Giáo trình mô đun Điện tử cơ bản (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Giáo trình mô đun Điện tử cơ bản gồm có 7 bài, trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng như: Giải thích, phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của điện trở, cuộn dây, tụ điện, biến trở, diode, transistor, IC78XX, IC79XX, IC LM317, DIAC, SCR, TRIAC; nhận dạng được chính xác ký hiệu, hình dáng của điện trở, cuộn dây, tụ điện, biến trở, diode, transistor, IC78XX, IC79XX, IC LM317, DIAC, SCR, TRIAC; trình bày được chức năng, nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch ổn áp, mạch dao động, mạch điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo.

LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU BÁN KỲ

Diode

1.1 Khái niệm chất bán dẫn

Chất bán dẫn là nguyên liệu chính để sản xuất các linh kiện điện tử như Diode, Transistor và IC, những thành phần quan trọng có mặt trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại.

Chất bán dẫn là những vật liệu có tính chất trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện Về mặt hóa học, bán dẫn có 4 electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử, với hai ví dụ tiêu biểu là Germanium (Ge) và Silicium (Si).

Để chế tạo diode hoặc transistor, cần bắt đầu từ các chất bán dẫn tinh khiết và tạo ra hai loại bán dẫn: loại N và loại P Sau đó, việc ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại với nhau sẽ tạo ra các linh kiện điện tử này.

Si và Ge đều có hoá trị 4, với lớp ngoài cùng chứa 4 điện tử Trong trạng thái tinh khiết, các nguyên tử Si và Ge liên kết với nhau thông qua liên kết cộng hoá trị.

Hình 1.1 Chất bán dẫn tinh khiết

Khi pha một lượng nhỏ Phospho (P) có hoá trị 5 vào chất bán dẫn Silicon (Si), mỗi nguyên tử P sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si qua liên kết cộng hoá trị Do chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết, nguyên tử Phospho sẽ còn dư một điện tử tự do, khiến chất bán dẫn trở nên thừa điện tử và mang điện âm, được gọi là bán dẫn N (Negative).

Khi thêm một lượng nhỏ Indium (In) có hoá trị 3 vào chất bán dẫn Silicon (Si), mỗi nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Silicon thông qua liên kết cộng hóa trị Tuy nhiên, do thiếu một điện tử, liên kết này tạo ra lỗ trống mang điện dương, dẫn đến việc hình thành chất bán dẫn loại P.

1.2 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại diode

Khi kết hợp hai loại bán dẫn P và N theo tiếp giáp P-N, ta tạo ra một Diode Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N sẽ khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp đầy các lỗ trống, từ đó hình thành một lớp Ion trung hòa điện Lớp Ion này tạo ra miền cách điện giữa hai loại bán dẫn.

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Anode: Mang điện tích dương (+)

Cathode: Mang điện tích dương (-)

Hình 1.7 Ký hiệu, hình dáng

Diode Zener có cấu tạo tương tự như diode thông thường, bao gồm hai lớp bán dẫn P-N ghép lại với nhau Khi hoạt động ở chế độ phân cực thuận, diode Zener hoạt động giống như diode thường Tuy nhiên, khi phân cực ngược, diode Zener giữ một mức điện áp cố định, tương ứng với giá trị ghi trên diode, giúp ổn định điện áp trong mạch điện.

Hình 1.8a Ứng dụng của diode zener

Sơ đồ minh họa ứng dụng của diode ổn áp Dz, với nguồn U1 có điện áp thay đổi Khi U1 lớn hơn Dz, điện áp trên Dz sẽ giữ cố định mặc dù U1 thay đổi Dòng ngược qua Dz cũng sẽ thay đổi tương ứng, nhưng cần đảm bảo giá trị giới hạn khoảng 30mA Thông thường, nguồn U1 được sử dụng lớn hơn từ 1,5 đến 2 lần so với Dz, và trở hạn dòng R1 được lắp đặt để giữ cho dòng ngược lớn nhất qua Dz dưới 30mA.

Hình 1.8b Ứng dụng của diode zener

Nếu U1 < Dz thì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi

Nếu U1 > Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi

Hình 1.9 Ký hiệu, hình dáng diode tách sóng

Diode tách sóng, còn được gọi là diode tiếp điểm, là loại diode nhỏ với vỏ bằng thuỷ tinh Thiết kế của nó cho phép mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm, giúp giảm thiểu điện dung ký sinh Loại diode này thường được sử dụng trong các mạch cao tần để tách sóng tín hiệu hiệu quả.

1.2.4.2 Diode thu quang (Photo diode)

Hình 1.10 Ký hiệu, hình dáng phto diode

Diode thu quang hoạt động khi được phân cực nghịch, với vỏ diode được trang bị một miếng thuỷ tinh cho phép ánh sáng chiếu vào mối P-N Dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào, giúp chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng hiệu quả.

Hình 1.11 Minh hoạ sự hoạt động của Photo diode

1.2.4.3 Diode phát quang (Light Emiting Diode: LED)

Hính 1.12 Ký hiệu, hình dáng diode phát quang

Diode phát quang, hay còn gọi là LED, phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận với điện áp làm việc khoảng 1,7V đến 2,2V và dòng điện từ 5mA đến 20mA LED thường được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí và báo trạng thái có điện.

1.2.4.4 Diode biến dung (Diode varicap)

Hình 1.13 ký hiệu, hình dáng, cấu tạo diode varicap

Diode biến dung là diode có điện dung như tụ điện và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào diode

Diode biến dung (Diode Varicap) được sử dụng trong mạch cộng hưởng để điều chỉnh tần số Khi điều chỉnh triết áp VR, điện áp ngược tác động lên diode, dẫn đến sự thay đổi điện dung của nó Sự thay đổi này ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng của mạch, cho phép tùy chỉnh linh hoạt theo nhu cầu.

11 dung được sử dụng trong các bộ kênh Tivi mầu, trong các mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp

Hình 1.15 Ký hiệu, hình dáng diode xung

Trong các bộ nguồn xung, diode xung là thành phần thiết yếu để chỉnh lưu ở đầu ra của biến áp xung, hoạt động hiệu quả ở tần số cao khoảng vài chục KHz Diode nắn điện thông thường không thể thay thế cho diode xung, nhưng diode xung có thể sử dụng thay cho diode thường Mặc dù có hình dáng tương tự, diode xung có giá thành cao hơn nhiều lần so với diode thường và thường được nhận diện bằng vòng đánh dấu đứt nét hoặc hai vòng.

