Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự

(thảo luận trên lớp và tự nghiên cứu) 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
1. Khái niệm chung 
Năng lƣợng điện một chiều thƣờng đƣợc dùng để cung cấp cho một số thiết bị và 
phụ tải nhƣ : nạp ắc quy, sạc pin và các hệ thống điện tử nói chung. Trong thực tế, 
năng lƣợng một chiều có đƣợc chủ yếu đƣợc lấy từ nguồn năng lƣợng xoay chiều của 
lƣới điện thông qua một quá trình biến đổi đƣợc thực hiện trong nguồn một chiều. 
Sơ đồ khối của nguồn một chiều nhƣ hình vẽ: 
Trong đó: 
- Máy biến áp: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều 
u2 có cùng tần số và có giá trị thích hợp với yêu cầu. 
 - Mạch chỉnh lƣu: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều u2 thành điện áp một 
chiều U= không bằng phẳng (đập mạch). 
- Bộ lọc: có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch thành điện áp một 
chiều U01 ít nhấp nhô hơn. 
- Bộ ổn áp (ổn dòng) một chiều: có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu 
ra U02 (It) không đổi khi điện áp lƣới hay điện trở tải thay đổi trong một phạm vi nhất 
định. 
2. Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện (điện áp) ra tải 
Trong các mạch chỉnh lƣu đã xét, điện áp hay dòng điện ra tải tuy có cực tính 
không đổi nhƣng giá trị của chúng thay đổi theo thời gian một cách chu kỳ ngƣời ta 
gọi là sự đập mạch của điện áp hay dòng điện sau chỉnh lƣu. 
- Tổng quát: khi tải là thuần trở, dòng điện tổng ra tải là: 
tnBtnAIi
n
n
n
nt  cos.sin.
11
0 




 . Trong đó: I0 là thành phần một chiều. 
tnBtnA
n
n
n
n  cos.sin.
11





 là tổng các sóng hài có biên độ, pha, tần số khác 
nhau. Các sóng hài này gây ra sự tiêu thụ năng lƣợng vô ích và gây nhiễu loạn cho sự 
làm việc của tải, vì vậy ta phải lọc các sóng hài này để cho dòng điện ra tải it ít đập 
mạch. 
- Để đánh giá chất lƣợng điện áp chỉnh lƣu ngƣời ta đƣa ra định nghĩa hệ số đập 
mạch KP của bộ lọc. 
KP càng nhỏ thì chất lƣợng điện áp chỉnh lƣu càng cao. 
Biến áp u2 Ut 
It 
Rt 
Mạch 
chỉnh lƣu 
Bộ lọc 
Ổn áp 
Ổn dòng 
U= U01 U02 u1 
Biên độ sóng hài lớn nhất của it (hay ut) 
Giá trị trung bình của it (hay ut) 
KP = 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
2.1. Bộ lọc bằng tụ điện 
Để lọc bằng tụ điện, tụ C đƣợc mắc song 
song với tải, dựa vào quá trình nạp và phóng của 
tụ điện ở mỗi nửa chu kỳ của điện áp chỉnh lƣu 
mà ta nhận đƣợc điện áp ra trên tải bằng phẳng 
hơn. 
- Về mặt điện kháng: với các thành phần sóng hài có tần số càng cao thì dung 
kháng  CCX ..
1

 càng nhỏ, khi đó các sóng hài này bị nối tắt về điểm chung và tiêu 
tán trên mạch vòng của cuộn dây thứ cấp, bộ chỉnh lƣu. 
- Hệ số đập mạch KP khi lọc bằng tụ điện:  CRP tK ..
2

 
Có nghĩa là tác dụng lọc càng rõ rệt khi C và Rt càng lớn nhƣ vậy bộ lọc này 
thích hợp với tải có điện áp cao và dòng điện nhỏ. 
2.2. Bộ lọc bằng cuộn dây 
Cuộn cảm L đƣợc mắc nối tiếp với tải, do 
dòng điện (điện áp) sau chỉnh lƣu biến thiên đập 
mạch trong cuộn dây L sẽ xuất sức điện động tự 
cảm chống lại, do đó làm giảm các sóng hài. 
- Về mặt điện kháng: XL = .L , các sóng hài bậc n có tần số càng cao thì XL 
càng lớn sẽ bị cuộn L chặn lại càng nhiều. Do đó dòng điện ra tải chỉ có thành phần 
một chiều I0 và một lƣợng nhỏ các sóng hài. 
- Hệ số đập mạch của bộ lọc dùng cuộn L là:  L
R
P
tK
..3 
 
Nghĩa là tác dụng lọc của cuộn L càng cao khi Rt càng nhỏ. Do đó cách lọc này thích 
hợp với tải có điện áp thấp và dòng điện cao. Khi giá trị cuộn L càng lớn thì tác dụng 
lọc càng tăng, tuy nhiên không nên dùng cuộn L quá lớn vì khi đó điện trở một chiều 
của cuộn L lớn nên sụt áp một chiều trên nó tăng, làm giảm hiệu suất của bộ chỉnh lƣu. 
 Để tăng hiệu quả lọc ngƣời ta kết hợp tụ điện và cuộn cảm để tạo thành những 
mắt lọc, cũng có thể mắc nối tiếp nhiều mắt lọc với nhau, tuy nhiên khi đó hiệu suất 
của mạch sẽ giảm. 
C Rt Ura Uvào 
+ 
_ 
+ 
_ 
nạp phóng 
Rt Ura Uvào 
+ 
_ 
L 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
- Trên sơ đồ hình e, ngƣời ta sử dụng mạch cộng hƣởng LC song song do đó nó 
sẽ chặn thành phần sóng hài có tần số bằng hoặc gần bằng tần số cộng hƣởng riêng của 
mạch. 
 - Sơ đồ hình f, ngƣời ta mắc song song với tải một mạch cộng hƣởng LC nối 
tiếp, khi đó nó sẽ nối tắt các tín hiệu có tần số bằng tần số cộng hƣởng riêng của mạch 
không cho ra tải. 
3. Ổn định điện áp và dòng điện 
3.1. Ổn định điện áp 
- Nhiệm vụ: Các bộ ổn định điện áp có nhiệm vụ ổn định điện áp một chiều ra 
tải không đổi khi điện áp vào và tần số lƣới điện thay đổi, tải thay đổi. 
Sau đây ta xét các bộ ổn áp cơ bản: 
a) Bộ ổn áp tham số (đã xét ở phần ổn định điện áp dùng điốt Zener). 
b) Ổn áp loại bù 
Để nâng cao chất lƣợng ổn định, ta dùng bộ ổn áp kiểu bù (còn gọi là ổn áp so 
sánh hay ổn áp có hồi tiếp). Ta xét loại ổn áp loại bù kiểu mắc nối tiếp (hình a) 
D 
Y 
Uch 
+ 
- 
Uvào Rt ,Ura 
Uph 
Hình a: Sơ đồ khối bộ ổn áp mắc nối tiếp 
(Hình d: Bộ lọc hình L ngƣợc) 
C 
Uvào 
+ 
_ 
L 
Rt ,Ut 
(Hình c: Bộ lọc hình ) 
C1 Rt ,Ut Uvào 
+ 
_ 
L 
C2 
Ck Rt ,Ut Uvào 
+ 
_ 
Lk 
C 
(Hình e: Bộ lọc cộng hƣởng song song) 
Uvào 
+ 
_ 
L 
Rt ,Ut 
(Hình f: Bộ lọc cộng hƣởng nối tiếp) 
Lk 
Ck 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
Trong sơ đồ khối phần tử điều chỉnh D đƣợc mắc nối tiếp với tải, khi đó dòng 
điện qua tải cũng bằng dòng qua phần tử điều chỉnh D. Nguyên lý hoạt động dựa trên 
sự biến thiên điện trở trong của đèn D để thay đổi điện áp trên đầu ra của nó tuỳ theo 
sự điều khiển của điện áp sau khối so sánh và khuếch đại tín hiệu sai lệch Y. Khối Y 
sẽ so sánh tín hiệu từ nguồn điện áp chuẩn Uch với điện áp Uph tỷ lệ với Ura và khuếch 
đại điện áp sai lệch giữa hai điện áp này. Từ sơ đồ ta có: 
Uvào = UD + Ura  Ura = Uvào – UD =const 
Nếu giả sử khi điện áp vào Uv thay đổi làm cho điện áp ra có xu hƣớng thay đổi 
 Uph thay đổi theo, sau khi so sánh với Uch, lƣợng sai lệch  U = Uph - Uch | sẽ tác 
động vào phần tử điều chỉnh D làm cho sụt áp trên phần tử D là UD sẽ cùng tăng hay 
cùng giảm so với điện áp vào để giữ cho điện áp ra đƣợc ổn định. 
Hình b trình bày nguyên lý của một bộ ổn áp kiểu bù cực tính dƣơng mắc nối tiếp 
cấu tạo theo sơ đồ hình a. 
 . . Mặt khác, ta có: Uv = UCET1 + Ura 
 Ura = Uv – UCET1 = const. 
Trong sơ đồ: 
+ Tranzito T1 đƣợc xem là phần tử điều chỉnh D 
+ Điện trở R2 , DZ tạo nên mạch ổn áp thông số để lấy ra điện áp chuẩn Uch , điện 
áp phản hồi đƣợc lấy trên bộ phân áp R3 , VR, R4 
+ Tranzito T2 đóng vai trò là khối so sánh và khuếch đại tín hiệu sai lệch. Tín hiệu 
phản hồi và Uch theo một vòng kín đƣợc đặt vào cực gốc – phát của Tranzito T2. 
+ Các tụ C1, C2 có tác dụng lọc thêm nhằm giữ cho điện áp ra bằng phẳng hơn. 
Từ sơ đồ, tại lối ra ta có: 
Ta xét một sơ đồ dùng Tranzito 
nhƣ hình vẽ. Giả sử khi UV tăng  
Ura tăng  Uph tăng. Trong đó Uch có 
xu hƣớng khoá Tranzito T2 còn Uph có 
xu hƣớng mở T2. 
- Khi Uph tăng và lớn hơn Uch  
UBET2 tăng  Tranzito T2 mở thêm 
UCET2 giảm một lƣợng là U UBET1 
giảm  T1 khoá bớt lại  UCET1 tăng 
T1 
T2 
DZ 
C1 
C2 
R1 
R2 
R3 
VR 
R4 
Uph 
Uch 
UCET1 
Uvào 
Ura 
+ + 
_ _ 
+ 
_ 
 Hình b: Ổn áp loại bù kiểu nối tiếp dùng Tranzito 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
4
43.
RVR
RVRR
UU phra


 ; Mặt khác: Uph = UBET2 + UDz = 0,6 + UDz 
  
4
436,0
RVR
RVRR
UU Dzra


 (*). Nhƣ vậy khi thay đổi VR ta có thể thay đổi 
đƣợc điện áp ra theo biểu thức (*) 
+ Nhận xét: Bộ ổn áp theo phƣơng pháp bù liên tục có chất lƣợng ổn định cao, 
cho phép thay đổi đƣợc mức điện áp ra trong một dải nhất định, tuy nhiên có hiệu suất 
thấp (khoảng 50%) do tổn hao công suất của nguồn một chiều trên bộ ổn định tƣơng 
đối lớn. 
c) Bộ ổn áp dùng IC tuyến tính 
Sau đây ta xét các loại IC ổn áp cơ bản 
+ IC ổn áp ba chân có điện áp ra không điều chỉnh đƣợc ( xét họ 78xx và 79xx). 
Trong đó: họ IC 78xx có điện áp ra Ura dƣơng, còn họ 79xx có điện áp ra âm. Cả 2 loại 
này có điện áp ra cố định không thay đổi đƣợc, dòng điện ra  1A. Chỉ số xx chỉ điện 
áp ra ổn định, ví dụ: 
7805 (Ura = +5V); 7812 (+12V); 7815 (+15V); 7824 (+24V).... 
7905 (Ura = -5V); 7912 (-12V); 7915 (-15V); 7924 (-24V).... 
- Tuỳ theo khả năng cung cấp dòng tải của IC ổn áp 
ngƣời ta ghi thêm các mẫu tự sau họ 78; 79 để chỉ dòng ra danh định: 
 Ví dụ: 78Lxx : dòng ra 100mA; 78Mxx : dòng ra 500mA; 78xx : dòng ra 1A 
 78Txx : dòng ra 3A; 78Hxx : dòng ra 5A 
+ Mạch ổn áp dƣơng và mạch ổn áp âm: 
Ví dụ 1: Bộ nguồn một chiều cho điện áp ra ổn định +5V 
78xx 
1 2 3 
79xx 
1 2 3 
- Uv U0 = -5V 
C1 C2 
2 
1 
3 7905 
+Uv U0 = +5V 
C1 C2 
1 
2 
3 7805 
từ (+735)V 
220v ~ 
4x4007 
7805 
8v ~ 
C2 C1 
+5V 
1 
2 
3 
MBA 
~ 
Bài giảng Kỹ thuật điện tử tương tự 
Ví dụ 2: Bộ nguồn một chiều cho điện áp ra đối xứng 5V 
3.2. Ổn định dòng điện (tự nghiên cứu) 
4. Củng cố kiến thức 
1. Nêu sơ đồ khối của một bộ nguồn một chiều? Phân tích chức năng của từng khối. 
2. Các dạng bộ lọc cơ bản. Ƣu, nhƣợc điểm của từng loại? 
3. Mạch ổn áp loại bù mắc nối tiếp? 
4. Nêu một vài loại vi mạch ổn áp (sơ đồ chân, cách sử dụng)? 
5. Cho mạch điện nhƣ hình 1 
Trong đó: 
uv = 20V; UDZ = 9V 
R2 = 4,7kΩ; R4= 220Ω; R3 = 120Ω 
a. Thuyết minh nguyên lý làm việc của mạch. 
b. Xác định R1 để Ut = 12V 
6. Cho mạch điện nhƣ hình 2 
Trong đó: 
uv = 22V; Ut = 15V; R2 = 2,2kΩ 
a. Thuyết minh nguyên lý làm việc. 
b. Xác định R1 và UDZ. 
7. Cho mạch điện nhƣ hình 3 
Trong đó: UZ = 6,3V, UD = 0,7V; VR = 2,5kΩ, 
R1 = 7,2kΩ; R2 = 1,8kΩ, E = +20V 
IZ min = 12mA , βZ = 50; I0 max = 250mA. 
a. Phân tích hoạt động. 
b.Viết biểu thức tính E0 và tính R3 
 c. Xác định công suất tiêu tán trên Tranzito 
 khi dòng I0 max 
220v ~ 
4x4007 
7805 
8v ~ C2 C1 
+5V 
1 
2 
3 
7905 -5V 
C3 
C4 
2 
1 
3 
Hình 1 
T1 
T2 
DZ 
R3 
R4 
R1 
R2 
Uvào Rt 
+ 
_ 
Ut 
Hình 2 
T1 
DZ 
R3 R1 
R2 
Uvào Rt 
+ 
_ 
Ut 
+ 
- 
+ 
- 
t 
R2 
R3 
r 1 
Dz 
D 
VR 
+E 
Rt 
E0 
Hình 3