Bài giảng Kỹ thuật điện - Điện tử (Bản đầy đủ)

242 trang ngocly 330

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật điện - Điện tử (Bản đầy đủ)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_ky_thuat_dien_dien_tu.ppt

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện - Điện tử (Bản đầy đủ)

PHẦN 1 KỸ THUẬT ĐIỆN
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1. Mạch điện, kết cấu hình học của mạch điện 1.1.1. Mạch điện
a. Nguồn điện b. Tải c. Dây dẫn
1.1.2. Kết cấu hình học của mạch điện a. Nhánh b. Nút c. Vòng
1.2. Các đại lượng đặc trưng cho quá trình năng lượng của mạch điện 1.2.1. Dòng điện
1.2.2. Điện áp Hiệu điện thế giữa hai điểm : uAB = A - B 1.2.3. Chiều dương dòng điện và điện áp 1.2.4. Công suất p = u.i
1.3. Mô hình mạch điện, các thông số 1.3.1. Nguồn điện áp, nguồn dòng điện a. Nguồn điện áp b. Nguồn dòng điện
1.3.2. Điện trở R uR = i.R Đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến điện năng thành các dạng năng lượng khác.
• B×nh thêng ®iÖn trë cã d¹ng h×nh trô, trªn th©n cã 4 v¹ch mµu. Ba v¹ch ®Çu thÓ hiÖn trÞ sè ®iÖn trë. V¹ch thø 4 thÓ hiÖn sai sè. • §en: 0; N©u: 1; §á: 2; Cam: 3; Vµng: 4; Xanh: 5; Xanh l¬: 6; TÝm: 7; X¸m: 8; Tr¾ng: 9 Nh÷ng ®iÖn trë biÕn ®æi (cßn gäi lµ chiÕt ¸p) thêng cã ba ch©n. Con ch¹y nèi víi ch©n ë gi÷a. §iÖn trë c«ng nghÖ l¾p d¸n 6/17/2021 9
1.3.3. Điện cảm L uL = L . di/dt Đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ trường
BiÕn ¸p trong m¹ch ®iÖn tö 6/17/2021 11
1.3.4. Điện dung C Đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường ( phóng tích điện năng)
• Tô ®iÖn cã trÞ sè nhá h¬n 1F thêng lµm b»ng gèm (sø), giÊy, mica Khi dïng kh«ng cÇn chó ý cùc tÝnh. • Tô ®iÖn cã trÞ sè l¬n h¬n 1F thêng lµm b»ng giÊy cã tÈm hãa chÊt (gäi lµ tô hãa) Khi dïng tô hãa cÇn chó ý cùc tÝnh ®iÖn ¸p. • TrÞ sè cã thÓ ghi trùc tiÕp nÕu hay theo luËt víi ba ch÷ sè. Hai ch÷ sè ®Çu lµ sè cã nghÜa. Ch÷ sè thø ba lµ hÖ sè mò. §¬n vÞ tÝnh lµ pF. VÝ dô trªn tô ghi 203 -> 20nF 6/17/2021 13
1.3.5. Mô hình mạch điện
1.4. Phân loại và các chế độ làm việc của mạch điện 1.4.1. Phân loại theo loại dòng điện a. Mạch điện một chiều b. Mạch điện xoay chiều
1.4.2. Phân loại theo tính chất thông số R, L, C của mạch điện a. Mạch điện tuyến tính b. Mạch điện phi tuyến 1.4.3. Phụ thuộc vào quá trình năng lượng a. Chế độ xác lập b. Chế độ quá độ 1.4.4. Phân loại theo bài toán về mạch điện a. Bài toán phân tích mạch b. Bài toán tổng hợp mạch
1.5. Hai định luật Kiếchốp 1.5.1. Định luật Kiếchốp 1 Tổng đại số các dòng điện tại một nút bằng không: i=0
1.5.2. Định luật Kiếchốp 2 Đi theo một vòng khép kín, theo một chiều dương tùy ý, tổng đại số các điện áp rơi trên các phần tử R, L, C bằng tổng đại số các sức điện động có trong vòng; trong đó những sức điện động và dòng điện có chiều trùng với chiều dương của vòng sẽ mang dấu dương, ngược lại mang dấu âm.
2. DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN 2.1. Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện hình sin Biểu thức của dòng điện, điện áp hình sin: i = Imax sin (t + i) u = Umax sin (t + u)
Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện thường kí hiệu là : = u- i
2.2. Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin là dòng một chiều I sao cho khi chạy qua cùng một điện trở R thì sẽ tạo ra cùng công suất Trong thực tế, giá trị đọc trên các cơ cấu đo dòng điện I, đo điện áp U, đo công suất P của dòng điện hình sin là trị số hiệu dụng của chúng. Các giá trị U, I, P ghi nhãn mác của dụng cụ và thiết bị điện là trị số hiệudụng.
2.3. Biểu diễn dòng điện hình sin bằng véctơ
2.4. Biểu diễn dòng điện hình sin bằng số phức Số phức có 2 dạng: a. Dạng số mũ b. Dạng đại số C = a+ jb c. Tổng trở phức Z = R +jX d. Định luật Ôm dạng phức
2.5. Dòng điện sin trong nhánh thuần trở R i UR uR = R.i = URmax sint Công suất tác dụng: P = RI2
2.6. Dòng điện sin trong nhánh thuần cảm L i = Imaxsint i uL(t) = ULmax sin(t + /2 ) UL Công suất phản kháng: 2 QL=XLI
2.7. Dòng điện sin trong nhánh thuần dung u = U sin (t - /2) C C Cmax i i = Imax sin t Công suất phản kháng uC 2 Qc = -XC I
2.8. Dòng điện hình sin trong mạch R-L-C nối tiếp và song song 2.8.1. Dòng điện hình sin trong mạch R-L-C nối tiếp UL UC U I UR
2.8.2. Dòng điện hình sin trong mạch R-L-C song song C iC 1 1 1 2 i L I = U 2 + ( − ) L R XL X C (X L − XC )R tg = R iR XL XC A IC i IL u I U IR
2.9.1. Công suất dòng điện hình sin 2.9.1. Công suất tác dụng P P = UIcos n 2 P =  Rk I k k =1 2.9.2. Công suất phản kháng Q Q = UIsin n n 2 2 Q =  X Lk I k − X Ck I k k=1 k=1 2.9.3. Công suất biểu kiến S
2.10. Nâng cao hệ số cos C iC Z= R +jX i = i1 Z= R +jX i1 i U U I Giá trị điện dung C để C nâng hệ số công suất từ cos 1 lên cos : U 1 I P C = (tg − tg ) U 2 1 I1
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN 3.1. Khái niệm chung Phân tích mạch điện là bài toán cho biết kết cấu và thông số của mạch điện ( thông số của nguồn U và E, điện trở R, điện cảm L, điện dung C, tần số f của mạch) và yêu cầu phải tìm dòng điện, điện áp, và công suất trên các nhánh
3.2. Ứng dụng biểu diễn số phức để giải mạch điện  j0 U AB = 100.e (V); X L = XC = R = 10() a. Tìm dòng điện I, I1, I2 bằng phương pháp biểu diễn số phức b. Tìm công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, công suất biểu kiến S của mạch điện.
3.3. Các phương pháp biến đổi tương đương 3.3.1. Mắc nối tiếp Z1 Z Z I 2 3 Ztđ = Z1 +Z2 + Z3 U Tổng trở tương đương của các phần tử mắc nối tiếp bằng tổng các tổng trở của các phần tử.
Z3 3.3.2. Mắc song song I3 1 1 1 1 I Z2 = + + 2 Ztđ Z1 Z2 Z3 I1 Z1 I U Tổng dẫn tương đương của các nhánh song song bằng tổng các tổng dẫn các phần tử tên các nhánh.
3.3.3. Biến đổi sao tam giác 1 I1 1 I1 Z1 Z31 Z12 Z2 I3 Z3 I I2 2 3 Z23 3 2 I3 2 a. Biến đổi →
b. Biến đổi → 1 I1 1 I1 Z1 Z31 Z12 Z2 I3 Z3 I I2 2 3 Z23 3 2 I3 2
3.4. Phương pháp dòng điện nhánh 3.4.1. Thuật toán - Xác định số nút n và số nhánh m của mạch điện - Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh - Viết n -1 phương trình Kiếchốp 1 cho n –1 nút - Viết m – n +1 phương trình Kiếchốp 2 cho các vòng - Giải hệ m phương trình tìm các dòng điện nhánh
3.4.2. Bài tập Cho mạch điện như hình vẽ Z1 = Z2 =Z3 =1+j () Tìm các dòng điện I1,I2 và I3 bằng phương pháp dòng điện nhánh.
3.5. Phương pháp dòng điện vòng 3.5.1. Thuật toán - Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh và dòng điện vòng - Lập m - n +1 phương trình Kiếchốp 2 cho m -n +1 vòng độc lập - Giải hệ m - n + 1 phương trình tìm các dòng điện vòng - Từ các dòng điện vòng suy ra các dòng điện nhánh
3.5.2. Bài tập Cho mạch điện như hình vẽ Z1 = Z2 =Z3 =1+j () Tìm các dòng điện I1,I2 và I3 bằng phương pháp dòng điện vòng và rút ra ưu điểm của phương pháp này.
3.6. Phương pháp điện áp hai nút 3.6.1. Thuật toán - Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh và điện áp hai nút - Tìm điện áp hai nút theo công thức tổng quát : trong đó quy ước các sức điện động Ek có chiều ngược chiều với điện áp UAB thì lấy dấu dương và cùng chiều lấy dấu âm. - Tìm dòng điện nhánh bằng cách áp dụng định luật Ôm cho các nhánh.
4. MẠCH ĐIỆN BA PHA 4.1. Khái niệm chung về mạch điện ba pha ▪ Nguồn điện gồm ba sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha nhau 1 góc 2 /3 gọi là nguồn ba pha đối xứng ▪ Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng.
4.2. Mạch điện ba pha phụ tải nối sao 4.2.1. Cách nối Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối pha với nhau tạo thành điểm trung tính A B C X Y Z
4.2.2. Quan hệ giữa các đại lượng dây và pha trong mạch điện ba pha đối xứng a. Quan hệ giữa dòng điện dây và pha: Id =Ip b. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: U d = 3U p
4.3. Mạch điện ba pha phụ tải nối tam giác 4.3.1. Cách nối Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia. A B C X Y Z
4.3.2. Các quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha trong cách nối hình tam giác đối xứng a. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: Ud =Up b. Quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha: Id = 3Ip
4.4. Công suất mạch điện ba pha 4.4.1. Công suất tác dụng P3p=UA IA cos A + UB IB cos B + UC IC cos C 2 Khi mạch ba pha đối xứng: P3p = 3 Up Ip cos = 3 Rp I p 4.4.2. Công suất phản kháng Q3p = UA IA sin A + UB IB sin B + UC IC sin C 2 Khi mạch ba pha đối xứng: P3p = 3 Up Ip sin = 3 Xp I p 4.4.3. Công suất biểu kiến 2 2 S3p = P 3p + Q3p
4.5. Cách nối nguồn và tải trong mạch điện ba pha 4.5.1. Cách nối nguồn điện Các nguồn điện dùng trong sinh hoạt thường nối sao có dây trung tính. 4.5.2. Cách nối động cơ điện ba pha Tùy theo điện áp của mạng điện ta có thể nối sao hoặc tam giác cho ba dây quấn của động cơ 4.5.3. Cách nối các tải của một pha - Điện áp làm việc của tải phải bằng đúng điện áp định mức đã ghi trên nhãn . - Nên chọn điện áp thiết bị bằng điện áp pha của lưới điện
5. ĐO LƯỜNG ĐIỆN 5.1. Khái niệm chung về đo lường điện 5.1.1. Định nghĩa Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo với đơn vị của đại lượng đo 5.1.2. Các loại sai số của phép đo và cấp chính xác a. Sai số tuyệt đối b. Sai số tương đối c. Cấp chính xác của dụng cụ đo d. Độ nhạy của dụng cụ đo
5.2. Cơ cấu biến đổi điện cơ a. Định nghĩa Dụng cụ đo trong đó tín hiệu vào là dòng điện còn tín hiệu ra là góc quay của kim chỉ thị. b. Phân loại - Cơ cấu kiểu từ điện - Cơ cấu kiểu điện từ - Cơ cấu kiểu điện động - Cơ cấu kiểu cảm ứng - Cơ cấu kiểu tĩnh điện
5.2.1. Cơ cấu đo kiểu từ điện a. Cấu tạo b. Nguyên lý làm việc Mối quan hệ giữa góc lệch kim chỉ thị và dòng điện cần đo: = S.I
c. Đặc điểm và ứng dụng Ưu điểm: - Độ chính xác cao - Thang đo chia độ đều - Độ nhạy lớn Nhược điểm: - Chỉ đo được dòng một chiều - Khả năng quá tải kém - Cấu tạo phức tạp Ứng dụng - Dụng cụ đo dòng điện, điện áp một chiều - Đo điện trở, đồng hồ vạn năng
5.2.2. Cơ cấu đo kiểu điện từ Xét cơ cấu kiểu cuộn dây phẳng a. Cấu tạo b. Nguyên lý làm việc Mối quan hệ giữa góc lệch của kim chỉ thị và dòng điện cần đo I: = S.I2
c. Đặc điểm và ứng dụng Ưu điểm - Đo được dòng xoay chiều và một chiều - Khả năng chịu quá tải lớn - Cấu tạo đơn giản Nhược điểm - Độ chính xác không cao - Thang đo chia độ không đều Ứng dụng Chế tạo các ampe kế, vôn kế một chiều và xoay chiều
5.2.3. Cơ cấu đo kiểu điện động a. Cấu tạo b. Nguyên lý làm việc Mối quan hệ giữa góc lệch của kim chỉ thị với 2 dòng điện cần đo: = S. I1 .I2
c. Đặc điểm và ứng dụng Ưu điểm - Độ chính xác cao - Đo được cả dòng một chiều và xoay chiều Nhược điểm - Khả năng quá tải kém - Cấu tạo phức tạp Ứng dụng Chế tạo các ampe kế, vôn kế một chiều và xoay chiều Dụng cụ đo công suất (oát kế)
5.2.4. Cơ cấu đo kiểu cảm ứng a. Cấu tạo b. Nguyên lý làm việc Lượng điện năng tiêu thụ A trong khoảng thời gian t: A = P. t= C.N (N : số vòng quay của đĩa nhôm)
c. Ứng dụng Chế tạo công tơ đo điện năng
5.3. Đo dòng điện và điện áp 5.3.1. Đo dòng điện - Mắc ampe kế nối tiếp với phụ tải có dòng điện cần đo chạy qua - Mở rộng thang đo một chiều, dùng điện trở sơn (shunt) Rs nối song song với cơ cấu đo - Hệ số mở rộng thang đo K: K = RA /RS + 1
5.3.2. Đo điện áp - Mắc vôn kế song song với mạch điện có điện áp cần đo - Mở rộng thang đo bằng cách mắc thêm điện trở phụ nối tiếp với vôn kế - Hệ số mở rộng thang đo K: K = Rp /Rv + 1
5.4. Đo công suất 5.4.1. Đo công suất mạch điện sin một pha Oát mét hay dụng cụ đo công suất thường chế tạo theo cơ cấu kiểu điện động Mq  Ppt = UI cos Mq của Oát mét tỉ lệ với công suất tác dụng của phụ tải nên được dùng để đo công suất
5.4.2. Đo công suất mạch điện ba pha a. Mạch điện 3 pha 4 dây đối xứng P3p= 3.P1p b. Mạch điện 3 pha 4 dây không đối xứng P3p=PA+PB+PC
c. Mạch điện 3 pha 3 dây không đối xứng P3p = P1+P2 Chế tạo Oát kế 3 pha hai phần tử
5.5. Đo điện trở 5.5.1. Đo gián tiếp Điện trở cần đo: Rx = U/I
5.5.2. Đo bằng Ôm kế Dòng điện đi qua cơ cấu đo: I = E/( Rbt + Rx) Trước khi đo cần ngắn mạch 1, 2 để chỉnh kim về vị trí 0
5.6. Khái niệm về đo lường các đại lượng không điện 5.6.1. Khái niệm chung và chuyển đổi đo lường a. Khái niệm chung Đại lượng Cơ cấu Mạch đo không điện chuyển đổi Cơ cấu b. Chuyển đổi đo lường đo - Chuyển đổi điện trở - Chuyển đổi điện từ - Chuyển đổi điện dung - Chuyển đổi nhiệt điện
5.6.2. Một số mạch đo lường các đại lượng không điện a. Đo ứng suất b. Đo sự di chuyển
5.7. Đo lường số 5.7.1. Nguyên lý của chỉ thị số 5.7.2. Thiết bị hiện số
6. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 6.1. Định nghĩa và phân loại 6.1.1. Định nghĩa Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và tương tác giữa từ trường và dòng điện, dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng (MFĐ)hoặc ngược lại (ĐCĐ) hoặc dùng để biến đổi thông số điện năng (MBA),
6.1.2. Phân loại Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện có phần quay Máy điện xoay chiều Máy điện một chiều Máy điện không Máy điện đồng bộ đồng bộ Máy Động Máy Động Máy Động Máy biến áp cơ phát cơ phát cơ phát không không đồng điện một điện đồng đồng bộ đồng chiều một bộ bộ bộ chiều
6.2. Các định luật điện từ cơ bản dùng trong máy điện 6.2.1. Định luật cảm ứng điện từ a) Trường hợp từ thông Φ biến thiên xuyên qua vòng dây. d b) Trường hợp thanh dẫne chuyển= − W động trong từ trường. dt e = B.l.v 6.2.2. Định luật lực điện từ F = B.l.i 6.2.3. Định luật mạch từ
6.3. Vật liệu chế tạo máy điện 6.3.1. Vật liệu dẫn điện 6.3.2. Vật liệu dẫn từ 6.3.3. Vật liệu cách điện 6.3.4. Vật liệu kết cấu
6.4. Phát nóng và làm mát máy điện Tổn hao trong máy điện: - Tổn hao sắt từ - Tổn hao đồng trong điện trở dây quấn - Tổn hao do ma sát 6.5. Phương pháp nghiên cứu máy điện - Nghiên cứu các hiện tượng vật lí xảy ra trong máy điện - Xây dựng mô hình toán của máy điện - Thiết lập mạch điện thay thế của máy điện - Xây dựng đặc tính, nghiên cứu,và sử dụng theo yêu cầu
7. MÁY BIẾN ÁP 7.1. Khái niệm chung về máy biến áp 7.1.1. Định nghĩa và các lượng định mức a. Định nghĩa Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện xoay chiều (U1, I1,f) thành (U2, I2,f) b. Các lượng định mức - Điện áp định mức : U1đm , U2đm - Dòng điện định mức : I1đm , I2đm - Công suất định mức : Sđm
7.1.2. Công dụng của máy biến áp - Công dụng của máy biến áp là truyền tải và phân phối điện năng trong hệ thống điện - Máy biến áp còn được dùng rộng rãi : Trong kỹ thuật hàn, thiết bị lò nung, kỹ thuật vô tuyến điện, lĩnh vực đo lường, làm nguồn cho thiết bị điện, điện tử v.v.
7.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 7.2.1. Cấu tạo Gồm hai bộ phận chính: lõi thép và dây quấn
7.2.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp Theo định luật cảm ứng điện từ: e1 = - W1 .d/dt e2 = - W2 .d/dt Hệ số biến áp k: k = E1/ E2= W1/ W2 Bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí: k = E1/ E2 U1/ U2
7.2.3 Máy biến áp ba pha Để biến đổi điện áp của hệ thống điện ba pha
7.2.4. Các máy biến áp đặc biệt a) Máy biến áp tự ngẫu Máy biến áp tự ngẫu trong đó cuộn thấp áp là một phần cuộn cao áp U1/U2 = W1/ W2 U2= U1.W2/ W1
b) Máy biến áp đo lường - Máy biến điện áp Dùng biến đổi điện áp xoay chiều rất cao xuống điện áp thấp để đo lường bằng các dụng cụ thông thường - Máy biến dòng điện Dùng biến đổi dòng điện xoay chiều lớn xuống dòng điện nhỏ để đo lường
8. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 8.1. Khái niệm chung Máy điện không đồng bộ là loại máy điện có phần quay, làm việc với điện xoay chiều, theo nguyên lí cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto khác với tốc độ quay của từ trường.
8.2. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha Gồm hai phần chính: 1. Phần tĩnh ( Stator: Stato, xtato) 2. Phần quay ( Rotor: Rôto)
8.2.1. Phần tĩnh (Stato) Phần tĩnh gồm các bộ phận là lõi thép và dây quấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp máy Lõi thép Dây quấn Vỏ máy
a. Lõi thép Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau Lá thép kỹ thuật điện Lõi thép stato
b. Dây quấn stato Dây quấn stato làm bằng dây dẫn điện được bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép Dây quấn Trục máy Nắp máy Vỏ máy
8.2.2. Phần quay (rôto) Gồm lõi thép, dây quấn và trục máy a. Lõi thép Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục Lá thép kỹ thuật điện
b. Dây quấn Có hai loại: Rôto lồng sóc và rôto dây quấn. Rôto lồng sóc
Rôto dây quấn
8.3. Từ trường của máy điện không đồng bộ 8.3.1. Từ trường đập mạch của dây quấn một pha Từ trường đập mạch. của dây quấn một pha là từ trường có phương không đổi, song trị số và chiều biến đổi theo thời gian.
8.3.2. Từ trường quay của dây quấn ba pha a. Sự tạo thành từ trường quay Ba dây quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện. Trong các dây quấn có dòng điện ba pha đối xứng chạy qua iA = Imax sint 0 iB = Imax sin(t-120 ) 0 iC = Imax sin(t-240 )
Dòng điện ba pha tạo ra từ trường quay X X X B B B C C C Y Z Y Z Y Z A A A BTổng BC 0 60 BA BB BC BA BB BC 0 60 BTổng BA BB BTổng
b. Đặc điểm của từ trường quay - Tốc độ từ trường quay: n1 =60f/p ( vòng /phút) - Chiều quay của từ trường - Biên độ của từ trường quay: max = 3/2 pmax c. Từ trường quay của dây quấn hai pha d. Từ thông tản
8.4. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ 8.4.1. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato - Hệ số trượt của tốc độ : s = (n1-n)/n1 - Tốc độ của động cơ : n= 60f/p.(1-s) (vòng/phút)
8.4.2 Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha Khi mở máy động cơ phải thỏa mãn: - Mômen mở máy động cơ phải đủ lớn - Dòng mở máy phải nhỏ a. Mở máy động cơ rôto dây quấn Khi mở máy dây quấn rôto được nối với biến trở mở máy. Đầu tiên để biến trở lớn nhất, sau đó giảm dần đến không
b. Mở máy động cơ lồng sóc - Mở máy trực tiếp - Giảm điện áp cung cấp cho stato + Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato Khi mở máy dòng điện sẽ giảm đi k lần, song mômen giảm đi k2 lần
+ Dùng máy tự biến áp Dòng điện của lưới điện giảm đi k2 lần. Song mômen sẽ giảm k2 lần. + Phương pháp đổi nối sao – tam giác Dòng điện của lưới điện giảm đi 3 lần và mômen giảm đi 3 lần
8.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha Tốc độ của động cơ không đồng bộ: n = 60f/p. (1-s) 8.5.1. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số f 8.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực p 8.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato 8.5.4. Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở rôto của động cơ rôto dây quấn
8.6. Động cơ điện không đồng bộ một pha 8.6.1. Từ trường dòng điện hình sin một pha Dòng điện xoay chiều một pha không tạo ra từ trường quay
8.6.2. Động cơ một pha Cấu tạo stato có dây quấn một pha, rôto thường là lồng sóc. Ngoài dây quấn chính, còn có dây quấn phụ.
9. MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 9.1. Định nghĩa và công dụng 9.1.1. Định nghĩa Máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng đúng tốc độ quay của từ trường stato n1
9.1.2. Công dụng a. Chế độ máy phát b. Chế độ động cơ
9.2. Cấu tạo máy điện đồng bộ Gồm hai phần chính: phần tĩnh (stato) và phần quay (rôto ) 9.2.1. Phần tĩnh Stato của máy điện đồng bộ giống như stato của máy điện không đồng bộ 9.2.2. Phần quay Bao gồm lõi thép, cực từ và dây quấn kích từ.
Rôto có hai loại: - Rôto cực lồi Có tốc độ thấp, có nhiều đôi cực - Rôto cực ẩn Tốc độ cao và có một đôi cực
9.3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ Dòng điện ba pha sinh ra trong ba dây quấn stato: iA = Imax sint 0 iB = Imaxsin(t – 120 ) 0 iC = Imaxsin(t – 240 ) Dòng điện ba pha tạo nên từ trường quay với tốc độ n1: n1 = n (n là tốc độ quay của rôto)
9.5. Động cơ điện đồng bộ 9.5.1. Nguyên lý làm việc Phưong trình điện áp của động cơ điện đồng bộ: 9.5.2. Mở máy động cơ điện đồng bộ 9.5.3. Máy bù đồng bộ
10. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 10.1. Cấu tạo của máy điện một chiều Bao gồm phần tĩnh (stato), phần quay (rôto) và cổ góp với chổi than 10.1.1. Phần tĩnh (stato)
10.1.2. Phần quay ( rôto) Bao gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp và chổi than
a. Lõi thép và dây quấn Lõi thép hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau.
b. Cổ góp và chổi than Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ
10.2. Nguyên lý làm việc của máy phát và động cơ điện một chiều 10.2.1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều
- Phương trình điện áp của máy phát một chiều U = Eư – Rư Iư - Mô phỏng máy phát điện một chiều
10.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều Nhờ có cổ góp và chổi than, động cơ quay theo một chiều
- Phương trình điện áp động cơ điện một chiều U= Eư + RưIư - Mô phỏng động cơ điện một chiều
10.3. Sức điện động phần ứng, công suất điện từ và mômen điện từ 10.3.1. Sức điện động phần ứng Eư = kEn 10.3.2. Công suất điện từ và mômen điện từ • Pđt = pN/60a *n Iư • Mđt = kM Iư 
10.4. Phản ứng phần ứng của máy phát điện một chiều Từ trường trong máy là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng 10.4.1. Hậu quả của phản ứng phần ứng - Ở chế độ máy phát, làm cho điện áp máy phát U giảm - Chế độ động cơ, làm cho mômen quay giảm, và tốc độ động cơ thay đổi 10.4.2. Biện pháp khắc phục Dùng cực từ phụ và dây quấn bù
10.5. Nguyên nhân tia lửa điện và biện pháp khắc phục 10.5.1. Nguyên nhân cơ khí 10.5.2. Nguyên nhân điện từ 10.5.3. Biện pháp khắc phục Dùng cực từ phụ và dây quấn bù
10.6. Máy phát điện một chiều 1. Máy điện một chiều kích từ độc lập. 2. Máy điện một chiều kích từ song song 3. Máy điện một chiều kích từ nối tiếp 4. Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp
10.6.1. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập Phương trình cân bằng điện áp Mạch phần ứng: U= Eư – RưIư Mạch kích từ : Ukt =Ikt (Rkt + Rđc)
10.6.2. Máy phát điện một chiều kích từ song song Phương trình cân bằng điện áp Mạch phần ứng: U= Eư – RưIư Mạch kích từ : Ukt =Ikt (Rkt + Rđc) Phương trình dòng điện: Iư =I+Ikt
10.6.3. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp Dòng điện kích từ là dòng điện tải, khi tải thay đổi, điện áp thay đổi rất nhiều, trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp
10.6.4. Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp Đường đặc tính ngoài U=f(I) trong hai trường hợp nối thuận từ và ngược từ .
10.7. Động cơ điện một chiều 10.7.1. Mở máy và điều chỉnh tốc độ a. Mở máy động cơ điện một chiều Khi mở máy : Iư= U/ Rư Vì Rư rất nhỏ, Iư= (2030) Iđm Để giảm dòng điện mở máy: - Dùng biến trở mở máy Rmở - Giảm điện áp đặt vào phần ứng
b. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều n = (U - RưIư)/ kE  - Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng - Thay đổi điện áp U - Thay đổi từ thông
10.7.2. Động cơ điện một chiều kích từ song song a. Đường đặc tính cơ n = f(M) U 2 n = U/ kE - RưM/ (kM kE ) 2 n = U/ kE - (Rư +Rp )M/ (kM kE ) n V 1 I Rmơ A1 2 Iư Ikt A2 O Xss M Rđc
b. Đặc tính làm việc Các đường quan hệ giữa tốc độ n, mômen M, dòng điện phần ứng Iư và hiệu suất  theo công suất cơ trên trục P2 M; n Iư ; η Iư n η M P2
10.7.3. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp a. Đường đặc tính cơ n = f(M) U n Rmơ A V I = Ikt Xnt O M Rđc
b. Đặc tính làm việc n ; M I ;   I M n O P2
10.7.3. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp a. Đường đặc tính cơ n = f(M) + - U n 4 I 2 Rmơ A 1 Iư 3 Xnt O M Ikt Rđc Xss
PHẦN 2 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
2.1. ChÊt b¸n dÉn ®iÖn- phÇn tö mét mÆt ghÐp P-N 2.1.1. ChÊt b¸n dÉn nguyªn chÊt vµ chÊt b¸n dÉn t¹p chÊt Ph©n biÖt ®é dÉn ®iÖn cña c¸c chÊt b»ng ph¬ng ph¸p cæ ®iÓn DÉn ®iÖn B¸n dÉn ®iÖn C¸ch ®iÖn R() a. CÊu tróc vïng n¨ng lîng trong chÊt r¾n tinh thÓ Vïng dÉn Vïng dÉn Vïng dÉn 0 Eg 2eV Vïng cÊm Eg Vïng ho¸ Vïng ho¸ trÞ trÞ Vïng ho¸ trÞ c) b) a) 130
b. ChÊt b¸n dÉn thuÇn Hai chÊt b¸n dÉn thuÇn ®iÓn h×nh lµ Gemanium (Ge) vµ Silicium (Si) ®Òu thuéc nhãm 4 cña B¶ng tuÇn hoµn. Si cã Eg=1,12eV vµ Ge cã Eg=0,72eV Si Si Si Vïng dÉn n + i Si Si Si 1,12eV p Si Si Si i Vïng ho¸ trÞ Muèn cã h¹t dÉn tù do ph¶i cã n¨ng lîng kÝch thÝch Ekt > Eg lµm ph¸t sinh mét cÆp h¹t dÉn nªn ni = pi. 131
c. ChÊt b¸n dÉn t¹p chÊt lo¹i n Pha t¹p chÊt thuéc nhãm 5 cña BTH vµo m¹ng tinh thÓ Ge hay Si víi nång ®é kho¶ng 1010 ®Õn 1018 nguyªn tö/cm3 ta cã chÊt b¸n dÉn lo¹i n. Møc t¹p chÊt lo¹i n n»m ë phÝa trªn vïng cÊm gÇn ®¸y vïng dÉn C¸c ®iÖn tö dÔ dµng nhËn n¨ng lîng kÝch thÝch bªn ngoµi ®Ó Vïng dÉn nh¶y lªn vïng dÉn vµ tham gia Møc t¹p   vµo qu¸ tr×nh dÉn ®iÖn. chÊt lo¹i n H¹t dÉn ®a sè lµ ®iÖn tö. H¹t dÉn thiÓu sè lµ ion d¬ng t¹p Vïng ho¸ chÊt trÞ nn >> pn 132
d. ChÊt b¸n dÉn t¹p chÊt lo¹i p Pha t¹p chÊt thuéc nhãm 3 cña BTH vµo m¹ng tinh thÓ Ge hay Si víi nång ®é kho¶ng 1010 ®Õn 1018 nguyªn tö/cm3 ta cã chÊt b¸n dÉn lo¹i p. Møc t¹p chÊt lo¹i p n»m ë phÝa díi vïng cÊm gÇn ®Çu vïng ho¸ trÞ C¸c ®iÖn tö dÔ dµng nhËn n¨ng lîng Vïng dÉn kÝch thÝch bªn ngoµi ®Ó nh¶y tõ vïng ho¸ trÞ lªn møc t¹p chÊt lo¹i p t¹o nªn ®iÖn tÝch tham gia vµo Møc t¹p qu¸ tr×nh dÉn ®iÖn. − − chÊt lo¹i p H¹t dÉn ®a sè lµ lç trèng mang ®t + Vïng ho¸ trÞ H¹t dÉn thiÓu sè lµ ®iÖn tö mang ®t - pp >> np 133
e. Vµi hiÖn tîng vËt lý thêng gÆp • HiÖn tîng ion ho¸ nguyªn tö ë nhiÖt ®é thêng, b¸n dÉn nguyªn chÊt hay t¹p chÊt ®Òu bÞ ion ho¸ vµ cã sè h¹t dÉn n hay p x¸c ®Þnh ®îc dùa vµo hµm Fermi -Dirac. ë tr¹ng th¸i c©n b»ng th× tÝch sè nång ®é hai lo¹i h¹t dÉn lu«n lµ mét 2 h»ng sè: nn.pn = np.pp = ni.pi = ni = const B¸n dÉn n cã nn >> ni >> pn. B¸n dÉn p cã pp >> pi >> np • HiÖn tîng t¸i hîp c¸c h¹t dÉn T¸i hîp lµ qu¸ tr×nh chuyÓn dêi c¸c ®iÖn tö tõ møc cao xuèng thÊp lµm mÊt ®i mét cÆp h¹t dÉn. Sù t¸i hîp cã liªn quan ®Õn thêi gian sèng cña ®iÖn tÝch ®· ®îc sinh ra vµ nã cã quan hÖ víi tÇn sè t¸c ®éng nhanh cña linh kiÖn ®iÖn tö. • ChuyÓn ®éng cã gia tèc tr«i cña c¸c h¹t dÉn trong ®iÖn trêng Khi cã ®iÖn trêng th× c¸c h¹t dÉn sÏ chuyÓn ®éng cã híng ®Ó t¹o nªn dßng ®iÖn. • ChuyÓn ®éng khuÕch t¸n NÕu trong khèi b¸n dÉn cã chªnh lÖch nång ®é ®iÖn tÝch kh«ng gian th× sÏ cã hiÖn tîng khuÕch t¸n lµm c©n b»ng nång ®é. 134
2.1.2. MÆt ghÐp p-n vµ tÝnh chÊt chØnh lu cña ®i èt b¸n dÉn a. MÆt ghÐp p-n khi cha cã Engoµi p n • Khi hai khèi b¸n dÉn p vµ n tiÕp xóc c«ng nghÖ víi nhau sÏ x¶y ra hiÖn tîng khuÕch t¸n v× cã chªnh lÖch nång ®é p −  n h¹t dÉn. 17 11 PP 10 pn 10 Ikt 10 15 nP 10 nn 10 Itr • ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn, nhiÖt ®é phßng Etx o (27 C) ®iÖn ¸p Utx cña tiÕp gi¸p p-n dïng Ge ®¹t kho¶ng 0,3V vµ dïng Si ®¹t kho¶ng 0,6V utx • §iÖn ¸p tiÕp xóc p-n ®îc øng dông lµm pin quang ®iÖn. Anèt K tèt • MÆt ghÐp p-n ®îc øng dông lµm ®i èt b¸n dÉn. 135
b. MÆt ghÐp p-n khi cã ®iÖn trêng ngoµi p −  n Etx Etx p −  n p −  n E ng Eng Ikt Ikt • Khi ®iÖn trêng ngoµi vµ ®iÖn • Khi ®iÖn trêng ngoµi vµ ®iÖn trêng tiÕp xóc ngîc nhau trêng tiÕp xóc cïng chiÒu chóng cã xu híng triÖt tiªu nhau chóng cã xu híng céng nhau lµm vïng chuyÓn tiÕp l¹i víi nhau lµm vïng chuyÓn (vïng nghÌo ®iÖn tÝch) hÑp tiÕp (vïng nghÌo ®iÖn tÝch) l¹i, hµng rµo thÕ gi¶m nªn sù réng ra, hµng rµo thÕ t¨ng nªn khuÕch t¸n xÈy ra m¹nh h¬n - sù khuÕch t¸n x¶y ra rÊt yÕu - -> cã dßng ®iÖn ch¹y qua líp > kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y tiÕp gi¸p -> ta nãi ®i èt ph©n qua líp tiÕp gi¸p -> ta nãi ®i cùc thuËn. èt ph©n cùc ngîc. 136
c. §Æc tuyÕn Von-Ampe vµ c¸c tham sè c¬ b¶n cña ®ièt b¸n dÉn • §Æc tuyÕn cña ®ièt lµ mét ®êng ImA cong phøc t¹p. Ge Si • Mçi ®êng chia lµm 3 vïng. 1 • Vïng 1 ®ièt ph©n cùc thuËn §Æc tuyÕn cña Ge gÇn trôc I h¬n. Cïng mét gi¸ trÞ I ? 2 UAK (V) Cïng gi¸ trÞ U ? • §êng Ge c¾t trôc hoµnh 0,2V A • §êng Si c¾t trôc hoµnh 0,4 V 3 • Vïng 2 vµ 3 ®ièt ph©n cùc ngîc. Dßng ®iÖn ngîc cña ®ièt Ge lín h¬n. • Vïng 3 ®ièt bÞ ®¸nh thñng. Ge bÞ ®¸nh thñng sím h¬n. • Nguyªn nh©n ®¸nh thñng: v× nhÞªt, v× ®iÖn 137
C¸c tham sè cña ®ièt • Tham sè giíi h¹n chñ yÕu • Tham sè ®Þnh møc chñ yÕu (®Ó (qu¸ giíi h¹n nµy ®ièt sÏ bÞ ®¸nh gi¸ chÊt lîng vµ ph¹m vi háng) øng dông cña ®ièt) - §iÖn trë mét chiÒu R =U /I - §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i Ungcmac ® AK A (thêng chän 80% cña U®t) - §iÖn trë vi ph©n (xoay chiÒu) r = U / I = U / (I + I ) - Dßng thuËn cùc ®¹i IAcf. ® AK A T A s - C«ng suÊt tiªu hao cùc ®¹i Trªn nh¸nh thuËn r®th nhá. Trªn cho phÐp ®Ó ®ièt cha bÞ ®¸nh nh¸nh ngîc r®ngc lín. Sù chªnh lÖch cµng lín tÝnh chÊt chØnh lu thñng v× nhiÖt. P . Acf cµng tèt. - TÇn sè giíi h¹n cña ®iÖn ¸p - §iÖn dung tiÕp gi¸p p-n. ë tÇn sè hay dßng ®iÖn trong m¹ch cao dung kh¸ng cµng gi¶m vµ tÝn fmax. hiÖu sÏ truyÒn qua ®ièt lµm mÊt t/c chØnh lu. 138
Ph©n lo¹i ®i èt b¸n dÉn • Dùa vµo ®Æc ®iÓm cÊu t¹o: §ièt tiÕp ®iÓm, tiÕp mÆt • Dùa vµo chÊt b¸n dÉn: Ge hay Si • Dùa vµo tÇn sè giíi h¹n fmax: §ièt cao tÇn, ®ièt ©m tÇn • Dùa vµo c«ng suÊt cøc ®¹i cho phÐp: §ièt c«ng suÊt l¬n, c«ng suÊt trung b×nh, c«ng suÊt nhá. • Dùa vµo nguyªn lý lµm viÖc hay ph¹m vi øng dông: §ièt chØnh lu, ®ièt æn ¸p (®ièt zener), ®ièt biÕn dung (Varicap), ®ièt Gunn. • 139
mét sè d¹ng ®i èt cô thÓ • §i èt cã vá bäc b»ng thuû tinh hay nhùa tæng hîp chÞu nhiÖt. • Lo¹i ®¬n cã hai cùc, v¹ch mµu ë phÝa cùc Ka tèt. • Lo¹i ®i èt kÐp cã ba cùc, linh kiÖn ®ãng vá nh tranzito. • Lo¹i ®i èt cÇu cã bèn cùc ®iÖn ®îc ®¸nh dÊu +, - vµ ghi ch÷ AC hay ~ 140
Nh÷ng d¹ng ®i èt ®Æc biÖt • §Ó chØnh lu dßng ®iÖn lín hµng tr¨m A, ®i èt ®îc chÕ t¹o cã vá bäc ngoµi b»ng kim lo¹i vµ t¹o d¸ng phï hîp nh»m gi¶i nhiÖt tèt, d©y dÉn ®iÖn vÝt b»ng ®inh èc chø kh«ng hµn. 141
Nh÷ng d¹ng ®i èt kh¸c • §i èt ph¸t quang (light- emitting diode - LED) víi nhiÒu h×nh d¹ng vµ mµu s¾c kh¸c nhau. 142
2.1.3. Vµi øng dông ®iÓn h×nh cña ®i èt b¸n dÉn • M¹ch chØnh lu hai nöa chu kú dïng hai ®i èt. BiÕn ¸p cã thø cÊp ba ®Çu ra t¹o nªn U2.1 = U2.2 nhng ngîc pha nhau (®iÓm gi÷a nèi chung).Ho¹t ®éng • Gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p trªn t¶i: U 0 =0,9U 2 • Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn trªn t¶i: It=U 0/Rt . Dßng qua mçi ®i èt Ia1=Ia2=It/2. • §¸nh gi¸ ®é b»ng ph¼ng b»ng hÖ sè ®Ëp m¹ch: qn=Unm / Uo 143
• Unm lµ biªn ®é sãng cã tÇn sè n. m lµ sè pha chØnh lu. LÊy n=1 vµ m=2 ta cã: U1m 2 q1 = = 2 = 0,67 U0 m −1 §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i trªn mçi ®i èt b»ng tæng ®iÖn ¸p cùc ®¹i trªn hai cuén thø cÊp biÕn ¸p. Ungc max = 2 2U2 = 3,14U0 • u ®iÓm: S¬ ®å ®¬n gi¶n • KhuyÕt ®iÓm: ChÊt lîng ®iÖn ¸p mét chiÒu thÊp, hiÖu suÊt n¨ng lîng thÊp, biÕn ¸p cã hai phÇn thø cÊp ®èi xøng, ®iÖn ¸p ngîc trªn mçi ®i èt cao. • Kh¾c phôc: ChØnh lu cÇu. 144
So s¸nh kÕt qu¶ m« pháng víi lý thuyÕt 145
kÕt qu¶ m« pháng trªn dao ®éng ký 146
M¹ch chØnh lu cÇu • S¬ ®å m¹ch ®iÖn. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng. • Kh¶o s¸t m¹ch qua Work Bench vµ rót ra nhËn xÐt: - HÖ sè ®Ëp m¹ch - Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p sau chØnh lu ®o b»ng ®ång hå khi hë m¹ch Urao = 2U2 − 2UD - §iÖn ¸p ngîc trªn mçi ®i èt? 147
I IDz IRt æn ¸p dïng ®ièt zener 148
Kh¶ n¨ng ®¸p øng cña m¹ch 149
So s¸nh sù biÕn ®éng cña U vµo vµ U Dz Uvµo=15V UDz=12,24V I=? Uvµo=17V UDz=12,35V I=? 150
2.2. PhÇn tö hai mÆt ghÐp p-n 2.2.1a. CÊu t¹o tranzito bipola (tranzito lìng cùc) Ba líp b¸n dÉn xÕp xen kÏ nhau pnp hay npn. MiÒn emit¬ (E) cã nång ®é t¹p chÊt cao h¬n. MiÒn baz¬ (B) xen gi÷a máng vµi m. MiÒn colect¬ (C) cã nång ®é t¹p chÊt thÊp nhÊt. DiÖn tÝch tiÕp xóc BC (tiÕp gi¸p JC ) lín h¬n EB (tiÕp gi¸p JE ) . p n p n p n E C E C JE JC JE JC B B 151
mét sè d¹ng tranzito trong thùc tÕ • Ký hiÖu trªn linh §ãng vá b»ng kim kiÖn theo quy lo¹i ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng t¶n nhiÖt. ®Þnh cña níc s¶n Cùc C nèi trc tiÕp ra vá. xuÊt. • NhËt: 2SA ; 2SB ; 2SC ; 2SD • Mü: 2N • Ch©u ©u §ãng vá nhùa chÞu nhiÖt. PhÇn kim lo¹i nèi víi cùc C 152
mét sè d¹ng tranzito trong thùc tÕ Tran zito siªu cao tÇn 153
2.2.1b. Nguyªn lý lµm viÖc cña tranzito bipola (tranzito lìng cùc) • §Ó tranzito lµm viÖc ®îc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i cÇn ®a ®iÖn ¸p mét chiÒu vµo c¸c cùc (gäi lµ ph©n cùc) theo nguyªn t¾c: JE ph©n cùc thuËn, JC ph©n cùc ngîc. • C¸c hÖ thøc c¬ b¶n: IE = IB + IC . = IC / IE ®¸nh gi¸ møc hao hôt dßng khuÕch t¸n trong vïng baz¬  = IC / IB ®¸nh gi¸ t¸c dông ®iÒu khiÓn cña dßng IB tíi dßng IC. Tõ ®ã ta cã: IE = IB (1 + ). vµ =  / (1+ ). 154
2.2.1c. C¸ch m¾c tranzito vµ c¸c tham sè ë chÕ ®é tÝn hiÖu nhá • Mçi tranzito cã 3 ®iÖn cùc mµ mét m¹ch ®iÖn xö lý tÝn hiÖu cã 4 ®iÖn cùc nªn ph¶i cã mét cùc ®îc nèi chung. U1 (vao) T U2 (ra) U U2 (ra) U 2 (ra) U1 (vao) U2 (ra) 1 (vao) U1 (vao) E B C M¹ch EC M¹ch BC M¹ch CC • Tõ ba c¸ch m¾c vµ coi mçi c¸ch m¾c nh mét tø cùc ta cã thÓ viÕt ®îc 6 cÆp ph¬ng tr×nh m« t¶ quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu ra ®Ó x¸c ®Þnh tham sè cña tranzito. (Tham kh¶o SGK) 155
2.2.1d. Ph¬ng tr×nh c¸c hä ®êng ®Æc tuyÕn cña tranzito Tæng qu¸t EC BC CC §Æc tuyÕn vµo U =f(I )| U =f(I )| U =f(I )| U =f(I )| 1 1 U2 =const BE B UCE EB E UCB BC B UEC §Æc tuyÕn ph¶n håi U =f(U )| U =f(U )| U =f(U )| U =f(U )| 1 2 I1 =const BE CE IB EB CB IE BC EC IB §Æc tuyÕn truyÒn I =f(I )| I =f(I )| I =f(I )| I =f(I )| ®¹t 2 1 U2 =const C B UCE C E UCB E B UEC §Æc tuyÕn ra I =f(U )| I =f(U )| I =f(U )| I =f(U )| 2 2 I1 =const C CE IB C CB IE E EC IB 156
