Bài giảng Cấu kiện điện tử và quang điện tử - Chương 2: Cấu kiện thụ động - Trần Thục Linh
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cấu kiện điện tử và quang điện tử - Chương 2: Cấu kiện thụ động - Trần Thục Linh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tài liệu đính kèm:
- bai_giang_cau_kien_dien_tu_va_quang_dien_tu_chuong_2_cau_kie.pdf
Nội dung text: Bài giảng Cấu kiện điện tử và quang điện tử - Chương 2: Cấu kiện thụ động - Trần Thục Linh
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Chương 2- Cấukiệnthụđộng 1. Điệntrở (Resistor) 2. Tụđiện (Capacitor) 3. Cuộncảm (Inductor) 4. Biếnáp(Transformer) GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 1 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1. Điệntrở (Resistors) 1.1. Định nghĩa 1.2. Các tham số kỹ thuật đặctrưng của điệntrở 1.3. Ký hiệucủa điệntrở 1.4 Cách ghi và đọc tham số trên thân điệntrở 1.5. Điệntrở cao tầnvàmạch tương đương 1.6. Phân loại GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.1 Định nghĩa Điệntrở -phầntử có chứcnăng ngăncảndòngđiện trong mạch Mức độ ngăncản dòng điện được đặctrưng bởitrị sốđiệntrở U R = I Đơnvịđo: μΩ, mΩ, Ω, kΩ, MΩ, GΩ, TΩ Ứng dụng: định thiên cho các cấukiệnbándẫn, điềukhiểnhệ số khuyếch đại, cốđịnh hằng số thời gian, phốihợptrở kháng, phân áp, tạo nhiệt Kếtcấu đơngiảncủamột điệntrở thường: Mũ chụpvàchânđiệntrở Vỏ bọc Lõi Vậtliệucản điện GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.2 Các tham số kỹ thuậtvàđặctínhcủa điệntrở Trị sốđiệntrở và dung sai Hệ số nhiệtcủa điệntrở Công suất tiêu tán danh định Tạpâmcủa điệntrở GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ a. Trị sốđiệntrở và dung sai Công thức tính trị số của điệntrở: l ρ - điệntrở suấtcủav/liệu dây dẫncản điện R = ρ ()Ω l - chiều dài dây dẫn S S- tiếtdiệncủa dây dẫn Dung sai hay sai số (Resistor Tolerance): biểuthị mức độ chênh lệch củatrị số thựctế của điệntrở so vớitrị số danh định và được tính theo % R − R t.t d.d 100% R d.d 5 cấp chính xác của điệntrở (tolerance levels): Cấp 005: sai số ± 0,5 % Cấp I: sai số ± 5 % Cấp 01: sai số ± 1 % Cấp II: sai số ± 10 % Cấp III: sai số ± 20 % GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ b. Hệ số nhiệtcủa điệntrở -TCR TCR (temperature coefficient of resistance): biểuthị sự thay đổitrị số của điệntrở theo nhiệt độ 1 ΔR R TCR = . .106 [ppm/ 0C] ΔR = TCR.ΔT R ΔT 106 TCR có thể âm, bằng 0 hoặcdương tùy loạivậtliệu: Kim loạithuầnthường có TCR >0 Mộtsố hợp kim (constantin, manganin) có TCR = 0 Carbon, than chì có TCR <0 GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ c. Công suất tiêu tán danh định của điệntrở (Pt.t max ) Pt.t max: công suất điệncaonhấtmàđiệntrở có thể chịu đựng đượctrongđiềukiệnbìnhthường, làm việc trong mộtthời gian dài không bị hỏng U 2 P = R.I2 = max [W] t.t.max max R Pt.t.max tiêu chuẩn cho các điệntrở dây quấnnằm trong khoảng từ 1W đến 10W hoặc cao hơn nhiều. Để tỏanhiệtcầnyêucầu diệntíchbề mặtcủa điệntrở phảilớn → các điệntrở công suất cao đềucókíchthướclớn Các điệntrở than là các linh kiện có công suất tiêu tán danh định thấp, khoảng 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W và 2W GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ d. Tạpâmcủa điệntrở Tạpâmcủa điệntrở gồm: Tạp âm nhiệt(Thermal noise): sinh ra do sự chuyển động củacáchạt mang điện bên trong điệntrở do nhiệt độ ERMS = 4.k.R.T.Δf ERMS = the Root-Mean-Square hay điệnáphiệudụng k= Hằng số Boltzman (1,38.10-23) T = nhiệt độ tính theo độ Kelvin (nhiệt độ phòng = 27°C = 300°K) R= điệntrở Δf= Băng thông củamạch tính theo Hz (Δf= f2-f1) GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Tạp âm dòng điện(Current Noise): sinh do các thay đổi bên trong của điệntrở khi có dòng điệnchạy qua nó ⎛ f ⎞ ⎛U ⎞ NI / 20 ⎜ 2 ⎟ NI = 20log ⎜ noise ⎟ ERMS = U DC .10 log⎜ ⎟ 10 ⎜ ⎟ ⎝ f1 ⎠ ⎝ U DC ⎠ Trong đó: + NI: Noise Index (Hệ số nhiễu) + UDC: điện áp không đổi đặttrên2 đầu điệntrở + Unoise: điệnáptạp âm dòng điện + f1 –> f2: khoảng tầnsố làm việccủa điệntrở Mứctạpâmphụ thuộcchủ yếuvàoloạivậtliệucản điện. Bột than nén có mứctạp âm cao nhất. Màng kim loạivàdâyquấncómứctạpâmrất thấp. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.3 Ký hiệucủa điệntrở trên các sơđồmạch Điệntrở thường Điệntrở công suất 0,25W 0,5W 1 W 10 W Biếntrở Sườn nhôm GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.4 Cách ghi và đọcthamsố trên thân điệntrở (1) Ghi trựctiếp: ghi đầy đủ các tham số chính và đơnvịđotrên thân của điệntrở, vd: 220KΩ 10%, 2W Ghi theo quy ước: có rất nhiềucácquyước khác nhau. Xét mộtsố quy ước thông dụng: Quy ước đơngiản: Không ghi đơnvị Ôm, R (hoặcE) = Ω, M = MΩ, K = KΩ Ví dụ: 2M=2MΩ, 0K47 =0,47KΩ = 470Ω, 100K = 100 KΩ, 220E = 220Ω, R47 = 0,47Ω Quy ướctheomã: Mã này gồmcácchữ số và mộtchữ cái để chỉ % dung sai. Trong các chữ số thì chữ số cuốicùngchỉ số số 0 cần thêm vào. Các chữ cái chỉ % dung sai qui ướcgồm: F = 1 %, G = 2 %, J = 5 %, K = 10 %, M = 20 % Vd: 103F = 10000 Ω±1% = 10K ± 1% 153G = 4703J = GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Màu Giá trị 1.4 Cách ghi và đọcthamsố Đen 0 trên thân điệntrở (2) Nâu 1 Đỏ 2 Quy ướcmầu: Cam 3 Loại 4 vòng màu: Vàng 4 1 2 3 4 Lục 5 Lam 6 (Nâu-đen-đỏ-Không mầu) = Tím 7 Loại5 vạch màu: Xám 8 1 2 3 4 5 Trắng 9 Vàng kim 0,1 / 5% (Nâu-cam-vàng-đỏ-Bạch kim) = Bạch kim 0,001 / 10% Không màu - / 20% GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.5 Điệntrở cao tầnvàmạch tương đương Khi làm việc ở tầnsố cao điệncảmvàđiện dung ký sinh là đáng kể, Sơđồtương đương của điệntrởởtầnsố cao như sau: Tầnsố làm việchiệudụng của điệntrởđượcxácđịnh sao cho sự sai khác giữatrở kháng tương đương củanóso với giá trịđiệntrở danh định không vượt quá dung sai Đặctínhtầnsố của điệntrở phụ thuộcvàocấutrúc, vậtliệu chế tạo Kích thước điệntrở càng nhỏ thì đặc tính tầnsố càng tốt, điệntrở cao tầnthường có tỷ lệ kích thướclàtừ 4:1 đến10:1 GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.6 Phân loại điệntrở (1) Điệntrở có trị số cốđịnh Điệntrở có trị số thay đổi a. Điệntrở cốđịnh Thường được phân loạitheovậtliệucản điện Điệntrở than tổng hợp (than nén): cấutrúctừ hỗnhợpbột cacbon (bột than chì) được đóng thành khuôn, kích thướcnhỏ và giá thành rấtrẻ Điệntrở than nhiệtgiảihoặc than màng (màng than tinh thể) Điệntrở dây quấn Điệntrở màng hợp kim, màng oxit kim loạihoặc điệntrở miếng. Điệntrở cermet (gốm kim loại) ¾ Ngoài ra còn