử - CĐ Cơ điện Hà Nội

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ****************** GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ( Lưu hành nội bộ ) Tác giả : Th.S Đỗ Trọng Thiều (chủ biên)
TÊN MÔ ĐUN: KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò mô đun: Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung và môn học điện kỹ thuật và môđun Đo lường điện – điện tử. Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề Ý nghĩa, vai trò mô đun: Kĩ thuật mạch điện tử một là một môn học giúp cho sinh viên bắt đầu làm quen với các kiến thức về thiết kế, tính toán các dụng mạch đã cho. Cung cấp cho sinh viên các kiến thức cần thiết có thể phát triển và lĩnh hội được các kiến thức của các môn chuyên nghành cao hơn. Mục tiêu của mô đun: Sử dụng được điốt trong các việc xén, ghim áp và chỉnh lưu dòng điện. Nắm được các cách mắc mạch điện của Transistor lưỡng cực, Transistor trường. Sử dụng được các mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường. Lắp ráp và cân chỉnh chế độ tỉnh, chế độ động các mạch chỉnh lưu, các mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường Ghép được các tầng khuếch đại với nhau để làm thành một thiết bị điện tử đơn giản. Sử dụng được các mạch khuếch đại dùng IC (OP AMP). Nghiêm túc tuân thủ nội quy học tập, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Nội dung của mô đun: Tên các Thời gian Số bài trong Lý Thự Kiể Tổng TT mô đun thuyế c m số t hành tra*
1 Bài 1: Các mạch chỉnh lưu 15 04 10 01 2 Bài 2: Các mạch lọc nguồn cơ bản 8 04 04 0 3 Bài 3: Các mạch xén và mạch ghim áp 07 03 04 0 4 Bài 4: Các mạch vi phân và tích phân 7 03 04 0 5 Bài 5: Những vấn đề chung của mạch 1 01 0 0 khuếch đại tín hiệu nhỏ 6 Bài 6: Các mạch khuếch đại tín hiệu 17 09 07 01 nhỏ dùng transistor lưỡng cực 7 Bài 7: Các mạch khuếch đại tín hiệu 15 06 08 01 nhỏ dùng transistor trường 8 Bài 8: Các kiểu mạch ghép tầng 7 03 04 0 khuếch đại 9 Bài 9: Mạch khuếch đại công suất đơn 6 02 04 0 hoạt động ở chế độ A 1 Bài 10: Mạch khuếch đại công suất 0 đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt 7 03 04 0 động ở chế độ B và AB 11 Bài 11: Mạch khuếch đại công suất đây kéo nối tiếp OTL hoạt động ở chế độ 05 02 02 01 AB 1 Bài 12: Mạch khuếch đại công suất đây 2 kéo nối tiếp OCL hoạt động ở chế độ 10 02 08 0 AB 1 Bài 13: Các mạch bảo vệ transistor 10 03 07 0 3 công suất lớn 14 Bài 14: Mạch khuếch đại tín hiệu biến 10 04 06 0 thiên chậm ghép trực tiếp 1 Bài 15: Khuếch đại một chiều có biến 05 02 03 0 5 đổi trung gian 16 Bài 16: Mạch ổn áp 10 04 05 01 17 Bài 17: Mạch khuếch đại vi sai 5 03 02 0 18 Bài 18: Vi mạch khuếch đại thuật toán 05 02 03 (OPAMP) Cộng 150 60 85 5 MỤC LỤC
BÀI 1 CÁC MẠCH CHỈNH LƯU Mã bài: MĐ 1301 Giới thiệu: Các mạch điện tử thường sử dụng linh kiện tích cực để tạo ra hay biến đổi hoặc xử lý các tín hiệu như điều chế, khuếch đại, chuyển đổi tín hiệu v.v.. . Các linh kiện tích cực hoạt động nguồn cung cấp một chiều (DC), nên mạch chỉnh lưu biến đổi nguồn xoay chiều (AC) thành nguồn một chiều (DC) rất cần thiết. Mục tiêu: Trình bày chính xác sơ đồ mạch điện, tác dụng của các linh kiện và các Ứng dụng của các mạch chỉnh lưu. Phân tích đúng nguyên lý hoạt động của các mạch chỉnh lưu bán kỳ, cả chu kỳ dùng 2 điốt, cả chu kỳ hình cầu, mạch nắn mạch áp. Lắp ráp và cân chỉnh các mạch chỉnh lưu đúng chỉ tiêu kĩ thuật. Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa được các hỏng hóc của các mạch chỉnh lưu. Nghiêm túc tuân thủ nội quy học tập, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Nội dung chính: Mạch chỉnh lưu một bán kỳ Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, tác dụng của linh kiện, nguyên lý hoạt động, dạng sóng và mức điện áp ngõ ra của mạch chỉnh lưu một bán kỳ.
