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 một tụ lọc (nếu cần), được kết nối với nguồn xoay chiều như trong hình vẽ.
Trong sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ, trong nửa chu kỳ dương, diode được phân cực thuận cho phép dòng điện đi qua khi \$U_v > U_D\$ Ngược lại, trong nửa chu kỳ âm, diode phân cực ngược và ngăn cản dòng điện khi \$U_v < U_D\$.
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 = 5cos(100πt) V; UD = 0,68 V; rD = 0 Ω
Rt = 6,6kΩ; D1: 1N4150 – MSSV:20233466 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:
Bảng 1- 1 Kết quả đo mô phỏng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không có tụ lọc
Kết quả đo mô phỏng và kết quả tính toán lý thuyết cho thấy sự tương đồng Tại thời điểm 3T/4, giá trị Ura là âm, do diode thực tế không ngăn chặn hoàn toàn dòng điện, mà luôn có một dòng điện ngược rất nhỏ chạy 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 = 5cos(100πt) V; UD0 = 0,68V; rD = 0
D1: 1N4150 ; C1 = 100àF Điện áp chỉnh lưu : U0 ~ Um = 5 V
Hình 1- 4 Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có tụ lọc b, Đồ thị Uv(t) và Ur(t)
Hình 1- 5 Kết quả đo mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có tụ lọc c, Một số giá trị Uv và Ur tại các mốc thời gian
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 = 5cos(100πt) V ; UD0 = 0,68 V; rD = 0
R = 6.6kΩ ; rD = 0Ω; D1, D2 : 1N4150 b, Đồ thị Uv(t) và Ur(t)
Hình 1- 7 Kết quả đo mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, hai nguồn
STT t(ms) Uv1(V) Uv2(V) Ur(V)
Bảng 1- 3 Kết quả đo mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, hai nguồn
Mạch chỉnh lưu cầu
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạch chỉnh lưu cầu bao gồm 4 diode, một điện trở hạn chế dòng, và có thể có một tụ lọc, kết nối với nguồn xoay chiều như trong hình.
Trong sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu, trong nửa chu kỳ dương, các điốt D2 và D4 mở, cho phép dòng điện chảy từ nguồn dương qua D2, R, và D4 về nguồn âm 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, R, và D1 về nguồn dương.
1.3.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng
Cho: Uv = 50cos(100πt) V; UD = 0,68V rD = 0; R = 6.6kΩ; 4 Diode 1N4150
● Khi không có tụ lọc: Điện áp chỉnh lưu: U0 = 0,636(Um − 2UD) = 30.935 (V)
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
Ura biến đổi tuần hoàn theo hàm cos và tăng dần trong giai đoạn đầu Khi đạt đỉnh, giá trị của U ổn định khoảng 48.6V, tùy thuộc vào điện dung của tụ lọc.
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 ngăn cản dòng điện đi qua Ngược lại, khi điện áp đầu ra vượt quá điện áp đánh thủng, diode Zener sẽ duy trì điện áp ổn định cho 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:
I = IR = IRt = E/(R+Rt) = 12/(1∗10 3 +6.6∗10 3 ) = 1.6 (mA) 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
Hình 1- 12 Sơ đồ mạch hạn chế mức dưới dương
1.5.2 Tính toán lý thuyết và đo lường mô phỏng
Cho: Uv = 22cos(100πt) V; UD = 0,68V; E = 10V rD = 0; R = 6.6kΩ; Diode 1N4150 (MSSV:20233466) 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
BJT 2N3966 2.1.2 Đường đặc tuyến vào
Đặc tuyến ra EC
2.2.1Sơ đồ đo mạch đặc tuyến ra
BJT 2N2925 2.2.2Đường đặc tuyến ra
Mạch phân cực Bazơ ( Phân cực bằng dòng cố định )
2.3.1 Nguyên lý và cấu tao hoạt động
- 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 cực B, trong khi lớp tiếp giáp Collector – Base phân cực ngược Cực Emiter được nối với đất, tạo ra lớp tiếp giáp Emiter – Base phân cực thuận Cách mắc này đảm bảo cho BIJ hoạt động trong vùng khuếch đại.
Transistor 2N3966 (MSSV: 20233466) dựa theo Datasheet là transistor Si loại NPN U CB = 0.7V, có hệ số khuếch đại từ 180-660
Cách chọn R B : Để đảm bảo cho BIJ 2N2925 làm việc trong vùng tích cực ( vùng khuếch đại ) thì điều kiện là U E
