Bài tập nhóm môn Linh kiện và mạch điện tử | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

lOMoAR cPSD| 58647650
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ===== ===== BÀI TẬP – NHÓM 2 lOMoAR cPSD| 58647650
MÔN: LINH KIỆN VÀ MẠCH ĐIỆN TỬ MỤC LỤC
Mục lục.............................................................................................................2
Danh sách thành viên......................................................................................3
Phân công làm bài tập.....................................................................................4
Chương 1..........................................................................................................5
Chương 2..........................................................................................................16
Chương 3..........................................................................................................28
Chương 4..........................................................................................................39
Chương 5..........................................................................................................45
Chương 7..........................................................................................................52
Chương 1: Cấu kiện điện tử………………….……………………………..63
DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 2 STT MÃ SV HỌ VÀ TÊN MÃ LỚP 1 N23DCVT005 Nguyễn Tuấn Hoàng Anh D23CQVT01-N 2 N23DCVT022 Lê Văn Tiến Dũng D23CQVT01-N 3 N23DCVT015 Nguyễn Văn Đạt (Nhóm D23CQVT01-N trưởng) 4 N23DCVT020 Trần Thiện Đức D23CQVT01-N 5 N23DCVT026 Lê Thị Giang D23CQVT01-N 6 N23DCVT028 Nguyễn Văn Hải D23CQVT01-N 7 N23DCVT035 Đoàn Nguyễn Quốc Huy D23CQVT01-N 8 N23DCVT036 Hồ Đắc Huy D23CQVT01-N 9 N23DCVT034 Phạm Quốc Hưng D23CQVT01-N 10 N23DCVT047 Nguyễn Thiện Vũ Linh D23CQVT01-N 11 N23DCVT048 Đào Bảo Long D23CQVT01-N 12 N23DCVT054 Nguyễn Thị Ngọc Na D23CQVT01-N 13 N23DCVT055 Lê Tấn Nghĩa D23CQVT01-N 14 N23DCVT056 Lê Thành Nhân D23CQVT01-N 15 N23DCVT058 Huỳnh Thị Nguyệt Nhi D23CQVT01-N 16 N23DCVT059 Trịnh Thảo Nhi D23CQVT01-N 17 N23DCVT065 Hà Hữu Phúc D23CQVT01-N 18 N23DCVT071 Nguyễn Trần Thanh Sơn D23CQVT01-N 19 N23DCVT077 Phạm Đinh Đức Tâm D23CQVT01-N 20 N23DCVT078 Nguyễn Văn Tân D23CQVT01-N 21 N23DCVT081 Trịnh Thị Minh Thiện D23CQVT01-N 22 N23DCVT086 Trần Văn Tiến D23CQVT01-N Phần Lý Thuyết STT MSSV Họ Và Tên Phần Bài Tập + Bài Tập 1 N23DCVT005 Nguyễn Tuấn Hoàng 1.1 1.6 4.14 + 4.21 + Anh 5.18 2 N23DCVT022 Lê Văn Tiến Dũng 1.7 1.13 4.15 + 4.22 + 5.19 Nguyễn Văn Đạt 3 N23DCVT015 1.14 1.20 7.11 + 5.12 (Nhóm Trưởng) 4 N23DCVT020 Trần Thiện Đức 1.21 1.26 4.17 + 7.5 5 N23DCVT026 Lê Thị Giang 1.27 1.32 4.18 + 5.1 6 N23DCVT028 Nguyễn Văn Hải 1.33 1.39 4.19 + 5.2 7 N23DCVT035 Đoàn Nguyễn Quốc 1.40 1.47 7.1 + 5.3 Huy 8 N23DCVT036 Hồ Đắc Huy 2.1 2.6 7.2 + 5.4 9 N23DCVT034 Phạm Quốc Hưng 2.7 2.13 7.3 + 5.5 10 N23DCVT047
Nguyễn Thiện Vũ Linh 2.14 2.20 7.4 + 5.6 11 N23DCVT048 Đào Bảo Long 2.21 2.26 7.7 + 5.7 12 N23DCVT054 Nguyễn Thị Ngọc Na 2.27 2.31 7.8 + 5.8 13 N23DCVT055 Lê Tấn Nghĩa 2.32 2.38 7.9 + 5.9 14 N23DCVT056 Lê Thành Nhân 3.1 3.6 7.13 + 5.10 15 N23DCVT058
Huỳnh Thị Nguyệt Nhi 3.7 3.13 7.12 + 5.11 16 N23DCVT059 Trịnh Thảo Nhi 3.14 3.20 4.16 + 4.23 + 5.20 17 N23DCVT065 Hà Hữu Phúc 3.21 3.26 7.10 + 5.13 18 N23DCVT071 Nguyễn Trần Thanh 4.1 4.6 4.20 + 4.24 + Sơn 7.6 19 N23DCVT077 Phạm Đinh Đức Tâm 4.7 4.13 7.14 + 5.14 20 N23DCVT078 Nguyễn Văn Tân 5.1 5.6 7.16 + 5.15 21 N23DCVT081 Trịnh Thị Minh Thiện 5.7 5.13 7.15 + 5.16 22 N23DCVT086 Trần Văn Tiến 5.14 5.20 7.17 + 5.17
PHÂN CÔNG LÀM BÀI TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1:
• Định nghĩa mạch khuếch đại:
Mạch khuếch đại là một thiết bị điện tử có chức năng nhận tín hiệu đầu vào yếu và khuếch đại chúng
lên một tín hiệu đầu ra lớn hơn, nhưng vẫn giữ nguyên các đặc tính cơ bản của tín hiệu đầu vào. Mục
đích của mạch khuếch đại là tăng biên độ của tín hiệu mà không làm thay đổi tần số hoặc dạng sóng của tín hiệu đó.