Mạch điện và tác dụng của linh kiện Mạch điện Hình 6.1. Mạch chỉnh lưu một bán kỳ. Tác dụng của linh kiện Biến thế: Làm biến đổi mức điện áp nguồn xoay chiều ở ngõ vào, thành một hay nhiều mức điện áp xoay chiều khác nhau ở ngõ ra. Diode: Dùng chỉnh lưu điện áp nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều. Điện trở tải Rtải: Thiết bị tiêu thụ điện. Sơ đồ dạng sóng mạch chỉnh lưu một bán kỳ Hình 6.2. Dạng sóng mạch chỉnh lưu một bán kỳ.
Hình 6.3. Dạng sóng chạy mô phỏng mạch chỉnh lưu một bán kỳ. Nguyên lý hoạt động của mạch điện Khi cấp điệp áp nguồn xoay chiều (AC) ngõ vào cuộn sơ cấp biến thế, thì ngõ cuộn thứ cấp biến thế tạo ra điện áp xoay chiều. Xét ở bán kỳ dương (VAC> 0) thì diode D dẫn điện: nên biên độ đỉnh VmDC = VmAC V Giá trị V = (0,4 0,8)V rất nhỏ so với VmAC, nên có thể được bỏ qua giá trị V. Xét ở bán kỳ âm (VAC
Hình 6.4. Mạch chỉnh lưu một bán kỳ. Bước 2: Dùng đồng hồ VOM đo điện áp hiệu dụng (Vhd) theo bảng số liệu 1.1 Bảng số liệu 1.1 Điện áp AC 3V 4,5V 6V 7,5V 9V 12V VhdAC (V) VhdDC (V) Hệ số Nhận xét giá trị hệ số K11: ......................................................................................................................................... Bước 3: Thực hiện phép đo dùng dao động ký (Osillocope) Chọn mức điện áp AC ngõ vào 3V (VhdAC = 3V). Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp VAC, CH2 (CHB) đo điện áp VDC. Vẽ dạng sóng điện áp VAC(V), điện áp VDC(V) trên cùng hệ trục tọa độ.
Hình 6.5. Vẽ dạng sóng điện áp VAC, và VDC trên cùng hệ trục tọa độ. Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(AC) = ................................................................ Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(DC) = ................................................................ Tính V = Vm(AC) – Vm(DC) = ................................................................................ Tính hệ số A11 = ................................................ biết giá trị Vhd(AC) = A11Vm(AC). Tính hệ số B11 = ................................................ biết giá trị Vhd(DC) = B11Vm(DC). Mạch chỉnh lưu hai bán kỳ dùng 2 diode Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, tác dụng của linh kiện, nguyên lý hoạt động, dạng sóng và mức điện áp ngõ ra mạch chỉnh lưu hai bán kỳ dùng 2 diode. Mạch điện và tác dụng của linh kiện Mạch điện Hình 6.6. Mạch chỉnh lưu hai bán kỳ dùng 2 diode.
Tác dụng của linh kiện Biến thế đối xứng: Làm biến đổi mức điện áp nguồn xoay chiều ở ngõ vào, thành một hay nhiều mức điện áp xoay chiều đối xứng (U21= U22) khác nhau ở ngõ ra. Diode (D1, D2): Dùng chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành nguồn một chiều. Điện trở tải Rtải: Thiết bị tiêu thụ điện. Sơ đồ dạng sóng tín hiệu chỉnh lưu hai bán kỳ Hình 6.7. Dạng sóng mạch chỉnh lưu hai bán kỳ dùng 2 diode. Hình 6.8. Dạng sóng chạy mô phỏng mạch chỉnh lưu hai bán kỳ.