2.2.2a. Hä ®Æc tuyÕn cña d¹ng m¾c m¹ch EC dïng tranzito • Ivµo = IB ; I ra = Ic . I A UCE (ra) B UBE (vao) UCE = 2V UCE = 6V 100 E UCE = 6V IC mA U V IB =60A BE UCE = 2V 1 4 IB =40A • §Æc tuyÕn vµo gièng IB =20A IB A miÒn thuËn cña ®ièt 100 5 UCE V • §Æc tuyÕn ra: MiÒn cã ®é dèc lín -> thay ®æi nhá UCE -> thay ®æi lín IC. MiÒn cã ®é dèc nhá -> thay ®æi nhá IB -> thay ®æi lín IC. • §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t: øng víi mét gi¸ trÞ UCE cè ®Þnh th× quan hÖ IB víi IC lµ mét ®êng th¼ng. Khi t¨ng UCE lªn mét gi¸ trÞ kh¸c th× ®êng ®Æc tuyÕn cµng dèc h¬n. 157
2.2.2b. Hä ®Æc tuyÕn cña c¸ch m¾c m¹ch BC dïng tranzito • Ivµo = IE ; I ra = Ic . §Æc tuyÕn vµo gièng miÒn thuËn cña ®ièt UEB (vao) UCB(ra) IE mA UCB = 6V UCB = 1V B 3 UCB = 6V IC mA IE =3mA UCB = 2V 3 IE =2mA U V BE I =1mA -1 E IE mA 3 5 UCB V • Khi IE cè ®Þnh th× IC IE. T¨ng UCB th× IC t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ. IC lu«n lu«n nhá h¬n IE. Khi UCB = 0 th× IC 0 v× ®iÖp ¸p tiÕp xóc trong JC ®· cuèn ®iÖn tÝch vît qua miÒn baz¬ rÊt máng. • §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cã thÓ suy tõ ®Æc tuyÕn ra. V× dßng IB rÊt nhá nªn ®å thÞ gÇn nh ®êng th¼ng. 158
2.2.2c. Hä ®Æc tuyÕn cña c¸ch m¾c m¹ch CC dïng tranzito • Ivµo = IB ; I ra = IE . §Æc tuyÕn vµo cã d¹ng kh¸c h¼n v× U phô thuéc nhiÒu vµo U . CB CE UEC(ra) NÕu UCB t¨ng th× UBE gi¶m nªn IB gi¶m. UBC(vao) IB A C UEC = 21V 100 UEC = 6V I mA UEC =41V E IB =60A IB =40A UEC = 2V 4 I =20A UBC V B -4 IB A 100 5 UEC V • Trong thùc tÕ IC IE nªn ®Æc tuyÕn ra vµ ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña m¹ch EC vµ m¹ch CC lµ gÇn t¬ng tù nh nhau. 159
2.2.3. Ph©n cùc vµ æn ®Þnh nhiÖt ®iÓm c«ng t¸c cña tranzito a. Nguyªn t¾c chung (nh¾c l¹i) ChuyÓn tiÕp emit¬ - baz¬ lu«n ph©n cùc thuËn ChuyÓn tiÕp colect¬ - baz¬ lu«n ph©n cùc ngîc V× vËy: NÕu dïng tranzito lo¹i pnp th× NÕu dïng tranzito lo¹i npn th× UC < UB < UE (+nguån vµo E) UE < UB < UC (+ nguån vµo C) C C E E • Híng dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p thùc tÕ ë tranzitopnp lu«n ngîc so víi ë tranzito npn. 160
b. §êng t¶i tÜnh vµ ®iÓm c«ng t¸c tÜnh • §êng t¶i tÜnh ®îc x¸c ®Þnh trªn hä ®Æc tuyÕn ra tÜnh • §iÓm c«ng t¸c tÜnh n»m trªn ®êng t¶i tÜnh. Nã x¸c ®Þnh gi¸ trÞ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn tranzito khi cha cã tÝn hiÖu vµo. • XÐt s¬ ®å nh h×nh vÏ. Ph¬ng tr×nh ®êng t¶i: UCE= ECC - IC . Rt IC mA 2 IB =40A IB = 20A IB =0A U V 20 CE • Lµ mét ph¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh nªn chØ cÇn x¸c ®Þnh hai ®iÓm ®Æc biÖt: khi IC=0 -> UCE= ECC vµ khi tranzito th«ng hoµn toµn UCE= 0 -> IC = ECC / Rt. 161
c. æn ®Þnh ®iÓm c«ng t¸c tÜnh khi nhiÖt ®é thay ®æi • Tranzito lµ linh kiÖn b¸n dÉn nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é. • Hai ®¹i lîng nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é nhÊt lµ UBE vµ dßng ngîc Icbo Do IC = IB + ( + 1) Icbo nªn nhiÖt ®é thay ®æi lµm ®iÓm c«ng t¸c bÞ tr«i. • §¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh nhiÖt qua hÖ sè S= IC / Icbo d. Ph©n cùc cho tranzi to b»ng dßng cè ®Þnh • IB = (Ecc- UBE) / Rb . Do UBE lµ ®iÖn ¸p ph©n cùc thêng cã gi¸ trÞ kho¶ng 0,3V ®èi víi tranzito Ge vµ kho¶ng 0,6V víi tranzito Si lµ nhá so víi ECC nªn ta cã thÓ lÊy gÇn ®óng: IB ECC / Rb -> IB cè ®Þnh • M¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n, ®é æn ®Þnh nhiÖt phô thuéc hÖ sè k.®¹i dßng tÜnh cña tranzito. • M¹ch øng dông khi yªu cÇu ®é æn ®Þnh nhiÖt kh«ng cao. 162
e. Ph©n cùc cho tranzi to b»ng ®iÖn ¸p ph¶n håi • Rb ®îc nèi trùc tiÕp gi÷a colect¬ vµ baz¬ cña tranzito • ECC = (IC + IB ). Rt + UCE hay ECC = (IC + IB ). Rt + IBRb + UBE Bá qua UBE ta cã: ECC = (IC + IB ). Rt + IBRb . Ta gi¶ sö nhiÖt ®é t¨ng lµm IC t¨ng th× U Rt còng t¨ng lªn nªn UCE gi¶m. MÆt kh¸c: UCE = U Rb + UBE sÏ lµm gi¶m dßng ph©n cùc IB - > IC gi¶m. NÕu thiÕt kÕ m¹ch phï hîp sao cho sù t¨ng IC do nhiÖt ®é b»ng sù gi¶m IC do cÊu tróc cña m¹ch ph©n cùc ta cã ®îc ®é æn ®Þnh nhiÖt • ¦u ®iÓm: m¹ch cã ®é æn ®Þnh nhiÖt cao h¬n. • K. ®iÓm: hÖ sè K. ®¹i tÝn hiÖu bÞ gi¶m v× tÝn hiÖu ra ë C qua Rb t¸c ®éng trë l¹i ng- îc pha víi tÝn hiÖu lèi vµo. • Kh¾c phôc: Chia Rb thµnh hai ®iÖn trë. M¹ch ph©n cùc b»ng dßng emit¬. 163
e. Ph©n cùc cho tranzi to b»ng dßng emit¬ (tù ph©n cùc) • §iÖn trë R1 vµ R2 lµ mét bé ph©n ¸p t¹o nªn UB cè ®Þnh. • NÕu UB UBE th× ta cã thÓ coi IE UB /RE vµ m¹ch ®iÖn cã ®é æn ®Þnh Gi¶ sö nhiÖt ®é t¨ng lµm IC t¨ng dÉn ®Õn ®iÓm lµ viÖc bÞ trît lªn trªn ®êng ®Æc tuyÕn tÜnh. Do IE = IC + IB nªn IE còng t¨ng theo lµm U RE t¨ng. V× UB cè ®Þnh = U RE + U BE nªn U BE gi¶m -> IB gi¶m. • KÕt qu¶ lµ ®iÓm lµm viÖc ®îc kÐo xuèng vµ gi÷ æn ®Þnh. • Muèn m¹ch ho¹t ®éng tèt ph¶i chän trÞ sè R1, R2, RE phï hîp. UB IC • §©y lµ m¹ch cã ®é æn ®Þnh nhiÖt cao nhng I B RE ®· g©y sôt ¸p tÝn hiÖu ®a vµo m¹ch k. ®¹i lµm gi¶m hÖ sè K. IR2 • NÕu tÝn hiÖu lµ xoay chiÒu th× kh¾c phôc b»ng c¸ch nèi song song tô CE víi RE. CE 164
2.2.4. Tranzito trêng (FET) • Nguyªn lý ho¹t ®éng: dùa vµo hiÖu øng trêng ®Ó ®iÒu khiÓn ®é dÉn ®iÖn cña ®¬n tinh thÓ b¸n dÉn. Dßng ®iÖn do mét lo¹i h¹t dÉn ®a sè t¹o ra. • ¦u ®iÓm: Xö lÝ, gia c«ng tÝn hiÖu víi ®é tin cËy cao. Tiªu hao n¨ng lîng cùc bÐ. a. CÊu t¹o lo¹i cùc cöa tiÕp gi¸p JFET:Kªnh b¸n dÉn Si-n ®îc bao quanh b»ng mét líp b¸n dÉn p vµ nèi ra D Drain ngoµi ba ®iÖn cùc nh h×nh vÏ. Ho¹t ®éng: Tuú theo gi¸ trÞ UGS ph©n cùc ngîc mµ líp tiÕp gi¸p cã ®é réng kh¸c Gate G n - nhau lµm thay ®æi tiÕt diÖn kªnh dÉn DS Si nªn ®iÒu khiÓn ®îc dßng ID p D D G - Kªnh n G + Kªnh p S Source S S 165
Sù kh¸c nhau vÒ ®iÖn ¸p ph©n cùc UC < UB < UE (+nguån vµo E) UE < UB < UC (+ nguån vµo C) C C E E TÝnh t¬ng ®¬ng gi÷a c¸c cùc:E  S; b  g; c  d D D G + Kªnh p G - Kªnh n S S 166
• §Æc tuyÕn cña JFET kªnh n ID mA §Æc tuyÕn ra ID= f1(UDS)| UGS =CONST B A U = 0V 10 GS Vïng gÇn gèc U nhá I t¨ng DS D UGS= -1V m¹nh JFET gièng ®iÖn trë U = -2V thuÇn GS UDS V Vïng gi÷a AB (®Æc tuyÕn n»m 10 ngang) gäi lµ vïng th¾t hay NÕu ®iÓm lµm viÖc ®îc chän lµ vïng b·o hoµ. Do UDS ®ñ lín giao gi÷a ®êng t¶i tÜnh vµ ®Æc nªn ID phô thuéc m¹nh vµo tuyÕn lèi ra th× thÕ ph©n cùc UGS (tiÕt diÖn kªnh dÉn). UGS ph¶i nhËn gi¸ trÞ ©m (®©y Vïng bªn ph¶i ®iÓm B gäi lµ lµ ®iÓm kh¸c biÖt cÇn lu ý so víi tranzito bipolar). vïng ®¸nh thñng. UDS lín ®· g©y ion ho¸ th¸c lò gÇn cùc D Chó ý: C¸c lo¹i FET kh¸c nhau lµm mÊt t/c b¸n dÉn. cã m¹ch ph©n cùc 167
§Æc tuyÕn truyÒn ®¹t ID= f2(UGS)| UDS =CONST • §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET I mA cã UGS nhËn gi¸ trÞ ©m. UDS = 10V D • Khi UGS t¨ng th× ID còng t¨ng gÇn nh tØ lÖ víi ®é dÉn ®iÖn cña 8 kªnh NÕu t¨ng UDS • NÕu t¨ng UDS sang gi¸ trÞ lín h¬n th× ®êng ®Æc tuyÕn dÞch tr¸i, 4 UGS0 cã gi¸ trÞ ©m h¬n. • Khi sö dông tranzito trêng cÇn U V chó ý hai nhãm c¸c tham sè: -4 -2 GS - Tham sè giíi h¹n: IDmax; UGS max ; UGS0. UGS0 - Tham sè lµm viÖc: §iÖn trë trong hay ®iÖn trë vi ph©n ®Çu ra ri =  UDS / IDkhi UGS=const. ri thÓ hiÖn ®é dèc ®Æc tuyÕn trong vïng b·o hoµ. §é hç dÉn cña ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t. §iÖn trë vi ph©n ®Çu vµo. Kh¶ n¨ng lµm viÖc ë tÇn sè cao nhÊt. 168