phân loạitheokếtcấu đầunối để phụcvụ lắp ráp; phân loạitheoloạivỏ bọc để dùng ở những môi trường khác nhau; phân loại theo loại ứng dụng . GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 1.6 Phân loại điệntrở (2) b. Biếntrở Dạng kiểm soát dòng công suấtlớn dùng dây quấn(ítgặp trong các mạch điệntrở) Chiếtáp: so với điệntrở cốđịnh thì chiếtápcóthêmmộtkếtcấu con chạygắnvớimộttrụcxoayđể điềuchỉnh trị sốđiệntrở. Con chạycókếtcấukiểuxoay(chiết áp xoay) hoặctheokiểutrượt (chiếtáptrượt). Chiếtápcó3 đầura, đầugiữa ứng vớicon trượt còn hai đầu ứng vớihaiđầucủa điệntrở a. loạikiểm soát dòng b. loạichiếtáp GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Mộtsốđiệntrởđặcbiệt Điệntrở nhiệt: Tecmixto Tecmixto t0 Điệntrở Varixto: VDR Điệntrở Mêgôm: có trị sốđiệntrở từ 108 ÷ 1015 Ω Điệntrở cao áp: điệntrở chịu được điệnápcao5 KV ÷ 20 KV Điệntrở chuẩn: các điệntrở dùng vậtliệu dây quấn đặcbiệtcó độ ổn định cao Mạng điệntrở: là mộtloạivi mạch tích hợp có 2 hàng chân. Một phương pháp chế tạo là dùng công nghệ màng mỏng, trong đó dung dịch chấtdẫn điện đượclắng đọng trong mộthìnhdạng theo yêu cầu. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2. Tụđiện (Capacitors) 2.1. Định nghĩa 2.2. Các tham số kỹ thuật đặctrưng củatụđiện 2.3. Ký hiệucủatụđiện 2.4 Cách ghi và đọc tham số trên tụđiện 2.5. Sơđồtương đương 2.6. Phân loại GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.1 Định nghĩa Tụđiệnlàlinhkiện dùng để chứa điện tích. Mộttụđiệnlýtưởng có điện tích ở bảncựctỉ lệ thuậnvớihiệu điệnthếđặt trên nó theo công thức: Q = C . U [culông] Bảncực Điện dung củatụđiện C [F] Chân tụ Q ε ε .S C = = r 0 Chất điệnmôi U d Vỏ bọc ĐơnvịđoC: F, μF, nF, pF εr -hằng sốđiệnmôicủachất điệnmôi ε0 -hằng sốđiệnmôicủa không khí hay chân không 1 ε = = 8,84.10−12 0 36π.109 S – d/tích hữudụng củabảncực[m2]; d – kh/cách giữa2 bảncực[m] GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.2 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củatụđiện Trị số dung lượng và dung sai Điệnáplàmviệc Hệ số nhiệt Dòng điệnrò Sự phân cực GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ a. Trị số dung lượng (C) Dung sai củatụđiện: là tham số chỉđộchính xác củatrị số dung lượng thựctế so vớitrị số danh định củanó Dung sai củatụđiện: C − C t.t d.d .100% Cd.d b. Điệnáplàmviệc: Điệnápcực đạicóthể cung cấpcho tụđiệnhay còngọilà"điệnáplàmviệcmộtchiều“, nếu quá điệnápnàylớpcáchđiệnsẽ bịđánh thủng và làm hỏng tụ GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ c. Hệ số nhiệtcủatụđiện Mỗimộtloạitụđiệnchịumột ảnh hưởng vớikhoảng nhiệt độ do nhà sảnxuấtxácđịnh. Khoảng nhiệt độ tiêu chuẩnthường từ: -200C đến +650C -400C đến +650C -550C đến +1250C Để đánh giá sự thay đổicủatrị sốđiện dung khi nhiệt độ thay đổingười ta dùng hệ số nhiệtcủatụ diệnTCC 1CΔ TCC = .1060 [ppm/ C] CTΔ GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ d. Dòng điệnrò Do chấtcáchđiện đặtgiữa2 bảncực nên sẽ có một dòng điện rò rấtbéchạy qua giữa2 bảncựccủatụđiện. Trị số Irò phụ thuộcvàođiệntrở cách điệncủachất điệnmôi Tụđiện màng Plastic có điệntrở cách điệncaohơn 100000 MΩ, còn tụđiện điệngiải thì dòng điệnròcóthể lên tớivàiμA khi điệnápđặt vào 2 bảncựccủatụ chỉ 10 V Đốivới điện áp xoay chiều, tổn hao công suấttrongtụđược thể hiệnqua hệ số tổn hao D: 1 P D = = th Q Ppk Tụ tổn hao nhỏ dùng sơđồtương đương nốitiếp Tụ tổn hao lớn dùng sơđồtương đương song song GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ e. Sự phân cực Các tụđiện điệngiải ở các chân tụ thường có đánh dấu cựctínhdương (dấu+) hoặcâm(dấu -) gọilàsự phân cựccủatụđiện Khi sử dụng phải đấutụ vào mạch sao cho đúng cựctính củatụ. Như vậychỉ sử dụng loạitụ này vào những vị trí có điệnáplàmviệc không thay đổicực tính GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 23 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.3 Ký hiệucủatụ + + Tụ thường TụđiệngiảiTụ có điện dung thay đổi Tụđiệnlớnthường có tham sốđiện dung ghi trựctiếp, tụ điệnnhỏ thường dùng mã: XYZ = XY * 10Z pF GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 24 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.4 Cách đọcvàghitrị số trên tụ Hai tham số quan trọng nhấtthường được ghi trên thân tụđiệnlàtrị sốđiện dung (kèm theo dung sai sảnxuất) và điệnáplàmviệc(điện áp lớnnhất). Có 2 cách ghi cơ bản: Ghi trựctiếp: cách ghi đầy đủ các tham số và đơnvịđocủa chúng. Cách này chỉ dùng cho các loạitụđiệncókíchthướclớn. Ví dụ: trên thân mộttụ mi ca có ghi: 5.000PF ± 20% 600V Ghi gián tiếp theo qui ước: + Qui ướcsố: Cách ghi này thường gặp ở các tụ Pôlystylen Ví dụ 1: Trên thân tụ có ghi 47/ 630: tứcgiátrịđiện dung là 47 pF, điệnáplàmviệcmộtchiều là 630 Vdc. Ví dụ 2: Trên thân tụ có ghi 0.01/100: tứclàgiátrịđiện dung là 0,01 μF và điệnáplàmviệcmộtchiều là 100 Vdc. + Quy ướctheomã:Giống nhưđiệntrở: 123K/50V =12000 pF ± 10% và điệnáplàmviệclớnnhất50 Vdc GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 25 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ +Quy ướctheomàu: Loạicó4 vạch màu: Hai vạch đầulàsố có nghĩathựccủanó Vạch thứ ba là số nhân (đơnvị pF) hoặcsố số 0 cần thêm vào Vạch thứ tư chỉđiệnáplàmviệc. Loạicó5 vạch màu: Ba vạch màu đầugiống như loai 4 vạch màu Vạch màu thứ tư chỉ % dung sai Vạch màu thứ 5 chỉđiệnáplàmviệc TCC 1 1 1 2 3 2 3 2 3 4 4 4 5 + Tụ hình ống Tụ hình kẹoTụ Tantan GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 26 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.5 Sơđồtương đương củatụ RP RL L RS RS C C C a. Sơđồtương đương b. Sơđồtương đương c. sơđồtương đương tổng quát song song nốitiếp L - là điệncảmcủa đầunối, dây dẫn(ở tầnsố thấpL ≈ 0) RS -làđiệntrở của đầunối, dây dẫnvàbảncực(RS thường rấtnhỏ) RP -làđiệntrở rò củachấtcáchđiệnvàvỏ bọc. RL, RS -làđiệntrở rò củachấtcáchđiện C - là tụđiệnlýtưởng GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 27 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 2.6 Phân loạitụđiện Tụđiệncótrị sốđiện dung cốđịnh Tụđiệncótrị sốđiện dung thay đổi được a. Tụđiệncótrị sốđiện dung cốđịnh: Tụ giấy: chất điệnmôilàgiấy, thường có trị sốđiện dung khoảng từ 500 pF đến 50 μF và điệnáplàmviệc đến 600 Vdc. Tụ giấy có giá thành rẻ nhấtso vớicácloạitụ có cùng trị sốđiện dung. Ưu điểm: kích thướcnhỏ, điện dung lớn. Nhược điểm: Tổn hao điệnmôilớn, TCC lớn. Tụ màng chấtdẻo: chất điệnmôilàchấtdẻo, có điệntrở cách điệnlớnhơn 100000 MΩ. Điệnáplàmviệccao khoảng 600V. Tụ màng chấtdẻonhỏ hơntụ giấynhưng đắthơn. Giá trịđiện dung củatụ tiêu chuẩnnằmtrong khoảng từ 5 pF đến0,47 μF GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 28 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Tụ mi ca: chất điệnmôilàmi ca, tụ mi ca tiêu chuẩncógiátrị điện dung khoảng từ 1 pF đến0,1 μF và điệnáplàmviệccao đến 3500V Nhược điểm: giá thành củatụ cao. Ưu điểm:Tổnhaođiện môi nhỏ, Điệntrở cách điệnrất cao, chịu được nhiệt độ cao. Tụ gốm: chất điệnmôilàgốm. Giá trịđiện dung củatụ gốm tiêu chuẩnkhoảng từ 1 pF đến0,1 μF, với điệnáplàmviệcmột chiều đến 1000 Vdc. Đặc điểmcủatụ gốmlàkíchthướcnhỏ, điện dung lớn, có tính ổn định rấttốt, có thể làm việc lâu dài mà không lão hoá. Tụ dầu: chất điệnmôilàdầu. Tụ dầucóđiện dung lớn, chịu được điệnápcao Có tính năng cách điệntốt, có thể chế tạothànhtụ cao áp Kếtcấu đơngiản, dễ sảnxuất GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 29 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Tụđiệngiải nhôm: Cấutrúccơ bảngiống tụ giấy. Hai lá nhôm mỏng làm hai bảncực đặt cách nhau bằng lớpvảimỏng được tẩmchất điện phân (dung dịch điện phân), sau đó đượcquấn lại và cho vào trong mộtkhốitrụ bằng nhôm để bảovệ. Thường làm việcvới điệnápmộtchiều > 400 Vdc, trong trường hợpnàyđiện dung không quá 100 μF. Điệnáplàmviệcthấpvà dòng rò tương đốilớn Tụ tantan (chất điệngiải Tantan): là mộtloạitụđiệngiải. Bột tantan đượccôđặc thành dạng hình trụ, sau đó đượcnhấn chìm vào mộthộpchứachất điện phân. Dung dịch điện phân sẽ thấmvàochất tantan. Khi đặtmột điệnápmộtchiều lên hai chân tụ thì mộtlớpoxitmỏng đượctạo thành ở vùng tiếpxúc củachất điệnphânvàtantan. Tụ tantan có điệnáplàmviệclênđến 630 Vdc nhưng giá trị điện dung chỉ khoảng 3,5 μF. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 30 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ b. Tụđiệncótrị sốđiện dung thay đổi Loại đadụng còn gọilàtụ xoay: Tụ xoay được dùng làm tụ điềuchỉnh thu sóng trong các máy thu thanh, v.v Tụ xoay có thể có 1 ngănhoặcnhiềungăn. Mỗingăncócácláđộng xen kẽ, đối nhau vớicáclátĩnh (lá giữ cốđịnh) chế tạotừ nhôm. Chất điệnmôicóthể là không khí, mi ca, màng chấtdẻo, gốm Tụ vi điềuchỉnh (Trimcap) có nhiềukiểu. Chất điệnmôicũng dùng nhiềuloạinhư không khí, màng chấtdẻo, thuỷ tinh hình ống Trong các loại Trimcap chuyên dùng, thường gặpnhấtlà loạichất điệnmôigốm. Để thay đổitrị sốđiện dung ta thay đổi vị trí giữa hai lá động và lá tĩnh. Khoảng điềuchỉnh củatụ từ 1,5 pF đến 3 pF, hoặctừ 7 pF đến 45 pF và từ 20 pF đến120 pF tuỳ theo hệ số nhiệtcầnthiết GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 31 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Ứng dụng Tụ liên lạc: ngăncáchđược dòng mộtchiềugiữamạch này vớimạch khác nhưng lạidẫn dòng điện xoay chiều đi qua Tụ thoát: dùng để triệtbỏ tín hiệu không cầnthiếttừ một điểm trên mạch xuống đất(vídụ: tạpâm) Tụ cộng hưởng: dùng làm phầntử dung kháng trong các mạch cộng hưởng LC Tụ lọc: dùng trong mạch lọc. Các tụ trong nhóm đadụng dùng để liên lạc, lọcnguồn điện, thoát tín hiệu ngoài ra tụ còn dùng để trữ năng lượng, định thời Do có tính nạp điện và phóng điện, tụ còn dùng để tạomạch định giờ, mạch phát sóng răng cưa, mạch vi phân và tích phân. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 32 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Mộtsố hình ảnh củaTụđiện Tụ hoá (Electrolytic Capacitors) Tụ Tantan (Tantalum Capacitors) GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 33 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Tụ gốm ( Ceramic Capacitors ) Tụ gốm nhiềutầng (Multilayer Ceramic Capacitors ) Tụ Mica Tụ film nhựa (Polystyrene Film Capacitors) GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 34 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Biến dung Tụ gốmdánbề mặt Tụ Tantan Tụ hóa GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 35 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3. Cuộncảm (Inductor) 3.1. Định nghĩa 3.2 Ký hiệucủacuộncảm 3.3 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củacuộncảm 3.4 Cách ghi và đọc tham số trên cuộncảm 3.5 Mạch tương đương 3.6 Phân loại GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 36 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3.1 Định nghĩa Cuộncảmlàphầntử sinh ra hiệntượng tự cảm khi dòng điệnchạy qua nó biếnthiên. Khi dòng điện qua cuộncảmbiếnthiênsẽ tạoratừ thông thay đổivàmộtsức điện động đượccảm ứng ngay trong cuộncảmhoặccóthể cảm ứng mộtsức điện động sang cuộncảmkề cậnvớinó Mức độ cảm ứng trong mỗitrường hợpphụ thuộcvàođộ tự cảmcủacuộncảmhoặcsự hỗ cảmgiữahaicuộncảm. Các cuộncảm đượccấu trúc để có giá trịđộcảm ứng xác định. Cuộncảmcũng có thểđấunốitiếphoặc song song. Ngay cả một đoạndâydẫnngắnnhấtcũng có sự cảm ứng. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 37 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3.2 Ký hiệucủacuộncảm L Cuộn dây lõi Ferit L Cuộndâylõisắttừ L Cuộn dây lõi không khí GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 38 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3.3 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củacuộncảm Độ tự cảm(L) Hệ số phẩmchấtcủacuộncảm(Q) Tầnsố làm việcgiớihạn(fg.h) GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 39 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ a. Độ tự cảm(L) S L = μ.N 2. l Trong đó: S - tiếtdiệncủacuộn dây (m2) N - số vòng dây l - chiều dài củacuộn dây (m) μ - độ từ thẩmtuyệt đốicủavậtliệu lõi (H/ m); μ = μr. μ0 Đơnvịđo: μH, mH, H Độ từ thẩmtuyệt đốicủamộtsố loạivậtliệu: Chân không: 4π x 10-7 H/m Ferrite T38 1.26x10-2 H/m Không khí: 1.257x10-6 H/m Ferrite U M33 9.42x10-4 H/m Nickel 7.54x10-4 H/m Iron 6.28x10-3 H/m Silicon GO steel 5.03x10-2 H/m supermalloy 1.26 H/m GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 40 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Dung sai của độ tự cảm: là tham số chỉđộchính xác của độ tự cảmthựctế so vớitrị số danh định củanó L − L t.t d.d .100% Ld.d Mộtcuộncảmlýtưởng không có tổn hao khi có dòng điệnchạy qua, thựctế luôn có tổn hao do công suất điệntổn hao để làm nóng cuộndây. Tổn hao này biểuthị bởi điệntrở tổn hao RS b. Hệ số phẩmchấtcủacuộncảm(Q) Q dùng để đánh giá chấtlượng củacuộncảm. Cuộncảmtổn hao nhỏ dùng sơđồtương đương nốitiếp, cuộncảmtổn hao lớn dùng sơđồtương đương song song. L LRS Rp P 1 pk X L ωL 1 P R R Q = = = = pk P p nt Q// = = = = D Pth RS RS D Pth X L ωL GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 41 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ c. Tầnsố làm việcgiớihạn(fg.h) Khi tầnsố làm việcnhỏ, bỏ qua điện dung phân tán giữacác vòng dây củacuộncảm, nhưng khi làm việc ở tầnsố cao điện dung này là đáng kể Do đó ở tầnsốđủcao cuộncảmtrở thành mộtmạch cộng hưởng song song. Tầnsố cộng hưởng củamạch cộng hưởng song song này gọilàtầnsố cộng hưởng riêng củacuộn dây f0 Nếucuộndâylàmviệc ở tầnsố > tầnsố cộng hưởng riêng này thì cuộn dây mang dung tính nhiềuhơn. Do đótầnsố làm việc cao nhấtcủacuộn dây phảithấphơntầnsố cộng hưởng riêng của nó. 1 f < f = f = lvmax gh 0 2π LC GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 42 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3.4 Cách ghi và đọcthamsố trên cuộncảm Ghi trựctiếp: cách ghi đầy đủ các tham sốđộtự cảm L, dung sai, loạilõicuộncảm Cách này chỉ dùng cho các loạicuộn cảmcókíchthướclớn. Ghi gián tiếp theo qui ước : Quy ước theo mầu: Dùng cho các cuộncảmnhỏ 1,2,3,4 Vòng màu 1: chỉ số có nghĩathứ nhấthoặcchấmthậpphân Vòng màu 2: chỉ số có nghĩathứ hai hoặcchấmthập phân Vòng màu 3: chỉ số 0 cần thêm vào, đơnvịđolàμH Vòng màu 4: chỉ dung sai %. GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 43 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 3.5 Phân loạivàứng dụng Dựatheoứng dụng: Cuộncộng hưởng –cuộncảm dùng trong các mạch cộng hưởng LC Cuộnlọc –cuộncảm dùng trong các bộ lọcmộtchiều. Cuộnchặn dùng để ngăncản dòng cao tần, v.v Dựa vào loạilõicủacuộncảm: Cuộn dây lõi không khí: Loạicuộn dây không lõi hoặccuốn trên các cốt không từ tính, thường dùng là các cuộncộng hưởng làm việc ở tầnsố cao và siêu cao. Các yêu cầu chính: điệncảmphải ổn định ở tầnsố làm việc, Q cao, điện dung riêng nhỏ, hệ số nhiệtcủa điệncảmthấp GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 44 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Cuộncảmlõisắtbụi: Dùng bộtsắtnguyênchấttrộnvớichất dính kết không từ tính là lõi cuộncảm, thường dùng ở tầnsố caovàtrungtần. Cuộn dây lõi sắtbụicótổnthấtthấp, đặcbiệt là tổnthất do dòng điệnxoáyngược, và độ từ thẩmthấphơn nhiềuso vớiloạilõisắttừ CuộncảmlõiFerit:thường là các cuộncảmlàmviệc ở tầnsố caovàtrungtần. Lõi Ferit có nhiềuhìnhdạng khác nhau như: thanh, ống, hình chữ E, chữ C, hình xuyến, hình nồi, hạt đậu,v.v Dùng lõi hình xuyếndễ tạo điệncảm cao, tuy vậylại dễ bị bão hòa từ khi có thành phầnmộtchiều Cuộncảmlõisắttừ: Lõi củacuộncảmthường hợpchấtsắt- silic, hoặcsắt- niken . Đây là các cuộncảmlàmviệc ở tầnsố thấp. Dùng dây đồng đã được tráng men cách điệnquấn thành nhiềulớpcócáchđiệngiữacáclớpvàđượctẩmchống ẩm GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 45 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 4. Biến áp (Transformer) 4.1. Định nghĩa 4.2. Các tham số kỹ thuậtcủabiếnáp 4.3. Ký hiệucủabiếnáp 4.6. Phân loạivàứng dụng GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 46 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 4.1. Định nghĩa Biếnáplàthiếtbị gồm 2 hay nhiềucuộn dây ghép hỗ cảmvới nhau để biến đổi điện áp. Cuộndâyđấu vào nguồn điệngọilà cuộnsơ cấp, các cuộn dây khác đấuvàotảigọilàcuộnthứ cấp GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 47 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Nguyên lý hoạt động củabiếnáp Hoạt động dựa theo nguyên lý cảm ứng điệntừ Hệ số tự cảmcủacuộnsơ cấp, thứ cấp: S S L = μ.N 2 L = μ.N 2 1 1 l 2 2 l Khi dòng điệnI1 biến thiên tạoratừ thông biến thiên, từ thông này liên kết sang cuộnthứ cấpvàtạorađiệnápcảm ứng eL trên cuộnthứ cấp theo hệ số tỉ lệ -hệ số hỗ cảmM. Lượng từ thông liên kếtgiữacuộnsơ cấp sang cuộnthứ cấp được đánh giá bằng hệ số ghép biếnápK GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 48 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 4.2. Các tham số kỹ thuậtcủabiếnáp Hệ số ghép biếnápK Điệnápcuộnsơ cấpvàcuộnthứ cấp Dòng điệnsơ cấp và dòng điệnthứ cấp Hiệusuấtcủabiếnáp GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 49 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ a. Hệ số ghép biếnápK M K = L1 L 2 M - hệ số hỗ cảmcủabiếnáp L1 và L2 - hệ số tự cảmcủacuộnsơ cấpvàcuộnthứ cấp tương ứng Khi K = 1 là trường hợp ghép lý tưởng, khi đótoànbộ số từ thông sinh ra do cuộnsơ cấp được đi qua cuộnthứ cấpvàngượclại Thựctế, khi K ≈ 1 gọi là hai cuộn ghép chặt K<<1 gọilàhaicuộn ghép lỏng GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 50 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ b. Điệnápcuộnsơ cấpvàcuộnthứ cấp Điệnápcảm ứng ở cuộnsơ cấpvàthứ cấp quan hệ với nhau theo tỉ số: N 2 U2 N2 N2 :Hệ số biếnáp = K ≈ N1 U1 N1 N1 N1 = N2 thì U1 = U2 → biếnáp1 : 1 N2 > N1 thì U2 > U1 → biếnáptăng áp N2 < N1 thì U2 < U1 → biếnáphạ áp GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 51 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ c. Dòng điệnsơ cấp và dòng điệnthứ cấp d. Hiệusuấtcủabiếnáp Quan hệ giữa dòng điện ở cuộnsơ cấpvàcuộnthứ cấp: I U N N 1 = 2 = K 2 ≈ 2 I2 U1 N1 N1 Hiệusuấtcủabiếnáplàtỉ số giữacôngsuấtravàcôngsuất vàotínhtheo%: P1 - công suất đưavàocuộnsơ cấp P P P - công suấtthuđược ở cuộnthứ cấp η = 2 .100% = 2 .100% 2 Ptổnthất -CS điệnmất mát do tổnthấtcủa P1 P2 + Ptôn thât lõi & của dây cuốn Để giảmtổn hao năng lượng trong lõi sắttừ, dây đồng và từ thông rò người ta dùng loạilõilàmtừ các lá sắttừ mỏng, có quét sơncáchđiện, dùng dây đồng có tiếtdiệnlớn & ghép chặt GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 52 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 4.3. Ký hiệucủabiếnáp a. Biếnápâmtần b. Biếnápnguồn lõi sắtvàbiếnáptự ngẫu c. Biếnápcaotần không lõi d. BiếnáplõiFerit e. Biếnáptrungtần GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 53 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
- BÀI GIẢNG MÔN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ 4.4 Phân loạivàứng dụng Ứng dụng: biến đổi điệnápxoaychiều dùng để cách ly giữamạch các mạch điện (dùng loạibiến áp có hai cuộndâysơ cấpvàthứ cấpcáchđiệnvới nhau) biến đổitổng trở: dùng biếnápghépchặt biếnápcaotần: dùng để truyền tín hiệucóchọnlọc (dùng loại ghép lỏng Phân loại theo ứng dụng: Biếnápcộng hưởng Biếnápcấp điện(biến áp nguồn) Biếnápâmtần Biến áp xung GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh www.ptit.edu.vn Trang 54 BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1