• Các tham số quan trọng của mạch khuếch đại:
1.Hệ số khuếch đại:
Đây là tỷ số giữa biên độ của tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào.
Hệ số khuếch đại có thể được biểu diễn dưới dạng điện áp, dòng điện hoặc công suất. Công thức:
V out Iout Pout Av= V¿ , Ai= I¿ , A p= P¿ 2.Tần số cắt:
Đây là giới hạn tần số mà mạch khuếch đại có thể hoạt động hiệu quả. Thường được xác định bởi tần
số thấp nhất và cao nhất mà mạch có thể khuếch đại.
Tần số cắt xác định băng thông của mạch khuếch đại. 3.Độ tuyến tính:
Độ tuyến tính của mạch khuếch đại phản ánh khả năng khuếch đại mà không làm biến dạng tín hiệu.
Mạch tuyến tính sẽ khuếch đại tín hiệu mà không thay đổi dạng sóng của nó. 4.Độ méo:
Độ méo là mức độ mà tín hiệu đầu ra bị biến dạng so với tín hiệu đầu vào. Méo càng nhỏ, mạch
khuếch đại càng chất lượng. 5.Điện trở vào:
Điện trở của mạch khuếch đại đối với tín hiệu đầu vào. Điện trở vào cao giúp mạch không tiêu hao
nhiều tín hiệu đầu vào. 6.Điện trở ra:
Điện trở của mạch khuếch đại đối với tín hiệu đầu ra. Điện trở ra thấp giúp tín hiệu đầu ra dễ dàng truyền tải đến tải. 7.Hiệu suất:
Tỷ lệ giữa công suất đầu ra hữu ích so với công suất tiêu thụ từ nguồn điện. Hiệu suất cao có nghĩa là
mạch sử dụng năng lượng hiệu quả. 8.Nhiễu:
Tạp âm hay nhiễu do các thành phần trong mạch tạo ra có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu
khuếch đại. Mạch có thể nhiễu thấp sẽ cho chất lượng tín hiệu tốt hơn.
Câu 2: Nêu các phương pháp cấp nguồn phân cực cho tranzito ở chế độ khuếch đại? Ưu nhược
điểm của các phương pháp đó? Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm
Phân cực cố định Đơn giản, ít linh kiện
Kém ổn định với nhiệt độ và β
Phân cực hồi tiếp collector Ổn định hơn phân cực cố
Hệ số khuếch đại có thể giảm định Phân cực cầu
Ổn định cao, ít phụ thuộc
Thiết kế phức tạp, nhiều linh kiện β
Phân cực hồi tiếp emitter
Ổn định tốt, giảm méo tín Giảm khả năng khuếch đại, phức tạp hiệu hơn
Phân cực nguồn dòng
Rất ổn định, chính xác
Phức tạp, tốn kém, tiêu tốn năng lượng không đổi cao
Câu 3: Thế nào là hồi tiếp trong mạch khuếch đại? hồi tiếp âm, hồi tiếp dương?
Trong mạch khuếch đại, hồi tiếp là quá trình mà một phần tín hiệu ngõ ra được đưa trở lại ngõ
vào của mạch để ảnh hưởng đến quá trình khuếch đại. Hồi tiếp có thể được chia thành hai loại chính:
hồi tiếp âm và hồi tiếp dương .
Hồi tiếp dương là điện áp hồi tiếp về cùng pha với tín hiệu vào, loại hồi tiếp này dùng trong các mạch tạo dao động.
Hồi tiếp âm là điện áp hồi tiếp về ngược pha với tín hiệu vào. Hồi tiếp loại này làm giảm hệ số
khuếch đại của mạch nhưng cải thiện được nhiều chỉ tiêu chất lượng của mạch khuếch đại: làm giảm
tạp âm, giảm méo tần số, giảm méo phi tuyến, tăng độ ổn định độ khuếch đại.
Câu 4. Thế nào là hồi tiếp dòng điện, hồi tiếp điện áp?
Hồi tiếp dòng điện và hồi tiếp điện áp là hai loại hồi tiếp được phân loại dựa trên cách thức tín
hiệu hồi tiếp được lấy từ ngõ ra và đưa vào ngõ vào của mạch khuếch đại. Cụ thể:
Hồi tiếp điện áp: Tín hiệu hồi tiếp là điện áp; có thể là nối tiếp hoặc song song.
Hồi tiếp dòng điện: Tín hiệu hồi tiếp là dòng điện; có thể là nối tiếp hoặc song song.
Câu 5: Thế nào là hồi tiếp mắc song song, hồi tiếp mắc nối tiếp?
Hồi tiếp mắc song song:
Tín hiệu hồi tiếp được đưa về đầu vào song song với tín hiệu vào.
Tín hiệu hồi tiếp và tín hiệu vào cùng chung điện áp.
