Mạch chỉnh lưu nửa chu kì: * Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Mạch chỉnh lưu nửa chu kì gồm một diode chỉnh lưu, một điện trở hạn chế dòng, một tụ lọc nếu cần và nguồn xoay chiều được ghép
DIODE
Mạch chỉnh lưu nửa chu kì
* Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ bao gồm một diode chỉnh lưu, một điện trở hạn chế dòng và có thể có một tụ lọc, kết nối với nguồn xoay chiều theo sơ đồ.
Trong mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ, trong giai đoạn nửa chu kỳ dương, diode hoạt động ở chế độ phân cực thuận, cho phép dòng điện đi qua khi điện áp đầu vào (Uv) lớn hơn điện áp ngưỡng của diode (UD) Ngược lại, trong giai đoạn nửa chu kỳ âm, diode phân cực ngược, ngăn cản dòng điện khi điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp ngưỡng.
1.1.1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không có tụ lọc: a Sơ đồ mạch:
Hình 1- 2 Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không có tụ lọc
Cho số liệu UV\os(100πt) V; UD = 0,68 V; rD = 0 Ω
Rt=2,2kΩ; D1: 1N4002– MSSV: 20223922 Điện áp chỉnh lưu : U0= 0,318 (Um -UD0)=1.374 V b Đồ thị Uv(t) và Ur(t):
Hình 1- 3 Kết quả đo mạch chỉnh lưu nửa chu ký không có tụ lọc c Một số giá trị Uv và Ur tại các mốc thời gian:
Kết quả đo mô phỏng và kết quả tính toán lý thuyết cho thấy sự tương đồng rõ rệt Tại thời điểm 3T/4, giá trị của Ura là âm, điều này xảy ra do diode thực tế không hoàn toàn chặn dòng điện, mà luôn cho phép một dòng điện ngược rất nhỏ chảy qua khi diode ở chế độ phân cực ngược.
1.2.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có tụ lọc: a, Sơ đồ mạch
Cho số liệu UV\os(100πt) V; UD0 = 0,68V; rD = 0
D1: 1N4002 ; C1=2àF Điện áp chỉnh lưu : U0~Um=5V
Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với tụ lọc b được trình bày trong Hình 1-4, kèm theo đồ thị Uv(t) và Ur(t) Hình 1-5 thể hiện kết quả đo của mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có tụ lọc c, cùng với một số giá trị Uv và Ur tại các mốc thời gian cụ thể.
Bảng 1- 2 Kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có tụ lọc
Nhận xét: Ura được san phẳng nhờ tụ lọc phóng điện bổ xung
Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì
1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, hai nguồn gồm: hai nguồn vào, 2 Diode bán dẫn và 1 điện trở được mô tả như hình vẽ
Hình 1- 6 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, 2 nguồn
1.2.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng a, Sơ đồ mạch cho như hình trên
Cho số liệu UV1=-UV2\os(100πt) V ; UD0 = 0,68V; rD = 0
R=2.2kΩ ; rD = 0Ω; D1,D2 : 1N4002 b, Đồ thị Uv(t) và Ur(t)
Hình 1- 7 Kết quả đo mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, hai nguồn
Bảng 1- 3 Kết quả đo mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, hai nguồn
STT t(ms) Uv1(V) Uv2(V) Ur(V)
Mạch chỉnh lưu cầu
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch chỉnh lưu cầu bao gồm bốn diode, một điện trở hạn chế dòng, và có thể có một tụ lọc, kết nối với nguồn xoay chiều theo sơ đồ minh họa.
Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu cho thấy trong nửa chu kỳ dương, các diode D2 và D4 mở, cho phép dòng điện đi từ nguồn dương qua D2, đi qua điện trở R, và trở về nguồn âm qua D4 Ngược lại, trong nửa chu kỳ âm, D2 và D4 khóa, trong khi D1 và D3 mở, cho phép dòng điện chảy từ nguồn âm qua D3, qua điện trở R, và trở về nguồn dương qua D1.
