Bài tập điện tử tương tự có lời giải

Xác định: a Công suất ra b Hiệu suất ŋ của tầng c Công suất tiêu tán trên collector d Cho nhận xét Bài giải: a Xác định công suất ra: Dòng điện ra Icm=IB.β=3.50=150mA Công suất tiêu thụ,

Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Cơ sở tại thành phố Hồ Chí Minh

**********

Giáo viên hướng dẫn thực hiện: th.s Nguyễn Lan Anh

Nhóm sinh viên thực hiện:

- Nguyễn Văn Quân

- Nguyễn Công Tâm

- Lê Xuân Quyết Thắng

- Phan Ngọc Việt

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 4- 2011

BÀI TẬP CHƯƠNG 3

CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU BÉ

Bài 3-19 IDSS = 10 mA, UP= - 4V, UGS = -1,9 V, IDO = 2,8 mA, Rt = 10 kΩ.

Tìm KU, RV, Rra, Ura, Ut

Tầng 1.

KU1 = -gm.R1 = - 2,625.2,4 = - 6,3

RV1 = R2 = 3,3 MΩ

Rra1 = R1 = 2,4 kΩ

C 5 100

C4 T

ECC+18V

Khi mắc tải, điện áp trên tải:

Bài 3-64 IDSS = 8mA UP= - 4.5V Tìm Ura

C20.05 µF

UV T2

E +10V

C20.1µF

E +10V

BÀI TẬP CHƯƠNG 4

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

Bài 4-1: Cho mạch khuếch đại công suất, biết: Ecc=12V, Rc=R1= 20Ω, UBE=0,5V, β=50

Dòng điện vào có biên độ Iv=IB=5mA

a) Xác định điểm làm việc tĩnh 0 và đường tải điện 1 chiều, xoay chiều

+E

a) Dòng điện tĩnh IBO được xác định

Dòng tĩnh colecto ICO

ICO= β IBO= 50.5,75=287,5 mA

Điểm làm việc tĩnh O có tọa độ: O(6,25V;287,5mA)

Để vẽ đường tải xoay chiều và 1 chiều ( ở đây R= = R~ = RC) cần xác dunh95 thêm 1 điểm nữa ngoài điểm O Biết phương trình đường tải Ura=

E – IC.RC

Cho IC =0 -> Ura=UCE=E=12V Nối điểm O với điểm 12V trên trục hoành

ta được tải 1 chiều

Trong trường hợp này vì R=R~ nên đường tải 1 chiều và xoay chiều trùngnhau

b) Khi dòng điện IB biến thiên 5mA thì dòng điện ra sẽ biến thiên

Bài 4-2 Lặp lại như số liệu bài 4.1 Xác định:

a) Hiệu suất của tầng

b) Công suất tiêu tán trên colectơ của Tranzitor

Bài giải:

U v

U ra

Hiệu suất: ŋ= 100%= 18,1%

b) Công suất tiêu tán trên colector Pc= P0 – Pra = 3.45 – 0,625 =2,825W

Bài 4-3 Lặp lại như số liệu bài 4.1 nếu giảm biên độ dòng tín hiệu vào còn 3mA.

Xác định:

a) Công suất ra

b) Hiệu suất ŋ của tầng

c) Công suất tiêu tán trên collector

d) Cho nhận xét

Bài giải:

a) Xác định công suất ra:

Dòng điện ra Icm=IB.β=3.50=150mA

Công suất tiêu thụ, không đổi:

Bài 4-4 Cho mạch khuếch đại công suất có biến áp ra như hình Biết dòng điện

tĩnh IBO=5mA, β=20, E=12V, UBEO=0,6V, biên độ dòng điện vào IBm=4mA Sụt áp

trên RE=1V, Rt=8Ω,n= =4

a) Xác định R1,R2

b) Xác định điểm làm việc tĩnh, đường tải 1 chiều và xoay chiều

c) Xác định dòng Icm và điện áp ra Ucm

UR2= URE + UBEO=1 + 0,6 = 1,6 V

UR1=( Ip +IBO)R1= E- UR2

b) Xác định điểm làm việc tĩnh

Nếu coi biến áp là lý tưởng thì UCEO=E=12V

ICO=β.IBO=20.50=100mA

Tạo độ điểm làm việc tĩnh O(12V;100mA)

