VÔ TUYẾN ĐẠI CƯƠNG
Chương I: Các yếu tố tuyến tính – Mạch tuyến tính(mtt)
§1: K/n & T/c của mạch tuyến tính
I. K/n:
- Phần tử tuyến tính (pttt) là các phần tử mà thông số điện đặc trưng cho nó không phụ thuộc vào điện áp đặt
trên 2 đầu phần tử cũng như dđ chạy qua phần tử đó.
- Trong các điều kiện nhất định các phần tử cơ bản: R, L, C được xem là các pttt.
- Mạch tuyến tính: là mạch điện chỉ chứa các pttt.
II. Các tính chất của mạch tuyến tính:
- Đặc trưng V-A của mạch tuyến tính là một đường thẳng.
- Các pt điện mô tả trạng thái của mtt là các pt vi phân hệ số là hằng số.
- Mạch tuyến tính tuân theo ng. lí chồng chất, nghĩa là: dưới t. d của nhiều nguồn t. động đáp ứng xuất hiện
trong mtt bằng tổng tất cả đáp ứng do từng nguồn riêng lẻ gây ra.
- Dưới t. d của các t. động có phổ bất kỳ trong mtt không xuất hiện không xuất hiện thêm các hài mới.
Ví dụ:
( )
1
( ) ( ) ( ) ( ) . ( ) ( )
R L C
di t
u t U t U t U t R i t L i t dt
C
dt
= + + = + +
∫
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
§2: Mạch R, L, C nối tiếp (mạch cộng hưởng điện áp)
* Xét mạch:
- Giả sử:
0
( ) cos ( )u t U t V
( )
U
Z R j L
C
I
ω
ω
= = + −
uur
ur
uur
- Biên độ dòng:
0 0
0 0 0
2 2
( )
1
( )
U U
I I I
Z
R L
C
ω
ω
ω
= ⇒ = =
+ −
uur
uur
* Khi cộng hưởng:
0
( )
ω ω
=
0
( )Z Z R
ω
= =
đạt cực tiểu.
Trang 1
0
0 0
( )I
R
ω
ω
=
đạt cực đại.
0
( ) 0
ϕ ω
= ⇒
dòng đồng pha với áp.
* Thường đặt
( )
L
X L
ω ω
=
ω
= =
0)
0
(
( )
1
C
L
X
X
L
Q
R R R C R
ω
ω
ρ
⇔ = = = =
trong đó:
0
0
1 L
L
C C
ρ ω
ω
= = =
điện trở đặc tính
của R, L, C nối tiếp.
* Biên độ sụt áp trên R, L, C khi cộng hưởng:
1
( )
1 ( )
I
R
f f
I
R L
Q
C
ω
ω ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω ω
= = ⇒ =
+ −
+ −
- Khi
0
0
1 1
( )
2
f
Q
ω
qua ω
0
* Đặc trưng tần số có dạng:
0
Q
ω
ω
∆ =
* Đặc trưng pha:
1
( )
L
C
arctg
R
ω
ω
ϕ ϕ ω
−
= =
+ Khi ω = ω
0
⇒
ϕ
= 0, mạch là thuần trở.
+ Khi ω > ω
0
⇒
ϕ
> 0, mạch có tính cảm.
1
,Z R j L Z
j C
ω
ω
= + =
uur uur
Trang 2
2 2 2 2 2 2
1
( ) ( ) ( )
R j L R L
j C j C j C
R j L R L R L R L
ω ω
ω ω ω
ω ω ω ω
−
⇒ ϒ = + ⇒ ϒ = + = + −
+ + + +
ur ur
* Mạch cộng hưởng tại ω
0
khi tại ω
0
thành phần của
ϒ
Vì R là điện trở thuần của cuộn dây nên có giá trị rất nhỏ: R<<ω
0
L.
0
1
LC
ω
⇒ ≈
* Biên độ dòng qua các nhánh khi cộng hưởng:
0
0 0 0 0
0 0 0
0 0
0 0
0 0 0
1 0
( ) ( )
( )
( )
( )
( ) .
( )
c
L
R j L Q
U U
I QI
Z Q R j L
U
0
1
( )
( )
Z Q
ω ρ
ω
= ≈
ϒ
đạt max
⇒ biên độ điện áp ra U
0
(ω
0
) đạt max,
0
( ) 0
ϕ ω
=
* Khảo sát đặc trưng tần số:
0
2
2 2
1 0 0 0 0 0
0
0
( ) ( )
( ) ( ) 1
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )
L
C
R j L R L
R L
arctg j C j C
R
R L R L R L
R L
ω
ω
ω ω
ω
ϕ ω ω ω
ω ω ω
ω
−
−
+
= ⇒ ϒ = + = + −
+ + +
+
ur
+ Khi ω = ω
0
⇒
uur
có
chiều từ N – P có tác dụng ngăn cản
sự khuếch tàn tiếp theo của các hạt tải đa số qua tiếp giáp P-N:
. ( 0)F q E q= >
ur ur
.
F
ur
cùng chiều
E
ur
* Khi phân cực thuận cho diode : U
AK
>0 hay U
A
>U
K
. Điện trường ngoài (
ng
E
uuur
) có chiều ngược với
c
E
uur
có tác
dụng khử điện trở cản. Khi U
AK
còn nhỏ
uur
, điện trường tổng hợp rất lớn có chiều từ N-P
có tác dụng cản trở sự khuếch tán của các hạt tải đa số, tuy nhiên ngoài các hạt tải đa số ở 2 khối bán dẫn còn có
các hạt tải thiểu số, đ. trường tổng hợp tạo đk dễ dàng cho các hạt tải thiểu số dịch chuyển qua tiếp giáp P-N cho
ta dđ ngược I
ng
. Dòng ngược tạo bởi các hạt tải thiểu số nên có giá trị rất nhỏ. Khi U
AK
tăng đến 1 giá trị nào đó
tiếp giáp P-N bị đánh thủng, dòng đi qua diode tăng đột biến và điện áp gần như không đổi.
III. Đặc trưng V-A:
U
ng gh
: điện áp ngược giới hạn.
U
pct
: điện áp phân cực thuận.
Loại Ge: U
pct
≥ 0. 2V
Loại Si: U
pct
≥0. 5V
IV. Một số loại diode thông dụng và ứng dụng :
* D chỉnh lưu :
Dùng chỉnh lưu xoay chiều – 1 chiều
* D zener (ổn áp):
- Dùng ở trạng thái phân cực ngược.
- Ổn định điện áp).
* D phát quang (led):
<V
B
<V
E
.
*
E B C
I I I= +
vì
C B C E
I I I I>> ⇒ ≈
I. Các sơ đồ mắc cơ bản của transistor lưỡng cực loại PNP :
1/. Sơ đồ E chung:
* E
1
, E
2
: 2 nguồn 1 chiều, dùng để phân cực thuận cho tiếp
giáp phát và phân cực ngược cho tiếp giáp góp.
* C
1
, C
2
tụ liên lạc(tụ nối tầng)
* E
1
, E
2
, C
1
.
* Ở trạng thái động(trạng thái xoay chiều)
- Điện áp vào U
1
được đưa trực tiếp đến 2 cực: B, E.
- Điện áp ra U
2
được lấy trực tiếp từ 2 cực: C, E.
⇒ Gọi là mạch E chung.
- Phân tích pha:
+ U
1
tăng thì V
B
tăng → phân cực thuận cho tiếp giáp phát giảm ⇒ i
C
giảm ⇒ U
2
giảm.
+ U
1
giảm thì V
B
giảm ⇒ phân cực thuận cho tiếp giáp phát tăng ⇒ i
C
tăng ⇒ U
2
tăng.
Vậy: mạch E chung dùng 1 transistor có tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
Dòng đầu vào là i
2
vượt qua tiếp giáp phát đến
miền gốc và chia thành 2 dòng: 1 dòng rất lớn
về - E
2
là dòng I
C
, 1 dòng rất nhỏ qua R
1
về -E
1
là dòng I
B
.
* Ở trạng thái động(AC):
- u
1
phân thành 2 dòng đến B và C
- u
2
lấy trực tiếp từ 2 cực E và C
⇒ Gọi là mạch C chung.
* Phân tích pha:
- u
1
tăng → phân cực thuận cho tiếp giáp phát giảm ⇒ i
E
giảm→ u
2
tăng.
* Ở trạng thái DC (1 chiều): E
1
phân cực thuận cho
tiếp giáp phát nên có dòng I
E
đi từ +E
1
qua R
1
qua tiếp giáp phát đến miền B và chia làm 2
dòng: 1 dòng lớn tiếp tục vượt qua tiếp giáp góp
qua R
2
về - E
2
là dòng I
C
, 1 dòng rất nhỏ về - E
1
là dòng I
B
.
* Ở trạng thái AC (xoay chiều)
- u
1
đưa trực tiếp đến E & B, u
2
lấy trực tiếp từ C & B ⇒ B chung.
1 2, 1 2
C C E B≡ ≡
- Kết quả phức hợp có: E ≡ E
2
; B ≡ B
1
; C≡C
1
≡C
2
.
và cùng loại NPN với T
1
và T
2
.
- Hệ số khuếch đại dòng của transistor phức hợp mắc theo kiểu E chung.
- Gọi β
1
, β
2
, β lần lượt là hệ số khuếch đại dòng của T
1
, T
2
, T phức hợp
khi mắc theo kiểu E chung. Ta có:
1 2
1 2
1 2
β β β β β β β β
= = =
+
⇒ = = +
+
⇒ = + = +
⇒ = + + = + +
VÌ β
1
>> 1; β
2
>> 1 ⇒ β ≈ β
1
. β
2
IV. Các cách phân cực cho transistor lưỡng cực
Trong thực tế để phân cực cho 1 transistor ta dùng 1
nguồn năng lượng duy nhất phân cực đồng thời cho
các tiếp giáp phát và góp.
1/. Phân cực bằng dòng cố định (dòng không đổi :
* Xét loại mạch E chung:
- R
B
> R
C
- Ở trạng thái tĩnh: I
B
= (V
CC
– U
– I
C
R
C
.
Trang 6