Nguyên lý hoạt động của mạch điện Khi có nguồn điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp của biến thế, thì các đầu cuộn thứ cấp tạo ra điện áp đối xứng nhau U21 = U22. Xét ở bán kỳ dương (U21> 0) thì D1 dẫn điện, D2 ngưng dẫn điện nên . D1 dẫn điện dòng điện nên biên độ đỉnh VmDC = VmAC V . Xét ở bán kỳ âm (U22> 0) thì D2 dẫn điện, D1 ngưng dẫn điện nên . D2 dẫn điện dòng điện nên VmDC = VmAC V . Giá trị V = (0,4 0,8)V rất nhỏ so với VAC có thể được bỏ qua V . Vậy điện áp ngõ ra gồm cả hai bán kỳ do D1, D2 luân phiên nhau dẫn. Đối với mạch chỉnh lưu toàn kỳ: UhdDC ≈ 0,636UmAC ≈ 0,9UhdAC. Dòng điện trên tải Rtải bằng 2 lần qua diode: IR = 2ID. Ứng dụng của mạch điện Tạo ra một bộ nguồn một chiều (DC) cung cấp cho các thiết bị đơn giản, mạch có hệ số độ gợn sóng nhỏ bằng 1/2 chỉnh lưu một bán kỳ. Tuy nhiên do biến thế đầu ra cuộn thứ cấp nguồn đối xứng có điểm giữa nối mass, nên cấu trúc biến thế phức tạp nên giá thành cao. Vì thế mạch chỉnh lưu này ít được dùng đến. Thực hành ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode Bước 1: Ráp mạch như hình 1.9 Hình 6.9. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode. Bước 2: Thực hiên phép đo dùng đồng hồ VOM Chọn mức điện áp xoay chiều (AC) ở ngõ ra của biến thế theo bảng số liệu 1.2 Bảng số liệu1.2
Điện áp AC ±4,5V ±12V ±24V VhdAC (V) VhdDC (V) Hệ số Nhận xét giá trị hệ số K12: ......................................................................................................................................... Bước 3: Thực hiện phép đo dùng dao động ký (Osillocope) Chọn mức điện áp ngõ vào VhdAC = ±12V. Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp VAC, CH2 (CHB) đo điện áp VDC. Vẽ dạng sóng điện áp VAC và VDC trên cùng hệ trục vào hình 1.10. Hình 6.10. Vẽ dạng sóng điện áp ngõ vào VAC, điện áp ngõ ra VDC. Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(AC) =................................................................ Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(DC) = ............................................................... Tính V = Vm(AC) – Vm(DC) =................................................................................ Tính hệ số A12 = ............................................. biết giá trị Vhd(AC) = A12Vm(AC). Tính hệ số B12 = ............................................. biết giá trị Vhd(DC) = B12Vm(DC). Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu dùng 4 Diode Mục tiêu:
Biết được sơ đồ mạch điện, tác dụng của linh kiện, nguyên lý hoạt động, dạng sóng và mức điện áp ngõ ra của mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu dùng 4 diode. Mạch điện và tác dụng của linh kiện Mạch điện Hình 6.11. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu dùng 4 Diode. Tác dụng của linh kiện Biến thế: Làm biến đổi mức điện áp nguồn xoay chiều ở ngõ vào, thành một hay nhiều mức điện áp xoay chiều khác nhau ở ngõ ra. Diode (D1, D2, D3, D4): Dùng để nắn điện chuyển nguồn điện áp xoay chiều (AC) thành nguồn một chiều (DC). Điện trở tải Rtải: Thiết bị tiêu thụ điện. Sơ đồ dạng sóng mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu dùng 4 Diode Hình 6.12. Sơ đồ dạng sóng mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 Diode.