Hình 1.16 Ký hiệu, hình dáng diode nắn điện

Là diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz, Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A

1.3 Nguyên lý hoạt động của diode

1.3.1 Phân cực thuận cho diod

Khi áp dụng điện áp dương (+) vào Anode (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào cathode (vùng bán dẫn N), miền cách điện sẽ thu hẹp Khi điện áp chênh lệch đạt 0,6V (đối với diode Si) hoặc 0,2V (đối với diode Ge), diện tích miền cách điện giảm xuống còn 0, dẫn đến việc diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn, dòng điện qua diode sẽ tăng nhanh, nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của diode vẫn giữ ở mức 0,6V.

Hình 1.17a Diode (Si) phân cực thuận

Khi diode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Hình 1.17b Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua diode

Lắp ráp và khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ

2.2 Chức năng linh kiện trong mạch

TR: Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều u2

D: Diode dùng để chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều u2 thành điện áp một chiều

Rt : Điện trở tải của mạch:

Khi cấp điện áp xoay chiều u1 vào hai đầu cuộn sơ cấp biến áp TR thì ở thứ cấp xuất hiện một điện áp cảm ứng xoay chiều u2 như hình 1.20b

Giả sử ẵ chu kỳ đầu điện ỏp vào u2 dương (+A, -B), diode D được phõn cực thuận

Dòng điện chỉ đi qua tải theo một chiều nhất định, chỉ xuất hiện trong các nửa chu kỳ dương của điện áp vào u2 Khi điện áp u2 âm, diode D bị phân cực ngược và không dẫn điện, dẫn đến điện áp trên tải bằng không Do đó, điện áp trung bình trên tải được tính là U0 = 2 2 2 2 0 , 45 2.

 Dòng điện trung bình trên tải là:

14 Điện áp ngược lớn nhất đặt vào diode khi khóa là: PIV=Ungmax = U2m= .U0

Dòng điện qua tải chỉ có ở một chiều  dòng điện tải nhấp nhô một lần

Ta nói tần số đập mạch của dòng điện này là m =1, f0 = fnguồn

Mạch chỉnh lưu đơn giản chỉ sử dụng một diode, nhưng dòng điện qua tải thường có độ nhấp nhụ cao, dẫn đến hiệu suất thấp và hệ số sử dụng máy biến áp không hiệu quả Do đó, dòng điện và điện áp trung bình trên tải cũng nhỏ, khiến cho mạch này ít được sử dụng trong thực tế.

Nội dung thực hiện Yêu cầu kỹ thuật TB-DC-VT Chú ý

Chọn, kiểm tra linh kiện

- Biến áp có dòng từ 1A÷3A

- Kiểm tra diode phải còn tốt

Bố trí linh kiện lên test board

- Dựa vào sơ đồ nguyên lý để bố trí

- Linh kiện bố trí không được chồng chéo lên nhau

- Bố trí phù hợp để thuận tiện khi đấu dây

- Đấu dây đúng sơ đồ mạch điện

- Đi dây gọn, đảm bảo sự kết nối, dẽ sữa chửa

Kiểm tra, cấp nguồn và đo các thông số kỹ thuật

- Kiểm tra mạch hoạt động tốt

- Đo điện áp ngõ ra (UDC)

- Xác định xung ngõ ra có biên độ

Hình 1.21 Mạch chỉnh lưu bán kỳ có mắc thêm tụ lọc

Lắp ráp mạch theo quy trình:

Bước 1: Chọn, kiểm tra linh kiện

Bước 2: Bố trí linh kiện lên test board

Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn và đo các thông số kỹ thuật

Cấp nguồn cho mạch hoạt động, đo các thông số

* Dùng VOM đo khi K1, K2 hở và ghi kết quả vào bảng sau:

Vin(AC) Vout(DC) ID(DC)

* Dùng VOM đo khi K1 đóng, K2 hở và ghi kết quả vào bảng sau:

* Dùng VOM đo khi K1 hở, K2 đóng và ghi kết quả vào bảng sau:

* Dùng máy hiện sóng đo Vin, Vout và vẽ dạng sóng vào đồ thị sau khi K1, K2 hở:

* Dùng máy hiện sóng đo Vin, Vout và vẽ dạng sóng vào đồ thị sau khi K1đóng, K2 hở:

* Dùng máy hiện sóng đo Vin, Vout và vẽ dạng sóng vào đồ thị sau khi K1hở, K2 đóng:

Câu 1:Trình bày khái niệm chất bán dẫn, cấu tạo, ký hiệu, phân loại và nguyên lý của diode nắn điện?

Câu 2: Trình bày phương pháp đo kiểm tra diode?

Câu 3: Phân tích chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu bán kỳ?

LẮP RÁP & KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU TOÀN KỲ DÙNG 4 DIODE

Tụ điện

1.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại tụ điện

Hình 2.1 Cấu tạo tụ điện

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Giấy, gốm, mica và giấy tẩm hóa chất thường được sử dụng làm chất điện môi, và tụ điện được phân loại dựa trên các chất điện môi này, bao gồm Tụ giấy, Tụ gốm và Tụ hóa Ký hiệu của tụ điện cũng được quy định rõ ràng để dễ dàng nhận biết và phân loại.

Hình 2.2a Ký hiệu tụ không cực tính Hình 2.2b Ký hiệu tụ có cực tính

Hình 2.3 Hình dáng tụ điện

* Với tụ hoá: Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ

=> Tụ hoá là tụ có phân cực (-), (+) và luôn luôn có hình trụ

Hỡnh 2.4 Tụ hoỏ ghi điện dung là 185àF/320V

*Với tụ giấy, tụ gốm: Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Hình 2.5 Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu

1.2 Đặt tính nạp xã của tụ điện

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều

Hình 2.6 Minh hoạ về tính chất phóng nạp của tụ điện

Khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U sẽ đi qua bóng đèn để nạp vào tụ điện Quá trình nạp này khiến bóng đèn lóe sáng, nhưng khi tụ điện đã nạp đầy, dòng nạp giảm xuống 0, dẫn đến việc bóng đèn tắt.

Khi tụ phóng điện đã nạp đầy, việc mở công tắc K1 và đóng công tắc K2 sẽ cho phép dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đèn về cực âm (-), khiến bóng đèn lóe sáng Khi tụ phóng hết điện, bóng đèn sẽ tắt.

=> Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phóng nạp càng lâu

1.3 Phương pháp đọc, đo và kiểm tra tụ điện

1.3.1 Cách đọc: Lấy hai chữ số đầu nhân với 10 3

Ví dụ: Tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là:

Giá trị = 47 x 10 4 = 470000p (Lấy đơn vị là picô Fara)

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện

1.3.2 Cách đo, kiểm tra tụ điện:

Dùng VOM ở thang đo x1 cắm 2 que đo vào hai chân tụ điện và thực hiện đổi que đo, sau 2 lần đo nếu:

- Kim lên một giá trị nào đó rồi trở về lại vị trí ban đầu (∞) thì chứng tỏ tụ còn tốt

- Kim lên một giá trị nào đó nhưng trở về không đến ∞ thì tụ bị rò rỉ

- Kim lên một giá trị nào đó rồi đứng im tại vị trí đó thì tụ bị khô

- Kim lên đến giá trị 0 thì tụ bị chấp 2 bản cực với nhau.

Cuộn dây, biến áp

2.1.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại cuộn dây

Cuộn cảm là một thiết bị điện tử được cấu tạo từ nhiều vòng dây quấn chặt lại với nhau, với dây quấn được sơn lớp cách điện Lõi của cuộn dây có thể là không khí hoặc được làm từ các vật liệu dẫn từ như Ferrite hoặc lõi thép kỹ thuật.

Hình 2.7a Cuộn dây lõi không khí Hình 2.7b Cuộn dây lõi Ferit

Hình 2.8 Ký hiệu cuộn dây

L1 là cuộn dây lõi không khí

L2 là cuộn dây lõi ferit

L3 là cuộn dây có lõi chỉnh

L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật

* Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm

- Hệ số tự cảm (định luật Faraday)

Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua

L: là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) n: là số vòng dây của cuộn dây l: là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)

S: là tiết diện của lõi, tính bằng m 2 àr: là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lừi

Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều

Trong đó: ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω f: là tần số đơn vị là Hz

L: là hệ số tự cảm, đơn vị là Henry

Hình 2.9 Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều

Cuộn dây được kết nối với bóng đèn và đấu vào các nguồn điện 12V với tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2, K3 Khi K1 đóng, dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất, làm bóng đèn sáng nhất vì ZL = 0 Khi K2 đóng, dòng điện xoay chiều 50Hz đi qua cuộn dây, dẫn đến bóng đèn sáng yếu hơn do ZL tăng Cuối cùng, khi K3 đóng, dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất, khiến bóng đèn sáng yếu nhất vì ZL tăng cao nhất.

Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với hệ số tự cảm và tần số dòng điện xoay chiều; tần số càng cao, dòng điện đi qua cuộn dây càng khó Đối với dòng điện một chiều, tần số f = 0 Hz, dẫn đến cảm kháng ZL của cuộn dây bằng 0.

Điện trở thuần của cuộn dây là giá trị đo được bằng đồng hồ vạn năng, thường có giá trị nhỏ so với cảm kháng khi cuộn dây đạt chất lượng tốt Điện trở thuần, còn được gọi là điện trở tổn hao, sinh ra nhiệt trong quá trình hoạt động của cuộn dây.

* Tính chất nạp, xả của cuộn cảm

Cuộn dây nạp năng lương: Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức:

Hình 2.10 Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây

Trong thí nghiệm, khi công tắc K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần do cuộn dây sinh ra cảm kháng, khiến bóng đèn sáng từ từ Khi K1 ngắt và K2 đóng, năng lượng tích trữ trong cuộn dây tạo ra điện áp cảm ứng, làm bóng đèn loé sáng, thể hiện hiện tượng cuộn dây xả điện Để đọc, đo và kiểm tra cuộn dây, cần áp dụng các phương pháp phù hợp nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình thí nghiệm.

Dùng VOM ở thang đo x1 cắm 2 que đo vào hai chân cuộn dây và thực hiện đổi que đo, sau 2 lần đo nếu:

- Kim lên đến giá trị 0 thì chứng tỏ cuộn dây còn tốt

- Kim không lên (∞) thì cuộn dây đã bị đứt

2.2.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại biến áp

Biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều, bao gồm một cuộn sơ cấp để đưa điện áp vào và một hoặc nhiều cuộn thứ cấp để lấy điện áp ra Các cuộn này được quấn trên một lõi từ, có thể là lá thép hoặc lõi ferit.

Hình 2.11 Ký hiệu của biến áp

* Tỷ số vòng/vol của biến áp

Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp

U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp

U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp

Ta có các hệ thức như sau:

U1/U2 = n1/n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn

U1/U2 = I2/I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ

* Công xuất của biến áp

Công suất của biến áp phụ thuộc vào tiết diện của lõi từ và tần số của dòng điện xoay chiều; khi biến áp hoạt động ở tần số cao hơn, công suất sẽ tăng lên.

Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Hình 2.12a Biến áp nguồn Hình 2.12b Biến áp nguồn hình xuyến

Biến áp nguồn phổ biến được sử dụng trong các thiết bị như Cassete và Âmply, hoạt động với tần số điện lưới 50Hz Lõi biến áp được cấu tạo từ các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, giúp tăng cường hiệu suất Biến áp này có tỷ số vòng/vol lớn, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các thiết bị âm thanh.

Biến áp âm tần được sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công suất âm tần Nó sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ, nhưng lá Tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để giảm tổn hao Biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn, do đó có số vòng volt thấp hơn Khi thiết kế biến áp âm tần, giá trị tần số trung bình thường được lấy khoảng 1KHz đến 3KHz.

Biến áp xung & Cao áp

Hình 2.13a Biến áp xung Hình 2.13b Cao áp

Biến áp xung là loại biến áp hoạt động ở tần số cao, khoảng vài chục KHz, thường được sử dụng trong các bộ nguồn xung và biến áp cao áp Với lõi làm bằng ferit, biến áp xung có khả năng cung cấp công suất mạnh mẽ, gấp hàng chục lần so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng Để đảm bảo hiệu suất và độ bền của biến áp, việc đọc, đo và kiểm tra biến áp là rất quan trọng.

Dùng VOM ở thang đo x1 cắm 1 que đo vào một chân của biến áp còn que đo kia cắm vào các chân còn lại nếu:

- Kim lên đến một giá trị nào đó (2/3 thang đo) thì biến áp còn tốt

- Kim lên đến giá trị 0 thì biến áp bị chập

- Kim không lên (∞) thì biến áp đã bị đứt.

Lắp ráp và khảo sát mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 4 diode

Hình 2.14 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ

- TR:biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều u2

- D1, D2, D3, D4: Diode dùng để chỉnh lưu

- Rt: Điện trở tải của mạch:

Khi cấp điện áp xoay chiều u1 vào hai đầu cuộn sơ cấp biến áp TR thì ở thứ cấp xuất hiện điện áp cảm ứng xoay chiều u2, như hình 2.14b

Trong chu kỳ đầu, khi điện áp vào u2 dương (+A, -B), các diode D2 và D4 bị phân cực ngược nên không dẫn, trong khi D1 và D3 được phân cực thuận, cho phép dòng điện chảy qua tải theo chiều từ +A đến -B Ở chu kỳ tiếp theo, điện áp vào sẽ đổi chiều thành u2 âm (-A, +B).