1.3.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng
Cho: Uv = 50cos(100πt) V; UD = 0,68V rD = 0; R = 2,2kΩ; 4 Diode 1N4002
● Khi không có tụ lọc: Điện áp chỉnh lưu: U0 = 0,636(Um − 2UD) = 30.935V
Dưới đây là kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu không tụ lọc:
Hình 1- 9 Kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu không tụ lọc
● Khi có tụ lọc (nối song song tụ với điện trở R): Điện áp chỉnh lưu: U0 = Um − 2UD = 48.64V
Hình 1- 10 Kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu có tụ lọc
Điện áp U biến đổi tuần hoàn theo hàm cos, với Uvào ban đầu tăng dần Khi đạt đỉnh, điện áp ổn định ở mức khoảng 48.6V, tùy thuộc vào giá trị điện dung của tụ lọc trong mạch.
Mạch ổn áp dùng diode Zener
1.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch ổn áp bằng diode zener gồm 1 điện trở hạn chế dòng, 1 diode zener, và 1 nguồn một chiều được mắc như hình
Hình 1- 11 Sơ đồ mạch ổn áp bằng diode zener
Diode Zener hoạt động chủ yếu ở chế độ phân cực ngược, sử dụng tính chất đánh thủng của diode Khi điện áp đầu vào thấp hơn điện áp đánh thủng, diode Zener sẽ chặn dòng điện Ngược lại, khi điện áp đầu ra vượt quá điện áp đánh thủng, diode Zener sẽ duy trì điện áp ổn định ở hai đầu của nó.
Bảng 1- 4 Kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu có tụ lọc
1.4.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng
Do trong mạch trên diode zener phân cực ngược => dòng không qua diode, coi mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp nhau:
1.2∗10 3 +5.7∗10 3 = 3.529mA Đại lượng Kết quả lý thuyết Kết quả mô phỏng
Bảng 1- 5 Kết quả lý thuyết và mô phỏng mạch ổn áp dùng diode zener
Mạch hạn chế: Mạch hạn chế mức dưới dương
1.5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch hạn chế mức trên dương gồm 1 diode chỉnh lưu ,1 điện trở hạn chế, 1 nguồn 1 chiều, 1 nguồn xoay chiều được ghép nối như hình
1.5.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng
Cho: Uv = 22cos(100πt) V; UD = 0,68V; EV rD = 0; R = 2.2kΩ; Diode 1N4002 (MSSV: 20223922) Ở nửa chu kỳ dương:
Khi Uvào > E => diode phân cực thuận => Ura ≈ Uvào.
Khi Uvào < E => diode phân cực ngược => Ura = E = 10V. Ở nửa chu kỳ âm: diode luôn phân cực ngược => Ura = E = 10V.
Hình 1- 13 Kết quả đo mô phỏng mạch hạn chế mức dưới dương BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 1- 6 Kết quả đo mô phỏng mạch hạn chế mức dưới dương
BIJ
Đặc tuyến vào EC
2.1.1 Sơ đồ mạch đo đặc tuyến vào
Đặc tuyến ra EC
2.2.1Sơ đồ đo mạch đặc tuyến ra
Mạch phân cực Bazơ ( Phân cực bằng dòng cố định )
- Mạch gồm có hai điện trở được mắc ở cực Bazơ và cực Collecter, 1 transistor hai tụ điện và một nguồn nuôi EC mắc ở cực Collecter.
Điện trở RB có giá trị lớn hơn RC, giúp tạo ra điện thế tại cực C cao hơn so với cực B Lớp tiếp giáp Collector – Bazơ được phân cực ngược, trong khi cực Emiter được nối với đất và lớp tiếp giáp Emiter – Bazơ được phân cực thuận Cách mắc này đảm bảo cho BIJ hoạt động hiệu quả trong vùng khuếch đại.
Transistor 2N2222 (MSSV: 20223922) dựa theo Datasheet là transistor Si loại NPN U BE = 0.7V,
Hình 2.1: Mạch phân cực Bazơ
Cách chọn R B : Để đảm bảo cho BIJ 2N3707 làm việc trong vùng tích cực ( vùng khuếch đại ) thì điều kiện là U E