Thường dùng để ổn định dòng điện đầu ra.
Còn gọi là hồi tiếp dòng vì lấy mẫu dòng điện đầu ra.
Hồi tiếp mắc nối tiếp:
Tín hiệu hồi tiếp được đưa về đầu vào nối tiếp với tín hiệu vào.
Tín hiệu hồi tiếp và tín hiệu vào cộng trừ với nhau.
Thường dùng để ổn định điện áp đầu ra.
Còn gọi là hồi tiếp áp vì lấy mẫu điện áp đầu ra.
Câu 6: Nêu các ưu điểm của hồi tiếp âm trong mạch khuếch đại?
Ổn định độ hở:
Giảm ảnh hưởng của nhiệt độ và thông số linh kiện.
Độ hở ít phụ thuộc vào sự thay đổi của nguồn nuôi và tải.
Giảm méo phi tuyến:
Giảm sai số do phi tuyến của linh kiện.
Cải thiện độ trung thực của tín hiệu ra.
Mở rộng băng tần:
Tăng dải tần số làm việc của mạch.
Cải thiện đáp ứng tần số.
Điều chỉnh trở kháng:
Tăng trở kháng vào với hồi tiếp nối tiếp.
Giảm trở kháng ra với hồi tiếp song song.
Giúp phối hợp trở kháng tốt hơn.
Giảm nhiễu và ồn:
Giảm ảnh hưởng của nhiễu từ bên ngoài.
Cải thiện tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR).
1.7. Trình bày tầng khuếch đại mắc cực phát chung? Trả lời:
RC: tải một chiều của tầng.
RE: điện trở ổn định nhiệt, CE tụ thoát thành phần xoay chiều xuống mát. En: nguồn tín hiệu vào.
Rn: điện trở trong của nguồn tín hiệu. Rt: điện trở tải.
- Tác dụng các linh kiện trong mạch:
- Khi đưa điện áp xoay chiều tới đầu vào xuất hiện dòng xoay chiều cực phát của
tranzito và do đó xuất hiện dòng điện xoay chiều cực góp ở mạch ra của tầng. Dòng
này gây ra hạ áp xoay chiều trên điện trở RC. Điện áp đó qua tự CP2 đưa đến đầu ra của tầng tức là tới RT.
- Có thể thực hiện phân tích mạch bằng 2 phương pháp cơ bản là phương pháp đồ thị
đối với chế độ 1 chiều và phương pháp giải tích dùng dơ đồ tương đối đới với chế độ
xoay chiều tín hiệu nhỏ.
Tầng khuếch đại mắc E chung là tầng khuếch đại đảo pha tín hiệu ra ngược chiều với tín hiệu vào
- Trở kháng vào của mạch: rV = rB + (1+β).rE - Trở kháng ra: RT = RC - Hệ số khuếch đại dòng:
- Hệ số khuếch đại điện áp:
- Góc pha: tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào ( Ur ngược pha UV )
1.8. Trình bày tầng khuếch đại mắc cực góp chung? Trả lời:
- Sơ đồ tầng khuếch đại CC, còn gọi là tầng lặp E vì điện áp ra của nó lấy ở cực E của
tranzito, về trị đố gần bằng điện áp vào (Ut = UV - UBE) và trùng pha với điện áp vào. -
Sơ đồ đóng vai trò như RC trong EC, nghĩa là tạo nên 1 điện áp biến đổi ở đầu ra nó.
Tụ C có nhiệm vụ đưa tín hiệu ra tải Rt. Điện trở R1 và R2 là bộ phân áp cấp điện 1
chiều cho cực gốc, xác định chế độ tĩnh của tầng. Để tằn điệnt rở vào thường người ra
không mắc điện trở R2. Tính toán chế độ 1 chiều tương tự như tính toán tầng EC.
- Tầng có hệ số khuếch đại điện áp dương. Tầng khuếch địa góp chung có tải 1 chiều
RE, tải xoay chiều Rt, tải xoay chiều RE // Rt. - Trở kháng vào của mạch: - Trở kháng ra:
- Hệ số khuếch đại dòng:
- Hệ số khuếch đại điện áp:
- Góc pha: tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
1.9. Trình bày tầng khuếch đại mắc cực gốc chung? Trả lời:
- Sơ đồ 1 tầng khuếch đại gốc chung. Các phần tử R1, R2, R3 dùng để xác định chế độ
tĩnh IE. Các phần tử còn lại cũng có chức năng giống sơ đồ EC.
- Điện trở vào của tầng được xác định chủ yếu bằng điện trở RE vào khoảng (10÷50) Ω.
Điện trở vào nhỏ là nhược điểm cơ bản của tầng BC vì tầng đó sẽ là tải lớn đối với nguồn tín hiệu vào.
- Ta thấy khi giảm điện trở trong của nguồn tín hiệu vào sẽ làm tăng hệ số khuếch đại điện áp.
- Cần chú ý rằng đặc tuyến tĩnh của tranzito mắc BC có độ tuyến tính lớn nên tranzito
có thể dùng với điện áp cực góp lớn hơn sơ đồ EC. Chính vì vậy tầng khuếch đại BC
được dùng khi cần có điện áp ở đầu ra lớn.