D1, D3 bị phân cực ngược nên không dẫn còn D2, D4 được phân cực thuận  dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ +B Rt  -A

Trong một chu kỳ của điện áp vào, các diodes D1, D3 và D2, D4 sẽ thay phiên nhau dẫn điện, cho phép dòng điện đi qua tải theo một chiều nhất định Điện áp trung bình trên tải được tính là: U0 = 2 2 2 2 2 0 , 9 2.

Dòng điện trung bình trên tải là: I0 = t t t m t m I

 Điện áp ngược lớn nhất đặt vào diode khi khóa là: PIV = Ungmax = U2m 2

Dòng điện qua tải chỉ có ở một chiều  dòng điện tải nhấp nhô hai lần Ta nói tần số đập mạch của dòng điện này là m =2, f0 = 2fnguồn

Điện áp trên tải xuất hiện trong cả hai nửa chu kỳ, giúp nâng cao hiệu suất của mạch Độ nhấp nhô của điện áp được giữ ở mức thấp, đồng thời hệ số sử dụng máy biến áp cũng cao Điều này dẫn đến dòng điện và điện áp trung bình trên tải đạt giá trị lớn.

25 điện áp ngược trên mỗi diode nhỏ hơn Việc chế tạo máy biến áp đơn giản hơn nhưng tốn nhiều diode hơn Mạch này hay được sử dụng

- Đo điện áp ngõ ra (UDC)

- Xác định xung ngõ ra có biên độ

Hình 2.15 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ mắc thêm tụ lọc

Mắc các tụ điện với các giá trị khác nhau và lập lại các bước đo trên (khi mắc tụ phải chú ý đến cực tính)

* Dùng VOM đo Vo khi K1, K2 hở:

* Dùng VOM đo Vo khi K1 đóng, K2 hở:

* Dùng VOM đo Vo khi K1 hở, K2 đóng:

* Sử dụng dao động ký đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi K1, K2 hở:

* Sử dụng dao động ký đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi K1 đóng, K2 hở:

* Sử dụng dao động ký đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi K1 hở, K2 đóng:

Câu 1: Trình bày cấu tạo, ký hiệu và phân loại của tụ điện, cuộn dây, biến áp?

Câu 2: Trình bày phương pháp đo, đọc, kiểm tra tụ điện, cuộn dây, biến áp?

Câu 3: Phân tích chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu toàn kỳ?

LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Lắp ráp, khảo sát mạch khuếch đại EC dùng transistor BJT

1.1.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại điện trở

Điện trở là đại lượng vật lý phản ánh khả năng cản trở dòng điện của một vật dẫn điện Một vật dẫn điện tốt sẽ có điện trở nhỏ, trong khi vật cách điện lại có điện trở rất lớn Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của nó, được tính toán theo một công thức cụ thể.

Trong đó: R là điện trở có đơn vị là Ohm ()

L là chiều dài của dây (m)

S là tiết diện của dây dẫn (m 2 )

 là điện trở suất của vật dẫn (m)

Điện trở là một linh kiện điện tử không phân cực và là thành phần thiết yếu trong thiết bị điện tử Chúng được chế tạo từ hợp chất cacbon và kim loại, với các loại điện trở khác nhau được tạo ra tùy thuộc vào tỷ lệ pha trộn của các thành phần này.

Hình 3.1 Cấu tạo điện trở

Hình 3.2 Ký hiệu điện trở

Hình 3.3 Hình dạng điện trở Đơn vị điện trở được tính bằng Ω (Ohm)

Ohm còn có các đơn vị bội số khác như:

Khi dòng điện cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyển thành nhiệt năng với công suất theo phương trình sau:

P là công suất, đo theo W

I là cường độ dòng điện, đo bằng A

Điện trở, ký hiệu là R và đo bằng đơn vị Ω, thường được phân loại dựa trên công suất Theo cách phân loại này, điện trở được chia thành ba loại chính.

- Điện trở công suất nhỏ

- Điện trở công suất trung bình

- Điện trở công suất lớn

Tuy nhiên, do ứng dụng thực tế và do cấu tạo riêng của các vật chất tạo nên điện trở nên thông thường, điện trở được chia thành 2 loại:

Điện trở thường, hay còn gọi là điện trở, là loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ, cho phép chỉ dòng điện nhỏ đi qua Chúng thường được chế tạo từ bột than, chì và keo kết dính, được đổ thành khối hình trụ với hai chân kết nối (điện trở than).

Điện trở công suất là loại điện trở được sử dụng trong các mạch điện tử có dòng điện lớn, tạo ra nhiệt năng đáng kể khi hoạt động Do đó, chúng được chế tạo từ các vật liệu chịu nhiệt để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong quá trình sử dụng.

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công xuất, điện trở này có vỏ

Điện trở là linh kiện thiết yếu trong thiết bị điện tử, có mặt ở khắp nơi và đóng vai trò quan trọng trong mạch điện Chức năng chính của điện trở là khống chế dòng điện qua tải, đảm bảo dòng điện phù hợp với yêu cầu hoạt động của mạch.

Hình 3.4 Đấu nối tiếp với bóng đèn một điện trở

Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước

Hình 3.5 Cầu phân áp để lấy ra áp U1

Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động

Hình 3.6 Mạch phân cực cho Transistor

Tham gia vào các mạch tạo dao động R C

Hình 3.7 Mạch tạo dao động

1.1.2 Phương pháp đọc, đo và kiểm tra điện trở

1.1.2.1 Đọc trị số điện trở

Các điện trở có công suất từ 2W trở lên thường được ghi trực tiếp trị số trên thân, như các điện trở công suất và điện trở sứ.

Trở sứ công xuất lớn, trị số được ghi trực tiếp

Các điện trở nhỏ thường được ghi trị số bằng các vòng màu, tuân theo quy ước quốc tế.

Quy ước vòng màu của điện trở

Cách đọc trị số điện trở

Điện trở bên trái có giá trị R = 4,5 KΩ, được tính từ 4 vòng màu: vàng (4), xanh lục (5) và đỏ (số mũ 2) Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở là 5%, tương ứng với màu kim loại vàng.

* Điện trở ở vị trí giữa (5 vòng màu) có giá trị được tính như sau: R = 380 × 10 3 Ω = 380

Giá trị điện trở được xác định bằng mã màu, trong đó cam tương ứng với 3, xám với 8, đen với 0, và cam lại đại diện cho số mũ 3 Cuối cùng, màu đỏ cho biết sai số là 2%.

Điện trở có giá trị 5270 KΩ, được xác định từ các vòng màu: xanh lục tương ứng với 5, đỏ với 2, tím với 7, vàng với số mũ 4 và nâu với sai số 1% Vòng màu cuối cùng chỉ ra rằng điện trở sẽ thay đổi giá trị theo nhiệt độ với tỷ lệ 10 PPM/°C.

Khi đọc giá trị của các điện trở, cần lưu ý để tránh nhầm lẫn Đối với điện trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống, vị trí trống không có vòng màu sẽ được đặt ở phía tay phải, giúp dễ dàng xác định giá trị Đối với các điện trở có độ chính xác cao và tham số thay đổi theo nhiệt độ, vòng màu nhiệt độ sẽ có chiều rộng lớn hơn và cũng cần được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.

Các điện trở cố định thường có sai số lên đến 20%, cho phép biến đổi xung quanh trị số danh định Do đó, không cần thiết phải có tất cả các trị số liên tiếp như 10, 11, 12, 13 Hơn nữa, các mạch điện thông thường đều cho phép sai số theo thiết kế, vì vậy chỉ cần các trị số như 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150 và 200 là đủ.

* Quy trình đọc giá trị điện trở

TT Bước công việc Yêu cầu kỹ thuật

1 Xác định loại điện trở cần đọc giá trị

- Phân biệt loại vạch màu hoặc loại ghi giá trị trên thân điện trở

2 Xác định màu của các vạch - Chính xác

3 Tính giá trị theo các vạch màu - Chính xác

4 Ghi nhận giá trị đã tính - Chính xác

1.1.2.2 Đo, kiểm tra điện trở bằng VOM

- Thiết bị: Hộp đựng linh kiện

- Vật tư: Các loại điện trở

* Quy trình đo, kiểm tra điện trở

TT Bước công việc Yêu cầu kỹ thuật

1 Lấy điện trở ra khỏi mạch đo - Không trầy xước

2 Chọn tầm đo điện trở - Chính xác

3 Chập 2 que đo VOM lại với nhau - Chính xác

4 Chỉnh cho kim VOM về vị trí 0Ω - Chính xác

5 Cắm 2 que đo VOM vào 2 đầu điện trở

6 Kiểm tra và đọc giá trị điện trở - Xác định đúng tình trạng điện trở

- Đọc chính xác trị số hiển thị ở đồng hồ đo

* Một số sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục

TT Một số sai hỏng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục

1 Giá trị đọc không chính xác

Do xác định không đúng chiều vạch màu hoặc màu của các vạch Đổi chiều hoặc xác định lại các màu vạch

2 Giá trị đo không thực tế với sai số quá lớn

- Do sai số của dụng cụ đo và sai số của người đọc

- Chỉnh dụng cụ đo thật chính xác và đọc trị số chính xác

- Giữ cho chân điện trở tiếp xúc tốt với que đo

* Dãi các trị số trên điện trở thông dụng

1.2.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dáng, phân loại transistor

Transistor là linh kiện điện tử được cấu tạo từ ba lớp bán dẫn ghép lại, tạo thành hai mối tiếp giáp P-N Khi các lớp bán dẫn được sắp xếp theo thứ tự PNP, nó sẽ tạo ra transistor thuận; còn khi sắp xếp theo thứ tự NPN, sẽ hình thành transistor nghịch.

Transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai diode đấu ngược chiều nhau

Bán dẫn có ba cực: cực gốc (B), cực phát (E) và cực thu (C) Cực gốc B rất mỏng và chứa nồng độ tạp chất thấp, trong khi hai cực E và C đều thuộc loại bán dẫn giống nhau (N hoặc P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau, do đó không thể hoán vị cho nhau.

Chân B (base) là cực gốc

Chân C (Collector) là cực thu hay cực góp

Chân E (Emitter) là cực phát

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc

Lắp ráp, khảo sát mạch khuếch đại BC dùng transistor BJT

Hình 3.21 Mạch khuếch đại BC

RB1, RB2: hình thành cầu phân áp phân cực cho Transistor

RC: điện trở cấp dòng cho cực C

RE: điện trở ổn định nhiệt

C3: là tụ Cb nối tắt thành phần AC ở cực B xuống mass

C1, C2: tụ liên lạc (đưa tín hiệu vào và lấy tín hiệu ra)

Trong kiểu ráp B chung, khi tín hiệu vào Vin tăng, VE cũng tăng, dẫn đến VBE giảm, làm cho Q hoạt động yếu hơn và dòng IC giảm, khiến VC tăng và Vout tăng Ngược lại, khi điện áp tín hiệu vào giảm, VE giảm, VBE tăng, Q hoạt động mạnh hơn, dẫn đến VC giảm và Vout cũng giảm Do đó, trong kiểu ráp này, tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào.

Hệ số khuếch đại dòng điện: Ki

Trong cách ráp B chung tín hiệu được đưa vào cực E và lấy ra tại cực C

Ta đã biết: IE = IC + IB  IC

Do đó: Ki = Iout/Iin = IC/IE  1

Vậy kiểu ráp B chung không khuếch đại dòng điện

Hệ số khuếch đại điện áp: Kv

Kv = Vout/Vin = VC/VE >1

Vậy kiểu ráp B chung có khả năng khuếch đại điện áp

Hệ số khuếch đại công suất: Kp

Trong kiểu ráp B chung, có khả năng khuếch đại điện áp nhưng không có khả năng khuếch đai dòng điện nên hệ số Kp không lớn

- VOM, máy phát âm tần, máy hiện sóng

- Diod, tụ điện, điện trở

- Đo điện áp UBE, UCE, IE

- Xác định xung ngõ vào, ngõ ra

Hình 3.22 Mạch khuếch đại BC

Dựa vào kiến thức đã học dùng VOM đo các giá trị đã cho trong bảng và ghi kết quả vào bảng sau:

Dùng máy hiện sóng để kiểm tra tín hiệu vào và tín hiệu ra của mạch

Vẽ lại dạng sóng vào – ra:

Lắp ráp, khảo sát mạch khuếch đại CC dùng transistor BJT

Hình 3.23 Mạch khuếch đại CC

RB1, RB2: hình thành cầu phân áp phân cực cho Transistor

RE: điện trở ổn định nhiệt

C1, C2: tụ liên lạc (đưa tín hiệu vào và lấy tín hiệu ra)

Tín hiệu được đưc vào cực B và lấy ra ở cực E, cực C là điểm chung của tín hiệu 3.3 Nguyên lý hoạt động

Trong kiểu ráp C chung, ta thấy khi tín hiệu vào Vin tăng sẽ làm cho áp phân cực

Khi VBE tăng, dòng Q hoạt động mạnh mẽ, dẫn đến dòng IE và áp VE tăng, từ đó làm tăng Vout Ngược lại, khi điện áp tín hiệu vào giảm, VB cũng giảm, gây ra sự giảm VBE.

Q chạy yếu đi do đó VE giảm xuống tức là Vout cũng giảm xuống Như vậy trong kiểu ráp này tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào,

Hệ số khuếch đại dòng điện: Ki

Trong cách ráp C chung tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra tại cực E

Ta đã biết: IE = IC + IB  IC

Do đó: Ki = Iout/Iin = IE/IB > 1

Vậy kiểu ráp C chung có khả năng khuếch đại dòng điện rất lớn

Hệ số khuếch đại điện áp: Kv

Ta đã biết: VBE = VB + VE

Với: Kv = Vout/Vin = VE/VB khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng và ngược lại

Chú ý: Điện áp đặt trước IC 78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 3V trở lên

* Những dạng seri của 78XX

LA7824 IC ổn áp 24V Đây là dòng cho điện áp ra tương ứng với dòng là 1A Ngoài ra còn các seri khác chịu được dòng:

78Lxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V Dòng 0.1A

78Mxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V Dòng 0.5A

78Sxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V Dòng 0.2A

Hình 4.2 Mạch ổn áp 78XX

Ci là tụ điện lọc điện áp một chiều đầu vào của IC78XX

C0 là tụ điện lọc điện áp một chiều đầu ra của IC78XX

IC78XX là IC ổn áp một chiều dương

Khi cấp nguồn điện áp DC vào chân số 1 của IC, tụ điện Ci sẽ lọc điện áp này Sau đó, điện áp DC ổn áp xuất hiện tại chân số 3 của IC, được lọc bởi tụ điện C0 Lưu ý rằng điện áp DC đầu vào phải luôn lớn hơn điện áp DC đầu ra để đảm bảo hoạt động ổn định của mạch.

- Đo điện áp UC2, UC3

Hình 4.3 Mạch ổn áp dùng IC7805

Dùng VOM đo các giá trị đã cho trong bảng và ghi kết quả vào bảng sau:

Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp đối xứng dùng IC78XX, 79XX

2.1 Ký hiệu, sơ đồ chân, hình dáng của IC 79XX

IC 79xx là dòng IC chuyên dụng để ổn định điện áp âm đầu ra, yêu cầu điện áp đầu vào phải luôn nhỏ hơn điện áp đầu ra ít nhất 3V Chẳng hạn, khi sử dụng IC 7912 để ổn định điện áp -12V, điện áp đầu vào cần phải đạt ít nhất -15V Việc cung cấp điện áp đầu vào thấp hơn mức này có thể gây hỏng IC.

Tùy loại IC 79xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu

- Về nguyên lí hoạt động và seri của IC 79xx tương đối giống vơi IC 78xx

- Họ IC 79xx gồm có 3 chân:

Chân 1 (GND): Chân nối đất

Chân 2 (Vin): Chân nguồn đầu vào

Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra

Hình 4.4 Hình dạng IC họ 79xx thực tế

Sử dụng kết hợp IC họ 78xx và họ 79xx để tạo nguồn đối xứng

Chú ý: Để đảm bảo mạch nguồn chạy trong thời gian lâu, yêu cầu biến áp loại tốt và có lắp tản nhiệt cho IC ổn áp

Hình 4.5 Mạch ổn áp đối xứng dùng IC78xx, 79xx

C1: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ vào (+)

C2: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ vào (-)

C3: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ ra ổn áp (+)

C4: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ ra ổn áp (-)

Khi cấp nguồn điện áp dương DC vào chân số 1 của IC7805, C1 sẽ lọc điện áp này Sau khi điện áp dương DC xuất hiện tại chân số 3 của IC7805, đó là điện áp dương DC đã được ổn áp, và C3 sẽ tiếp tục lọc điện áp ổn áp này Điện áp này được thể hiện qua R1 và LED1 Lưu ý rằng điện áp dương DC đầu vào phải luôn lớn hơn điện áp dương DC đầu ra.

Khi cấp nguồn điện áp âm DC vào (input) chân số 2 của IC7905 đồng thời lúc này

C2 lọc điện áp âm DC, và khi điện áp âm DC xuất hiện tại chân số 3 của IC7905, đó là điện áp âm DC đã ổn áp C4 tiếp tục lọc điện áp âm DC ổn áp, được thể hiện qua R2 và LED2 Lưu ý rằng điện áp âm DC đầu vào phải luôn lớn hơn điện áp âm DC đầu ra.

- Đo điện áp UC3, UC4

Nếu mạch dùng IC7805-IC7905:

Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp dùng IC LM317

3.1.1 Cấu tạo, ký hiệu, sơ đồ chân, hình dáng, phân loại biến trở

Hình 4.7 Cấu tạo biến trở

Hình 4.8 Ký hiệu biến trở

Biến trở, hay còn gọi là chiết áp, là một loại điện trở có khả năng điều chỉnh trị số theo nhu cầu sử dụng Có hai loại biến trở phổ biến là biến trở dây quấn và biến trở than.

Triết áp là thiết bị điều chỉnh điện áp, tương tự như biến trở nhưng được trang bị cần chỉnh, thường được đặt ở mặt trước của máy để người dùng dễ dàng điều chỉnh Ví dụ điển hình bao gồm triết áp Volume, triết áp Bass và triết áp Treec, cho phép người dùng điều chỉnh điện áp đầu vào theo mức độ mong muốn.

Hình 4.9 Ký hiệu triết áp trên sơ đồ nguyên lý

3.1.1.3 Sơ đồ chân, hình dáng, phân loại biến trở

Biến trở là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình dạng như sau:

Hình 4.10 Hình dạng biến trở

Sử dụng dây dẫn có điện trở suất cao và đường kính nhỏ, quấn quanh một lõi cách điện bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp với hình dạng vòng cung 270 độ Hai đầu của dây dẫn được hàn vào hai cực dẫn điện A và B.

B Tất cả được đặt trong một vỏ bọc kim loại có nắp đậy Trục trên vòng cung có quấn dây là một con chạy có trục điều khiển đưa ra ngoài nắp hộp Con chạy được hàn với cực dẫn điện C

Biến trở dây quấn thường có giá trị điện trở bé, từ vài ohm đến vài chục ohm và công suất khá lớn, có thể tới vài chục Watt

Trên một miếng nhựa hoặc Bakelit tròn, lớp bột than mỏng được tráng hình vòng cung, với hai đầu nối vào hai cực dẫn điện A và B Giữa lớp than, một con chạy bằng kim loại tiếp xúc với lớp than, được gọi là cực C của biến trở Cực C gắn trên trục xoay, cho phép điều chỉnh giá trị điện trở của biến trở dễ dàng.

Biến trở than được chia thành hai loại chính: biến trở tuyến tính, trong đó giá trị điện trở tăng hoặc giảm đều theo góc xoay, và biến trở phi tuyến, với giá trị điện trở thay đổi theo hàm logarit, ban đầu tăng chậm và sau đó tăng nhanh Biến trở than có trị số từ vài trăm ohm đến vài Mega ohm, nhưng công suất của chúng thường nhỏ Ngoài ra, còn có loại biến trở đôi, bao gồm hai biến trở ghép trên cùng một trục xoay, và biến trở kết hợp với công tắc.

Công dụng của biến trở:

Việc thiết kế mạch điện tử thường có sai số, do đó cần thực hiện hiệu chỉnh mạch để đảm bảo hiệu suất hoạt động Biến trở đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, giúp phân áp và phân dòng cho mạch Trong một số ứng dụng cụ thể, như máy tăng âm, biến trở được sử dụng để điều chỉnh âm lượng, trong khi trong hệ thống chiếu sáng, nó giúp thay đổi độ sáng của đèn.

3.1.2 Phương pháp đọc, đo và kiểm tra biến trở

3.1.2.1 Đọc trực tiếp biến trở

Hình 4.12 Đọc trực tiếp biến trở

3.1.2.2 Phương pháp đo và kiểm tra biến trở

Dựa vào cấu tạo của biến trở ta có thể nêu ra phương pháp đo biến trở, cụ thể như sau:

- Tùy theo giá trị ghi trên thân biến trở mà đặt đồng hồ về thang đo thích hợp Thí dụ: biến trở 10k, bạn đặt thang đo Rx1k

- Đặt một que đo cố định vào điểm 1 của biến trở

+ Đo giữa chân 1 và 3: Gía trị đo đọc được phải là khoảng 10kΩ

Khi xoay biến trở và đo giữa chân 1 và 2, kim đồng hồ sẽ dao động từ 0 đến 10kΩ tùy thuộc vào mức xoay Tiếp theo, khi dời que đo từ chân 1 sang chân 3 và đo giữa chân 2 và chân 3, kim đồng hồ cần phải xoay đồng nhịp với sự xoay của biến trở.

Xác định, chọn biến trở

- Phân biệt loại biến trở

- Xác định giá trị biến trở

- Xác định giá trị trên thân biến trở mà đặt đống hồ về thang đo thích hớp

- Đặt một que đo cố định vào điểm chân 1 của biến trở

+ Đo giữa chân 1 và chân 3

+ Xoay biến trở, đo giữa chấn 1 và 2

+ Xoay biến trở, đo giữa chần 2 và 3

3 Đọc giá trị, ghi nhận

- Xác định giá trị kim đo, núm thang đo

- Chú ý sai số khi đo với giá trị thực tế

- So sánh giá trị đo và giá trị thực tế

- Khảo sát mạch ổn áp dùng IC LM317

3.2 Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp

3.2.1 Ký hiệu, sơ đồ chân, hình dáng của IC LM317

LM 317 là một bộ điều chỉnh điện áp 3 cực IC, được thiết kế đặc biệt cho việc điều chỉnh điện áp ở mức thấp Bộ điều chỉnh này duy trì điện áp cố định 1,25V giữa chân đầu ra và chân điều chỉnh (ADJ) Trong mạch điện, điện áp 1,25V được cài đặt nội tại trong bộ điều chỉnh, kết nối qua điện trở 220Ω, tạo ra dòng điện 5,7 mA Dòng điện này cũng chạy qua điện trở 1 kΩ, dẫn đến sụt áp 5,7V theo định luật Ôm (V = I x R).

Do vậy, điện áp ở đầu ra có thể được xác định bằng việc cộng VR1 với VR2

Khi thay thế điện trở R2 bằng một điện trở thay đổi (biến trở) RV1, điện áp đầu ra Voutput sẽ tiếp tục biến thiên theo cài đặt của RV1 Cụ thể, với công thức Voutput = VR1 + VR2 = 1,25 + 5,7 = 6,92 V, điện áp đầu ra sẽ phụ thuộc vào giá trị của RV1.

Bằng cách chọn giá trị phù hợp cho R1 và R2, đầu ra của mạch điều chỉnh có thể điều chỉnh từ mức tối thiểu 1,25V đến mức tối đa khoảng 37V.

Bộ điều chỉnh điện áp dương LM317 là linh kiện chuyển đổi tiện dụng, cho phép điều chỉnh điện áp dương trong khoảng từ +1.25 đến +37V và có khả năng cung cấp dòng điện lên đến 1.5A.

Hình 4.14 Hình dáng xác định chân ngoài thực thế với: ADJ là chân điều khiển, Vo là điện áp đầu ra, Vi là điện áp đầu vào

+ Điện áp đầu vào Vi = 40V, Nhiệt độ vận hành t = 0 - 125°

+ Dòng điện điều chỉnh là từ: 5A, Công suất tiêu thụ lớn nhất là 20W

+ Dòng điện đầu ra lớn nhất Imax = 1.5A, Đảm bảo thông số Vi - Vo >= 3V

Hình 4.15a Mạch ổn áp dùng IC LM317

3.2.3 Chức năng linh kiện trong mạch

C1: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ vào (+)

C3: Tụ điện lọc điện áp DC ngõ ra cấn điều chỉnh ổn áp (+)

IC ML317: IC ổn áp điều chỉnh được điện áp ngõ ra

R1, LED1: Báo nguồn ngõ vào

R3, LED2: Báo nguồn ngõ ra

Cấp nguồn DC vào chân số 3 của IC LM317 cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra từ 1,25V đến 24V, nhờ vào việc lựa chọn giá trị thích hợp cho VR và R2 Mạch điều chỉnh này có khả năng cung cấp dòng điện lên đến 1.5A.

- Đo điện áp DC trên C2

Hình 4.15a Mạch ổn áp dùng IC LM317

VC2(V) – min (điều chỉnh VR)

VC2(V) – max (điều chỉnh VR)

Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp hồi tiếp dùng transistor

4.1.1 Ký hiệu, hình dáng, phân loại diode ổn áp

Hình 4.16 Ký hiệu, hình dáng

Diode Zener có cấu tạo giống như diode thông thường với hai lớp bán dẫn P-N ghép lại Khi hoạt động ở chế độ phân cực thuận, diode Zener hoạt động như một diode thông thường Tuy nhiên, khi phân cực ngược, diode Zener giữ lại một mức điện áp cố định, tương ứng với giá trị ghi trên diode, giúp ổn định điện áp trong các mạch điện.

Hình 4.17a Ứng dụng của diode zener

Sơ đồ minh họa ứng dụng của diode ổn áp Dz, với nguồn U1 có điện áp thay đổi Khi U1 lớn hơn Dz, điện áp trên Dz giữ cố định bất chấp sự thay đổi của U1 Dòng ngược qua Dz sẽ thay đổi theo U1, nhưng phải đảm bảo giá trị giới hạn khoảng 30mA Thông thường, nguồn U1 được sử dụng lớn hơn từ 1,5 đến 2 lần so với Dz, và trở hạn dòng R1 được lắp đặt để đảm bảo dòng ngược lớn nhất qua Dz không vượt quá 30mA.

Hình 4.17b Ứng dụng của diode zener

Nếu U1 < Dz thì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi

Nếu U1 > Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi

Diode ổn áp có một số loại như sau: diode 5V, 6V2, 9V, 12V, 24V

4.1.2 Phương pháp đọc, đo và kiểm tra diode ổn áp

4.1.2.1 Đọc trực tiếp trên thân diode ổn áp

Hình 4.18 Đọc trực tiếp trên thân diode ổn áp

4.1.2.2 Phương pháp đo và kiểm tra diode ổn áp

Xác định, chọn diode ổn áp

- Xác định diode ồn áp

- Xác định cực tính của diode ồn áp

- Xác định thông số trên diode ổn áp

- Các loại Diode ổn áp

- Để thang đo thích hợp

- Cắm 2 que đo VOM vào 2 đầu diode, tiếp xúc tốt: Đo thuận, Đo nghịch

- Các loại diode ổn áp

+ Đo chiều thuận que đen vào Anode, que đỏ vào cathode => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là

+ Nếu đo cả hai chiều kim lên 0Ω => là Diode ổn áp bị chập

+ Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode ổn áp bị đứt

+ Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò

- Các loại diode ổn áp

4 Ứng dụng diode ổn áp

- Khảo sát mạch ổn áp

4.2 Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp hồi tiếp dùng transistor

Hình 4.19 Mạch ổn áp hồi tiếp

4.2.2 Chức năng linh kiện trong mạch

TR: Biến áp biến đổi điện áp xoay chiều uv thành điện áp xoay chiều u1

D1 đến D4: diode dùng để chỉnh lưu

Q1: Transistor khuếch đại so sánh

Q2: Transistor khuếch đại điều chỉnh

R1: tải của Q1 đồng thời phân cực cho Q2

R2, Dz: bộ ổn áp tham số tạo điện áp chuẩn đưa vào cực EQ1

R3, R4,VR: Phân cực theo kiểu phân áp cho Q1, điện áp lấy ra trên R4, VR tạo thành điện áp mẫu đưa vào cực BQ1

Khi điện áp đầu vào biến đổi theo quy luật hàm số sin, nó được biến đổi thành điện áp xoay chiều u1 qua biến áp TR Điện áp này sau đó được đưa vào mạch chỉnh lưu D1 đến D4, tạo ra điện áp một chiều U2 có độ gợn sóng lớn Sau khi đi qua tụ lọc, điện áp này trở thành điện áp một chiều UAB mịn hơn Cuối cùng, khi điện áp một chiều này được đưa qua mạch ổn áp, ta nhận được điện áp ổn định và bằng phẳng Ut.

* Nguyên lý ổn áp: Giả sử khi điện áp vào UAB  giả sử Ut có xu hướng   Um  mà

Uz không   UBEQ1  Q1 dẫn mạnh hơn  ICQ1   CQ1  UBEQ2   Q2 dẫn yếu hơn  UCEQ2 bù lại với sự  UAB  Ut không  Ngược lại khi điện áp vào UAB 

giả sử Ut có xu hướng   Um  mà Uz không   UBEQ1  Q1 dẫn yếu hơn  ICQ1

  CQ1  UBEQ2   Q2 dẫn mạnh hơn  UCEQ2 bù lại với sự  UAB  Ut không 

Như vậy khi điện áp vào UAB   UCEQ2   Ut không   Ut ổn định

 Mà Um = UZ + UBEQ1  Ut= (Uz + UBEQ1).

Như vậy điện áp ra luôn ổn định và có trị số phụ thuộc vào UZ và tỷ lệ của cầu phân thế

R3, R4, VR; Muốn điều chỉnh điện áp đầu ra ta điều chỉnh biến trở VR

Khi cần điện áp đầu ra có cực tính âm, chúng ta sử dụng hai transistor thuận để đảo chiều DZ và cấp nguồn ngược lại cho mạch ổn áp Đối với những ứng dụng yêu cầu độ ổn định không cao, có thể áp dụng mạch đơn giản hơn.

1 Transistor Để nâng cao chất lượng của mạch ổn áp:

+ Transistor khuếch đại điều chỉnh có thể mắc theo sơ đồ Darlingtơn để có hệ số khuếch đại dòng lớn nhất

+ Mạch khuếch đại so sánh có thể dùng hai đến ba tầng hoặc dùng IC OP-AM để có hệ số khuếch đại lớn

+ Có thể dùng mạch khuếch đại Visai để khắc phục việc trôi điểm làm việc

Để giảm dòng điện qua transistor điều chỉnh, có thể sử dụng điện trở công suất lớn mắc song song với transistor khuếch đại Ngoài ra, để bảo vệ mạch ổn áp khỏi tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch, việc lắp đặt mạch hạn chế dòng là cần thiết.

Khi dòng điện tải It tăng, điện áp rơi trên RSC (mạch lấy mẫu) cũng tăng theo Khi điện áp trên RSC đạt đến mức đủ lớn, nó sẽ kích hoạt Q2 mở.

Việc mở Q2 giúp giảm dòng cực B của Q1, từ đó giảm tải qua Q1 và ngăn chặn Rt bị quá tải Như vậy, hoạt động của Rsc và Q2 có vai trò quan trọng trong việc hạn chế dòng tải cực đại.

- Diod ổn áp, tụ điện, điện trở, LED

- Đo điện áp DC trên C2

Hình 4.20 Mạch ổn áp hồi tiếp dùng diode 6V2

VC2(V) – min (điều chỉnh VR)

VC2(V) – max (điều chỉnh VR)

Câu 1: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, sơ đồ chân của biến trở, diode ổn áp, IC78XX, 79XX, LM317?

Câu 2: Trình bày phương pháp đo, đọc, kiểm tra biến trở, diode ổn áp?

Câu 3: Phân tích chức năng và nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp dùng 78XX, 79XX, LM317, transistor?

LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI

LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN

THIẾT KẾ MẠCH IN – HÀN LINH KIỆN

Tiêu đề	Giáo Trình Mô Đun Điện Tử Cơ Bản
Tác giả	Lê Minh Tân
Trường học	Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu
Chuyên ngành	Điện Công Nghiệp
Thể loại	giáo trình
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	123
Dung lượng	3,95 MB