b. Tranzito trêng cã cùc cöa c¸ch ly (MOSFET) ±G +G S +D S +D • CÊu t¹o: Trªn ®Õ Si - p Si 02 t¹o vïng b¸n dÉn n cã nång ®é t¹p chÊt cao n+ n+ n+ h¬n. Si-p Si-p • Nèi ra ngoµi c¸c ®iÖn cùc nh h×nh vÏ. Cùc ®Õ Cùc ®Õ • Cã hai lo¹i MOSFET: - Kªnh ®Æt s½n - Kªnh c¶m øng Kªnh ®Æt s½n Kªnh c¶m øng Ký hiÖu tranzito trêng cã cùc cöa c¸ch li trong Work Bench 169
2.3. khuÕch ®¹i 2.3.1. Nh÷ng vÊn ®Ò chung a. Nguyªn lý x©y dùng tÇng K.®¹i -PhÇn tö c¬ b¶n lµ Tranzito (®iÖn trë ®iÒu khiÓn ®îc sù biÕn ®æi) -Ph¶i ®¶m b¶o biªn ®é thµnh phÇn xoay chiÒu (tÝn hiÖu vµo, ra) kh«ng vît qu¸ thµnh phÇn mét chiÒu (®iÖn ¸p nguån nu«i). -M¹ch ®iÖn cã tr¹ng th¸i ban ®Çu x¸c ®Þnh. b. C¸c chØ tiªu vµ tham sè |K| - HÖ sè khuÕch ®¹i §¹i lîng ra K= /§¹i lîng vµo, KU,KI - §Æc tÝnh biªn ®é theo tÇn sè K(f) K0 f - Trë kh¸ng vµo, trë kh¸ng ra. 0,7K0 - §é mÐo. f 170
c. C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña mét tÇng khuÕch ®¹i IC mA ECC/ Rc//Rt IBmax • Hai ®iÒu kiÖn c¬ b¶n: M • - Ph©n cùc cho phÇn tö K.®¹i P IB0 I • - æn ®Þnh nhiÖt chÕ ®é tÜnh C0 N IB =0A • ChÕ ®é lµm viÖc lµ ®iÓm P • x¸c ®Þnh trªn ®êng t¶i. U UCE V C0 ECC • NÕu P n»m ë gi÷a ®êng t¶i -> tÇng K.®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é A • NÕu P n»m dÞch vÒ phÝa N -> tÇng K.®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é AB • NÕu P n»m t¹i N -> tÇng K.®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é B • NÕu P n»m ngoµi kho¶ng MN -> tÇng K.®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é kho¸ (Trªn M: më b·o hoµ. Díi N: khãa dßng) 171
d. Håi tiÕp trong c¸c t©ng tÇng khuÕch ®¹i • Håi tiÕp lµ ®a tÝn hiÖu ra t¸c ®éng trë l¹i lèi vµo. • §Æc trng cho håi tiÕp lµ hÖ sè  • Tuú theo trêng hîp cô thÓ cã c¸c tªn gäi: håi tiÕp ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn; håi tiÕp d¬ng, ©m; håi tiÕp song song, nèi tiÕp • HÖ sè K.®¹i khi cã håi tiÕp lµ mét sè phøc: . . K = k exp j  = exp j k  K • HÖ sè K.®¹i khi cã håi tiÕp . K K ht = β 1− K • C¸c trêng hîp xÈy ra: Kβ 0 m¹ch dao ®éng – +  + • Kβ < 0 håi tiÕp lµm gi¶m hÖ sè K.®¹i (håi tiÕp ©m), t¨ng æn ®Þnh, vµ më réng gi¶i tÇn. 172
2.3.2a. TÇng khuÕch ®¹i E chung • NhiÖm vô c¸c linh kiÖn. IC mA ECC/ Rc//Rt IBmax M • P IB0 IC0 • N IB =0A • U UCE V C0 ECC • Trë vµo: Rv=R1//R2//rv kho¶ng 1->3k • Trë ra: Rra = Rc. Rc//Rt • Ki= . /Rt cã chØ sè t¬ng ®èi lín Rc//Rt • Ku= . /Rn + Rv kho¶ng 20->100 • Kp= Ku . Ki kho¶ng 200 -> 5000 lÇn 173
TÇn sè tÝn hiÖu? HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p? Pha cña tÝn hiÖu? 174
Suy gi¶m vÒ phÝa tÇn sè cao vµ thÊp? D¶i th«ng? 175
§é lÖch pha phô thuéc tÇn sè? 176
2.3.2b. TÇng khuÕch ®¹i C chung (lÆp l¹i emit¬) • NhiÖm vô c¸c linh kiÖn • Trë vµo: Rv=R1//R2//rv. §iÖn trë vµo lín lµ mét trong nh÷ng u ®iÓm cña m¹ch CC. Nã dïng ®Ó phèi hîp trë kh¸ng tèt víi c¸c nguån tÝn hiÖu cã trë trong lín. RE//Rt • Ki= (1+ ). /Rt Khi RE=RC th× Ki cña m¹ch EC vµCC gÇn nh nhau. • Trë ra: Rra = RE // rE. Trë ra nhá nªn phèi hîp tèt víi trë t¶i nhá. RE //Rt • Ku= (1+). /Rn + Rv . HÖ sè Ku 1 (lu«n nhá h¬n 1) • Kp= Ku . Ki nªn KP Ki. 177
TÇn sè tÝn hiÖu? HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p? Pha cña tÝn hiÖu? 178
2.3.2c. TÇng khuÕch ®¹i B chung • NhiÖm vô c¸c linh kiÖn • Trë vµo: Rv=RE//[rE+(1- )rB] kho¶ng 10->50 (trë vµo nhá) • Trë ra: Rra Rc. Rc//Rt • Ki= . /Rt ë ®©y = IC/IE< 1 Rc//Rt • Ku= . /Rn + Rv (nÕu gi¶m trë trong cña nguån tÝn hiÖu sÏ lµm t¨ng hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña m¹ch BC). 2 R c // R t R c // R t 2 (R c // R t ) K p = K i .K u = . = R t R n + R v (R n + R v )R t 179
TÇn sè tÝn hiÖu? HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p? Pha cña tÝn hiÖu? 180
2.3.2d. TÇng khuÕch ®¹i ®¶o pha • Tõ mét nguån tÝn hiÖu vµo tÇng khuÕch ®¹i ®¶o pha t¹o ra hai tÝn hiÖu cã biªn ®é b»ng nhau nhng pha ngîc nhau 1800. RC //Rt1 • Ku1= -. /Rn + Rv RE //Rt2 • Ku2= (1+). /Rn + Rv • NÕu tö sè hai biÓu thøc b»ng nhau ta cã hai tÝn hiÖu víi biªn ®é b»ng nhau. • Cã thÓ k.®¹i ®¶o pha b¨ng c¸ch thay RC b»ng mét biÕn ¸p cã thø cÊp gåm hai cuén d©y cã sè vßng b»ng nhau, ®iÓm gi÷a nèi ®Êt. M¹ch dïng biÕn ¸p phèi hîp trë kh¸ng rÊt tèt. • Dïng tranzito trêng cã c¸c m¹ch SC, DC, GC 181
§iÒu kiÖn ®Ó biªn ®é b»ng nhau vµ ngîc pha nhau? 182
2.3.3. KhuÕch ®¹i dïng tranzito trêng a. KhuÕch ®¹i cùc nguån chung • S¬ ®å (Sc Ec) • R1,Rg,Rs lµm nhiÖm vô ph©n cùc (x¸c ®Þnh UGSO ) øng víi chÕ ®é cña tÇng K ®¹i. • UGSO cã thÓ d¬ng, ©m hay b»ng kh«ng lµ do lo¹i FET quyÕt ®Þnh. • Rg thêng chän nhá h¬n trë vµo vµi bËc ®Ó ®¶m b¶o æn • Ku = . R / (ri + R ) = SRd ®Þnh nhiÖt (tõ 1 ®Õn 5 M). t t víi ri lµ ®iÖn trë cña kªnh dÉn. • Chän Rs sao cho USO kho¶ng 0,1 ®Õn 0,3 gi¸ trÞ ®iÖn ¸p • Rv = R1//Rg nguån Ed. • Rr = Rd//ri Rd • Gäi R t = Rd//Rt vµ  lµ hÖ sè • Ki = ? khuÕch ®¹i tÜnh cña FET th×: • Chó ý dßng vµo -> 0 183
b. KhuÕch ®¹i cùc m¸ng chung • S¬ ®å (Dc Cc ) • Ku = S R t / (1+ S R t ) S lµ ®é hç dÉn cña FET • Rr 1/S Kho¶ng 100 ®Õn 3000  • §iÖn dung vµo cña tÇng Dc nhá h¬n tÇng Sc V× sao? 1. Kh«ng xÐt c¸ch m¾c Gc? 2. Kh«ng tÝnh Ki? 3. Kh«ng tÝnh trë vµo cña t©ng khuÕch ®¹i? 184
2.3.4. GhÐp gi÷a c¸c tÇng khuÕch ®¹i • §Æt vÊn ®Ò: Nguån tÝn hiÖu thêng cã biªn ®é hay c«ng suÊt rÊt bÐ. Biªn ®é hay c«ng suÊt cÇn cung cÊp cho t¶i yªu cÇu rÊt lín. Mét tÇng k.®¹i kh«ng thÓ ®¶m b¶o yªu cÇu mµ ph¶i ghÐp nhiÒu tÇng víi nhau thµnh mét bé k.®¹i K1 K2 K3 • Tuú theo tÝn hiÖu vµo vµ ra mµ chän c¸ch ghÐp phï hîp. • HÖ sè k.®¹i chung b»ng tÝch c¸c hÖ sè K.®¹i thµnh phÇn. K=K1. K2 . K3. NÕu tÝnh b»ng dB th× K(dB)=K1(dB)+K2(dB)+K3(dB) 185
a. GhÐp tÇng b»ng ®iÖn dung • S¬ ®å m¹ch ®iÖn. NhiÖm vô c¸c linh kiÖn. • TÝn hiÖu mét chiÒu kh«ng qua tô nªn |K| KthÊp =0 t¹i f=0. • ë tÇn sè cao ®iÖn dung CBC (®iÖn K0 dung th«ng ®êng) lµm K f cao gi¶m. f f 186
b. GhÐp tÇng b»ng biÕn ¸p • S¬ ®å m¹ch ®iÖn. NhiÖm vô c¸c linh kiÖn. |K| • HÖ sè biÕn ¸p gãp phÇn ®iÒu chØnh ®îc hÖ sè k.®¹i chung. K0 • MÐo tÇn sè thÊp vµ mÐo tÇn sè cao. f f 187
2.3.5. KhuÕch ®¹i c«ng suÊt • Nh÷ng vÊn ®Ò chung: Lµ tÇng cuèi cïng m¾c víi t¶i. Chó ý chØ tiªu n¨ng lîng. • K.®¹i c«ng suÊt cã biÕn ¸p hay kh«ng dïng biÕn ¸p. • Ba chÕ ®é thêng gÆp ë tÇng K.®¹i c«ng suÊt: chÕ ®é A; AB; B. a. K.®¹i CS cã biÕn ¸p ë chÕ ®é A Dßng ra lín nªn RE kh«ng qu¸ lín. C«ng suÊt ra t¶i chÞu ¶nh hëng cña hiÖu suÊt biÕn ¸p. a-b=0,8 ®Õn 0,9 TÝnh tõ trÔ cña lâi biÕn ¸p ¶nh hëng ®Õn ®¸p truyÕn tÇn sè. Chó ý c«ng suÊt tiªu hao trªn mÆt ghÐp cña T1 ®Ó tÝnh c¸nh to¶ nhiÖt. HiÖu suÊt tiÕn tíi gi¸ trÞ tíi h¹n lµ 0.5 188
b. K.®¹i CS ®Èy kÐo chÕ ®é B cã biÕn ¸p • Tr1 t¹o hai tÝn hiÖu cã biªn ®é b»ng nhau nhng pha ngîc nhau. • R1 vµ R2 x¸c ®Þnh cho T1; T2 ë chÕ ®é B. - + - + • Khi T1 th«ng th× T2 cÊm vµ + + - - ngîc l¹i T2 th«ng th× T1 - + + - - cÊm. + + - • Mét chu kú h×nh sin ë lèi vµo sÏ cã mét chu kú t¬ng øng trªn Rt • HiÖu suÊt cña tÇng 0,6 ®Õn 0,7 (1,5 lÇn so víi tÇng ®¬n chÕ ®é A) • Tranzito chØ lµm viÖc nöa chu kú nªn ®¶m b¶o CS ra t¶i tèt h¬n. • Hai biÕn ¸p ¶nh hëng lªn d¶i tÇn tÇn sè, träng lîng vµ kÝch thíc bé k.®¹i. 189
c. K.®¹i CS ®Èy kÐo kh«ng cã biÕn ¸p • S¬ ®å m¹ch ®iÖn; nhiÖm vô c¸c linh kiÖn. • Hai nguån nu«i cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p b»ng nhau. • Mçi tranzito chØ lµm viÖc ë mét nöa chu kú. • C¶ hai nöa chu kú t¶i ®Òu tiªu thô n¨ng lîng ®iÖn cña nguån cung cÊp. • Hai tranzito ph¶i cã tham sè t¬ng ®¬ng nhau (CÆp tranzito bæ trî). • Thay b»ng m¹ch dïng mét nguån nu«i. 190
c. K.®¹i CS ®Èy kÐo kh«ng cã biÕn ¸p • Mét nöa chu kú dßng ®iÖn cña nguån cung cÊp qua t¶i, C, T2. Tô C n¹p ®iÖn. • Nöa chu kú sau dßng ®iÖn tõ tô qua t¶i vµ T1. - + • ChØ cã mét nöa chu kú cña tÝn hiÖu m¹ch ®iÖn tiªu thô n¨ng l- îng cña nguån nu«i nªn ®¹t hiÖu suÊt cao rÊt cao. • Muèn c«ng suÊt ra lín cÇn m¾c theo s¬ ®å Darlingt¬n. HÖ sè k ®¹i dßng ®iÖn:  = 1 1’ = 2 2’ 191
2.3.6a KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu biÕn thiªn chËm ghÐp trùc tiÕp K • TÝn hiÖu biÕn thiªn chËm cã tÇn sè 0. • GhÐp tÇng kh«ng thÓ dïng tô Ko hay biÕn ¸p mµ ph¶i ghÐp trùc f tiÕp. • ViÖc nèi nhiÒu tÇng sÏ ®Èy cao gi¸ trÞ nguån nu«i nªn ph¶i l¾p xen tÇng dÞch chuyÓn møc ®iÖn ¸p. • TÝnh æn ®Þnh nhiÖt cña c¸c tÇng ®Çu rÊt quan träng v× nh÷ng biÕn ®æi cña nã ®îc k.®¹i råi truyÒn sang tÇng sau. • R1; R2; Re1 ph©n cùc cho T1. Rc1; Re1; T1 vµ Re2 ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho T2. 192
2.3.6b. KhuÕch ®¹i vi sai • Lµm viÖc theo nguyªn lý cÇu c©n b»ng song song: Rc1=Rc2; T1 gièng hÖt T2. • Nguån æn dßng gi÷ cho tæng Ie1+Ie2=Ie lu«n kh«ng ®æi. Ura=Uc1-Uc2 = Uc2+ Uc1 =2| Ic| Rc • NÕu tÝn hiÖu vµo b»ng nhau vµ ®ång pha nhau th× Ura=0 -> Kvs=0. • NÕu tÝn hiÖu vµo kh«ng b»ng nhau Kvs 0. • NÕu tÝn hiÖu vµo b»ng nhau vµ ngîc pha nhau th× Ura 0 -> Kvs ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i . • §Æc trng k.®¹i cña tÇng vi sai lµ hÖ sè nÐn tÝn hiÖu ®ång pha: N = 20 lg (K®/ Kvs) tÝnh b»ng dB. Thêng kho¶ng -60 ®Õn -100dB. • §iÖn trë vµo lín hµng chôc M. NÕu dïng tranzito trêng th× trë vµo cßn lín h¬n n÷a (®Æc biÖt khi dïng MOSFET). 193
2.4. KhuÕch ®¹i dïng vi m¹ch thuËt to¸n 2.4.1. Kh¸i niÖm chung • Ba ®Æc tuyÕn quan träng • K ®ai thuËt to¸n (Operational 1. §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t Ur Amplifier) cã c¸c ®Æc ®iÓm:  +Ec - HÖ sè khuÕch ®¹i lín (105 lÇn) Urmax ®¶o Urmax kh«ng ®¶o - Hai lèi vµo vi sai, mét lèi ra Uv - §iÖn trë vµo v« cïng lín (-> ) -Ec - §iÖn trë ra nhá ( Rra < 100) 2. §Æc tuyÕn biªn ®é - Cã thÓ thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh: Ku céng, trõ, vi ph©n  • KÝ hiÖu khuÕch ®¹i thuËt to¸n f trong Work Bench 3. §Æc tuyÕn pha 0  1800 f 3600 194
2.4.2. KhuÕch ®¹i ®¶o Iht • Do trë vµo cña IC thuËt to¸n v« cïng lín nªn Iv = Iht • Suy ra (Uv-Uo)/R1=(Uo-Ur)/Rht U0 Iv • Khi K-> nªn Uo v« cïng bÐ Uv /R1=-Ur /Rht K® = U r / Uv = -Rht / R1 • HÖ sè khuÕch ®¹i ®¶o pha tÝn • NÕu R1 = 0 th× I = - U / R hiÖu chØ phô thuéc vµo gi¸ trÞ v r ht hai ®iÖn trë ngêi sö dông chän hay Ur = - Iv.Rht. §iÖn ¸p ra tØ lÖ l¾p bªn ngoµi mµ kh«ng cßn víi dßng ®iÖn vµo -> ®æi tÝn phô thuéc vµo IC n÷a. hiÖu dßng ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p. • NÕu muèn céng nhiÒu tÝn hiÖu • NÕu chän Rht = R1 th× m¹ch chØ lµm chøc n¨ng ®¶o pha thuÇn vµo th× m¾c song song víi Uv tuý. 195
2.4.3. KhuÕch ®¹i kh«ng ®¶o • V× trë vµo cña IC thuËt to¸n v« cïng lín nªn dßng vµo tiÕn tíi kh«ng. Khi ®ã Uo = 0. Nh vËy: Uo R1 Uv = Ur . /(R1+Rht) Kk®=Ur/Uv=(Rht+R1)/R1=1+Rht/R1 • Khi Rht = 0 th× Kk® = 1 ta cã bé lÆp l¹i ®iÖn ¸p NÕu muèn céng nhiÒu tÝn hiÖu vµo th× m¾c song song víi Uv nhng ph¶i cã • ThÝ nghiÖm m¹ch nµy c¸c ®iÖn trë xen gi÷a ®Ó tr¸nh ¶nh h- ë file: k®ai kh ®ao trong Work Bench ëng lÉn nhau. 197
2.4.4a. KhuÕch ®¹i céng ®¶o • C¸c nh¸nh song song ë ®Çu vµo lµ tÝn hiÖu cÇn céng. • Nªu c¸c ®iÖn trë ®Òu b»ng nhau th× Ur = -  Ui • NÕu R1 = R2 = Rn vµ Rht th× m¹ch thùc hiÖn phÐp céng tríc råi khuÕch ®¹i lªn víi hÖ sè K= Rht / R1 lÇn. (chøng minh qua file: k dai cong dao ë Work Bench) 199
2.4.4b. KhuÕch ®¹i céng kh«ng ®¶o • Khi Uo=0 th× ®iÖn ¸p hai lèi vµo thuËt to¸n nh nhau. Uo R1 Uv+=Uv-=Ur. /(R1+Rht) Do Rv-> nªn dßng vµo -> 0 . Khi ®ã: (Uv1 - Uv- )/R + (Uv2 - Uv- )/R = 0 Hay Uv1 + Uv2 + + Un = n . Ur . R1/ (R1+Rht) (R1+Rht) Ur =  Ui . /n R1. NÕu chän c¸c tham sè s¬ ®å thÝch hîp th× Ur =  Ui 201
2.4.6. Bé tÝch ph©n dïng vi m¹ch thuËt to¸n • Do trë vµo rÊt lín nªn t¹i mäi thêi ®iÓm IR = IC vµ -C. dUr/ dt = Uv/R 1 t U = U dt + U r v ro CR 0 • Uro lµ ®iÖn ¸p trªn tô C t¹i t=0. NÕu chän t¹i t=0 cã Uv=0; Ur=0 vµ =RC lµ h»ng sè tÝch ph©n. 1 t • NÕu U lµ tÝn hiÖu h×nh sin th× U U = U dt v r r v 0 τ 0 bÞ xoay pha 90 vµ hÖ sè k ®¹i tØ lÖ nghÞch víi tÇn sè (bé tÝch ph©n • NÕu Uv thay ®æi tõng nÊc nh mét bé läc tÇn sè thÊp). (nh¶y bËc) th× Ur tuyÕn tÝnh theo thêi gian. 203
2.4.7. Bé vi ph©n dïng vi m¹ch thuËt to¸n KL KL   KL KL   • TÝnh to¸n cho kÕt qu¶ U r = -RC. dUv/dt = . dUv/dt 0 • NÕu Uv lµ tÝn hiÖu h×nh sin th× Ur bÞ xoay pha 90 vµ hÖ sè k ®¹i tØ lÖ thuËn víi tÇn sè (bé tÝch ph©n nh mét bé läc tÇn sè cao). • IC thuËt to¸n dïng lµm c¸c m¹ch läc cã ®é chÝnh x¸c cao. 204
2.5. T¹o dao ®éng ®iÒu hoµ 2.5.1. Nguyªn lý chung K Ur • Cã ba ph¬ng ph¸p: - Dïng hÖ tù dao ®éng (m¹ch  khuÕch ®¹i cã ph¶n håi d- ¬ng). • §iÒu kiÖn pha - BiÕn ®æi tÝn hiÖu tuÇn hoµn K +  = 2n tõ d¹ng kh¸c sang d¹ng h×nh • §iÒu kiÖn biªn ®é sin. . . - Dïng bé biÕn ®æi DAC K . β 1 (biÕn ®æi sè- t¬ng tù.) • Gi¸ trÞ >1 x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn 2.5.2. T¹o dao ®éng h×nh sin cÇn ®Ó m¹ch tù kÝch. tõ hÖ tù dao ®éng • §iÒu kiÖn =1 chuyÓn sang CÊu tróc khèi: chÕ ®é æn ®Þnh x¸c lËp . 205
2.5.2a. M¹ch dao ®éng ghÐp biÕn ¸p - S¬ ®å - NhiÖm vô c¸c linh kiÖn: T, R1,R2, Re, s¬ cÊp M, C lµ m¹ch k. ®¹i ph©n cùc b»ng dßng emit¬. T¶i lµ khung céng hëng LC, trong ®ã L lµ ®iÖn c¶m cuén s¬ cÊp cña M. Thø cÊp cña M vµ Cp1 lµ m¹ch ph¶n håi. Ph¶n håi d¬ng ®îc quyÕt ®Þnh bëi chiÒu ®Êu cuén d©y biÕn ¸p. - Ho¹t ®éng: Khi cÊp ®iÖn nguån vµo m¹ch Ic biÕn thiªn t¨ng. M¹ch ph¶n håi lµm Ic nhanh chãng th«ng b·o hoµ. Khi Ic ngõng biÕn thiªn, ®iÖn ¸p ph¶n håi mÊt, Ic biÕn thiªn gi¶m vÒ tr¹ng th¸i cÊm b¶o hoµ. HÖ tiÕp tôc chu kú sau. 206
Khung dao ®éng RLC 207
M¹ch dao ®éng ghÐp biÕn ¸p * + - IC mA 2 - + IB =40A A IB = 20A IB =0A U V 20 CE • Gi¶ sö c¸c ®iÖn trë ph©n cùc x¸c lËp ®iÓm lµm viÖc t¹i A. Khi cÊp nguån dßng Ic t¨ng lªn tõ 0 lµm biÕn thiªn tõ th«ng trong cuén s¬ cÊp cña M, t¹o nªn ®iÖn ¸p c¶m øng ë thø cÊp. • §iÖn ¸p c¶m øng t¸c ®éng l¹i BE cña T lµm T th«ng ®Õn b¶o hoµ. T¹i gi¸ trÞ b¶o hoµ th× ®iÖn ¸p c¶m øng b»ng 0 th× Ic cã xu híng biÕn thiªn gi¶m ®Ó trë vÒ ®iÓm lµm viÖc A. 208
M¹ch dao ®éng ghÐp biÕn ¸p - - IC mA 2 + IB =40A + A IB = 20A IB =0A U V 20 CE • Khi Ic biÕn thiªn gi¶m, ®iÖn ¸p c¶m øng ë thø cÊp M ®¶o cùc tÝnh, ph©n cùc cho T cã xu híng kÐo ®iÓm lµm viÖc vÒ A vµ nhanh chãng lµm cÊm T. • HÖ lÆp l¹i chu kú tiÕp theo. TÇn sè dao ®éng do khung céng hëng LC quyÕt ®Þnh (trong ®ã L lµ ®iÖn c¶m cuén s¬ cÊp cña M. 209
2.5.2b. M¹ch dao ®éng ghÐp tù biÕn ¸p - S¬ ®å - NhiÖm vô c¸c linh kiÖn: T, R1,R2, Re, Lc,Lb, C lµ m¹ch k. ®¹i ph©n cùc b»ng dßng emit¬. T¶i lµ khung céng hëng LC, trong ®ã L= Lb+Lc. Lb vµ Cp1 lµ m¹ch ph¶n håi d¬ng. - Ho¹t ®éng: Khi cÊp ®iÖn nguån vµo m¹ch Ic biÕn thiªn t¨ng. M¹ch ph¶n håi lµm Ic nhanh chãng th«ng b·o hoµ. Khi Ic ngõng biÕn thiªn, ®iÖn ¸p ph¶n håi mÊt, Ic biÕn thiªn gi¶m vÒ tr¹ng th¸i cÊm b¶o hoµ, ®iÖn ¸p ph¶n håi mÊt vµ hÖ tiÕp tôc chu kú • TÇn sè dao ®éng 1 sau. f = 2π (L b + Lc )C210
2.5.2c. M¹ch dao ®éng ba ®iÓm ®iÖn dung S¬ ®å - NhiÖm vô c¸c linh kiÖn: T, R1,R2, Re, Rc lµ m¹ch k. ®¹i ph©n cùc b»ng dßng emit¬. Trªn lèi ra cã khung céng hëng LCt® , trong ®ã C1.C2 C = td C1 + C2 C1, C2 vµ L lµ m¹ch céng hëng song song. TÝn hiÖu trªn C2 qua Cp1 g©y ph¶n håi d¬ng. - Ho¹t ®éng: Xem Work Bench 211
2.5.2d. M¹ch dao ®éng dïng RC xoay pha vµ ph¶n håi • NÕu dïng LC th× ë tÇn sè thÊp cuén d©y ph¶i nhiÒu vßng g©y ®iÖn dung kÝ sinh kh«ng kiÓm so¸t ®îc. Tô ®iÖn gi¸ trÞ lín th- êng lµ tô ho¸ cã sai sè lín. Gi¸ trÞ LC khã ®¹t ®é chÝnh x¸c vµ æn ®Þnh. • BiÖn ph¸p tèt h¬n lµ dïng RC. 0 Ba m¾t läc RC ®Ó xoay pha 180 • §Ó m¹ch dao ®éng ®îc ph¶i cã K 29 b»ng c¸ch chän tØ sè Rht/Rtd mµ Rtd= R3//Ro. 1 f = • Muèn cã biªn ®é dao ®éng ë 2π 6RC møc cÇn thiÕt th× chØnh Rht • LÊy tÝn hiÖu dao ®éng t¹i lèi ra cña IC thuËt to¸n. 212
2.5.2e. M¹ch dao ®éng dïng cÇu Viªn * • M¹ch cÇu Viªn kh«ng lµm lÖch pha tÝn hiÖu cã tÇn sè fo vµ còng t¹i tÇn sè ®ã hÖ sè truyÒn qua ®¹t trÞ sè cùc ®¹i. • NÕu lÊy tÝn hiÖu ra cho ph¶n håi trë vÒ lèi vµo + cña IC thuËt to¸n vµ chän gi¸ trÞ khuÕch ®¹i phï hîp th× m¹ch sÏ ph¸t dao ®éng h×nh sin. • TÇn sè fo dÔ dµng x¸c • NÕu R =R vµ C =C ®Þnh ®îc qua Work 1 2 1 2 1 1 Bench hay b»ng to¸n fo = = 2 R R C C 2 RC häc 1 2 1 2 213
m« pháng m¹ch cÇu Viªn trªn EWB 214
2.5.2e. M¹ch dao ®éng dïng cÇu Viªn • B»ng to¸n häc ngêi ta ®· x¸c ®Þnh ®îc hÖ sè ph¶n håi 1  = 2 1/ 2 1 9 + − vµ 1 − • T¹i = 1 th× fo=1/(2 RC) ®é lÖch = arctg pha b»ng kh«ng nªn nÕu nèi m¹ch  3 ph¶n håi víi lèi vµo + vµ thiÕt kÕ hÖ Trong ®ã 1 sè K 3 th× m¹ch dao ®éng. = • §é æn ®Þnh tÇn sè phô thuéc R vµ C. RC • Kh¶o s¸t m¹ch trong Work Bench.215
2.6. nguån mét chiÒu S¬ ®å khèi T¶i BiÕn ¸p ChØnh lu Läc æn ¸p/dßng 2.6.1. Kh¸i niÖm chung • Cung cÊp n¨ng lîng mét chiÒu cho c¸c m¹ch ®iÖn tö. • Bé nguån mét chiÒu thêng cã bèn khèi m¹ch: biÕn ¸p; chØnh lu; läc; æn ¸p hay æn dßng. • Lèi vµo bé nguån mét chiÒu thêng lµ líi ®iÖn xoay chiÒu. • Lèi ra bé nguån mét chiÒu lµ phô t¶i. BiÕn ¸p vµ m¹ch chØnh lu ®· häc tríc nªn kh«ng nh¾c l¹i ë phÇn nµy. 216
2.6.2. Läc thµnh phÇn xoay chiÒu* • Sau m¹ch chØnh lu dßng ®iÖn • C¸c d¹ng m¹ch läc. vµ ®iÖn ¸p cã cùc tÝnh kh«ng a. Läc b»ng tô ®iÖn ®æi nhng gi¸ trÞ thay ®æi cã - S¬ ®å: Nèi tô ®iÖn song song chu kú mµ ta gäi lµ sù ®Ëp víi t¶i. m¹ch. i t = i o +  A n sin nt +  Bn cos nt n=1 n=1 • HÖ sè ®Ëp m¹ch Kp cña bé läc: - Ho¹t ®éng: Sù phãng n¹p cña tô Biªn ®é sãng hµi lín nhÊt cña It (hay Ut) ®iÖn lµm gi¶m thµnh phÇn xoay Kp = chiÒu qua t¶i. Gi¸ trÞ trung b×nh cña It (hay Ut) 2 - KÕt qu¶: Kp = CRt 217
2.6.2. Läc thµnh phÇn xoay chiÒu • b. Läc b»ng cuén c¶m L • c1. Läc h×nh ch÷ L • Do søc ®iÖn ®éng tù c¶m lu«n • Bé läc kÕt hîp c¶ ®iÖn c¶m cã xu híng chèng l¹i nguyªn vµ ®iÖn dung hay ®iÖn trë víi nh©n g©y ra nã nªn lµm gi¶m ®iÖn dung lµm sãng hµi biÕn ®éng U hay I trªn Rt truyªn qua ®îc cµng nhá. R T¸c dông läc cµng tèt. Kp = t 3L 218
2.6.2. Läc thµnh phÇn xoay chiÒu • c2. Läc h×nh ch÷ • d. Bé läc céng hëng. • §Ó t¨ng t¸c dông läc cã thÓ • Chän Lk vµ Ck víi tÇn sè m¾c nèi tiÕp vµi m¾t läc h×nh céng hëng b»ng tÇn sè sãng ch÷ víi nhau. hµi lín nhÊt th× t¸c dông ng¨n chÆn nã t¸c ®éng lªn t¶i tèt nhÊt. 219
2.6.3. §Æc tuyÕn ngoµi cña bé chØnh lu • Ph¬ng tr×nh ®Æc tuyÕn U o Läc C Uo = Eo − ( UD + Ia rba + IoR L ) • Trong ®ã: UD lµ sôt ¸p trung b×nh trªn ®i èt chØnh lu. Ia rab lµ sôt ¸p trung b×nh trªn cuén thø cÊp biÕn ¸p. Io RL lµ sôt ¸p trªn phÇn tö läc. Io 220
2.6.4. æn ®Þnh ®iÖn ¸p • æn ¸p kiÓu tham sè § Dïng ®i èt Zener ®· häc ë tiÕt tríc. • æn ¸p bï dïng khuÕch ®¹i Uv S+K Ur cã ®iÒu khiÓn - S¬ ®å khèi Ech - Ph©n tÝch nhiÖm vô c¸c khèi - VÝ dô trong Work Bench • C¸c biÖn ph¸p n©ng cao ®é æn ®Þnh •¦u ®iÓm - Khö ®é tr«i do liªn kÕt trùc tiÕp •KhuyÕt ®iÓm - T¨ng hÖ sè khuÕch ®¹i (So s¸nh+K. ®¹i) - Dïng nguån æn ®Þnh phô. 221
ic æn ¸p § Uv 78S+K xx Rt Uv S+K Rt Ech 79 xx Ech • IC æn ¸p kh«ng cã kh¶ n¨ng § cung cÊp dßng t¶i lín. • Muèn t¨ng dßng t¶i cÇn m¾c thªm tranzito bæ trî. • Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p do IC quyÕt ®Þnh. • It¶i max do tranzito quyÕt ®Þnh. 222
2.6.4. æn ®Þnh ®iÖn ¸p (s¬ ®å vÝ dô) • Ho¹t ®éng: 223
Kh¶ n¨ng ®¸p øng nhanh Biªn ®é biÕn ®éng ®iÖn ¸p vµo 2Vx2=4V víi tÇn sè 100Hz. §iÖn ¸p ra 8,428V gÇn nh kh«ng ®æi. 224
¦u ®iÓm, nhîc ®iÓm • æn ¸p bï cã m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n, dÔ l¾p r¸p vµ triÓn khai sö dông. • §iÖn ¸p vµo ph¶i lín h¬n ®iÖn ¸p ra. Ura = Uæn ®Þnh < Uvµo min • NÕu Uvµo xÊp xØ, b»ng hay thÊp h¬n gi¸ trÞ Ura = Uæn ®Þnh th× kh¶ n¨ng æn ¸p kh«ng cßn. • C«ng suÊt tiªu hao trªn § ( Tranzito § lµm nã nãng lªn nªn cÇn c¸nh táa nhiÖt). NhiÖt ®é cµng cao khi dßng t¶i lín vµ U®c lín. Kh¾c phôc: Dïng m¹ch æn ¸p xung 225
æn ¸p xung Nguyªn lý chung • BiÕn ®iÖn ¸p mét chiÒu thµnh d¹ng xung. • Thay ®æi tham sè xung phï hîp víi sù biÕn ®éng cña t¶i hay ®iÖn ¸p vµo T¹o So K theo ba c¸ch: X§K s¸nh –Thay ®æi ®é réng xung. –Thay ®æi ®é rçng T¹o T¹o cña xung. nhÞp20K U –Thay ®æi ®ång thêi chuÈn c¶ ®é réng vµ ®é rçng cña xung. S¬ ®å khèi æn ¸p chØnh ®é réng xung 226
æn ¸p xung kiÓu s¬ cÊp • ¦u ®iÓm: Cã kh¶ n¨ng æn ¸p d¶i réng vµ t¹o ra nhiÒu møc ®iÖn ¸p æn ®Þnh kh¸c nhau, cùc tÝnh kh¸c nhau. • NhiÖm vô c¸c khèi: 90- ChØnh ChuyÓn ChØnh 240 lu, läc m¹ch VAC MOS lu, läc Dao ®éng FET UC3842, UPC494, MB3759 227
2.7. PhÇn tö nhiÒu mÆt ghÐp p-n 2.7.1a. CÊu t¹o tiristo • Bèn líp b¸n dÉn P-N ®Æt xen Kat«t kÏ (dÊu + thÓ hiÖn nång ®é t¹p chÊt cao h¬n). Nèi ra ngoµi ba Gate ®iÖn cùc An«t, Kat«t, Gate. • Ký hiÖu trong WorkBench • H×nh d¹ng thùc tÕ A + + P1 N1 G + An«t P2 + + N2 K 228
2.7.1b. §Æc tuyÕn cña tiristo A DÉn thuËn I + + P1 J1 N1 J2 G + P2 J3 + + U N2 Ch¾n ngîc Ch¾n thuËn K • ë miÒn ch¾n ngîc tiristo t¬ng ®- ¬ng nh 2 ®i èt m¾c ngîc. • T¨ng ®iÖn ¸p ngîc ®Õn mét gi¸ §¸nh thñng trÞ nµo ®ã tiristo bÞ ®¸nh thñng. • Khi UAK ®ñ lín hay cã xung • ë miÒn ch¾n thuËn tiÕp gi¸p J2 ®iÖn ¸p d¬ng t¸c ®éng vµo G ph©n cùc ngîc cha bÞ ®¸nh lµm ®¸nh thñng th¸c lò J2, thñng, tiristo t¬ng ®¬ng nh ®i èt tiristo t¬ng ®¬ng nh hai ®i èt m¾c thuËn. m¾c ngîc. 229
2.7.2. M¹ch khèng chÕ kiÓu pha xung dïng tiristo • Ph¶i ®¶m b¶o tiristo lu«n cÊm khi cha cã xung d¬ng kÝch thÝch vµo cùc G • §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i cña tiristo lín h¬n ®iÖn ¸p nguån. • C«ng suÊt ®iÒu khiÓn ®îc trªn t¶i phô thuéc gi¸ trÞ dßng ®iÖn dÉn thuËn cho phÐp cña tiristo. • Xem tham sè tiristo vµ thÝ nghiÖm m¹ch ®iÖn nµy trong Work Bench víi File: Dieu khien dung tiristo. 230
Muèn Thay ®æi ®iÖn ¸p ra th× §iÒu chØnh R2 R2 ë gi¸ trÞ 75%-> Ura=8,4 28V. R2 ë gi¸ trÞ 90%-> Ura=8,012V. Gi¶i thÝch? 231
2.7.3. §iac vµ Triac • CÊu t¹o: Bèn líp b¸n dÉn xÕp xen kÏ nhau nh h×nh vÏ. A2 A2 P1 P1 N1 N2 N1 N2 G P2 P2 N N 3 3 I I P3 N4 P3 N4 DÉn DÉn A1 A1 U U Ch¾n Ch¾n Ch¾n Ch¾n DÉn • §Æc tuyÕn DÉn 238
Xin c¶m ¬n toµn líp ®· chó ý häc tËp m«n nµy. Hy väng cã ®îc kÕt qu¶ tèt nhÊt trong bµi thi! 242