- Tầng có hệ số khuếch đại điện áp dương. Tầng khuếch địa góp chung có tải 1 chiều
RE, tải xoay chiều RE // Rt. - Trở kháng vào của mạch: // - Trở kháng ra:
- Hệ số khuếch đại dòng:
- Hệ số khuếch đại điện áp:
- Góc pha: tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.
1.10. Trình bày tầng khuếch đại mắc cực nguồn chung? Trả lời:
- Tầng khuếch đại cực nguồn chung có cực nguồn nối đất về xoay chiều, tầng khuếch
địa máng chung có cực máng nối đất về xoay chiều. Tầng khuếch đại cực nguồn
chung có tải 1 chiều RS nối tiếp RD, tải xoay chiều RD // Rt.
- Tải RD được mắc vào cực máng D, các điện trở R1, RG, R5 dùng để xác lập UGS0 ở chế độ tĩnh.
- Điện trở RS sẽ tạo ra hồi tiếp âm dòng điện 1 chiều để ổn định chế độ tĩnh khi thay đổi
nhiệt độ và do tính tản mạn của tham số tranzito.
- Tụ CS dùng để khử hồi tiếp âm dòng xoay chiều.
- Tụ CP1 để ghép tầng với nguồn tín hiệu vào.
- Trong trường hợp tầng SC là tầng khuếch đại trong bộ khuếch đại nhiều tầng:
+ Trở kháng vào của mạch: + Trở kháng ra:
+ Hệ số khuếch đại điện áp:
+ Góc pha: tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
1.11. Trình bày tầng khuếch đại mắc cực máng chung? Trả lời:
- Tải 1 chiều của tầng là RS, còn tải xoay chiều là: Rt = RS // Rt
- Đối với tầng DC điện áp ra tải trùng pha với điện áp vào: Ut = UV - UGS
- Hệ số khuếch đại KU phụ thuộc vào độ hỗ dẫn của tranzito và tải xoay chiều Rt của
tầng. Hệ số khuếch đại tiến tới 1 khi tăng S và Rt. Vì vậy đối với tầng DC nên dùng
tranzito có độ hỗ dẫn lớn.
- Hệ số khuếch đại điện áp:
- Mạch vào của sơ đồ tương đương gồm 3 phần tử giống nhau. Điện trở ra của tầng DC
nhỏ hơn tầng SC và vào khoảng (100÷3000) : = R S //
- Góc pha: tín hiệu pha cùng pha tín hiệu vào
1.12. Trình bày phương pháp ghép tầng bằng tụ, ưu nhược điểm? Trả lời:
- Phương pháp ghép tầng bằng tụ điện. Các tầng ghép với nhau qua tụ điện để cách li
điện áp 1 chiều, dẫn tín hiệu xoay chiều qua. Các tụ nối tầng được chọn sao cho đối
với tín hiệu trở kháng của chúng rất nhỏ, xem như bằng không. Ưu điểm của phương
pháp này là mạch gọn nhẹ, tuy nhiên có nhược điểm không phối hợp được với trở
kháng ra tầng trước với trở kháng vào tầng sau.
1.13. Tại sao trong bộ khuếch đại ghép tụ, tụ nối tần gây méo tần số thấp? Trả lời: 1
- Khi tần số của tín hiệu vào càng giảm thì trở kháng của tụ nối tầng: ZC = ngăn ωC
cản tín hiệu tầng trước sang tầng sau ở vùng tấn số thấp nên gây méo tần số thấp.
1.21. Thế nào là chế độ A, B, AB, C của tầng khuếch đại? Trả lời:
+) Chế độ A: là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm giữa đường tải một chiều, ở
chế độ này tín hiệu được khuếch đại cả hai bán chu kỳ. Chế độ này gây méo nhỏ nhưng hiệu
suất thấp (H<50%), chế độ này chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.
+) Chế độ B: là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm chuyển tiếp giữa vùng tắt
và vùng khuếch đại của nó. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại một nửa chu kỳ. Như vậy
chế độ B có dòng tĩnh bằng không nên hiệu suất cao (H trên dưới 78%).
+) Chế độ AB: là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm giữa chế độ A và chế độ
B. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại hơn một nửa chu kỳ. Lúc này dòng tĩnh bé hơn chế
độ A nên hiệu suất cao hơn (H<70%). Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng méo lớn. Để
giảm méo người ta dùng mạch khuếch đại kiểu đẩy kéo.
+) Chế độ C: là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm trong vùng tất. Ở chế độ này
tín hiệu được khuếch đại nhỏ hơn một nửa chu kỳ. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại
cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và có hiệu suất cao.
1.22. Tại sao tầng khuyếch đại công suất đơn cho làm việc ở chế độ A, tầng đẩy kéo làm
việc ở chế độ AB? Trả lời:
- Tầng khuếch đại công suất đơn cho làm việc ở chế độ A để tránh méo, tuy nhiên hiệu suất
thấp. Tầng khuếch đại đẩy kéo cho làm việc ở chế độ AB để giảm méo phi tuyến và cho hiệu suất cao.
1.23. Thế nào là tầng khuếch đại đảo pha? Nêu các loại mạch đảo pha đã học? Trả lời:
- Tầng đảo pha dùng để khuếch đại tín hiệu và cho ra hai tín hiệu có biên độ bằng nhau
nhưngpha lệch nhau 1800 (hay ngược pha nhau).