Điện trở tải quy về sơ cấp biến áp:

Từ điểm trên trục hoành có điện áp UCEO =12V cộng thêm 1 đoạn điện áp

được tải xoay chiều

Từ đồ thị xác định, ứng với dòng điện IBm biến thiên ±4V

UCE max=22V

UCE min=Udư=3V

IC max= 180mA

ICmin=2mA

Biên độ dòng Icm cực đại Icm max= ( ICmax – ICmin)/2=(180 – 2)/2= 89mABiên độ điện áp ra cực đại:

UCEin max=( ICEmax – ICemin )/2= (22 – 3)/2=9,5V

Bài 4-5 Đề bài lặp lại như bài 4-4

a) Xác định công suất ra tải

b) Xác định công suất tiêu thụ

c) Xác định hiệu suất của tầng

d) Công suất tiêu tán trên tranzitor

Bài giải

a) Điện áp hiệu dụng trên cuôn sơ cấp biến áp:

- Giá trị hiệu dụng điện áp bên thứ cấp biến áp tức là trên tải Rt

Bài 4-6 Đề lặp lại 4-4 Giảm điện trở xuống còn 4Ω Xác định công suất ra, hiệu

suất và công suất tiêu tán PC

Bài giải:

định được

Ura max=UCE max=18V

Ura min=UCE min= Udư=3V

ICmin=2mA

Biên độ điện áp ra không méo

UCEm=( UCE max - UCE min )/2= 7,5 V

Điện áp hiệu dụng bên sơ cấp biến áp:

b) Hiệu suất Ŋ = (Pra/Po).100%= 36,83%

c) Công suất tiêu tán: PC=PO – Pra= 1,2 – 0,442 = 0,758W

Kết luận: Khi điện trở tải giảm, công suất ra tăng lên

Bài 4-7 Cho tầng khuếch đại công suất mắc đơn làm việc ở chế độ A Xác định

công suất ra, hiệu suất của tầng với biên độ dòng bazơ IBm=10mA, β=25, IC(B)= ECC/RC=1000mA, ECC=UCE(A)=20V, UBE=0,7V

Bài 4-8 Cho tầng khuếch đại công suất ghép biến áp Xác định công suất ra trên

tải, với các số liệu Ibo=6mA,Ibm=4mA, n= =3

Bài 4-9 Cho tầng khuếch đại công suất như 4-8 Xác định Po,Pc, ŋ

P0=ECC.Itb=30.0,796=23,9VCông suất ra tải:

Pra=U2 ram/2Rt=12,5WHiệu suất của tầng: Ŋ = (Pra/Po).100%=52,3%

Công suất tiêu thụ từ nguồn cung cấp là: Ptb=Ecc.Itb= 25.2,71=67,75W

Công suất tiêu tán trên mỗi transistor là: Pc= = = 15,8W

Bài giải:

Ta có:

Với giả thiết r1=0 ( biến áp có cuộn sơ cấp lý tưởng) nên biên độ điện áp ra phản ánh về sơ cấp U’tm đúng bằng UCEO và bằng ECC

U’tm=UCEO=ECC=24V

Bài 4-14:

b) Dòng colecto cực đại: Icmax= = = =1,25A

Công suất ra cực đại:

Công suất tiêu thụ từ nguồn

c) Hiệu suất cực đại của tầng:

d) Công suất tiêu tán: PC= P0 – Pra=15,92 – 12,5 = 3,42W

Bài 4-17:

Bài 4-18:

a) Từ biểu thức Pra= I2 cm.Rt / 2 => dòng cực đại Icm= = 1,118A

=18,88V

d) Công suất ra cực đại:

Bài 4-19:

Dòng tĩnh qua transistor T3:

b) Xác định công suất tiêu thụ từ nguồn

- Dòng trung bình trong cả chu kì I = I = 2,245A

- Công suất tiêu thụ P = I.E = 56,125W

c) hiệu suất của tầng 100% = 44,17%

d) Công suất tiêu tán trên mỗi colecto của mỗi transistor

P = = 15,6W

Bài 4.22

Bài giải:

a) Hệ số khuếch đại khi chưa có hồi tiếp k = 40dB Suy ra K = 100

Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm:

a)Hệ số hồi tiếp: K = = 0,02

b) Hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm K’

K’ = = 49,75

-+ -+ 3

R3 1k

BÀI TẬP CHƯƠNG 5

BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Bài 5.1

+ +

-OP1 !OPAMP R1 1k

-+ -+

OP1 !OPAMP C1 1u

R2 1k

R3 1k

Ura = Ur1 + Ur2 =

→Ura = 9,906V

Bài tập 5.5.Cho mạch điện như hình 5-7:

Đây là mạch gì?

Viết biểu thức tính Ura

Tính Ura nếu biết:

a) Đây là mạch trừ, thực hiện thuật toán Ura=AUv2-BUv1

Để thiết lập biểu thức Ura, tiện hơn cả là giải theo phương pháp xếp chồng

-Nếu chỉ tác động nguồn tín hiệu Uv1, đây là mạch khuếch đại đảo

Ura =(1+ ) .1,0- 0,15 = 6,65V

Bài 5.6:Thiết kế và tính toán mạch khuếch đại thuật toán thực hiện thuật toán sau:

Y=2a-4b *

Trong đó: Y là điện áp đầu ra

a và b là hai điện áp vào

4 và 2 là hệ số

Bài giải

Để thực hiện thuật toán trên phải dung mạch trừ Sơ đồ như hình 5-7

a)Xác định biểu thức điện áp ra

khuếch đại Ku.

b)Tính trị số Ura nếu biết:

R1= 10kΩ, R2= 200kΩ

R3= 20kΩ, R4= 15kΩ, R5= 150kΩ, E

= 15V, Uv= 0,15V

+ + OP1 !OPAMP

+ + OP2 !OPAMP

-R1 10k

R4 15k R2 200k R3 20k

Bài giải

a)Ở đây có thể coi như hai tầng khuếch đại mắc kế tiếp nhau, IC1 có hệ số

khuếch đại K1, tầng IC2 co tầng số khuếch đại la K2

Hệ số khuếch đại Ku được xác định:

Trong đó: K1 =(1+ )

K2 = - Suy ra: Ku = K1.K2 = (1+ ).(- ) = -(1+ )

b)Tính Ura

xén đỉnh, nên bị méo Để điện áp ra tuyến tính phải giảm Uv hay giảm hệ số

khuếch đại Ku

Bài 5.9:Cho mạch KĐTT như hình 5-10.

-U1 OPA1013E

R1 250k R2 250k

R3 250k R4 250k

I1

I2

I4 I3

Dòng điện tại nút N

I1= I2 +IN vì IN =0 nên I1 =I2

Vì N là điểm đất ảo, nên UN = Up =0

Tại nút M: I2 +I4 –I3 =0

Thay giá trị UM từ * vào và giải ra ta được.

Điện áp ra Ura = 11V >+E = 9V Tín hiệu ra bị xén đỉnh

Bài 5.10:Cho mạch cộng đảo như hình 5.11

Ura2 = - U2

Ura3 = - U3

Ura = Ura1 + Ura2 + Ura3 = -[ U1 + .U2 + .U3 ]

b)Thay số vào

Bài 5.11:Cho mạch điện như hình 5-12

a)Viết biểu thức hệ số khuếch đại Ku

b)Xác định trị số Ura nếu biết:

Uv= = 0,5V; R1 = 20k

R2 = 20k; R3 = 30k ; R4 = 250k ; R5

=10k

+ +

-U1 OPA1013E

+ +

-U2 OPA1013E

R3 30k R1 20k

a)Hệ số khuếch đại Ku = K1.K2

trong đó K1 = 1 đây là mạch lặp điện áp Ura =Uv

K2 = 1+ ( ) và Ku = (1 + )

Điện áp bão hòa +10V

Xác định điện áp vào cực đại mà điện

áp ra vẫn trong phạm vi tuyến tính

Xác định Ura với các giá trị Ura = 0; Uv

= 0,4V

+ + U1 OPA1013E

-R1 25k

RN 500k

Uv

Ura +E

|Uvp-p| = Ubão hòa/|K| = +0,5V

Bài 5.13:Cho mạch khuếch đại như hình 5-14

a)Viết biểu thức Ura1 và Ura2

b)Tính trị số Ura1 và Ura2 nếu biết:

+ + U2 OPA1013E -

-+ -+ U3 OPA1013E

R3 30k

R4 25k

R5 500k

R2 20k R1 20k

R7 25k R6 500k

Uv

Ura1

Ura2+E

+E

+E -E

-E

-E

Hình 5-14

Bài giải

a)Ura1 = K1.K2.Uv; trong đó K1 là hệ số khuếch đại của IC1

K2 là hệ số khuếch đại của IC2

b)Thay số ta có:

Ura2 = - (1+ ).0,5 = -10,5V

Bài 5.14:Cho mạch khuếch đai thuật toán như hình 5.15.

a)Viết biểu thức Ura

b)Xác định trị số Ura nếu biết:

a)Đây là bộ khuếch đại có hai tầng IC1 và IC2 có hai điện áp vào

Trước hết xác định điện áp Ura1

Ura1 = ( 1 + ).U1

Đây chính là điện áp đưa vào cửa đảo của IC2

Giải mạch điện IC2:

b)Tính trị số Ura.

+ +

-U1 OPA1013E

+ +

-U2 OPA1013E

+ +

Ura Uv

-E

-E

Hình 5-16

Bài giải

a)Thiết lập biểu thức Ura

-Điện áp ở đầu ra IC1: Ura1 = Uv vì đây

Ura = - .Uv – .(1 + )Uv

Ura = - [ + (1+ ) ]Uv

b)Thay số vào để tính Ura

6,8V

Bài 5.16

Điện áp đầu ra ICi

Ura1 = U2 , đây là mạch lặp điện áp vào

Điện áp đầu ra IC2

Cả hai điện áp Ura1 và Ura2 đều được đưa vào cửa đảo của IC3 , IC3 là mạch cộng đảo

Giải theo phương pháp xếp chồng ta được:

Ura = U2 – ( - U1 – U2)

= - U2 + ( U1 + U2 )

+ +

U1

U2 Ura2

Ura

Bài 5.17

+ +

Uv = +0,4V Ura = - KUv = -25.0,4= -10V

Uv = -0,4V Ura = -25.(-0,2)= +10V

Bài 5.18

+ + 3

Bài 5.19

+ +

Đây là mạch tích phân, điện áp ra tỉ lệ với tích phân điện áp vào

a) Để thiết lập biểu thức Ura , viết phương trình tại nút N

Ir + ic =0 ( vì ICTT lý tưởng nên IN = 0)

+ + 3

Trong đó: U0 là điện áp khi hở tải

Ut là điện áp khi có tải

_-Điện áp trên tải:

It = Itmin =IR – I zmax = 5mA

Suy ra Rt = Rtmax = Uz – Itmin = 1,2 kΩ

Dòng qua điện trở R1: IR1 =

Dòng qua Dz: Iz = IR1 – IB = 14,38mA

= Dòng điện này coi như đi qua Dz Độ mất ổn định tuyệt đối của điện áp

Trong đó R1 và R2 là điện trở nhánh trên và nhánh dưới của phân áp.

Nếu chiết áp ở vị trí Rmax thì điện áp ra sẽ nhỏ nhất

1 2min

2

33,346

p p

R2 RN

Rt

-+ -+ 3

a Dòng điện chạy trong mạch như hình vẽ

Nếu IC thuật toán là lý tưởng thì Ip = 0

z z

12

6

N z

điện áp U d =U P−U Nđược khếch đại lên và đưa vào điều khiển transitor T làm

cho điện trở rCE của Transitor thay đổi theo nguyên lý, nếu U2 có xu thế tăng thì

Nếu có tải Rt=390Ω thì U1 =20V và Iz = 50mA

a Độ mất ổn định đường dây:

.100%

z dd

z

U K

2 5,128 390

z

U K

1 1

21 6

38, 46 390

z z

z

U K U

Dòng điện chạy trong mạh như chỉ dẫn sơ đồ hình trên

b Điện áp trên R1 được coi là ổn định

t t

RS s

1 2 1

1, 25 1

12 1, 25 1

R U

R R R

BÀI TẬP CHƯƠNG 7

MẠCH DAO ĐỘNG

Bài 7.1

a)Tần số dao động được xác dịnh theo biểu thức:

Bài 7.4

Xác định tần số dao động

Để mạch dao động phải đảm bảo điều kiên biên độ

Để mạch dao động phải đảm bảo điều kiên biên độ

K là hệ số khuếch đại của mạch IC thuật toán

C= = 6,5.10-9 F = 6,5 nF

b) Để xác định RD cần xét biên độ của dao đông

Mạch di pha để có biên độ dao động điều hoà K >29

R C

Bài 7-12 sơ đồ mạch

R1

RN

R C

-+ -+ 3

D2 -

+ IOP1

a) Ta có công thức tính RN

b) Điốt D1 va D2 mắc ngược chiều song song với RN là song song với nhánhtrên của phân áp hồi tiếp nhằm hạn chế biên độ điện áp ra Nếu biên độ điện áp ra tăng quá một ngưỡng nào đó thì D1 hoặc D2 dẫn, điện trở của điốt giảm xuống và hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại thuật toán cũng giảm và điên áp ra bị hạn chế

C R

R

a) Phân tích nguyên lý hoạt động:

Đây là mạch dao động cầu Wien Mạch cầu R-C được mắc giữa đầu ra và đầu vao P của bộ khuếch đại thuật toán làm thành hồi tiếp dương Nếu đảm bảo điều kiện cân bằng pha và biên độ sẽ có dao động điều hoà Trị số R và C của cầu Wien sẽ quyết định tần số dao đông

Điốt D, R4 và FET nhằm ổn định và hạn chế diện áp ra Khi Ura tăng điện áp

âm qua điốt D đặt vào cực của của FET làm cho điện áp trở máng nguồn rds của FET tăng lên đây chính là nhánh dưới của phân áp hồi tiếp nên hệ số khuếch đại giảm đi và Ura được hạn chế

R2 C

Bài 7-17

-+ -+ 3

RP

C

R2 R1

a) Đây là mạch tạo xung vuông U1 va xung tam giác U2 IC1 là mạch (Triger Schmitt) và IC2 là mạch tích phân

Giả sử tại thời điểm t = 0 điện áp đầu ra IC1 là U1 = -Usat

Điện áp ngưỡng là Ung

ở đầu ra bộ tích phân IC2

U2 = -UngU2(t) biến thiên theo thời gian

b Xác Định Chu Kỳ Lấy Mẫu :

Chu kỳ lấy mẫu T được xác định là :

a Xác định tần số cao nhất của tín hiệu tương tự theo lý thuyết khi tạo lại tín hiệu số đó :

Từ biểu thức lấy mẫu ta có : Fmax = Faa / 2 = 20.05 kHz

b Xác định thời gian biến đổi tối đa của bộ chuyển đổi AD (chu kỳ lấy mẫu T)

00

00

00

00

0010103

4

1

1

11

11

01

00

00

00

0111005

6

1

1

11

11

11

11

01

00

101110

b Trường hợp chuyển đổi U A = 0.6 V

- So sánh lần 1 : UM = 0  UA(0,6) > UM(0)  B =1 , một xung được đưa vào bộ đếm và mã hóa , UD = 0001, chuyển đổi ngược được UM = 0,4V

- So sánh lần 2 : UA = 0,6V ; UM = 0,4V

UA > UM  B =1 , them 1 xung vào bộ đếm UD = 0010 chuyền đổi ngược được UM

= 0,8V

- So sánh lần 3 : UA = 0,6V ; UM = 0,8V  UA < UM đầu ra B = 0, quá trình đếm dừng , như vậy UA = 0,6V  UD = 0010

c Trường hợp : U A = 1,75 V

- Vòng 3 : UA = 1,75 V ; UM = 0,8V  UA > UM  B =1 và UD = 0011, chuyển đổi ngược DAC, được UM = 1,2V

- Vòng 4 : UA = 1,75 V ; UM = 1,2V  UA > UM và UD = 0100 , chuyền đổi ngược DAC , được UM = 1,6V

- Vòng 5 : UA = 1,75 V ; UM = 1,6V  UA > UM  B =1 và UD = 0101, chuyền đổi ngược DAC , được UM = 2,0V

- Vòng 6 : UA = 1,75 V ; UM = 2,0V  UA < UM  B =0 quá trình chuyển đổi dừng

Với UD = 0110 có nghĩa là : b1=b4 =0 ; b2=b3=1

Thay vào biểu thức ta được : UA = 2,25V

Với UD = 0011 có nghĩa là b1=b2=0 , b3=b4=1

Thay vào biểu thức ta được : UA = 1,125V

c Xác định điện áp toàn thang :

Điện áp toàn thang ứng với trường hợp b1=b2=b3=b4=1

c Điện áp toàn thang ứng với trường hợp tất cả các số hạng b k đều có trị số là 1.

a) Hãy xác định trị số RN để ứng với UD = 1001 thì UA=2,2V

b) Xác định điện áp toàn thang cho trương hợp đó

b) xác định điện áp toàn thang

Bài tập 8-12: Cho mạch chuyển đổi DAC 4 bit như hình 8-7.

Biết RN = 30kΩ

Uch = 6V

Bài giải

Nếu UD=1000 thì b1=1, b2=b3=b4=0

Suy ra

Bit có nghĩa lớn nhất UMSB ứng với trường hợp b1=b2=b3=b4=1

Bài tập 8-13: cho mạch chuyển đổi ADC mạng điện trở R-2R , 4 bit như hình 8-8.

biết : R=10 ; Rp =10 ; Uch=10V hãy xác định RN để:

b) ứng với UD =1000 thì =6V

c) điện áp toàn mạch thang =10V

Bài giải

Bit có nghĩa nhỏ nhất 1ULSB ứng với trường hợp b4=1, b1=b2=b3=0

c) Điện áp toàn thang ứng với trường hợp b1=b2=b3=b4=b5=b6=b7=b8=1

Bài 8-15:Cho mạch chuyển

đổi DA như sau

Biết N=4 bit

R=10 kΩ

RN=10 kΩ

a)Hãy xác định điện áp chuẩn

Uch cần biết để khi UD=1100

thì UA= 4.5V

b)Tính ULSB

c)Tính điệp áp toàn thang

Bài giảia)Điện áp ra được xác định theo biểu thức:

Với UD= 1100 thì b1= 1,b2= 1,b3=b4= 0

điều kiện sau:

a)Ứng với bit có nghĩa

UAmax = RN/R.Uch (2-1+2-2+2-3+2-4+2-5+2-6+2-7+2-8)

= 10/10.5,12 (1/2+1/4+1/8+1/16+1/32+1/64+1/128+1/256)

= 5,1 v Bài 8-18:

Đốivớimỗitrong 8 điệnápđượctính ở đâychỉcómột bit duynhấtứngvớimức 1, còn bitkhácứngvớimức 0