Giáo trình Kỹ thuật thiết kế mạch điện tử

Chia sẻ: VH Khoi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:292

Thêm vào BST

Báo xấu

1.559
lượt xem 868
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong chương này, chúng ta khảo sát một số mạch ứng dụng căn bản của diode bán dẫn ( giới hạn ở diode chỉnh lưu và diode zener_ Các diode đặc biệt khác sẽ được bàn đến lúc cần thiết). Tuỳ theo nhu cầu ứng dụng, các mô hình lý tưởng, gần đúng hay thực sẽ được đưa vào trong công việc tính toán mạch.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật thiết kế mạch điện tử

Chương 1: M ch Diode Chương 2: M ch Phân C c Và Khu ch i Tín Hi u Nh Dùng BJT Chương 3: M ch Phân C c Và Khu ch i Tín Hi u Nh Dùng FET Chương 4: nh hư ng c a n i tr ngu n tín hi u (Rs) và t ng tr t i (RL) lên m ch khu ch i Chương 5: áp ng t n s c a BJT và FET Chương 6: Các d ng liên k t c a BJT và FET Chương 7: Op-Amp Khu ch i và ng d ng Chương 8: M ch khu ch i h i ti p (Feedback Amp) Chương 9: M ch khu ch i công su t (Power Amp) Chương 10: M ch dao ng (Oscillators) mercury@Updatesofts.com Ebooks Team
TÀI LI U THAM KH O ***** 1. Fleeman. Electronic Devices, Discrete and intergrated. Printice Hall- International 1988 2. Boylestad and Nashelsky Electronic devices and Circuitstheory. Printice Hall- International 1988 3. J.Millman Micro Electronics, Digital and Analog, Circuits and Systems. Mc.Graw Hill Book Company 1979. 4. Couglin Operational Amplifiers and Linear intergrated circuits. Printice Hall- International 1988 5. Trương Văn Tám Giáo trình linh ki n ñi n t .
CHƯƠNG I: M CH DIODE Trong chương này, chúng ta kh o sát m t s m ch ng d ng căn b n c a diode bán d n (gi i h n diode ch nh lưu và diode zener - Các diode ñ c bi t khác s ñư c bàn ñ n lúc c n thi t). Tùy theo nhu c u ng d ng, các mô hình lý tư ng, g n ñúng hay th c s ñư c ñưa vào trong công vi c tính toán m ch. N i dung: 1.1 ðư ng th ng l y ñi n. 1.2 Diode trong m ch ñi n m t chi u. 1.3 Diode trong m ch ñi n xoay chi u. 1.4 M ch c t( Clippers). 1.5 M ch ghim áp( Clampers). 1.6 M ch dùng diode zener. 1.7 M ch ch nh lưu b i áp. 1.1 ÐƯ NG TH NG L Y ÐI N (LOAD LINE): Xem m ch hình 1.1a Ngu n ñi n m t chi u E m c trong m ch làm cho diode phân c c thu n. G i ID là dòng ñi n thu n ch y qua diode và VD là hi u th 2 ñ u diode, ta có:
Trong ñó: I0 là dòng ñi n r ngh ch η=1 khi ID l n (vài mA tr lên) η=1 Khi ID nh và diode c u t o b ng Ge η=2 Khi ID nh và diode c u t o b ng Si Ngoài ra, t m ch ñi n ta còn có: E - VD - VR = 0 T c E = VD + RID (1.2) Phương trình này xác ñ nh ñi m làm vi c c a diode t c ñi m ñi u hành Q, ñư c g i là phương trình ñư ng th ng l y ñi n. Giao ñi m c a ñư ng th ng này v i ñ c tuy n c a diode ID = f(VD) là ñi m ñi u hành Q. 1.2. DIODE TRONG M CH ÐI N M T CHI U - Ngư c l i khi E < VK, m ch ñư c xem như h , nên: ID = IR = 0mA ; VR = R.IR = 0V ; VD = E - VR = E
1.3. DIODE TRONG M CH ÐI N XOAY CHI U - M CH CH NH LƯU 1.3.1 Tr trung bình và tr hi u d ng. 1.3.2 M ch ch nh lưu n a sóng. 1.3.3 Ch nh lưu toàn sóng v i bi n th có ñi m gi a. 1.3.4 Ch nh lưu toàn sóng dùng c u Diode. 1.3.5 Ch nh lưu v i t l c. M ch ch nh lưu là ng d ng thông d ng và quan tr ng nh t c a diode bán d n, có m c ñích ñ i t ñi n xoay chi u (mà thư ng là d ng Sin ho c vuông) thành ñi n m t chi u. 1.3.1. Khái ni m v tr trung bình và tr hi u d ng 1.3.1.1. Tr trung bình: Hay còn g i là tr m t chi u Tr trung bình c a m t sóng tu n hoàn ñư c ñ nh nghĩa b ng t ng ñ i s trong m t chu kỳ c a di n tích n m trên tr c 0 (dương) và di n tích n m dư i tr c 0 (âm) chia cho chu kỳ. M t cách t ng quát, t ng ñ i s di n tích trong m t chu kỳ T c a m t sóng tu n hoàn v(t) ñư c tính b ng công th c: M t vài ví d : D ng sóng Tr trung bình
1.3.1.2. Tr hi u d ng: Ngư i ta ñ nh nghĩa tr hi u d ng c a m t sóng tu n hoàn( thí d dòng ñi n) là tr s tương ñương c a dòng ñi n m t chi u IDC mà khi ch y qua m t ñi n tr R trong m t chu kì s có năng lư ng t a nhi t b ng nhau.
Vài thí d :
D ng sóng Tr trung bình và hi u d ng Hình 1.6 1.3.2. M ch ch nh lưu n a sóng (m t bán kỳ) Trong m ch này ta dùng ki u m u lý tư ng ho c g n ñúng c a diode trong vi c phân tích m ch. D ng m ch căn b n cùng các d ng sóng (thí d hình sin) ngõ vào và ngõ ra như hình 1.7
Diode ch d n ñi n khi bán kỳ dương c a vi(t) ñưa vào m ch Ta có: - Biên ñ ñ nh c a vo(t) Vdcm = Vm - 0.7V (1.6) - Ði n th trung bình ngõ ra: - Ði n th ñ nh phân c c ngh ch c a diode là: VRM=Vm (1.8) Ta cũng có th ch nh lưu l y bán kỳ âm b ng cách ñ i ñ u diode. 1.3.3. Ch nh lưu toàn sóng v i bi n th có ñi m gi a M ch cơ b n như hình 1.8a; D ng sóng 2 cu n th c p như hình 1.8b
- bán kỳ dương, diode D1 phân c c thu n và d n ñi n trong lúc diode D2 phân c c ngh ch nên xem như h m ch (hình 1.9) - bán kỳ âm, diode D2 phân c c thu n và d n ñi n trong lúc diode D1 phân c c ngh ch nên xem như h m ch (Hình 1.10) Ð ý là trong 2 trư ng h p, IL ñ u ch y qua RL theo chi u t trên xu ng và dòng ñi n ñ u có m t hai bán kỳ. Ði n th ñ nh 2 ñ u RL là: Vdcm=Vm-0,7V (1.9) Và ñi n th ñ nh phân c c ngh ch m i diode khi ngưng d n là: VRM=Vdcm+Vm=2Vm-0,7V (1.10) - D ng sóng thư ng tr c 2 ñ u RL ñư c di n t hình 1.11
Ngư i ta cũng có th ch nh lưu ñ t o ra ñi n th âm 2 ñ u RL b ng cách ñ i c c c a 2 diode l i. 1.3.4. Ch nh lưu toàn sóng dùng c u diode M ch cơ b n - bán kỳ dương c a ngu n ñi n, D2 và D4 phân c c thu n và d n ñi n trong lúc D1 và D2 phân c c ngh ch xem như h m ch. Dùng ki u m u ñi n th ngư ng, m ch ñi n ñư c v l i như hình 1.13
- bán kỳ âm c a ngu n ñi n, D1 và D3 phân c c thu n và d n ñi n trong lúc D2, D4 phân c c ngh ch xem như h m ch (Hình 1.14) T các m ch tương ñương trên ta th y: - Ði n th ñ nh Vdcm ngang qua hai ñ u RL là: Vdcm =Vm-2VD=Vm-1.4V (1.12) - Ði n th ñ nh phân c c ngh ch VRM m i diode là: VRM=Vdcm+VD=Vm-VD VRM =Vm-0,7V (1.13) Ð ý là dòng ñi n trung bình ch y qua m i c p diode khi d n ñi n ch b ng 1/2 dòng ñi n trung bình qua t i. 1.3.5. Ch nh lưu v i t l c Ta xem l i m ch ch nh lưu toàn sóng v i bi n th có ñi m gi a. Như k t q a ph n trên: - Ði n th ñ nh 2 ñ u RL là: Vdcm=Vm-0,7V - Ði n th trung bình 2 ñ u RL là: VDC=0,637Vdcm
N u ta thay RL b ng 1 t ñi n có ñi n dung C. Trong th i ñi m t t=0 ñ n t=T/4, t C s n p nhanh ñ n ñi n th ñ nh Vdcm. N u dòng r c a t ñi n không ñáng k , t C s không phóng ñi n và ñi n th 2 ñ u t ñư c gi không ñ i là Vdcm. Ðây là trư ng h p lý tư ng. Th c t , ñi n th trung bình thay ñ i t 0,637Vdcm ñ n Vdcm. Th c ra ngu n ñi n ph i cung c p cho t i, thí d RL m c song song v i t C. bán ký dương t C n p ñi n ñ n tr Vdcm. Khi ngu n ñi n b t ñ u gi m, t C phóng ñi n qua RL cho ñ n khi g p bán kỳ k ti p t C m i n p ñi n l i ñ n Vdcm và chu kỳ này c l p ñi l p l i. Hình 1.16 mô t chi ti t d ng sóng 2 ñ u t C (t c RL). Hi u th sóng dư ñ nh ñ i ñ nh ñư c ký hi u là Vr(p-p).
Do ñi n th ñ nh t i ña là Vdcm nên ñi n th trung bình t i thi u là Vdcmin=Vdcm-Vr(p-p) * H s sóng dư: (ripple factor) Ta xem l i d ng sóng 2 ñ u RL. B ng nguyên lý ch ng ch t, ta có th xem như ñi n th 2 ñ u t i b ng t ng c a thành ph n m t chi u VDC v i thành ph n sóng dư xoay chi u có t n s g p ñôi t n s c a ngu n ñi n ch nh lưu. Vì th i gian n p ñi n thư ng r t nh so v i th i gian phóng ñi n nên d ng c a thành ph n sóng dư có th xem g n ñúng như d ng tam giác
H s sóng dư quy t ñ nh ch t lư ng c a m ch ch nh lưu. * Phương trình ñi n th sóng dư N u g i ic là dòng phóng ñi n c a t ñi n có ñi n dung C và VC là ñi n th 2 ñ u t ñi n thì: N u s thay ñ i ñi n th 2 ñ u t là tuy n tính thì dòng ñi n ic là dòng ñi n m t chi u. N u coi sóng dư có d ng tam giác thì dòng phóng c a t là h ng s và ký hi u là IDC. Ðó chính là dòng ñi n qua t i V i f là t n s c a ngu n ñi n ch nh lưu. N u g i fr là t n s sóng dư, ta có
Như v y sóng dư t l thu n v i dòng ñi n trung bình qua t i và t l ngh ch v i ñi n dung C. Sóng dư s tăng g p ñôi khi ch nh lưu n a sóng vì lúc ñó f=fr 1.4. M CH C T (Clippers) 1.4.1 M ch c t n i ti p. 1.4.2 M ch c t song song. M ch này dùng ñ c t m t ph n tín hi u xoay chi u. M ch ch nh lưu n a sóng là m t thí d ñơn gi n v m ch c t. 1.4.1. M ch c t n i ti p D ng căn b n như hình 1.20. Hình 1.21 cho thâý ñáp ng c a m ch c t căn b n ñ i v i các d ng sóng thông d ng khi coi diode là lý tư ng.
Bây gi n u ta m c thêm m t ngu n ñi n th m t chi u V n i ti p v i diode như hình 1.22b. N u tín hi u vào vi(t) có d ng hình sin v i ñi n th ñ nh là Vm thì ngõ ra s có d ng như hình v 1.22c v i ñi n th ñ nh Vm-V t c V0=Vi-V (coi diode lý tư ng) 1.4.2. M ch c t song song * M ch căn b n có d ng Hình 1.24 là ñáp ng c a m ch c t song song căn b n v i các d ng sóng thông d ng (diode lý tư ng) * M ch có phân c c
Ta cũng có th m c thêm m t ngu n ñi n th 1 chi u V n i ti p v i diode. D ng sóng ngõ ra s tùy thu c vào c c tính c a ngu n ñi n m t chi u và diode. Thí d : ta xác ñ nh v0 c a m ch ñi n hình 1.25 khi vi có d ng tam giác và diode xem như lý tư ng - Khi diode d n ñi n: v0=V=4V - Khi vi=V=4V, Diode ñ i tr ng thái t ngưng d n sang d n ñi n ho c ngư c l i - Khi viV=4V, diode ngưng d n ⇒ Vo= vi Hình 1.26 là d ng và biên ñ c a ngõ ra v0 1.5. M CH GHIM ÁP (M ch k p - clampers) Ðây là m ch ñ i m c DC (m t chi u) c a tín hi u. M ch ph i có m t t ñi n, m t diode và m t ñi n tr . Nhưng m ch cũng có th có m t ngu n ñi n th ñ c l p. Tr s c a ñi n tr R và t ñi n C ph i ñư c l a ch n sao cho th i h ng τ=RC ñ l n ñ hi u th 2 ñ u t gi m không ñáng k khi t phóng ñi n (trong su t th i gian diode không d n ñi n). M ch ghim áp căn b n như hình 1.27 Dùng ki u m u diode lý tư ng ta th y: - Khi t: 0 → T/2 diode d n ñi n,t C n p nhanh ñ n tr s V và v0=0V
- Khi t: T/2 → T, diode ngưng, t phóng ñi n qua R. Do τ=RC l n nên C x ñi n không ñáng k , (thư ng ngư i ta ch n T≤10τ). Lúc này ta có: v0=-2V Ði m c n chú ý là trong m ch ghim áp biên ñ ñ nh ñ i ñ nh c a vi và vo luôn b ng nhau. Sinh viên th xác ñ nh v0 c a m ch ñi n hình 1.29 1.6. M CH DÙNG DIODE ZENER: 1.6.1 Diode zener v i ñi n th ngõ vào vi và t i RL c ñ nh. 1.6.2 Ngu n vi c ñ nh và RL thay ñ i. 1.6.3 T i RL c ñ nh, ñi n th ngõ vào vi thay ñ i. Cũng tương t như diode ch nh lưu, v i diode zener ta cũng dùng ki u m u g n ñúng trong vi c phân gi i m ch: Khi d n ñi n diode zener tương ñương v i m t ngu n ñi n th m t chi u vz (ñi n th zener) và khi ngưng nó tương ñương v i m t m ch h . 1.6.1. Diode zener v i ñi n th ngõ vào vi và t i RL c ñ nh M ch căn b n dùng diode zener có d ng như hình 1.30 Khi vi và RL c ñ nh, s phân tích m ch có th theo 2 bư c: