MOÄT SOÁ BAØI TAÄP MAÃU CHO QUYEÅN. “Giaùo trình maïch ñieän töû I”[r]
Trang 1MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU CHO QUYỂN
“Giáo trình mạch điện tử I”
Chương I: DIODE BÁN DẪN.
I Diode bán dẫn thông thường:
1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu : (Bài 1-1 trang 29)
Công thức tổng quát tính VL:
L L i
D S
R R
V V
V
+
−
=
VD = 0,7V (Si) và VD = 0,2V (Ge)
a- Vẽ V L (t) với V S (t) dạng sóng vuông có biên độ 10 và 1V
Kết quả với giả thiết: Ri = 1Ω, RL = 9Ω, VD = 0,7V
Vì Diode chỉnh lưu chỉ dẫn điện theo một chiều nên:
∗ Trong T 0
2
1 > , Diode dẫn → iD ≠ 0 → iL≠ 0 → VL ≠ 0
V 37 , 8 9 9 1
7 , 0 10
+
−
9 1
7 , 0 1
+
−
=
∗ Trong T 0
2
1 < , Diode tắt → iD = 0 → iL = 0 → VL = 0
b- Vẽ V L (t) với V S (t) dạng sóng sin có biên độ 10 và 1V.
iL
iD
RL
Ri
VL
V+s
-+VD
10
-10
-+ +
VS
1
-1
-+ +
VS
8,37
VL1
0,27
VL2
10
0
VS
VL1
1 0
4 t(ms)
VS
VL2 0,7
Trang 2∗ Khi VS = 10sinωot nghĩa là VSm = 10V >> VD =0,7V ta có:
9 9 9 1
10 R
R R
V
L i
Sm 1
+
≈ +
≈
t sin 9
VL1≈ ω0
(Ta giải thích theo T 0
2
1 > và T 0
2
1 < )
∗ Khi VS = 1sinω0tnghĩa là VSm = 1V so sánh được với 0,7V:
+ VS > 0,7V, Diode dẫn, iD≠ 0, iL≠ 0, VL ≠ 0
6 , 0 t sin 9 , 0 9 9 1
7 , 0 t sin 1
2
+
− ω
=
Tại sinω0t = 1, |VL2| = 0,27V
+ VS < 0,7V, Diode tắt, iD = 0, iL = 0, VL = 0
Với dạng sóng tam giác ta có kết quả tương tự như sóng sin
2) Bài 1-3: Để có các kết quả rõ ràng ta cho thêm các giá trị điện
trở: R1 = 1KΩ, Rb = 10KΩ, RL = 9KΩ
a- Vẽ V L (t) với dạng sóng vuông có biên độ 10V và 1 V.
2
1 > , Diode dẫn, RthD≈ 0, dòng iL chảy qua Ri, D, RL
nên ta có:
V 37 , 8 10 9 10 9 10
7 , 0 10 R
R R
V V
3 3
L L i
D S 1
+
−
= +
−
=
V 27 , 0 10 9 10 9 10
7 , 0 1 R
R R
V V
3 3
L L i
D S 2
+
−
= +
−
=
2
1 < , Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb, RL
nên ta có
iL
RL 9K
Ri=1K
VL
Vs
+
-+ VD
Rb=10K
Trang 3V 5 , 4 10 9 10 9 10 10
10 R
R R R
V
3 4
3 L L b i
S 1
+ +
= +
+
=
V 45 , 0 10 9 10 9 10 10
1 R
R R R
V
3 4
3 L L b i
S 1
+ +
= +
+
=
b- Vẽ V L (t) với dạng sóng sin có biên độ 10V và 1 V.
∗ Để đơn giản khi VSm = 10V (>>VD = 0,7V) ta bỏ qua VD Khi đó:
2
1 > , Diode dẫn, RthD≈ 0, dòng iL chảy qua Ri, D,
RL nên ta có:
) V ( sin 9 10 9 10 9 10
t sin 10 R
R R
V
3
3 0 L
L i
S 1
+
ω
= +
=
2
1 < , Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb,
RL nên ta có
) V ( sin 5 , 4 10 9 10 9 10 10
t sin 10 R
R R R
V
3 4
3
0 L
L b i
S 1
+ +
ω
= +
+
=
∗ Khi VS = 1sinω0t so sánh được với VD ta sẽ có:
2
1 > , khi VSm≥ 0,7, Diode dẫn, RthD≈ 0, dòng iL
chảy qua Ri, D, RL nên ta có:
) V ( 63 , 0 t sin 9 , 0 10 9 10 9 10
7 , 0 t sin 1 R R R
7 , 0 t sin 1
3 3
0 L
L i
0 2
+
− ω
= +
− ω
=
Tại
2
t
0
π
=
ω , sinω0t = 1, ta có VL2m = 0,9 - 0,63 = 0,27V
2
1 > , khi VSm < 0,7, Diode tắt, RngD = ∞, dòng iL
chảy qua Ri, Rb, RL nên ta có:
t sin 315 , 0 10 9 10 9 10 10
t sin 7 , 0 R
R R R
t sin 7 , 0
3 4
3
0 L
L b i
0 2
+ +
ω
= +
+
ω
=
10
-10
-+ +
VS
1
-+ +
VS
8,37
VL1
t(ms)
0,27
VL2
-4,5
-0,45
Trang 4+ T 0 2
1 < , Diode tắt, Rng = ∞, dòng iL chảy qua Ri, Rb,
RL nên ta có
t sin 45 , 0 10 9 10 9 10 10
t sin 1 R
R R R
t sin 1
3 4
3
0 L
L b i
0 2
+ +
ω
= +
+
ω
=
2) Dạng mạch Thevenin áp dụng nguyên lý chồng chập:
Bài 1-20 với Vi(t) = 10sinω0t
a- Vẽ mạch Thevenin:
Áp dụng nguyên lý xếp chồng đối với hai nguồn
điện áp VDC và Vi:
∗ Khi chỉ có VDC, còn Vi = 0 thì điện áp giữa hai
điểm A-K:
V 3 10 5 , 1 10
10 5 , 1 5 r R
r V
i i
i DC
+
= +
=
∗ Khi chỉ có Vi, còn VDC = 0 thì điện áp giữa hai
điểm A-K là:
) V ( sin 4 10 5 , 1 10
10 t
sin 10 r R
R V
i i
i i
+ ω
= +
=
∗ Vậy khi tác động đồng thời cả VDC và Vi thì sức
điện động tương đương Thevenin giữa hai điểm A-K là:
VL +
-Vi
+
-i
D
RL 1,4K
Ri=1K
VDC=5v
K A
ri=1,5K
VT
K
A
RL
Ri//ri iL
VT
K A
10
0
-10
9
t(ms)
VS
VL1
t(ms)
1 0 -1
t(ms)
VS
VL2
t(ms)
0,7
0,31 5
-0,58 5
Trang 5) V ( sin 4 3 r R
R V r R
r V
i i
i i i i
i DC
+
+ +
=
∗ Điện trở tương đương Thevenin chính là điện trở tương đương của phần mạch khi Diode hở mạch là:
Ω
= +
+
= + +
10 5 , 1 10
10 5 , 1 10 R
r R
r R
3 3
3 3
L i i
i i T
b- Vẽ đường tải DC khi
2
, 3
, 2
, 3 , 0 t
0
π
−
π
− π π
=
∗ Tại ω0t=0⇒VT =3V
2
3 4 3 V 3
0 = π ⇒ = + = ω
∗ Tại V 3 4.1 7(V)
2
0 = π⇒ = + = ω
2
3 4 3 V 3
0 =−π⇒ = − =− ω
2
0 =−π⇒ = − =− ω
Theo định luật Ohm cho toàn mạch ta có
T
T D T T
D T
R
V V R
1 R
V V
10 2
3 7 , 0 10 2
1 i
0
0 = ⇒ =− + = ω
10 2
46 , 6 7 , 0 10 2
1 i
3
0 = π ⇒ =− + = ω
10 2
7 7 , 0 10 2
1 i
2
0 = π ⇒ =− + = ω
10 2
46 , 0 7 , 0 10 2
1 i
3
0 =−π⇒ =− − =− ω
iD (mA) 3,15
2,88 1,15
-1
VT
t
Trang 6
∞
→
Ω
=
=
C
50 h
20 h
GT ib
fe
;
=
=
? T
Z
; Z
? A
V
a- Tính độ lợi vòng T (cho Vi = 0)
' L
1 1
2 2
L i
' L
L
V
i i
i i
V 0 i V
V
=
(10 //500).20 6667 h
R R
R R i
i i
V i
2 fe 2 f
2 f 2
2 2
L 2
+
−
=
52 , 3 1835
6460 462
1050 323
20 323
h h 1 R h R //
R
R //
R i
i i
i i
i
1 fe 2 fe 21 E 2 ie 2 1
2 1 1
1 1
2 1 2
−
=
−
= + +
−
=
+ +
+
−
=
=
6 3
3
1 i 1 ie 1 fe f
11 E
1 fe f
11 E 1
fe f
, L ,
L
' L 1
10 88 , 10 4
, 41546
10 452 4
, 476 1050 452
452
10 21 1
R //
r h h 1 R //
R
h 1 R //
R
h 1 R
V V
1 V
i
−
−
−
=
−
= +
+
−
=
+ + +
+ +
−
=
(4)
hfe1ib1 20ib1
Rf(hfe1+1)
Vi
+
-Zo
Zi
Rb1 910
RCb2 910
RE11(1+hfe1 )
462
iC1
V’ L
+
-ri 1K
RC1 500
RC2 500
ib2
ie1
1050
RE21(1+hfe2)=462Ω
20ib2
Rf 1050
Rf(hfe1+1) 21K
Rb1 910
ib1
RE11(1+hfe1 )
462
ri
1K
hie1 1050
V’ L
Rf(1+hfe1)
Trang 7Thay (2), (3), (4) vào (1) ta có:
T = (-6667).(-3,52).(-10,88.10-6)= -0,255
b- Tính AV, Zi, Zo
i
1 1
2 2
L i
L
i i
i i
V V
V
2
L
i
V và
1
2
i
i tính như trên theo công thức (2), (3)
5 3
3
1 fe f
11 E 1 ie 1 i
1 i i
i i i 1
10 24 4
, 1978
10 4 , 476 452 1050 4
, 476
4 , 476
10 1
h 1 R //
R h R //
r
R //
r
r
V V
1 V i
−
−
=
= + +
=
+ +
+
=
Thay (2), (3), (4) vào (1) ta có:
AV = (-6667)(-3,52).24.10-5 = 5,63
Zi = Rb//[hie1 + (RE11//Rf)(1 + hfe1)] = 103 //1502 ≈ 600Ω
Zo = Rf = 1000Ω
c- Tính AVf, Zif, Zof
486 , 4 255 , 0 1
63 , 5 T 1
A
+
=
−
=
=Z 1 T 600(1 0,255) 753
Zif i
Ω
= +
=
−
255 , 0 1
1000 T
1
Z
of