Mạng điện tử

Chương 1: Mạch Diode





Hình 1.6


















Trương Văn Tám I-5 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode
1.3.2. Mạch chỉnh lưu nửa sóng (một bán kỳ)
Trong mạch này ta dùng kiểu mẫu lý tưởng hoặc gần đúng của diode trong việc phân tích
mạch.
Dạng mạch căn bản cùng các dạng sóng (thí dụ hình sin) ở ngõ vào và ngõ ra như hình 1.7

Diode chỉ dẫn điện khi bán kỳ dương của v
i
(t) đưa vào mạch
Ta có:
- Biên độ đỉnh của v
o
(t)
V
dcm
= V
m
- 0.7V (1.6)
- Ðiện thế trung bình ngõ ra:


- Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch của diode là:
V
RM
=V
m
(1.8)
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy bán kỳ âm bằng cách đổi đầu diode.







Trương Văn Tám I-6 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode
1.3.3. Chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa
Mạch cơ bản như hình 1.8a; Dạng sóng ở 2 cuộn thứ cấp như hình 1.8b



- Ở bán kỳ dương, diode D
1
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc diode D
2
phân cực
nghịch nên xem như hở mạch (hình 1.9)












- Ở bán kỳ âm, diode D
2
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc diode D
1
phân cực nghịch
nên xem như hở mạch (Hình 1.10)











Ðể ý là trong 2 trường hợp, I
L
đều chạy qua R
L
theo chiều từ trên xuống và dòng điện
đều có mặt ở hai bán kỳ. Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu R
L
là:
V
dcm
=V
m
-0,7V (1.9)
Và điện thế đỉnh phân cực nghịch ở mỗi diode khi ngưng dẫn là:
V
RM
=V
dcm
+V
m
=2V
m
-0,7V (1.10)
- Dạng sóng thường trực ở 2 đầu R
L
được diễn tả ở hình 1.11

Trương Văn Tám I-7 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode




Người ta cũng có thể chỉnh lưu để tạo ra điện thế âm ở 2 đầu R
L
bằng cách đổi cực của
2 diode lại.
1.3.4. Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode
Mạch cơ bản

- Ở bán kỳ dương của nguồn điện, D
2
và D
4
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D
1

và D
2
phân cực nghịch xem như hở mạch. Dùng kiểu mẫu điện thế ngưỡng, mạch điện được
vẽ lại như hình 1.13
Trương Văn Tám I-8 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode


- Ở bán kỳ âm của nguồn điện, D
1
và D
3
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D
2
, D
4

phân cực nghịch xem như hở mạch (Hình 1.14)


Từ các mạch tương đương trên ta thấy:
- Ðiện thế đỉnh V
dcm
ngang qua hai đầu R
L
là:
V
dcm
=V
m
-2V
D
=V
m
-1.4V (1.12)
- Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch V
RM
ở mỗi diode là:
V
RM
=V
dcm
+V
D
=V
m
-V
D
V
RM
=V
m
-0,7V (1.13)

Ðể ý là dòng điện trung bình chạy qua mỗi cặp diode khi dẫn điện chỉ bằng 1/2
dòng điện trung bình qua tải.


Trương Văn Tám I-9 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode
1.3.5. Chỉnh lưu với tụ lọc
Ta xem lại mạch chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa. Như kết qủa phần
trên:
- Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu R
L
là: V
dcm
=V
m
-0,7V
- Ðiện thế trung bình ở 2 đầu R
L
là: V
DC
=0,637V
dcm
Nếu ta thay R
L
bằng 1 tụ điện có điện dung C. Trong thời điểm từ t=0 đến t=T/4, tụ C
sẽ nạp nhanh đến điện thế đỉnh V
dcm
. Nếu dòng rỉ của tụ điện không đáng kể, tụ C sẽ không
phóng điện và điện thế 2 đầu tụ được giữ không đổi là V
dcm
. Ðây là trường hợp lý tưởng.
Thực tế, điện thế trung bình thay đổi từ 0,637V
dcm
đến V
dcm
. Thực ra nguồn điện phải cung
cấp cho tải, thí dụ R
L
mắc song song với tụ C. Ở bán ký dương tụ C nạp điện đến trị V
dcm
.
Khi nguồn điện bắt đầu giảm, tụ C phóng điện qua R
L
cho đến khi gặp bán kỳ kế tiếp tụ C
mới nạp điện lại đến V
dcm
và chu kỳ này cứ lặp đi lặp lại. Hình 1.16 mô tả chi tiết dạng sóng
ở 2 đầu tụ C (tức R
L
). Hiệu thế sóng dư đỉnh đối đỉnh được ký hiệu là V
r(p-p)
.



Do điện thế đỉnh tối đa là V
dcm
nên điện thế trung bình tối thiểu là
V
dcmin
=V
dcm
-V
r(p-p)

Trương Văn Tám I-10 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode


* Hệ số sóng dư: (ripple factor)
Ta xem lại dạng sóng ở 2 đầu R
L
. Bằng nguyên lý chồng chất, ta có thể xem như điện
thế 2 đầu tải bằng tổng của thành phần một chiều V
DC
với thành phần sóng dư xoay chiều có
tần số gấp đôi tần số của nguồn điện chỉnh lưu.

Vì thời gian nạp điện thường rất nhỏ so với thời gian phóng điện nên dạng của thành
phần sóng dư có thể xem gần đúng như dạng tam giác


Trương Văn Tám I-11 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode

Hệ số sóng dư quyết định chất lượng của mạch chỉnh lưu.
* Phương trình điện thế sóng dư
Nếu gọi i
c
là dòng phóng điện của tụ điện có điện dung C và V
C
là điện thế 2 đầu tụ
điện thì:


Nếu sự thay đổi điện thế 2 đầu tụ là tuyến tính thì dòng điện i
c
là dòng điện một
chiều.
Nếu coi sóng dư có dạng tam giác thì dòng phóng của tụ là hằng số và ký hiệu là I
DC
.
Ðó chính là dòng điện qua tải



Với f là tần số của nguồn điện chỉnh lưu.
Nếu gọi f
r
là tần số sóng dư, ta có


Như vậy sóng dư tỉ lệ thuận với dòng điện trung bình qua tải và tỉ lệ nghịch với điện
dung C. Sóng dư sẽ tăng gấp đôi khi chỉnh lưu nửa sóng vì lúc đó f=f
r

1.4. MẠCH CẮT (Clippers)
Mạch này dùng để cắt một phần tín hiệu xoay chiều. Mạch chỉnh lưu nửa sóng là một
thí dụ đơn giản về mạch cắt.

Trương Văn Tám I-12 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode

1.4.1. Mạch cắt nối tiếp
Dạng căn bản như hình 1.20. Hình 1.21 cho thấy đáp ứng của mạch cắt căn bản đối
với các dạng sóng thông dụng khi coi diode là lý tưởng.



Bây giờ nếu ta mắc thêm một nguồn điện thế một chiều V nối tiếp với diode như hình
1.22b. Nếu tín hiệu vào v
i
(t) có dạng hình sin với điện thế đỉnh là Vm thì ngõ ra sẽ có dạng
như hình vẽ 1.22c với điện thế đỉnh V
m
-V tức V
0
=V
i
-V (coi diode lý tưởng)

1.4.2. Mạch cắt song song
* Mạch căn bản có dạng
Trương Văn Tám I-13 Mạch Điện Tử
Chương 1: Mạch Diode

Hình 1.24 là đáp ứng của mạch cắt song song căn bản với các dạng sóng thông dụng
(diode lý tưởng)

* Mạch có phân cực
Ta cũng có thể mắc thêm một nguồn điện thế 1 chiều V nối tiếp với diode. Dạng
sóng ngõ ra sẽ tùy thuộc vào cực tính của nguồn điện một chiều và diode.
Thí dụ
: ta xác định v
0
của mạch điện hình 1.25 khi v
i
có dạng tam giác và diode xem như lý
tưởng








- Khi diode dẫn điện: v
0
=V=4V
- Khi v
i
=V=4V, Diode đổi trạng thái từ ngưng dẫn sang dẫn điện hoặc ngược lại
- Khi v
i
<V=4V, diode dẫn điện ⇒ vo=V=4V
- Khi v
i
>V=4V, di
Hình
ode ngưng dẫn ⇒ V
o
= v
i
1.26 là dạng và biên độ
của ngõ ra

v0



Trương Văn Tám I-14 Mạch Điện Tử

Xem chi tiết: Mạng điện tử