Tài liệu hướng dẫn bài tập dài số 1 – Mẫu số 1

Lời giải bài số 1 (số liệu 1)
 T
R1
R3
C2
C1
Rt
C3
 +
 _
 E
R4
R2
IC
IB
IE
 E
 B
 C
1. Tính dòng áp một chiều trên các cực của Tranrito.
- Theo đầu bài ta có IR1 ằ IR2 do đó điện áp một chiều trên cực gốc của Tranrito được xác định theo biểu thức:
 ; 
 Trong đó E = 12(V); R1 = 20(KW); R2 = 4(KW).
đ UB = .
- Để Tranrito làm việc ở chế độ khuếch đại không méo ta chọn UBE = 0,6(V) (với Tranrito loại silic), khi đó điện áp trên cực phát của Tranrito :
 UE = UB -UBE = 2 - 0,6 = 1,4 (V)
- Từ đó các dòng một chiều IE, IB, IC được xác định :
 = ; với R4 = 1(KW) = 103(W). 
; Với: b = 99 đ IB = 
IC = IE - IB = 1,4 - 0,014 = 1,386(mA) 
- Điện áp một chiều trên Colectơ: 
 UC = EC - IC.R3 ; Trong đó EC = 12(V) ; IC = 1,36 (mA) = 1,36.10-3(A)
 R3 = 4(KW) = 4.103 (W) đ UC = 12 - 1,36.10-3.4.103 = 6,456 (V).
- Hiệu điện thế giữa hai điện cực C,E của Tranrito.
 UCE = UC - UE = 6,456 - 1,4 = 5,056 (V).
2. Xác định tải một chiều, tải xoay chiều của tầng khuếch đại. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc tĩnh.
- Trường hợp UV = 0 khi đó các tụ C1, C2, C3 được xem như hở mạch (XCi ằ Ơ), tải một chiều được xác định bởi R3, R4.
Rt- = R3 + R4 với R3 = 1(KW) ; R4 = 4(KW). đ Rt- = 1 + 4 = 5(KW) Tải xoay chiều được xác định khi UV ạ 0 với các giá trị thích hợp của C1, C2 , C3 tại vùng làm việc của tầng khuếch đại XCi rất nhỏ có thể bỏ qua. Do đó R4 coi như bị C3 nối ngắn mạch, Rt thông qua C2 được nối song song với R3, bỏ qua nội trở nguồn E thì:
 Rt~ = R3 // Rt = = (KW)
 Đường tải một chiều xây dựng trên họ đặc tuyến ra tĩnh của tranzitor và được xác định từ phương trình :
UCC = E - IC. R3 - IE. R4. ; nếu coi a = 1 (a = ) đ IC = IE ,ta có:
 đ UCC = E - IC(R3 + R4)
Vậy đường tải cắt trục hoành tại điểm có tung độ =0, hoành độ = E (0mA,12V) và cắt trục tung tại điểm có hoành độ = 0 , tung độ = = 2,4mA.
Điểm làm việc tĩnh QA xác định bởi hai giá trị :
QA
IC 
[mA]
UCE [V]
 E
5,056
1,386
0
	IC =1,386mA.
	UCE =5,056V.
 3. Phân tích ảnh hưởng của C1, C2, C3 tới dạng đặc tuyến biên độ - tần số K(f) của tầng khuếch đại, so sánh đặc tuyến này khi có và khi không có tụ C3. 