- Có mạch khuếch đại đảo pha ghép biến áp và mạch khuếch đại đảo pha chia tải.
1.24. Tại sao khi phân tích các tầng khuếch đại cơ bản ta dùng phương pháp mạch tương đương? Trả lời:
- Khi đó tín hiệu vào bé, xem tranzito là phần tử tuyến tính, làm việc trongphần thẳng của đặc tuyến.
1.25. Tại sao khi phân tích tầng khuếch đại công suất phải dùng phương pháp đồ thị
(trên đặc tuyến vào, đặc tuyến ra của tranzito)? Trả lời:
- Do khuếch đại tín hiệu lớn, tranzito làm việc trong miền không tuyến tính nên không thể
dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị.
1.26. Nêu đặc điểm của tầng khuếch đại Darlingtơn? Trả lời:
+ Mạch khuếch đại Darlingtơn có hệ số khuếch đại dòng điện bằng tích hệ số khuếch đại của
hai tranzito nên rất lớn. Nó có thể cho dòng ra lớn khi dòng vào nhỏ.
+ Khi cần trở kháng vào tầng khuếch đại lớn để dòng vào nhỏ, hệ số khuếch đại lớn ta nối
mạch khuếch đại theo Đarlingtơn.
+ Xem cặp tranzito khuếch đại Darlingtơn như một tranzito có hệ số khuếch đại dòng bằng
tích hệ số khuếch đại của các tranzito rất lớn, nên chỉ dòng vào nhỏ (trở kháng vào lớn) mà cho dòng ra lớn. 1.27. Trả lời:
Ở hình 1-11a trên RE có hồi tiếp âm dòng điện. Uht = IE1~.RE.
Hình 1-11b có ba điện áp hồi tiếp âm. Trên RE1 có hồi tiếp âm dòng điện Uht = IE1~. RE1.,
trên RE2 có hồi tiếp âm dòng điện Uht2 = IE2~. RE2.
Trên RE1 còn có hồi tiếp âm điện áp lấy từ đầu ra tầng 2 đưa về tầng 1 qua RC. Tụ C để
ngăn điện áp một chiều (XC~ = 0) R điện trở hạn chế mức hồi tiếp: Uht3 = Ur.RE1/(RE1+R). 1.28.
a. Tính chế độ một chiều của tranzito: từ hình P1-29 có:
IB.R1 + UBE + IE.R2 = E với IE = (1+b)IB.
Ta nhận được IB = (E – UBE)/[R1 + (1+b)R2] = (12v – 0,6v)/(3.105 + 100.2,7.103) IB = 11,4v/570.103 =20mA.
Điện áp colectơ UC = 12v.
UB = E – IB.R1 = 12V – 20.10-6.300.103 = 6V.
UE = UB – 0,6V = 6V – 0,6V = 5,4V.
IC = bIB = 99.20.10-6 = 1,98mA.
IE = IC + IB = 1,98mA + 0,02mA = 2mA.
b, Tải một chiều của tầng khuếch đại chính là điện trở R2 = 2,7KW. Tải xoay chiều được tính:
Rt~ = R2//Rt = 2,7KW//2,7KW = 1,35KW.
Đường tải một chiều xác định từ phương trình dòng 1 chiều mạch ra:
E = UCE + IE.R2 hay UCE = E – IE. R2.
Khi IE = 0 có UCE hở mạch = E = 12V, khi UCE = 0 có IE ngắn mạch = E/R2 = 4,4mA.
Dựng đường tải một chiều qua hai điểm làm việc trên đặc tuyến ra IE = f(UCE) tìm được
điểm làm việc tĩnh tại IB = 20mA có UCE = 2mA, QA(6,6V; 2mA). 1.29. Trả lời: Dòng điện IB: Ec- Ube0 12-0,6 R1 + R2 300 +2,7 = 0,03 Dòng điện Ic: IC = VIV = 99 × 0,038 3,76mA Dòng điện IE:
IE = IB + Ic = 0,038 + 3,76 = 3,81 Điện áp UCE:
UCE = Ec - IC × R2 = 12 3,76 × Điện áp UBE: UBE Ube0 0.6V
b. Xác định tải một chiều và tải xoay chiều của tầng khuếch đại:
Tải một chiều: Rt = 2,7k2
Tải xoay chiều: Rt = 2,7kΩ 1.30. Trả lời:
a. Tính các giá trị dòng và áp 1 chiều trên các cực của Tranzito:
Vì dòng điện IR1 » IR2 (xem hình P1-30) nên UB = E.R2/(R1+R2) = 12V.4KW/(20KW + 4KW) = 2V.
Để tranzito ở chế khuếch đại không méo (chế độ A) chọn UBE = +0,6V (loại Si) do vậy UE
= UB- 0,6V = 2V – 0,6V = 1,4V.
Từ các dòng 1 chiều IE, IB và IC được tính:
IE = UE/R4 = 1,4V/1KW = 1,4mA; IB = IE/(1+b) = 1,4mA(1+99) = 14mA.
IC = IE – IB = 1,4mA – 0,014mA = 1,386mA.
Điện áp một chiều trên cực góp UC = E – IC.R3 = 12V – 1,386mA.4KW = 6,456V.
b. Tải một chiều của tầng khuếch đại bao gồm R3 và R4.