Hình 6.13. Dạng sóng chạy mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu dùng 4 Diode. Nguyên lý hoạt động của mạch điện Xét ở bán kỳ dương (VAC> 0) thì D1, D3 dẫn điện, D2, D4 ngưng dẫn điện. Diode D2, D4 ngưng dẫn điện nên dòng điện ID2 = ID4 =0. Diode D1, D3 dẫn điện và dòng điện Biên độ đỉnh VmDC = VmAC – 2V VmAC (xét diode lý tưởng V = 0). Dòng điện đi từ VA qua D1, kế tiếp qua Rtải, đến D3 cuối cùng là VB. Xét ở bán kỳ âm (VAC
Hình 6.14. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu dùng 4 Diode. Bước 2: Thực hiện phép đo dùng đồng hồ VOM Đo điện áp hiệu dụng VhdAC tại ngõ ra của biến thế theo bảng số liệu 1.3. Đo điện áp hiệu dụng DC (VhdDC) tại ngõ ra DC và ghi nhận kết quả đo tương ứng điện áp hiệu dụng AC vào bảng số liệu 1.3 Bảng số liệu 1.3 Điện áp AC 3V 4,5V 6V 7,5V 9V 12V VhdAC (V) VhdDC (V) Hệ số Nhận xét giá trị hệ số K13: ......................................................................................................................................... Bước 3: Thực hiện phép đo dùng dao động ký (Osillocope) Chọn mức điện áp ngõ vào VhdAC = 6V Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp VAC, CH2 (CHB) đo điện áp VDC. Vẽ dạng sóng điện áp VAC , điện áp VDC trên cùng hệ trục vào hình 1.15 Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(AC) = ............................................................... Xác định giá trị biên độ đỉnh Vm(DC) = ............................................................... Tính V = (VmAC VmDC) / 2...............................................................................
Hình 6.15. Vẽ dạng sóng điện áp VAC , điện áp VDC. Tính hệ số A31 = ............................................... Biết giá trị Vhd(AC) = A31Vm(AC). Tính hệ số B31 =................................................ Biết giá trị Vhd(DC) = B31Vm(DC). Tính hệ số C31 = ............................................... Biết giá trị Vhd(DC) = C31Vhd(AC). Mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode Mục tiêu: Biết được sơ đồ mạch điện, dạng sóng ngõ ra, nguyên lý hoạt động, mức điện áp ngõ ra, ứng dụng và thực hành ráp mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 diode . Mạch điện và tác dụng của linh kiện Mạch điện
Hình 6.16. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode. Tác dụng của linh kiện Biến thế đối xứng: Làm biến đổi mức điện áp nguồn điện xoay chiều ở ngõ vào, thành một hay nhiều mức điện áp xoay chiều đối xứng (U21= U22) khác nhau ở ngõ ra. Diode (D1; D2; D3; D4): Nắn điện nguồn điện xoay chiều thành nguồn một chiều. Tụ điện C1, C2: Nạp xả điện làm ổn định mức điện áp ngõ ra DC. Tải RL: Thiết bị tiêu thụ điện. Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode Hình 6.17. Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 diode.
Hình 6.18. Mô phỏng mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng có tụ điện. Hình 6.19. Mô phỏng mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng không có tụ điện. Nguyên lý hoạt động của mạch điện Xét ở bán kỳ dương ngõ vào AC thì (U21> 0; U22
Diode 1N 4007 (số lượng 4); Tụ C1, C2 trị số 2200μF 50V; Tải RL= 10kΩ. Hình 6.20. Mạch chỉnh lưu hình cầu đối xứng dùng 4 Diode. Bước 2: Thực hiện phép đo dùng đồng hồ VOM Đo điện áp hiệu dụng AC (VhdAC) tại ngõ ra của biến thế theo bảng số liệu 1.4 Bảng số liệu 1.4 Điện áp AC 4,5V 12V 24V VhdAC (V) +VhdDC (V) VhdDC (V) Nhận xét hai giá trị điện áp +VhdDC ; VhdDC............................................................................................................... Bước 3: Thực hiện phép đo dùng dao động ký (Osillocope) Chọn mức điện áp ngõ vào VhdAC = 12V. Vẽ dạng sóng VAC , VDC vào hình 1.21 Chọn kênh CH1 (CHA) đo điện áp VAC = 12V; CH2 (CHB) đo điện áp +VDC. Hình 6.21. Vẽ dạng sóng điện áp VAC , điện áp +VDC trên cùng hệ trục.