- Giá trị của các tụ C3, C2, C1 ảnh hưởng đặc biệt đến giá trị của hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp bởi khi đó dung kháng của chúng không đủ nhỏ để có thể bỏ qua các phần tử liên quan bên cạnh. Do đó điều kiện để lựa chọn giá trị của chúng là phải thoả mãn các bất đẳng thức sau:
 ; ; 
 (RV tổng trở đầu vào của tầng khuếch đại )
Nếu C1, C2 , C3 có trị số nhỏ thì tại vùng lân cận fmin các giá trị vế trái không đủ nhỏ sẽ tạo ra các tổn hao xoay chiều trên chúng và do đó làm giảm tín hiệu ra có nghĩa là làm giảm hệ số khuếch đại. Nếu chọn Ci đủ lớn hệ số khuếch đại ít bị giảm hơn 
- Vai trò của các tụ C1, C2, C3 thực chất là cách ly thành phần một chiều và nối tắt thành phần xoay chiều. Do đó nếu chất lượng các tụ không cao, độ cách ly 1 chiều kém sẽ xảy ra sự dịch chuyển điểm làm việc (chế độ một chiều đã xác định ở câu 1) và do đó gây sai lệch chế độ xoay chiều không mong muốn.
K
-Riêng với C3 khi không có C3 trên R4 có cả thành phần một chiều và xoay chiều do đó gây nên hồi tiếp âm cả dòng xoay chiều vì vậy hệ số khuếch đại giảm mạnh trong toàn giải tần làm việc của bộ khuếch đại. Tuy nhiên khi đó dải thông tần được mở rộng hơn trước.
Ci lớn
Ci nhỏ
 f
K
Có tụ C3
Không có tụ C3
 0
 0
 f
	4. Hệ số khuếch đại điện áp của sơ đồ được tính theo biểu thức:
K = 
	Nếu bỏ qua nội trở nguồn tín hiệu (Rng <<RV) ta có:
 K = 
	 - Khi không tải (không có Rt).
 ; Trong đó b = 99; R3 = 4(KW) ; RV = 50(KW).
 đ K = ằ 8 lần
Khi có tải Rt = 8(KW).
 K = = = = 5,28 lần
Lời giải bài 2 (Số liệu 1)
N1
+
 -
-
 +
P1
R1
R2
M
R3
+E
-E
-E
+E
R4
WR
R5
R6
Ura
N2
IC1
IC2
U’1
UV
U1
P2
IP2
IN1
I1
I2
I3
IWR
IN2
I6
	1. Đây là sơ đồ khuếch đại dùng KĐTT gồm 2 tầng, một tầng đảo và một tầng không đảo. 
	Do đó hệ số khuếch đại của sơ đồ: 
	KU = K1. K2 = 
	Với K1 là hệ số khuếch đại tầng thứ nhất.
	K2 là hệ số khuếch đại của tầng thứ hai..
	Với giả thiết các IC là lý tưởng nên ta có 
 IP2 ằ 0 ; IN1 ằ 0 ; UN1 ằ UP1 = 0 ; UN2 ằ UP2
	Do đó R4. IP2 = 0 hay U1 = U1’ nên ta có. 	.
	Để thiết lập các biểu thức K1 , K2, KU ta áp dụng định luật Kiếchốp 1 cho các nút N1, N2, M.
	* Tại nút N1: 
 I1 - I2 - IN1 = 0 vì IN1 = 0 đ I1 = I2
Mặt khác vì UN1 = 0 nên ; hay (1)
* Tại nút M: 
IWR + I2 = I3 mặt khác theo đầu bài ta có: R3 << R2 trong khi : UR3 = UR2 (UN1 ằ 0) do đó I2 << I3 và vì vậy IWR ằ I3 
Hay 
Từ đây ta có : UM.WR = (U1-UM ).R3 đ 
	Thay UM vào biểu thức (1) ta có:
 = 
đ K1 = (2)
	*Tại N2: 
 	 I6 – I5 – IN2 = 0 mặt khác vì IN2 = 0 nên I6 – I5 = 0 
 hay I6 = I5 ị do KĐTT là lý tưởng nên ta có 
 UN2 ằ UP2 =U1’ = U1 do đó ta có thể viết: 
 ị hay K2 = 1 + 
	Vậy: KU = K1.K2 = 
	2. Xác định KUmax, KUmin, Uramax, Uramin khi WR biến đổi trong toàn thang giá trị của nó.
	Quan sát biểu thức xác định KU ta thấy KU phụ thuộc vào WR 
 Khi KU thay đổi trong toàn giải giá trị của nó thì ta nhận được Kumin khi WR = 0; KUmax khi WR = WRmax .
Mặt khác dựa vào biểu thức tính điện áp ra: Ura = KU.Uvào ta thấy điện áp ra tỉ lệ thuận với KU vì UV là hằng số nên tương ứng với các giá trị KUmin, KUmax ta có Uramin , Uramax.
	Vậy: KUmax = 
 Trong đó: R1 = 20(KW) ; R2 = 250(KW) ; R3 = 3(KW); 
 R5 = 15(KW) ; R6 = 165(KW).
ị KUmax = 
ị KUmax = -1650 lần.
 Và KUmin = = 
ị KUmin = - 150 lần.
Do đó: 	Uramin = KUmin.UV Với UV = 20(mV) = 2.10-2(V)
 	ị Uramin = -150.2.10-2 = -3(V).
	Uramax = KUmax.UV = -1650.2.10-2 = - 33(V).
Theo giả thiết nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại là E = ±12(V), vậy điện áp ngưỡng bão hoà tại lối ra đạt được khi IC2 rơi vào trạng thái bão hoà có giá trị Umax = ± 9(V) (với các loại IC thông dụng) hoặc Umax = ± 11(V) (với loại IC chất lượng cao). Ta chọn giá trị ±Uramax = ± 9(V) vì vậy giá trị Uramax = -33(V) tính ở trên là không có thực mà trị số thực tế là Uramax = -9 (V).
	3. Xác định khoảng giá trị của WR để IC2 không làm việc ở chế độ bão hoà.	
Giả thiết các IC là loại thông dụng ta lấy điện áp ra cực đại ± (E – 3)V.
	Để IC2 không làm việc ở chế độ bão hoà hay điện áp ra không bị méo, điện áp cực đại đặt tới lối vào của IC2 phải là:
	= = -750(mV).
Trong đó K2là hệ số khuếch đại của tầng khuếch đại thứ 2: 
K2 = 1 + = = 12
Khi đó hệ số khuếch đại K1 cực đại phải là:
K1max = lần.
Vậy để IC2 không làm việc ở chế độ bảo hoà thì hệ số khuếch đại của tầng khuếch đại thứ nhất không được vượt quá K1max = -37,5 lần 
Hay: K1 = Ê - 37,5
đ Ê ị WR Ê (- 1).R3
Với R1 = 20(KW) ; R2 = 250(KW) ; R3 = 5(KW)
ị WR Ê (- 1).5 = 10 (KW)
Điều đó có nghĩa là nếu điều chỉnh WR trong khoảng từ (0 á 10)KW thì IC2 làm việc ở chế độ khuếch đại, điện áp ra không bị méo. Khi WR thay đổi từ (10 á 50)KW thì IC2 làm việc ở chế độ bão hoà tín hiệu ra bị méo điều này được minh hoạ qua đặc tuyến truyền đạt của IC2 như sau:
UV [mV]
+750
-750
 +9
 -9
 [V]
 Ura
Lời giải bài 3 (số liệu 1)
 P
-
 +
 T
Rt
R2
(7)
R1
+E
WR
 (4)
 Iz
 I0
E0
R3
 D
 Dz
 A
 N
 IN
 I2
 I1
 U0
1. Lập biểu thức tính E0 theo các tham số của mạch và tính giải điều chỉnh của E0 khi WR thay đổi trong toàn thang giá trị của nó.
Đây là mạch ổn áp công suất nhỏ mắc kiểu nối tiếp. Mạch có độ ổn định cao. Trong sơ đồ điốt D, điốt ổn áp DZ , R3 đóng vai trò là nguồn điện áp chuẩn; WR, R2, R1 đóng vai trò là mạch hồi tiếp âm điện áp với hệ số hồi tiếp có thể điều chỉnh được nhờ biến trở WR. IC tuyến tính (KĐTT) làm nhiệm vụ so sánh và khuếch đại ; Tranrito T mắc theo sơ đồ góp chung nên hệ số khuếch đại điện áp ra của Tranrito ằ 1 hay UA ằ E0. 
Điện áp tại đầu vào không đảo của IC.
UP = UD + UDZ = 0,7(V) + 6,3(V) =7(V).
Và UA = = E0
	Quan sát biểu thức ta thấy rõ ràng E0 phụ thuộc vào WR.
E0 cực tiểu khi WR = 0 và cực đại khi WR = WRmax 
Hay ta có:
	E0min = = = 7.1,25 = 8,75(V).
 = = 11V.
Vậy bằng cách điều chỉnh biến trở WR ta có thể điều chỉnh giá trị điện áp ra E0 từ 8,75 á 11(V).
2. Tính giá trị của R3 và xác định sai số của E0 (DE0max) khi nhiệt độ thay đổi từ t0min đến t0max
* Xác định sai số của E0
Ta có : 
Trong biểu thức trên UD, Uz là 2 tham số phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ. Hệ số phụ thuộc của chúng theo định nghĩa:
aTD = = - 1,8.10-3 V/0K
aTDz = = +1,95.10-3 V/0K
Vậy giá trị sai số của UD và UDz là
DUDmax = aTD.(t0max – t0min)
DUDz max = aTDz.(t0max – t0min)
và DE0max = (DUDmax + DUDzmax).
Đặt t0max – t0min = DT
ta có : DE0max = (aTD + aTDz). DT.
Thay số theo đề bài:
DE0max = 0,15.10-3V/0K. 1000K.16 = 24(mV)
Qua kết qủa trên ta thấy rõ vai trò bù nhiệt của điôt D (bù sai số do sự thay đổi nhiệt độ gây ra) cho mạch ổn áp bởi điôt có hệ số nhiệt âm, điôt ổn áp có hệ số nhiệt dương. Khi nhiệt độ thay đổi 1000C thì sai số của nguồn chỉ là 24mV.
* Xác định R3: 
IZ là dòng qua điôt ổn áp và cũng là dòng qua điôt qua điện trở R3. Dòng này cực tiểu khi hạ áp trên R3 cực tiểu tương ứng với E0min. Vậy R3 được xác định theo biểu thức:
 = ằ 146(W)
3. Xác định công suất, nhiệt tiêu tán trên Tranritor khi tải có dòng I0 max ứng với 2 trạng thái giới hạn của WR. Tính giá trị điện trở Rt của bộ nguồn khi tiêu thụ dòng cực đại và với WR = WRmax.
* Quan sát mạch ra của bộ nguồn ta thấy dòng I0 chính là dòng cực phát IE của Tranrito. Mặt khác công suât tiêu tán trên Tranrito được xác định theo biểu thức: PD = UCE.IC
Trong đó IC = a.IE = 
	UCE = E – E0 
Vậy: 	PDmax = (E – E0min). 
PDmin = (E – E0max). 
Thay số theo đầu bài ta có:
PDmax = (20 – 8,75). .250.10-3 = 11,25. .250.10-3 = 2,8(W)
PDmin = (20 - 11). .250.10-3 = 2,25(W)
* Gọi dòng qua mạch hồi tiếp âm là I2 dòng qua mạch ổn áp tham số là IZ, dòng qua tải là It ta có:
I0 = I2 + IZ + It 
Mà It. Rt = E0 hay Rt =.
Khi mạch làm việc với WR = WRmaxcó nghĩa là E0 = E0max 
Vậy: 	Rt = 
Trong đó :
I2 = 
IZ = 
Thay số theo đầu bài ta có:
I2 = = 0,95(mA)
IZ = 
It = I0 - (I2 - IZ) = 250mA – 3,7mA = 246,3(mA)
Rt = = 4,5(W).
4. Nếu thay đổi nguồn +E thành -E ví dụ: chân 7 nối với - E chân 4 nối với 0(V) cần thay đổi những gì trong sơ đồ để mạch làm việc bình thường. Cho nhận xét về E0 .
Khi nguồn cung cấp thay đổi như đầu bài để mạch làm việc bình thường điôt D và Dz phải được mắc theo chiều ngược lại. Tranrito T phải là loại Tranrito thuận . Khi đó điện áp ổn định đầu ra E0 sẽ có cực tính âm.
E0 = - (UD + UDz ).
Các giá trị giới hạn của E0 sẽ là - 8,75(V) và -11(V)
Lời giải bài 4 (số liệu 1)
 	1. Xác định biên độ cực đại, cực tiểu của điện áp ra. 
	Đây là mạch tạo điện áp biến đổi đường thẳng (mạch tích phân có điều khiển) dùng Tranrito.
	Với giả thiết IC là lý tưởng ta có.
	UN ằ UP = 0 ; I0 = 0.
 * Khi UV = 0 Tranrito làm việc ở chế độ cắt dòng. Tại nút N ta có: IC = I0 + IR
Vì I0 = 0 nên IC = IR.
	Tụ C nạp điện theo mạch: UR đ C đ R đ WR đ -E . Điện áp trên tụ tăng dần. Điện áp này cũng chính là điện áp ra và được xác định theo biểu thức.
	UC = Ur = 
IC = IR = = =hằng số. 	
 Chính vì vậy điện áp trên tụ biến thiên theo quy luật đường thẳng. UC giá trị cực đại ở cuối hành trình nạp của tụ chính là thời điểm xuất hiện xung dương ở đầu vào.
Hay ta có:	Urc = 
Qua biểu thức trên ta thấy biên độ điện áp ra đạt giá trị cực đại khi WR = 0 có nghĩa là dòng nạp cho tụ (IC) có giá trị cực đại. Ngược lại biên độ điện áp ra đại giá trị cực tiểu khi WR = WRmax hay dòng nạp cho tụ có giá trị cực tiểu.
Vậy: Urcmax = 
	Urcmin = 
Thay số theo đề bài ta có: 
Urcmax = = 16(V)
Urcmin = = 1(V)
2. Xác định giá trị của biến trở WR để biên độ điện áp ra là 10(V) 
Urc = 
 R + WR = 
WR = - R 
Thay số theo đề bài ta có:
WR = 
WR = = 52,5(KW)
Vậy khi WR = 52,5(KW) ta nhận được biên độ điện áp ra là 10(V) 
Khi WR biến thiên từ (0 á 52,5)KW biên độ điện áp ra tăng từ (10 đ 16)V ngược lại khi WR tăng từ (52,5 á150)KW thì biên độ điện áp ra giảm từ (10á1)V
3. Thời gian hồi phục xủa sơ đồ là thời gian đầu vào tồn tại xung dương. Khi đó Tranrito ,ở bão hoà tụ C phóng điện nhanh chóng qua Tranrito. Điện áp trên tụ hay điện áp đầu ra nhanh chóng giảm suống giá trị UCEbh được xem như bằng không. Giản đồ điện áp đầu vào, đầu ra được trình bầy như sau:
Urcmax
UV
UV
 0
 0
thp
 t
 t
Qua phân tích trên ta thấy thời gian hồi phục (thp) là thời gian tụ phóng, điện áp trên tụ giảm từ giá trị cực đại Urcmax đ UCebh của Tranrito. Nếu lấy UCebh ằ 0,3(V). Khoảng thời gian này được xác định như sau:
Biết rằng khi phóng điện áp trên tụ giảm theo quy luật hàm mũ.
Hay: UC(t) = Urcmax. 
Với tp = rCEbh.C 	là hằng số thời gian mạch phóng.
Tại t = thp ; UC(thp) = 0,3 = UCEbh 
Giải phương trình này ta xác định được thp
UC(thp) = Urcmax. = 0,3 đ = 
đ thp = tp.ln
Thay số theo đề bài:
thp = 10-6.50ln = 5.10-5.ln33 
ị thp = 17,5.10-5(s) = 1,75(ms)