Rt- = R3 + R4 = 4KW + 1KW = 5KW. Tải xoay chiều được tính bởi R3//Rt: Rt~ = R3//Rt = 4KW//8KW » 2,67KW.
Đường tải một chiều được xác định từ phương trình UCE = E – (RC+RE) = E – IC(R3+R4).
Khi IC = 0 có UCE hở mạch = E = 12V, khi UCE = 0 có IC ngắn mạch = E/(R3+R4) =
12V/(4KW+1KW) = 2,4mA. Vẽ đường tải một chiều qua hai điểm (2,4mA; 0V) và
(0mA; 12V) trên đặc tuyến ra IC = f(UCE) ta xác định được điểm làm việc QA tải IC =
1,368mA và UCE = 6,456V – 1,4V = 5,056V. 1.31. Trả lời:
a, Hai tranzito trong sơ đồ mắc theo kiểu mạch lặp cực phát. Để có tín hiệu ra cực đại điện áp trên mỗi cực phát là: UE = EC/2 = 10V.
Do đó điện áp cực gốc T1:
UBT1 = UE + UBE1 = 10 + 0,5 = 10,5V.
Và điện áp cực gốc T2: UBT2 = UE – UBE2 = 10 – 0,5 = 9,5V.
C2 được nạp đến trị số 10V. Khi UV >0 T2 tắt, T1 dẫn. Điện áp trên cực phát biến thiên
theo điện áp vào. Điện áp trên C2 giữ nguyên không đổi và điện áp trên Rt biến thiên từ (0V ¸ 10V).
Khi Uv < 0 T2 dẫn, T1 tắt, C2 phóng điện. Lúc này tụ C2 đóng vai trò là nguồn cung cấp
cho T2. Điện áp trên tải thay đổi từ (0 ¸ 10)V.
Trong nửa chu kỳ âm của điện áp vào, năng lưọng tích trữ trên tải rất nhỏ so với năng
lượng tích trữ trong C2. Vì vậy điện áp trên tụ C2 hầu như không đổi, trong nửa chu kỳ âm
C2 phóng điện rất chậm. 1 2 b, Tính R , R .
c, Công suất ra và hiệu suất: w.
Dòng cung cấp chỉ có trong nửa chu kỳ dương của điện áp vào và trị số cực đại của nó là: Công suất cung cấp: Hiệu suất: 1.32. Trả lời: Đáp án đúng: A
1.33. Méo phi tuyến trong mạch khuếch đại là:
a. Méo làm xuất hiện thêm thành phần tần số mới ở đầu ra.
b. Méo làm giảm tín hiệu ra ở hai đầu giải tần.
c. Méo làm tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
d. Méo làm tín hiệu ra lệch pha với tín hiệu vào.
Đáp án đúng: a. Méo làm xuất hiện thêm thành phần tần số mới ở đầu ra.
Giải thích: Méo phi tuyến xảy ra khi đặc tuyến đầu vào - đầu ra của mạch không còn tuyến
tính nữa. Điều này dẫn đến việc tín hiệu ra không còn là bản sao thu nhỏ của tín hiệu vào mà
xuất hiện thêm các thành phần hài, tức là các thành phần tần số mới không có trong tín hiệu vào.
1.34. Tải một chiều của tầng khuếch đại là:
a. Các điện trở mà dòng một chiều đầu ra chạy qua.
b. Các điện trở mà dòng xoay chiều đầu ra chạy qua.
c. Các điện trở mà dòng một chiều và xoay chiều đầu ra cùng chạy qua.
d. Các điện trở dòng một chiều đầu ra không chạy qua.
Đáp án đúng: a. Các điện trở mà dòng một chiều đầu ra chạy qua.
Giải thích: Tải một chiều là phần tử mạch mà dòng một chiều (dòng phân cực) của tầng
khuếch đại chạy qua. Nó ảnh hưởng đến điểm làm việc của transistor.
1.35. Tải một chiều trong tầng khuếch đại cực phát chung là: a. Rt- = RE + Rt. b. Rt- = Rt + RC. c. Rt- = RC + RE. d. Rt- = RC.
Đáp án đúng: c. Rt- = RC + RE.
Giải thích: Trong mạch khuếch đại cực phát chung, tải một chiều của collector (Rt-) bao gồm
điện trở collector (RC) và điện trở emitter (RE).
1.36. Tải một chiều trong tầng khuếch đại cực góp chung là: a. Rt- = RE + Rt. b. Rt- = RE //Rt c. Rt- = RE. d. Rt- = Rt.
Đáp án đúng: a. Rt- = RE + Rt.
Giải thích: Trong mạch khuếch đại cực góp chung, tải một chiều của emitter (Rt-) bao gồm
điện trở emitter (RE) và điện trở tải (Rt).
1.37. Tải xoay chiều của tầng khuếch đại là:
a. Các điện trở mà dòng một chiều và xoay chiều đầu ra cùng chạy qua.
b. Các điện trở mà dòng một chiều đầu ra chạy qua.
c. Các điện trở mà dòng xoay chiều đầu ra chạy qua.
d. Các điện trở dòng xoay chiều đầu ra không chạy qua.
Đáp án đúng: c. Các điện trở mà dòng xoay chiều đầu ra chạy qua.
Giải thích: Tải xoay chiều là phần tử mạch mà dòng xoay chiều (tín hiệu) của tầng khuếch
đại chạy qua. Nó ảnh hưởng đến độ lợi và băng thông của tầng khuếch đại.
1.38. Tải xoay chiều của tầng khuếch đại cực phát chung là: a. Rt~ = RE //Rt. b. Rt~ = RC //Rt.
c. Rt~ = Rt + RC. d. Rt~ = Rt. Đáp án đúng: b. Rt~ = RC //Rt.
Giải thích: Trong mạch khuếch đại cực phát chung, tải xoay chiều của collector (Rt~) là điện
trở collector (RC) song song với điện trở tải (Rt).
1.39. Tải xoay chiều của tầng khuếch đại cực góp chung là: a. Rt~ = RE. b. Rt~ = RE //Rt.
c. Rt~ = Rt + RE. d. Rt~ = Rt. Đáp án đúng: a. Rt~ = RE.
Giải thích: Trong mạch khuếch đại cực góp chung, tải xoay chiều của emitter (Rt~) chính là điện trở emitter (RE). 1.40. Chọn C 1.41. Chọn A 1.42. Chọn A 1.43. Chọn A 1.44. Chọn B 1.45. Chọn A 1.46. Chọn A 1.47. Chọn D CHƯƠNG 2
2.1. Các tính chất của bộ khuếch đại thuật toán (BKĐTT) lý tưởng: Trả lời: BKĐTT lý tưởng có: Trở kháng vào Zv = ¥. Trở kháng ra Zr = 0.
Hệ số khuếch đại K0 = ¥.
Bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng có các tính chất sau:
- Khuếch đại vô hạn: Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng là vô hạn.
Điều này có nghĩa là ngay cả một điện áp đầu vào rất nhỏ cũng có thể tạo ra một điện áp đầu ra lớn.
- Trở kháng đầu vào vô hạn: Trở kháng đầu vào vô hạn, tức là không có dòng điện nào
đi vào các đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán. Điều này giúp đảm bảo tín hiệu đầu
vào không bị mất năng lượng.
- Trở kháng đầu ra bằng không: Trở kháng đầu ra bằng không, tức là bộ khuếch đại có
khả năng cấp dòng điện ra vô hạn để duy trì điện áp đầu ra không đổi bất kể tải là gì.
Độ lợi vi sai lý tưởng: BKĐTT lý tưởng chỉ khuếch đại sự khác biệt giữa hai đầu vào
(đầu vào đảo và đầu vào không đảo), và sự khuếch đại của tín hiệu chung sẽ bằng 0.
Dải tần số hoạt động vô hạn: BKĐTT lý tưởng có thể hoạt động ở mọi tần số, từ DC đến tần
số rất cao, mà không bị suy giảm độ khuếch đại.
Điện áp offset đầu vào bằng 0: Không có sự khác biệt điện áp nhỏ tồn tại giữa hai đầu vào khi
tín hiệu đầu vào là 0.
Dòng điện offset đầu vào bằng 0: Dòng điện đầu vào luôn bằng 0, giúp tín hiệu đầu vào
không bị ảnh hưởng bởi dòng điện.
2.2. Tại sao khi dùng BKĐTT làm mạch khuếch đại phải đấu nối thêm linh kiện ngoài
tạo hồi tiếp âm? Trả lời:
Hồi tiếp âm là một phần quan trọng khi sử dụng bộ khuếch đại thuật toán trong các mạch thực
tế. Có một số lý do để thêm hồi tiếp âm:
Ổn định hệ số khuếch đại: Trong thực tế, hệ số khuếch đại của BKĐTT không thể đạt mức lý
tưởng. Việc sử dụng hồi tiếp âm sẽ giúp điều chỉnh và duy trì hệ số khuếch đại mong muốn,
thay vì phụ thuộc vào hệ số khuếch đại tự nhiên của BKĐTT.
Giảm méo tín hiệu: Hồi tiếp âm làm giảm méo phi tuyến và cải thiện độ trung thực của tín hiệu đầu ra.
Tăng băng thông: BKĐTT có giới hạn về băng thông, nhưng hồi tiếp âm có thể giúp tăng dải
tần số hoạt động mà không làm suy giảm hệ số khuếch đại ở các tần số cao.
Cải thiện ổn định: Hồi tiếp âm giúp cải thiện độ ổn định của mạch, ngăn ngừa sự dao động và
các hiện tượng không mong muốn khác.
Kiểm soát trở kháng đầu vào và đầu ra: Hồi tiếp âm giúp điều chỉnh trở kháng đầu vào và đầu
ra, làm cho hệ thống hoạt động ổn định hơn.
2.3. Trình bày mạch khuếch đại đảo: Trả lời:
Mạch khuếch đại đảo là một dạng mạch khuếch đại sử dụng BKĐTT với cấu hình hồi tiếp
âm. Điện áp đầu vào được cấp vào cổng vào đảo, trong khi cổng vào không đảo được nối đất. Nguyên lý hoạt động: •
Điện áp đầu ra của mạch sẽ ngược pha với điện áp đầu vào. •
Hệ số khuếch đại của mạch được xác định bởi tỷ lệ giữa điện trở hồi tiếp Rf và
điện trở Rin nối với đầu vào. Rf Công
thức hệ số khuếch đại: Av = - R¿ Trong đó: •
Av là hệ số khuếch đại. •
Rflà điện trở hồi tiếp. •
R¿là điện trở nối với đầu vào. Đặc điểm: •
Điện áp đầu ra có biên độ tỉ lệ với điện áp đầu vào nhưng ngược dấu. •
Mạch có độ chính xác cao và có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua các giá trị điện trở.
