Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Kỹ thuật mạch điện tử 1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
Tên mô đun: Kỹ thuật mạch điện tử 1
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
Vĩnh Phúc, năm 2018
1
Mục lục
Bài 1: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor lưỡng cực............... 5
1.1. Những vấn đề chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ........................................ 5
1.1.1. Khái niệm........................................................................................................ 5
1.1.2. Phương pháp phân cực cho Transistor.............................................................. 5
1.2. Mạch khuếch đại phát chung (CE)...................................................................... 6
1.2.1 Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện........................................................ 6
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện................................................................ 7
1.2.3. Ứng dụng của mạch phát chung....................................................................... 8
1.2.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch.............................................................................. 9
1.3. Mạch khuếch đại gốc chung (CB)..................................................................... 12
1.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện..................................................... 12
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện............................................................... 13
1.3.3 Ứng dụng của mạch khuếch đại gốc chung. .................................................... 14
1.4 . Mạch khuếch đại góp chung (CC).................................................................... 14
1.4.1. Lắp mạch khuếch đại B chung ...................................................................... 14
1.4.2. Tác dụng của linh kiện.................................................................................. 15
1.4.3. Ứng dụng của mạch khuếch đại góp chung.................................................... 16
1.4.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 17
Bài 2: Các kiểu mạch ghép tầng khuếch đại............................................................. 18
2.1. Mục tiêu Các vấn đề chung của mạch ghép tầng............................................... 18
2.1.1. Định nghĩa..................................................................................................... 18
2.1.2. Sơ đồ khối của mạch ghép tầng...................................................................... 19
2.2. Mạch ghép tầng bằng tụ điện (RC).................................................................... 19
2.2.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 19
2.2.2. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng bằng tụ điện.......................................... 20
2.2.3. Ứng dụng của mạch điện................................................................................ 22
2.2.4. Lắp ráng và cân chỉnh mạch........................................................................... 25
2.3. Mạch ghép tầng bằng biến áp........................................................................... 25
2.3.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 25
2.3.2. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng bằng biến áp.......................................... 25
2.3.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 28
2.4. Mạch ghép tầng trực tiếp .................................................................................. 28
2.4.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 29
2.4.2. Ưu nhược điểm của mạch ghép tầng trực tiếp. ............................................... 29
2.4.3. Ứng dụng của mạch điện............................................................................... 29
2.4.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 30
2.5. Mạch khuếch đại CASCODE............................................................................ 33
2.5.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 33
2.5.2. Các đặc tính của mạch CASCODE. ............................................................... 34
2
2.5.3. ứng dụng của mạch điện. ............................................................................... 34
2.5.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 35
2.6. Mạch khuếch đại DALINGTON....................................................................... 36
2.6.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 36
2.6.2. Ứng dụng của mạch điện................................................................................ 36
2.6.3. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 36
2.5. Mạch khuếch đại CASCODE............................................................................ 36
2.5.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 36
2.5.2. Các đặc tính của mạch CASCODE. ............................................................... 37
2.5.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 38
2.6. Mạch khuếch đại DALINGTON....................................................................... 39
2.6.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện..................................................................... 39
2.6.2. Ứng dụng của mạch điện................................................................................ 39
2.6.3. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 40
2.7. Mạch khuếch đại vi sai ..................................................................................... 40
2.7.1. Mạch điện...................................................................................................... 40
2.7.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................... 40
2.7.3. Đặc điểm và mạch ứng dụng.......................................................................... 41
2.8. Khuếch đại thuật toán. ...................................................................................... 42
2.8.1. Khái niệm chung............................................................................................ 42
2.8.2. Mạch khuếch đại đảo ..................................................................................... 43
2.8.3. Mạch khuếch đại không đảo.......................................................................... 45
Bài 3: Mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động ở chế độ A .................................. 47
3.1. Định nghĩa và phân loại mạch khuếch đại công suất ......................................... 48
3.1.1 Định nghĩa...................................................................................................... 48
3.1.2. Phân loại........................................................................................................ 48
3.2. Mạch khuếch đại công suất đơn chế độ A có tải là điện trở.............................. 50
3.2.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện..................................................... 50
3.2.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................... 51
3.2.3. Ứng dụng của mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động ở chế độ A có tải là
điện trở.................................................................................................................... 52
3.2.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 52
3.3. Mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động ở chế độ A có tải ghép biến áp........ 53
3.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện.................................................... 53
3.3.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................... 54
3.3.4. Ứng dụng của mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động ở chế độ A có tải
ghép biến áp. ........................................................................................................... 54
Bài 4: Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OTL hoạt động ở chế độ AB .... 54
4.1. Những vấn đề chung về mạch khuếch đại công suất đẩy kéo ............................ 54
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý............................................................................................. 54
3
4.1.2. Nhiệm vu linh kiện ........................................................................................ 54
4.1.3. Nguyên lý hoạt đông...................................................................................... 55
4.2. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OTL hoạt động ở chế độ AB........ 55
4.2.1. Sơ đồ nguyên lý............................................................................................. 55
4.2.2. Nguyên lý hoat đông...................................................................................... 55
Bài 5: Mạch khuếch đại công suất đây kéo nối tiếp OCL hoạt động ở chế độ AB.... 56
5.1. Định nghĩa....................................................................................................... 56
5.2. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OCL hoạt động ở chế độ AB........ 56
5.2.1. Sơ đồ nguyên lý............................................................................................. 56
5.2.2. Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch: ........................................................ 57
Bài 6 : Mạch khuếch đại công suất dùng IC............................................................. 57
6.1. Mạch khuếch đại công suất dùng IC LA4440.................................................... 58
6.1.1. Sơ đồ mạch điện ............................................................................................ 58
6.1.2. Chức năng nhiệm vu linh kiện ....................................................................... 58
6.1.3. Lắp ráp và cân chỉnh mạch............................................................................. 59
6.2. Mạch khuếch đại công suất dùng IC TDA 2030................................................ 60
6.2.1. Sơ đồ mạch điện ............................................................................................ 60
6.2.2. Chức năng nhiệm vu linh kiện ....................................................................... 60
Bài 7: Các mạch bảo vệ Transistor công suất lớn
Thời gian: 6 giờ .............. 61
7.1. Định nghĩa........................................................................................................ 62
7.2. Mạch bảo vệ Transistor công suất lớn bằng phương pháp cắt nguồn cho các
Transistor công suất lớn........................................................................................... 62
7.2.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện..................................................... 62
7.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện............................................................... 62
7.3. Mạch bảo vệ Transistor công suất lớn bằng phương pháp cắt nguồn cho các
Transistor công suất lớn........................................................................................... 63
7.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện..................................................... 63
7.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện............................................................... 63
7.3.3. Lắp ráp và cân chỉnh các mạch bảo vệ Transistor công suất lớn..................... 64
7.3.2. Nguyên hoạt động của mạch điện................................................................... 65
Bài 8: Nguồn điện một chiều
Thời gian : 18 giờ.......... 66
8.1. Giới thiệu chung về nguồn điện một chiều........................................................ 67
8.1.1. Chức năng...................................................................................................... 67
8.1.2. Sơ đồ khối và chức năng các khối.................................................................. 67
8.2. Mach chỉnh lưu................................................................................................. 68
8.2.1. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ............................................................................ 68
8.2.2. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ biến áp có điểm giữa........................................ 69
8.2.3. Mạch chỉnh lưu cầu........................................................................................ 70
8.2.4. Mạch bội áp................................................................................................... 70
8.3. Mạch lọc........................................................................................................... 71
4
8.3.1. Tổng quan về mạch lọc.................................................................................. 71
8.3.2. Mạch lọc dùng tụ điện.................................................................................... 72
8.3.3. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện..................................................... 72
8.3.4. Nguyên lý hoạt động của mạch điện............................................................... 72
8.3.5. Ứng dụng của mạch dùng tụ điện................................................................... 74
8.3.6. Mạch lọc RC.................................................................................................. 74
8.3.7. Mạch lọc dùng cuộn dây................................................................................ 74
8.3.8. Mạch lọc LC.................................................................................................. 74
8.4. Mạch ổn áp....................................................................................................... 75
8.4.1. Những vấn đề chung về mạch ổn áp............................................................... 75
8.4.2. Mạch ổn áp đơn giản dùng Diode Zener ........................................................ 76
8.4.3. Mạch ổn áp tuyến tính nối tiếp dùng Transistor.............................................. 76
8.4.4. Mạch ổn áp tuyến tính song song dùng Transistor.......................................... 77
8.4.5. Mạch ổn áp dùng IC....................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 80
5
Bài 1: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor lưỡng cực
Giới thiệu:
Một đặc điểm nổi bật của cấu tạo tranzito là tính khuếch đại tín hiệu. Trong
trường hợp lắp mạch loại cực E chung (E-C), với một tín hiệu có biên độ điện áp nhỏ
đặt vào cực badơ B, ta cũng có thể nhận được tín hiệu có biên độ điện áp rất lớn tại
cực colectơ C. Tuỳ theo hệ số khuếch đại của tranzito, ta có thể nhận được tín hiệu lớn
gấp hàng chục, thậm chí hàng trăm lần tín hiệu ban đầu.
Nghiên cứu các mạch khuếch đại là nhiệm vụ quan trọng của người thợ sửa chữa
điện tử trong kiểm tra, thay thế các linh kiện và mạch điện tử trong thực tế.
Mục tiêu thực hiện
- Trình bày chính xác sơ đồ mạch điện, tác dụng của các linh kiện và các ứng dụng của
các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor lưỡng cực.
- Phân tích đúng nguyên lý hoạt động của các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng
Transistor lưỡng cực.
- Lắp ráp và cân chỉnh chế độ các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor lưỡng
cực đúng chỉ tiêu kỹ thuật.
- Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa được các hỏng hóc của các mạch khuếch đại tín
hiệu nhỏ dùng Transistor lưỡng cực.
- Cẩn thận đảm bảo an toàn thiết bị và dụng cụ
- Nghiêm túc, khoa học, tỉ mỷ
1.1. Những vấn đề chung về mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ
1.1.1. Khái niệm
Tín hiệu là sự biến đổi của một hay nhiều thông số của một quá trình vật lý nào
đó theo qui luật của tin tức. Trong phạm vi hẹp của mạch điện, tín hiệu là hiệu thế
hoặc dòng điện. Tín hiệu có thể có trị không đổi, ví dụ hiệu thế của một pin, accu; có
thể có trị số thay đổi theo thời gian, ví dụ dòng điện đặc trưng cho âm thanh, hình ảnh.
. . . Tín hiệu cho vào một mạch được gọi là tín hiệu vào hay kích thích và tín hiệu
nhận được ở ngã ra của mạch là tín hiệu ra hay đáp ứng.
Người ta dùng các hàm theo thời gian để mô tả tín hiệu và đường biểu diễn của
chúng trên hệ trục biên độ - thời gian được gọi là dạng sóng. Dưới đây là một số hàm
và dạng sóng của một số tín hiệu phổ biến.
1.1.2. Phương pháp phân cực cho Transistor
Về dạng sóng ta có tín hiệu sin, vuông, xung, răng cưa, v.v..
Về tần số là tín hiệu hạ tần, âm tần (AF), cao tần (HF), siêu cao tần (VHF), cực
cao tần (UHF), v.v., hoặc đôi khi phát biểu theo bước sóng: sóng rất dài (VLF), sóng
6
dài (LW), sóng trung bình (MW), sóng ngắn (SW), sóng centimet, sóng milimet, sóng
vi ba, sóng nanomet, v.v..
Về sự liên tục gồm có tín hiệu liên tục (continuous) và gián đoạn (không liên
tục) (discontinuous). Liên tục hay gián đoạn là xét về biên độ hoặc thời gian.
Về dạng sóng hay sự liên tục, người ta còn phân ra tín hiệu tương tự (analog)
hay liên tục thời gian (continuous_time) và tín hiệu số (digital) hay rời rạc thời gian
(discrete-time). Tín hiệu biến thiên liên tục về biên độ như hình 1.1 là tín hiệu tương
tự.Tín hiệu như hình 1.3a là tín hiệu số.
1.1.3. Các chế độ làm việc của tầng khuếch đại
Về tính xác định người ta phân ra tín hiệu xác định (deterministic) và tín hiệu
ngẫu nhiên (random).
Về tính tuần hoàn có tín hiệu tuần hoàn (periodic) có dạng sóng lặp lại sau mỗi
chu kỳ T, và tín hiệu không tuần hoàn (aperiodic) là tín hiệu không có sự lặp lại tức
không có chu kỳ .Nếu sự lặp lại chỉ gần đúng ta có tín hiệu chuẩn tuần hoàn (quasi-
periodic).
1.2. Mạch khuếch đại phát chung (CE)
Mục tiêu
+ Giải thích được nguyên lý hoạt động của ba cách mắc
+ Lắp được mạch khuếch đại cơ bản
1.2.1 Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện.
a. Mạch điện cơ bản
+V Nguån cung cÊ p
+V
Nguån cung cÊ p
Rc
Rc
Rb1
Rb1
Vi: Ngâ vµo
Rb2
Vo: Ngâ ra
Re
Vo: Ngâ ra
Vi: Ngâ vµo
Re
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo mạch Tranzito mắc theo kiểu E chung (E-C) thực tế
Trong đó:
Vi: ngõ vào
Vo: Ngõ ra.
Rc: Điện trở tải để lấy tín hiệu ra.
Re: Điện trở ổn định nhiệt.
R1; R2: Điện trở phân cực B
7
b. Mạch điện tương đương
a)Cách mắc mạch theo kiểu E-C
Hình 1.2
b)Sơ đồ tương đương mạch E-C
Theo sơ đồ trên ta có:
UV
UBE β.IB .RE
Zv =
=
=
= β.RE
IV
IB
IB
(1.1)
Trên sơ đồ tương đương không xác định được trở kháng ra của mạch.Thực tế được
xác định theo độ dốc của đường đắc tuyến ra hình 1.3
Hình 1.3 Đặc tuyến ra của mạch E-C
Giả sử trở kháng ra của mạch CE là ZR=Ro.
Với trở kháng vào là β.RE, trở kháng ra là Ro ta vẽ lại được sơ đồ tương đưong
của mạch như hinh1.4
Hình 1.4: Sơ đồ tương đương cách mắc C-E khi có tải
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện
- Tổng trở ngõ vào:
8
(1.2 )
(1.3)
- Tổng trở ngõ ra:
- Độ khuếch đại dòng điện:
(1.4)
- Độ khuếch đại điện áp:
( 1.5 )
1.2.3. Ứng dụng của mạch phát chung.
Mạch này có một số tính chất sau:
〈
〈
〈
〈
〈
Tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực C.
Tín hiệu ngõ vào và ngõ ra ngược pha (đảo pha)
Hệ số khuếch đại dòng điện β 1và khuếch đại điện áp α< 1.
Tổng trở ngõ vào khoảng vài trăm Ohm đến vài KΩ.
Tổng trở ngõ ra khoảng vài kΩ đến hàng trăm kΩ.
Trong cách mắc C-E, đặc tuyến ra là quan hệ giữa dòng ra Ic vàđiện áp ra UCE,
ứng với khoảng giá trị dòng vào IB . Đặc tuyến vào là quan hệ giữa dòng vào IB và
điện áp vào UBE, ứng với khoảng giá trị của điện áp ra UCE Được trình bày ở hình 1.6 a
và 1.6 b
a)Đặc tuyến vào
b) Đặc tuyến ra
Hình 1.5
Trên sơ đồ 1.5 a: Đặc tuyến vào của Tranzito, cho ta thấy tranzito chỉ bát đầu
dẫn điện khi điện áp UBE vượt qua khỏi giá trị điện áp phân cực 0,6 v. Dòng điện phân
9
cực IB phụ thuộc vào nguồn cung cấp VCE, nguồn cung cấp càng cao thì dòng phân
cực IB càng lớn.
Trên sơ đồ hình 1.5 b: Đặc tuyến ra của Tranzito, cho thấy Tranzito được chia
làm ba vùng làm việc gồm có:
+ Vùng ngưng dẫn: Là vùng nằm dưới đường IB= 0. Lúc này điện áp phân cực VBE
nằm dưới mức phân cực 0,6v.
+ Vùng khuếch đại: Là vùng tiếp giáp BE phân cực thuận, tiếp giáp BC phân cực
ngựơc. Vùng này dùng để khuếch đại tín hiệu dòng điện, điện áp hay công suất.
+ Vùng bão hoà: Là vùng nằm bên trái đường UCEbh lúc này cả hai mối nối BE và BC
đều được phân cực thuận.
Theo đặc tuyến ra hình1.6b Khi IB=0. Thì dòng IC#0 điều này được giải thích như sau:
IC = α.IE + ICBO
Ta có:
(1.6)
IC = α.(IC + IB ) + ICBO
ICBO
α.IB
Suy ra:
IC =
+
1−α 1−α
+ Hệ số β: Trong chế độ một chiều, để đánh giá khả năng điều khiển của dòng IB đối
với dòng IC người ta định nghĩa hệ số khuếch đại dòng điện õ:
IC
(1.7)
βdc
=
I B
Với IC và IB là giá trị tại điểm làm việc. Thông thường õ nằm trong khoảng từ 50
đến 400.
Trong chế độ xoay chiều, hệ số khuếch đại õ được định nghĩa:
∆IC
∆IB
|UCE = const
( 1.8)
βac
=
1.2.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch
a. Mục tiêu
+ Thực hiện được mạch khuếch đại đơn tầng
+ Đo được các thông số của mạch khuếch đại
b. Dụng cụ thực hành
+ Bàn thực hành
+ Bộ thí nghiệm điện tử cơ bản
+ Các linh kiện điện trở, transistor
c. Chuẩn bị lý thuyết
Yêy cầu chuẩn bị các câu hỏi lý thuyết sau
+ Khái niệm về mạch khuếch đại
+ Các yêu cầu cho một mạch khuếch đại
+ chức năng các tụ điện trong mạch khuếch đại
+ cách tính hệ số khuếch đại, tổng trở vào, ra của mạch khuếch đại
d. Nội dung thực hành
10
bài thực hành số 1: Lắp mạch như hình vẽ
Hình 1.6: Mạch khuếch đại E chung
Với VCC= 5VDC, R1 = 2.2K. R2 =1M, R3 = 470, C1= C2 = 10uF, C3 = 100uF
Q loại 2SC1815 (C1815) .Vi được lấy từ máy phát sóng âm tần
- Đo phân cực tĩnh:
- Đo kết quả phân cực của mạch ICQ và VCEQ
Yêu cầu của sinh viên
- Tính hie
- Viết và vẽ phương trình đường tải DC,AC
- Xác định biên độ điện áp ra cực đại trên R1
Chú ý: trong phần này để đơn giản sinh viên chỉ cần lắp mạch phần DC, không cần nối
dây nguồn Vi và các tụ điện.
- Chế độ AC: sinh viên thực hiện các bước sau
v Đo hệ số khuếch đại điện áp Av
Bước 1: Tắt nguồn DC, để hở tụ C2 lắp mạch như hình 1.8
Bước 2: Bật nguồn DC, kiểm tra lại phân cực ( Q phải ở chế độ khuếch đại )
Bước 3: Cho Vimax = 50mV, tần số 1kHz, dạng sin chuẩn (nếu tín hiệu ngõ ra bị méo
thì giảm nhỏ biên độ ngõ vào cho đến khi biên độ tín hiệu ra là sin chuẩn)
Bước 4: Kiểm tra dao động ký OSC, dây đo, vị trí các núm điều chỉnh như :POS,
Time/DIV, Volt/DIV, Mod … sao cho có thể hiển thị Vị trí trên OSC
Bước 5: Nối tụ C2 vào mạch, dùng OSC đo đồng thời tín hiệu Vi và Vout , tăng Vi
đến khi nào Vout vừa méo ( không có dạng sin) thì ngừng tăng Vi
Bước 6: Đọc các giá trị đỉnh Vi, Vout (V0) ghi vào bảng
Vip
Vop
11
Tính hệ số khuếch đại Av của mạch bằng cách đo: Av= V0 / Vi nhận xét
Sử dụng dao động ký đo vẽ dạng sóng vào Vi, ra Vo trên cùng hệ trục
Hình 1.7
v Đo tổng trở vào
- Bước 1: Tắt nguồn DC từ mạch hình 1.8. mắc nối tiếp biến trở VRi = 10K vào
giữa hai tụ C2 và Ri
- Bước 2: Bật nguồn DC, dùng OSC quan sát dạng sóng vào và ra. Điều chỉnh Vi
sao cho Vo đủ lớn, không méo
- Bước 3: Dùng OSC quan sát đồng thời hai tín hiệu tại hai đầu biến trở VRi so với
mass. Chỉnh biền trở VRi cho tới khi thấy biên độ tín hiệu này giảm bằng ½ biên
độ tín hiệu kia.
- Bước 4: Tháo biến trở VRi, ra khỏi mạch, đo giá trị của biến trở, đây chính là tổng
trở của mạch .
v Đo tổng trở ra
- Bước 1: Từ mạch hình 1.6 .Sinh viên dùng OSC đo biên độ điện áp ngõ ra V0 , giá
trị này gọi là V01. Giữ có định Vi
- Bước 2: mắc biến trở VRL =20K ở ngõ ra của mạch ( song song với tải AC ).
- Bước 3: dùng OSC quan sát V0. Chỉnh biến trở VRL cho tới khi thấy biên độ tín
hiệu ngõ ra giảm còn ½ so với biên độ V01.
- Bước 4: Cắt biến trở VRL ra khỏi mạch và đo giá trị biến trở này. Đây chính là
tổng trở ra của mạch.
12
Hình 1.8
1.3. Mạch khuếch đại gốc chung (CB)
1.3.1. Sơ đồ mạch điện và tác dụng của linh kiện.
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo mạch Tranzito mắc theo kiểu B-C
Trong đó:
Vi: Ngõ vào
Vo: Ngõ ra
Rc: Điện trở tải
Re: Điện trở ngõ vào
Rb1, Rb2: điện trở phân cực
13
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện.
a)
b)
a) Cách mắc mạch B-C
b) Sơ đồ tương đương mạch B-C
Hình 1.10
Trên sơ đồ mạch hình1.10 là sơ đồ mạch Tranzito mắc theo kiểu B-C của
Tranzito npn. Như cấu tạo của Tranzito được kết hợp từ ba khối bán dẫn tạo nên hai
tiếp giáp pn. Có thể coi tiếp giáp BE như một điốt D, ngoài ra vì IC = α.IE nên giữa hai
cực B và C được thay thế bằng một nguồn dòng có giá trị là nhỏ IE. Với sự thay thế đó
ta có sơ đồ tương đương như hình 1.10b
Khi Tranzito được phân cực và hoạt đọng ở vùng khuếch đại thì tiếp giáp BE
được phân cực thuận. Khi đó Điốt D tương đương với một điện trở có giá trị bằng điện
trở thuận của Điốt, điện trở này được ký hiệu là re và được tính:
UT
r =
e
IE
Với UT là điện áp nhiệt, ở nhiệt độ bình thường UT = 26mV, do đó:
26mV
re =
I E
Như vậy sơ đồ tương đương được vẽ lại như hình 1.10
Hình 1.11 : Sơ đồ tương đương mạch mắc B-C
Với sơ đồ tương đương hình1.11 Có thể tính được trở kháng vào ra của mạch như sau:
- Trở kháng vào : ZV = re
Giá trị re rất nhỏ, tối đa khoảng 50Ù
- Trở kháng ra được ZR được tính khi cho tín hiệu vào bằng không, vì thế IE = 0 nên IC
∞
= β.IE có nghĩa ngõ ra của hình1.8 hở mạch, do đó: ZR =
Thực tế trở kháng ra của mạch C-B khoảng vài MΩ.
14
1.3.3 Ứng dụng của mạch khuếch đại gốc chung.
- Tổng trở ngõ vào:
Vi Vbe
Ri=
=
(1.9)
Ii
Ie
- Tổng trở ngõ ra:
Vo Vcb
Ro =
=
(1.10)
Vi
Ic
- Độ khuếch đại dòng điện:
Io Ic
Ai=
=
= β≤1
(1.11)
Ii
Ib
- Độ khuếch đại điện áp:
Vo Vcb
Av =
= α
(1.12)
Vi Vbe
1.4 . Mạch khuếch đại góp chung (CC)
Mạch này có một số tính chất sau:
〈
〈
〈
〈
〈
Tín hiệu được đưa vào cực E và lấy ra trên cực C.
Tín hiệu ngõ vào và ngõ ra đồng pha.
Hệ số khuếch đại dòng điện β<1, hệ số khuếch đại điện áp α>1.
Tổng trở ngõ vào nhỏ từ vài chục Ω đến vài trăm Ω.
Tổng trở ra rất lớn từ vài chục kΩ đến hàng MΩ.
1.4.1. Lắp mạch khuếch đại B chung
a. Mục tiêu
+ Thực hiện được mạch khuếch đại đơn tầng
+ Đo được các thông số của mạch khuếch đại
b. Dụng cụ thực hành
+ Bàn thực hành
+ Bộ thí nghiệm điện tử cơ bản
+ Các linh kiện điện trở, transistor
c. Chuẩn bị lý thuyết
Yêy cầu chuẩn bị các câu hỏi lý thuyết sau
+ Khái niệm về mạch khuếch đại
+ Các yêu cầu cho một mạch khuếch đại
+ chức năng các tụ điện trong mạch khuếch đại
+ cách tính hệ số khuếch đại, tổng trở vào, ra của mạch khuếch đại
d. Nội dung thực hành
Lắp mạch như hình vẽ
15
Hình 1.12: Mạch khuếch đại B chung
Sinh viên mắc mạch như hình 1.12 thực hiên tương tự như mạch khuếch đại E chung
Với VCC= +12VDC, Rb1 = 15K. Rb2 =6,8K, RE = 390, Q1 loại 2SC1815 (C1815) .
Vi được lấy từ máy phát sóng âm tần
Chú ý: khi thực hiện đo tổng trở vào, ra của mạch khuếch đạisinh viên cần phải chọn
giá trị biến trở đặt vào sao cho kết quả đo đạc chính xác nhất. cần xem lại lý thuyết
tính toán tổng trở vào ra của mạch khuếch đại.
1.4.2. Tác dụng của linh kiện.
Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo mạch mắc theo kiểu C-C
Trong đó:
Vi: Ngõ vào
Vo: Ngõ ra
Rc: Điện trở tải
Re: Điện trở ngõ ra
Rb1, Rb2: điện trở phân cực
16
1.4.3. Ứng dụng của mạch khuếch đại góp chung.
a) Cách mắc mạch C-C
b)Mạch tương đương cách mắc C-C
Hình 1.14
- Tổng trở ngõ vào:
Vi Vb
Ri=
=
(1.13)
(1.14)
Ii
Ib
- Tổng trở ngõ ra:
Vo Ve
Ro =
=
Io Ie
- Độ khuếch đại dòng điện:
Io Ie
(1.15)
A =
=
= β +1
i
Ii Ib
Độ khuếch đại điện áp:
Vo Ve
Av =
=
≅ 1
(1.16)
Vi Vb
- Tính tổng trở ngõ vào:
UV Ib .rb + ie .re + ie .Re
Ri =
=
IV
Ib
Ri = rb + β.re + β.Re
Ri = hie + β.Re (≅ Vài trăm KΩ)
Tính tổng trở ngõ ra:
(1.17)
Điện trở Rb là điện trở của cầu phân áp Rb1 song song Rb2. Đứng từ ngõ vào
nhìn và mạch ta thấy điện trở Rb song song nội trở nguồn Rs. Thường điện trở Rb rất
lớn so với Rs nên điện trở tương đương của Rb song song với Rs cũng chính là Rs như
mạch tương đương hình 1.14. Nên tổng trở ngõ ra là:
Ve
Ie
UR
IR
Ro =
=
Theo mạch tương đương thì các điện trở Rs, rb và βre mắc nối tiếp nhau và mắc
song song với điện trở Re. Ta có:
Ve = Iª .Re = Ib .(Rs + rb + β.re )
17
Suy ra:
Ve Ib. (Rs + rb + β.re ) Rs + rb + β.re
Ro =
=
=
Ie
β.Ib
β
1
Ro = rª + (rb + Rs )
(≅ vài chục ohm)
(1.18)
β
- Tính độ khuếch đại dòng điện:
(β +1).Ib
IR Iª
A =
=
=
i
Ib
Ib
IV
A = β +1
(1.19)
i
Tính độ khuếch đại điện áp:
Ve Ie .Re
UV Vb Ib .rb + Ie .re + Ie .Re rb + β.re + β.Re
Av ≅ 1 Vì (rb + β.re << β.Re )
β.Re
U R
Av =
=
=
(1.20)
- Xét góc pha: Khi Vb tăng làm cho Ib tăng và Ie tăng nên Ve cũng tăng theo,
nên điện áp của tín hiệu vào và ra đồng pha.
1.4.4. Lắp ráp và cân chỉnh mạch.
〈 Tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực E.
〈 Tín hiệu ngõ vào và ngõ ra đồng pha.
〈 Hệ số khuếch đại dòng điện β>1, hệ số khuếch đại điện áp α<1.
〈 Tổng trở ngõ vào từ vài kΩ đến vài chục kΩ.
〈 Tổng trở ngõ ra nhỏ từ vài chục Ω đến vài trăm Ω.
♦ Khảo sát BJT NPN C1815.
Các bước thí nghiệm :
Bước 1: Chỉnh biến trở P1 để VCE có các giá trị theo bảng A2-1. Đo điện áp rơi trên
R2 (VR2), ghi vào Bảng A2-1. Tính IB, IC, và hệ số khuếch đại dòng β.
18
Bước 2: Cho biết điểm làm việc tĩnh Q trong cả 3 trường hợp phân cực nêu trên
của BJT:
Bài 2: Các kiểu mạch ghép tầng khuếch đại
Mục tiêu:
- Trình bày chính xác định nghĩa của mạch ghép tầng khuếch đại.
- Trình bày chính xác sơ đồ mạch điện, tác dụng của các linh kiện và ứng dụng của
các kiểu mạch khuếch đại ghép tầng.
- Lắp ráp và cân chỉnh chế độ các mạch ghép tầng giữa các tầng khuếch đại theo
đúng chỉ tiêu kỹ thuật.
- Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa được các hỏng hóc của các mạch khuếch đại ghép
tầng.
- Cẩn thận đảm bảo an toàn thiết bị và dụng cụ
- Nghiêm túc, khoa học, tỉ mỷ
2.1. Mục tiêu Các vấn đề chung của mạch ghép tầng
+ Giải thích được nguyên lý hoạt động cơ bản
+ Biết được các thông số cơ bản
2.1.1. Định nghĩa.
Có thể dùng mạch phân cực cố định (hình 2.1 ), mạch phân cực tự động ( hình
2.2 ) hoặc mạch phân cực bằng cầu chia điện thế (hình 2.3 ). Mạch tương đương xoay
chiều vẽ ở hình 2.4.
19
2.1.2. Sơ đồ khối của mạch ghép tầng.
Trong đó Ri=RG ở hình 2.1 và 2.2 ; Ri=R1 //R2 ở hình 2.3 .
2.2. Mạch ghép tầng bằng tụ điện (RC)
2.2.1. Mạch điện và tác dụng linh kiện.
Ðộ
lợi điện thế của mạch khuếch đại cực nguồn chung với điện trở RS :
Giả sử ta xem mạch hình 2.5 với mạch tương đương hình 2.6
Tải về để xem bản đầy đủ
82 trang
17840
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Kỹ thuật mạch điện tử 1", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nghe_dien_tu_cong_nghiep_modun_ky_thuat_mach_dien.pdf