2.4. Mạch khuếch đại thuận Trả lời:
Mạch khuếch đại thuận là mạch mà điện áp đầu vào được đưa vào cổng không đảo, trong khi
cổng đảo được nối với đất qua mạch hồi tiếp. Nguyên lý hoạt động: •
Điện áp đầu ra của mạch sẽ cùng pha với điện áp đầu vào. •
Hệ số khuếch đại của mạch được xác định bởi tỷ lệ giữa
và R¿ , tương tự như
mạch khuếch đại đảo. Rf Công
thức hệ số khuếch đại: Av = 1 + R¿ Trong đó:
• Av là hệ số khuếch đại.
• là điện trở hồi tiếp.
• là điện trở nối với đầu vào. Đặc điểm: •
Điện áp đầu ra cùng pha với điện áp đầu vào. •
Hệ số khuếch đại luôn lớn hơn 1 và có thể điều chỉnh được thông qua các giá trị điện trở. Mạch khuếch đại lặp:
Mạch khuếch đại lặp, còn gọi là mạch buffer hoặc mạch follower, có cấu hình đặc biệt với hồi
tiếp toàn phần. Ở mạch này, đầu vào không đảo được cấp tín hiệu, còn đầu vào đảo được kết
nối trực tiếp với đầu ra. Nguyên lý hoạt động: •
Điện áp đầu ra bằng với điện áp đầu vào, tức là Vout = Vin . •
Mạch có hệ số khuếch đại bằng 1, nhưng không đảo pha tín hiệu. Công thức hệ số
khuếch đại: Av = 1 Đặc điểm: •
Mạch này thường được dùng để cách ly tải mà không làm suy giảm tín hiệu, nhờ
có trở kháng đầu vào rất cao và trở kháng đầu ra rất thấp. •
Không khuếch đại biên độ tín hiệu nhưng duy trì tín hiệu gốc và cách ly nó khỏi
các ảnh hưởng của tải.
2.5. Trong sơ đồ mạch của hình 2-11, điện trở cân bằng RcR_cRc có các tác dụng sau: Trả lời:
1. Cân bằng dòng điện qua mạch: Rc giúp cân bằng dòng điện vào đầu vào không đảo
của bộ khuếch đại thuật toán (op-amp), làm cho điện áp tại điểm nối giữa Rc và Rht ổn định hơn.
2. Ổn định điện ápRc có tác dụng ổn định điện áp tại đầu vào của op-amp để ngăn chặn
các nhiễu loạn hoặc biến đổi đột ngột của điện áp UV.
3. Thiết lập mức điện áp: Điện trở Rc còn có thể giúp điều chỉnh và thiết lập mức điện
áp phù hợp tại đầu vào của op-amp, đảm bảo đầu ra của op-amp hoạt động đúng theo yêu cầu của mạch.
Biểu thức tính giá trị Rc:
Giá trị của Rc có thể phụ thuộc vào các yếu tố như điện áp Uv, điện trở R1, Rht, và các yêu cầu
về độ ổn định của mạch.
Nếu mạch này hoạt động theo cấu trúc của một bộ chia điện áp hoặc một mạch khuếch đại
điện áp, giá trị Rc có thể được xác định bằng cách tính toán để đạt được mức điện áp mong
muốn tại đầu vào của op-amp.
Công thức tính cụ thể của RcR_cRc sẽ phụ thuộc vào cách thức mà bạn muốn mạch hoạt
động (ví dụ, cân bằng mức điện áp hay điều chỉnh dòng điện qua op-amp). Nếu có thông tin
cụ thể hơn về yêu cầu của mạch, ta có thể đưa ra biểu thức chính xác cho Rc.
2.6. Mạch cộng đảo Trả lời:
Đối với mạch cộng đảo, các điện áp đầu vào được đưa vào đầu vào đảo của op-amp.
Cấu trúc của mạch cộng đảo: •
Các điện áp đầu vào Uin1, Uin2, …, UinN được nối với đầu vào đảo qua các điện trở R1, R2, …, RN. •
Một điện trở Rf được nối từ đầu ra đến đầu vào đảo của op-amp để tạo phản hồi âm.
Đầu vào không đảo được nối với đất.
Biểu thức tính điện áp đầu ra:
Giả sử đầu vào không đảo của op-amp được nối đất (điện thế bằng 0) và các điện trở vào R1,
R2, …, RN đều bằng nhau, giá trị điện áp đầu ra Uout của mạch cộng đảo được tính như sau: Trong đó: •
Uin1, Uin2, …, UinN là các điện áp đầu vào. •
R là điện trở vào (giả sử các điện trở R1, R2, …, RN đều bằng nhau). Rf là điện trở phản hồi.
Dấu âm cho thấy đây là mạch cộng đảo, vì đầu ra bị đảo dấu so với tổng của các đầu vào.
2.7. Trình bày mạch cộng đảo? Trả lời: