Bài giảng áp dụng cho lớp TKL12 và TKL13 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ · PDF fileCÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ... trưng cho khả năng chứa điện tích của tụ điện

Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Khoa Công nghệ thông tin

Bài giảng áp dụng cho lớp TKL12 và TKL13:

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

GVHD: Trần Thanh Toàn

Lưu hành nội bộ

ĐỒNG THÁP, 2014

Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 và TKL13

2

Mục lục: Bài 1 : .............................................................................................................................................. 5

CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ .......................................................................................................... 5

1.1 ĐIỆN TRỞ ............................................................................................................................ 5

1.1.1 Khái niệm ...................................................................................................................... 5

1.1.2 cấu tạo điện trở ............................................................................................................... 5

1.1.3 Những thông số cơ bản của điện trở .............................................................................. 6

1.1.4 Kí hiệu và ghi nhãn điện trở........................................................................................... 7

1.2 TỤ ĐIỆN .............................................................................................................................. 8

1.2.1 Cấu tạo ........................................................................................................................... 8

1.2.2 Những thông số cơ bản của tụ điện ................................................................................ 8

1.2.3 Kí hiệu và phân loại ....................................................................................................... 9

1.3. CUỘN CẢM VÀ BIẾN ÁP ............................................................................................... 11

1.3.1 Cuộn cảm .................................................................................................................... 11

1.3.2 Những thông số cơ bản của cuộn cảm ......................................................................... 11

b. Điện kháng ( cảm kháng) : ................................................................................................ 11

1.3.3 Phân loại và ứng dụng .................................................................................................. 12

1.4 Biến Áp ............................................................................................................................... 12

1.4.1 Biến áp cảm ứng ......................................................................................................... 12

1.4.2 Biến áp trung tần .......................................................................................................... 13

1.4.3 Biến áp âm tần ............................................................................................................. 13

Bài 2: ............................................................................................................................................. 15

CHẤT BÁN DẪN VÀ LINH KIỆN TÍCH CỰC ......................................................................... 15

2.1 Chất bán dẫn ....................................................................................................................... 15

2.1.1 Chất bán dẫn là gì ? ..................................................................................................... 15

2.1.2 Chất bán dẫn loại N..................................................................................................... 16

2.1.3 Chất bán dẫn loại P ..................................................................................................... 16

2.2. Diode (Đi ốt) Bán dẫn ........................................................................................................ 17

2.2.1 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn. ........................................................... 17

2.2.2 Phân cực thuận cho Diode. ......................................................................................... 18

2.2.3 Ứng dụng của Diode bán dẫn . ..................................................................................... 19

2.2.4 Các loại Diode............................................................................................................. 19

2.3 Giới thiệu về Transistor ..................................................................................................... 23

2.3.1 Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn ) ..................................................................... 23


3

2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của Transistor. ......................................................................... 24

2.3.3 Ký hiệu và hình dạng của Transistor ........................................................................... 26

2.3.3.1 Ký hiệu & hình dáng Transistor .................................................................................. 26

2.3.3.2 Ký hiệu ( trên thân Transistor ) ............................................................................... 26

2.3.4 Các thông số kỹ thuật của Transistor .......................................................................... 27

2.3.5 Phân cực cho Transistor .............................................................................................. 27

2.3.5.1 Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp ) .................................................. 27

2.4. Mosfet ............................................................................................................................... 31

2.4.1. Giới thiệu về Mosfet ................................................................................................... 31

2.4.2. Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet. ................................................................................... 32

2.4.3. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet .............................................................................. 33

2.4.4. Phân cực ...................................................................................................................... 35

2.4.5. Ứng dung của Mosfet trong thực tế ............................................................................ 36

2.5 Tranzito trường JFET .......................................................................................................... 37

2.5.1. Cấu tạo ........................................................................................................................ 38

2.5.2. Cơ bản về hoạt động của JFET ................................................................................... 38

2.5.3 Đặc điểm hoạt động JFET............................................................................................ 38

2.5.4 Phân cực cố định: ......................................................................................................... 39

2.5.4.2 Phân cực tự động: ............................................................................................................. 40

Bài 3: ............................................................................................................................................. 43

MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ ..................................................................................... 43

3.1. Các tham số h của transistor .............................................................................................. 43

3.2. Mạch khuếch đại cực phát chung ....................................................................................... 43

3.3. Mạch khuếch đại cực thu chung ........................................................................................ 44

3.4. Mạch khuếch đại cực nền chung ........................................................................................ 45

Bài 4: ............................................................................................................................................. 47

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ......................................................................................... 47

4.1 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo ................................................................................... 47

4.2 Mạch OCL .......................................................................................................................... 47

4.2 Mạch OTL ........................................................................................................................... 49

a. Sơ đồ mạch điện: ............................................................................................................... 49

b. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................................... 50

Bài 5: ............................................................................................................................................. 59

MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI .................................................................................................... 59


4

5.1 Mạch khuyếch đại vi sai: (differential amplifier) ............................................................... 59

5.1.1 Dạng mạch căn bản: ..................................................................................................... 59

5.1.2 Mạch phân cực: ............................................................................................................ 61

5.1.3 Khảo sát thông số của mạch: ....................................................................................... 61

5.2 Mạch khuếch đại thuật toán ................................................................................................ 64

5.2.1 Cấu tạo ......................................................................................................................... 64

5.2.2 Các tham số của KĐTT ................................................................................................ 67

5.2.3 Các sơ đồ mắc cơ bản của KĐTT ................................................................................ 70

5.2.4 Các sơ đồ khuếch đại không đảo. ................................................................................ 72

5.2.5 Mạch cộng và mạch trừ. .............................................................................................. 75

5.2.6 Mạch vi phân và mạch tích phân. ............................................................................... 81

5.2.7 Mạch so sánh tương tự. ................................................................................................ 83

Bài 6 .............................................................................................................................................. 90

THYRISTOR ................................................................................................................................ 90

6.1 Thyristor - SCR (Đi ốt có điều khiển) ................................................................................ 90

6.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor ........................................................... 90

6.1.2 Ứng dụng của Thyristor ............................................................................................... 92

6.2 Triac .................................................................................................................................... 92

6.2.1. Cấu tạo của triac: ........................................................................................................ 92

6.2.2. Nguyên lý làm việc: .................................................................................................... 93

6.3 Diac ..................................................................................................................................... 94


5

Bài 1 :

CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

1.1 ĐIỆN TRỞ

1.1.1 Khái niệm

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật

thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với

cường độ dòng điện đi qua nó:

trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ămpe (A).

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω

1.1.2 cấu tạo điện trở

Điện trở có các loại cơ bản : điện trở không phải dây quấn và điện trở dây quấn ,

điện trở nhiệt …

a. Điện trở không phải dây quấn

Điện trở thường làm bằng hỗn hợp than hoặc kim loại trộn với chất kết dính rồi đem

ép lại , vỏ được phủ lớp sơn than hay hỗn hợp kim loại trên một lõi sứ . Hai đầu có dây

ra .

Điện trở không phải dây quấn có hai loại : trị số cố định và trị số biến đổi (chiết áp)

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_v%E1%BA%ADt_l%C3%BD

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%ABn_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%E1%BB%87u_%C4%91i%E1%BB%87n_th%E1%BA%BF

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%B0%E1%BB%9Dng_%C4%91%E1%BB%99_d%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=V%C3%B4n&action=edit

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%82mpe&action=edit

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ohm&action=edit


6

b. Điện trở dây quấn

Điện trở dây quấn có lõi bằng sứ và dây quấn là loại hợp kim có điện trở lớn

(nicron,mangnin…)hai đầu cũng có dây dẫn và bên ngoài thường được bọc bằng một

lớp nien ailicát để bảo vệ .

Điện trở dây quấn có hai loại : trị số cố định và chiết áp dây quấn .

c. Điện trở nhiệt

Có hai loại :

- Hệ số nhiệt dương khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện trở tăng .

- Hệ số nhiệt âm khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện trở giảm .

Các loại này thường dùng trong các mạch làm việc ổn định với nhiệt độ như

mạch khuếch đại công suất âm tầng .

1.1.3 Những thông số cơ bản của điện trở

a. Điện trở danh định

Trên điện trở không ghi giá trị thực của điện trở mà chỉ ghi giá trị gần đúng , làm

tròn , đó là điện trở danh định .

Đơn vị điện trở : ôm(Ω),kilôôm(KΩ),mêgaôm(MΩ),gigaôm(GΩ)

1GΩ = 1000 MΩ =1000.000 KΩ = 1000.000.000 Ω

b. Sai số

Điện trở danh định không hoàn toàn đúng mà có sai số . Sai số tính theo phần trăm

(%) và chia thành ba cấp chính xác : cấp I có sai số +-5% , cấp II là +-10% , cấp III là

+-20%.

c. Công suất định mức

Công suất định mức là công suất tổn hao lơn nhất mà điện trở chịu được một thời

gian dài làm việc mà không ảnh hưởng đến trị số của điện trở .


7

d. Hệ số nhiệt của điện trở

Khi nhiệt độ làm việc thay đổi thì trị số điện trở cũng thay đổi . Sự thay đổi trị số

tương đối khi nhiệt độ thay đổi 1°C gọi là hệ số nhiệt của điện trở . Khi tăng 1°C trị số

tăng khoảng 0.2%( trừ loại điện trở nhiệt)

1.1.4 Kí hiệu và ghi nhãn điện trở

a. Kí hiệu : R

b. Ghi nhãn :

Điện trở ghi bằng số :

Giá trị ghi bằng số , sai số đựơc ghi bằng % hoặc kí hiệu : M= 5% ; J

=15% ; P =20%

Ngoài ra các kí hiệu công suất , hãng sản xuất… có hoặc không được ghi.

Điện trở ghi bằng vòng màu :

Qui ước giá trị các màu :

Màu Trị

số

Sai số

Đen 1

Nâu 2

Đỏ 3

Cam 4

Vàng 5

Xanh lục 6

Tím 7

Xám 8

Trắng 9

Nhũ

vàng

5%

Nhũ bạc 10%


8

Cách đọc : đọc bắt đầu vòng màu sát chân điện trở ( không phải vòng màu nhũ)

1.2 TỤ ĐIỆN

1.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo của tụ gồm hai phiến dẫn điện có dây dẫn ra . Ở giữa hai phiến là chất

cách điện (điện môi) , toàn bộ được đặt trong vỏ bảo vệ . Tụ có các loại khác nhau : tụ

giấy , tụ nica , tụ gốm , tụ hóa …

Tụ có loại điện dung cố định và loại điện dung biến đổi .

1.2.2 Những thông số cơ bản của tụ điện

a. Điện dung danh định

Đại lượng đặt trưng cho khả năng chứa điện tích của tụ điện gọi là điện dung của

tụ điện. Kí hiệu : C . Đơn vị : Fara ( F )

b. Dung kháng của tụ điện

Tụ điện ngăn không cho dòng điện một chiều đi qua nhưng có thể có một dòng

nạp ban đầu và lại ngừng ngay khi tụ điện vừa mới nạp đầy.

Đối với dòng điện xoay chiều thì dòng điện này tác động lên tụ điện với hai nữa

chu kì ngược nhau , làm cho tụ điện có tác dụng dẫn dòng điện đi qua .

Tụ có điện dung nhỏ cho tần số cao đi qua dễ .

Tụ có điện dung lớn cho tần số thấp đi qua dễ .

Dung kháng của tụ được tính theo công thức :

Xc = 1/2лfC

Trong đó :

Xc là điện kháng của tụ (Ω)

f là tần số dòng điện xoay chiều qua tụ ( Hz )

C là điện dung ( F ) , л = 3,14


9

c. Sai số

d. Điện áp công tác

Là điện áp lớn nhất cho phép đặt lên hai đầu của tụ điện mà tụ điện vẫn làm việc

bình thường .

e. Tổn hao

f. Điện trở cách điện

Sau khi tích điện , tụ điện không giữ điện được lâu dài. Độ cách điện giảm sinh

ra dòng điện rò . Dòng điện rò lớn hay nhỏ phụ thuộc vào chất điện môi .

g . Hệ số nhiệt của tụ điện

Sự biến đổi của điện dung tính theo % khi nhiệt độ thay đổi 1°C gọi là hệ số nhiệt

của tụ điện .

g . Điện cảm tạp tán

Do kết cấu của tụ điện các phiến , dây dẫn tạo thành điện cảm tạp tán ảnh hưởng

khi tụ làm việc với dòng điện xoay chiều ở tần số cao . Để mạch điện làm việc ổn định

thì tần số công tác lớn nhất của tụ điện phải nhỏ hơn 2 -:- 3 lần tần số cộng hưởng của

tụ điện ( điện dung của tụ và điện cảm tạp tán hình thành mạch cộng hưởng ).

1.2.3 Kí hiệu và phân loại

a. Kí hiệu : C

b. Phân loại :

Tụ điện được chia thành 2 loại chính :

- Loại không phân cực với nhiều dạng khác nhau .


10

- Loại phân cực có cực tính xác định khi làm việc và có thể bị hỏng nếu nối

ngược cực .

* Ứng dụng một số loại tụ :

+ Tụ giấy : Được dùng để phân đường , ngăn nối tầng , lọc trong những mạch

điện tần số thấp và một chiều .

+ Tụ mica :Tổn hao năng lượng rất bé , điện trở cách điện cao . Được dùng chủ

yếu trong mạch có tần số cao .

+ Tụ gốm sứ cao tần :Tụ này chịu điện áp cao , kích thướt không lớn , được dùng

trong các mạch cao tần , siêu cao tần .

+ Tụ màng nhựa , màng nhựa kim loại :Trị số điện dung ổn đinh , điện trở cách

điện lớn , nhiệt độ làm việc thấp .

+ Tụ hóa :Dùng trong các mạch điện như bộ lọc mạch nắn điện , nối tầng ở mạch

tần số thấp . Khi để lâu không dùng thì trị số điện dung giảm . Nếu đấu ngược cực tụ sẽ

hỏng .

+ Tụ biên đổi ( tụ xoay) :Thường dùng trong các mạch cộng hưởng cao tấn ở máy

thu , phát . Tụ biến đổi chỉ thay đổi trị số điện dung nhỏ từ 10 -:- 60 pF thường dùng để

điều chỉnh lại các trị số điện dung gọi là tụ tinh chỉnh .

* Trên tụ hóa và tụ giấy người ta có ghi các tham số như :

Điện dung của tụ .

Điện áp công tác .

Sai số .

Đối với tụ khác có điện dung nhỏ pF người ta ghi điện dung theo mã số bằng 3 chữ

số . Trong đó số thứ 3 là số 0 thêm vào hai số đầu .

Ví dụ : 403 = 40.000pF ; 271 = 270pF


11

1.3. CUỘN CẢM VÀ BIẾN ÁP

1.3.1 Cuộn cảm

Cuộn cảm có các loại : cuộn cảm dao động , cuộn cảm ghép , cuộn cảm cao tần

và cuộn cảm âm tần .

Cấu tạo cuộn cảm có các loại : một lớp , loại hình trụ , quấn tổ ong, loại có bọc

kim ,loại khôn có lõi .

1.3.2 Những thông số cơ bản của cuộn cảm

a. Điện cảm :

Điện cảm của cuộn dây phụ thuộc vào kích thướt , hình dáng , số vòng dây . Số

vòng dây càng lớn thì điện cảm càng lớn . Kí hiệu : L ; đơn vị henry (H) .

b. Điện kháng ( cảm kháng) :

Một cuộn dây có dòng điện chạy qua sẽ sinh ra một từ trường . Nếu giá trị của

dòng điện thay đổi thì cường độ thừ trường phát sinh từ cuộn dây cũng thay đổi gây ra

một sức điện động cảm ứng (tự cảm) trên cuộn dây và có xu thế đối lập lại dòng điện

ban đầu . Một cuộn dây trong mạch điện xoay chiều sẽ có điện trở một chiều bình

thường của nó tạo ra cộng thêm điện trở do điện cảm (điện trở xoay chiều) .

Trở kháng của cuộn dây : ZL = RL + j2лfL

Khi tín hiệu có tần số thấp tác động thì điện trở tổng cộng của cuộn dây tương

đối nhỏ và khi tần tăng lên thì giá trị này sẽ tăng tỷ lệ với tần số .


12

c. Hệ số phẩm chất :

Một cuộn cảm có chất lượng cao thì tổn hao năng lương nhỏ . Muốn nâng cao hệ

số phẩm chất dùng lõi bằng vật liệu dẫn từ như :ferit , sắt cacbon…số vòng dây quấn ít

vòng hơn .

d. Điện dung tạp tán :

Những vòng dây quấn và các lớp dây tạo nên một điện dung và có thể xem như

một tụ điện mắc song song với cuộn cảm . Điện dung làm giảm chất lượng cuộn dây .

Khắc phục bằng cách quấn tổ ong,phân đoạn .

1.3.3 Phân loại và ứng dụng

a. Cuộn cảm âm tần :

Là cuộn dây quấn trên lõi sắt từ . Cuộn dây có nhiều vòng để có điện cảm L lớn.

Ứng dụng : Dùng trong các mạch nắn điện ( dùng làm bộ lọc) và trong các mạch

điện xoay chiều âm tần .

b. Cuộn cảm cao tần :

Cuộn cảm cao tần có số vòng dây ít hơn cuộn cảm âm tần và được quấn trên ống

sứ , nhựa cách điện , bên trong không có lõi hoặc có lõi bằng chất ferit .

Ứng dụng : Dùng trong mạch cao tần , trung tần của máy thu phát vô tuyến .

1.4 Biến Áp

1.4.1 Biến áp cảm ứng

Tác dụng :

- Biến đổi điện áp và dòng điện xoay chiều .

- Phối hợp trở kháng giữa bên sơ cấp và thứ cấp .

Nếu có một dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ sinh ra một từ trường biến

đổi . Ta đặt cuộn dây thứ hai trong từ trường cuộn dây thứ nhất thì trong cuộn dây thứ

hai xuất hiện dòng điện , gọi là dòng điện cảm ứng . Dòng điện trong cuộn dây thứ hai

biến đổi như dòng điện trong cuộn dây thứ nhất sinh ra nó , đó là hiện tượng cảm ứng

điện từ . Hai cuộn dây càng sát nhau thì hiện tượng cảm ứng điện từ càng mạnh . Hiện

tượng cảm ứng điện từ rất mạnh khi quấn cả hai cuộn dây trên cùng một lõi sắt từ .


13

Nguyên lý làm việc của MBA cũng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ .

Nếu n1 là số vòng dây cuộn sơ cấp,U1 là điện áp vào cuộn sơ cấp , n2 số vòng

dây cuộn thứ cấp , U2 là diện áp ra ở cuộn thứ cấp .

Ta có tỉ số biến áp :

K = n1/n2 =U1/U2 = I2/I1 .

Trong đó : I1 là dòng điện sơ cấp , I2 là dòng điện thứ cấp .

Nếu : K>1 (U1>U2) là biến áp giảm áp .

K<1 (U1<U2) là biến áp tăng áp .

1.4.2 Biến áp trung tần

Biến áp trung tần có cuộn sơ cấp và thứ cấp , lõi dùng thường là ferit hình xuyến

hoặc đoạn ferit ngắn .

Ứng dụng : dùng để phối hợp trở kháng ghép giữa hai tầng của máy thu .

1.4.3 Biến áp âm tần

- Biến áp nối tầng(đảo pha) :Biến áp này dùng để phối hợp trở kháng ra của tầng

trước cao với trở kháng vào của tần sau thấp để nâng cao độ khuếch đại của mạch .

- Biến áp đảo pha cũng là biến áp nối tầng mà cuộn thứ cấp có điểm ra ở giữa ,

dùng để đảo pha và kích thích transistor ở tầng công suất đẩy kéo .

- Biến áp ra phối hợp trở kháng gánh của transistor công suất và trở kháng loa

đưa công suất ra loa .Biến áp ra tầng đơn có 4 đầu dây ra , tầng đẩy kéo có 5 đầu ra .


14


15

Bài 2:

CHẤT BÁN DẪN VÀ LINH KIỆN TÍCH CỰC

2.1 Chất bán dẫn

2.1.1 Chất bán dẫn là gì ?

Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode,

Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay.

Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất

cách điện, về phương diện hoá học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài

cùng của nguyên tử. đó là các chất Germanium ( Ge) và Silicium (Si)

Từ các chất bán dẫn ban đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là

bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu

được Diode hay Transistor.

Si và Ge đều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các

nguyên tử Si (Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hoá trị như hình dưới.

Chất bán dẫn tinh khiết .


16

2.1.2 Chất bán dẫn loại N

Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si

thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử

Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử

tự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) và được gọi là

bán dẫn N ( Negative : âm ).

Chất bán dẫn N

2.1.3 Chất bán dẫn loại P

Ngược lại khi ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hoá trị 3 như Indium (In) vào

chất bán dẫn Si thì 1 nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết

cộng hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) và

được gọi là chất bán dẫn P.


17

Chất bán dẫn P

2.2. Diode (Đi ốt) Bán dẫn

2.2.1 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một

tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc,

các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ

trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách

điện giữa hai chất bán dẫn.

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

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn.


18

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

2.2.2 Phân cực thuận cho Diode.

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào

Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện

thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V

( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu

dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh

lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode


19

2.2.3 Ứng dụng của Diode bán dẫn .

* Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch

chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân

cực cho transistor hoạt động . trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành

Diode cầu có dạng .

Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều .

2.2.4 Các loại Diode

2.2.4.1 Diode Zener

Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán

dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược,

khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode

zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.

Hình dáng Diode Zener ( Dz )


20

Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch.

Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi,

Dz là diode ổn áp, R1 là trở hạn dòng.

Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn

U1 thay đổi.

Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dz có

giá trị giới hạn khoảng 30mA.

Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng

R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz < 30mA.

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.

2.2.4.2 Diode Thu quang. ( Photo Diode )

Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng

thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với

cường độ ánh sáng chiếu vào diode.


21

Ký hiệu của Photo Diode

Minh hoạ sự hoạt động của Photo Diode

2.2.4.3 Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )

Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp

làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có

điện . vv...

Diode phát quang LED


22

2.2.4.4 Diode Varicap ( Diode biến dung )

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.

Ứn dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hưởng

Ở hình trên khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay

đổi , điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch.

Diode biến dung được sử dụng trong các bộ kênh Ti vi mầu, trong các mạch điều

chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp.

2.2.4.5 Diode xung

Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode xung

để chỉnh lưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode

nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại

diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn

diode thường nhiều lần.

Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode

thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng

hai vòng


23

Ký hiệu của Diode xung

2.2.4.6 Diode tách sóng.

Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp

xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách

sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu.

2.2.4.7 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.

Diode nắn điện 5A

2.3 Giới thiệu về Transistor

2.3.1 Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn )

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N

, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được

Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu

ngược chiều nhau .


24

Cấu tạo Transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (

Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và

cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại

bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên

không hoán vị cho nhau được.

2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

* Xét hoạt động của Transistor NPN .


25

Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào

cực C và (-) nguồn vào cực E.

Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E ,

trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.

Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng

vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 )

Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy

từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-)

tạo thành dòng IB

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm

bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo

một công thức .

IC = β.IB

Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE

IB là dòng chạy qua mối BE

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt

qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn

P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N

( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất

nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn

phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành

dòng ICE chạy qua Transistor.


26

Xét hoạt động của Transistor PNP .

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực

tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB

đi từ E sang B.

2.3.3 Ký hiệu và hình dạng của Transistor

2.3.3.1 Ký hiệu & hình dáng Transistor .

Ký hiệu của Transistor

Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn

2.3.3.2 Ký hiệu ( trên thân Transistor )

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.

Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A..., B..., C..., D... Ví dụ A564, B733,

C828, D1555 trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP


27

còn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. các Transistor A và C thường

có công xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có

công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn.

Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N... ví dụ 2N3055, 2N4073 vv...

Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái.

Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là

bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là

bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ : 3CP25 , 3AP20

vv..

2.3.4 Các thông số kỹ thuật của Transistor

Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn

này Transistor sẽ bị hỏng.

Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua

điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng.

Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần

số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm .

Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng

IBE

Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE .

ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor

sẽ bị hỏng .

2.3.5 Phân cực cho Transistor

2.3.5.1 Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp )

Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ

theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện


28

trở, cuộn dây v v... nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực

CE.

Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận

Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+),

nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)

2.3.5.2 Phân cực ( phân cực ) cho Transistor .

Phân cực : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở phân cực) để đặt Transistor

vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ.


29

Tại sao phải phân cực cho Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động ? : Để hiếu được

điều này ta hãy xét hai sơ đồ trên :

Ở trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân

B không được phân cực và một mạch chân B được phân cực thông qua Rđt.

Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ rất nhỏ ( từ 0,05V

đến 0,5V ) khi đưa vào chân B( đèn chưa có phân cực) các tín hiệu này không

đủ để tạo ra dòng IBE ( đặc điểm mối P-N phaỉ có 0,6V mới có dòng chạy

qua ) => vì vậy cũng không có dòng ICE => sụt áp trên Rg = 0V và điện áp

ra chân C = Vcc

Ở sơ đồ thứ 2 , Transistor có Rđt phân cực => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu

nhỏ vào chân B => làm cho dòng IBE tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng

tăng hoặc giảm , sụt áp trên Rg cũng thay đổi => và kết quả đầu ra ta thu được

một tín hiệu tương tự đầu vào nhưng có biên độ lớn hơn.

=> Kết luận : Phân cực ( hay phân cực) nghĩa là tạo một dòng điện IBE ban đầu,

một sụt áp trên Rg ban đầu để khi có một nguồn tín hiệu yếu đi vào cực B , dòng IBE


30

sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt áp trên Rg cũng

tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra .

2.3.5.3 Một số mạch phân cực khác .

* Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau .

Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau

* Mach phân cực có điện trở phân áp

Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch

phân cực thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass.

Mạch phân cực có điện trở phân áp Rpa

* Mạch phân cực có hồi tiếp .


31

Là mạch có điện trở phân cực đấu từ đầu ra (cực C ) đến đầu vào ( cực B) mạch

này có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại khi hoạt động.

2.4. Mosfet

2.4.1. Giới thiệu về Mosfet

Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect

Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông

thường mà ta đã biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để

tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại các

nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn

máy tính .


32

Transistor hiệu ứng trường Mosfet

2.4.2. Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet.

Ký hiệu và sơ đồ chân tương đương giữa Mosfet và Transistor


33

* Cấu tạo của Mosfet.

Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N

G : Gate gọi là cực cổng

S : Source gọi là cực nguồn

D : Drain gọi là cực máng

Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa

hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối

ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở

trên sau đó được dấu ra thành cực G.

Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô

cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh

lệch giữa cực G và cực S ( UGS )

Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 =>

do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn

thì điện trở RDS càng nhỏ.

2.4.3. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet

Mạch điện thí nghiệm.


34

Mạch thí nghiệm sự hoạt động của Mosfet

Thí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D

và S của Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn

không sáng nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không

được cấp điện.

Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V

=> đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.

Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q

dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.

Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V =>

đèn tắt

=> Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G không tạo ra

dòng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ

trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống .


35

2.4.4. Phân cực

2.4.4.1 Phân cực bằng cầu chia điện thế:

Ðây là dạng mạch phân cực thông dụng nhất. Nên chú ý là do điều hành theo kiểu tăng

nên không thể dùng cách phân cực tự động. Các điện trở R1, R2 , RS phải được chọn sao

cho VG>VS tức VGS >0. Thí dụ ta xem mạch phân cực hình 3.7.

- Ðặc tuyến truyền được xác định bởi:

IDSS = 6mA IGS(off) =-3v

- Ðường phân cực được xác định bởi:

VGS = VG-RSID


36

Vậy VGS(off) = 1.5volt - ID(mA). 0,15 (k)

Từ đồ thị hình 3.8 ta suy ra:

IDQ =7.6mA

VGSQ = 0.35v

VDS = VDD - (RS+RD)ID = 3.18v

2.4.4.2 Phân cực bằng mạch hồi tiếp điện thế:

Mạch cơ bản hình 3.9

- Ðặc tuyến truyền giống như trên.

- Ðường phân cực xác định bởi:

VGS = VDS = VDD - RDID

(3.11)

trùng với đường thẳng lấy điện.

Vẽ hai đặc tuyến này ta có thể xác định được IDQ và VGSQ

2.4.5. Ứng dung của Mosfet trong thực tế

Mosfet trong nguồn xung của Monitor


37

Mosfet được sử dụng làm đèn công xuất nguồn Monitor

Trong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường dùng cặp

linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có dạng xung vuông

được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet

dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt => như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển

cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ

cấp => sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện áp ra.

* Đo kiểm tra Mosfet trong mạch .

Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W và đo giữa D và S

=> Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường, Nếu cả

hai chiều kim lên = 0 W là Mosfet bị chập DS.

2.5 Tranzito trường JFET

JFET được cấu tạo bởi 1 miếng bán dẫn mỏng ( loại N hoặc loại P ) 2 đầu tuơng ứng

là D và S, miếng bán dẫn này được gọi là kênh dẫn điện. 2 miếng bán dẫn ở 2 bên kênh

dẫn được nối với cực G, lưu ý, cự G được tách ra khỏi kênh nhờ tiếp xúc N-P.

Đa phần các JFET có cấu tạo đối xứng nên có thể đổi chỗ cực D và S mà tính chất

không thay đổi.


38

2.5.1. Cấu tạo

Có 2 loại JFET : kênh n và kênh P.

JFET kênh n thường thông dụng hơn.

JFET có 3 cực: cực Nguồn S (source); cực Cửa G (gate); cực Máng D (drain).

Cực D và cực S được kết nối vào kênh n.

cực G được kết nối vào vật liệu bán dẫn p

2.5.2. Cơ bản về hoạt động của JFET

JFET hoạt động giống như hoạt động của một khóa nước.

• Nguồn áp lực nước-tích lũy các hạt e- ở điện cực âm của nguồn điện áp cung cấp

từ D và S.

• Ống nước ra - thiếu các e- hay lỗ trống tại cực dương của nguồn điện áp cung cấp

từ D và S.

• Điều khiển lượng đóng mở nước-điện áp tại G điều khiển độ rộng của kênh n,

kiểm soát dòng chảy e- trong kênh n từ S tới D.

2.5.3 Đặc điểm hoạt động JFET

JFET kênh N có 3 chế độ hoạt động cơ bản khi VDS >0:

A. VGS = 0, JFET hoạt động bảo hòa, ID=Max

B. VGS < 0, JFET hoạt động tuyến tính, ID↓

N

NP P

Drain

(D)

Source

(S)

Gate

(G)

P

PN N

Drain

(D)

Source

(S)

Gate

(G)


39

C. VGS =-Vngắt, JFET ngưng hoạt động, ID=0

Đặc tuyến truyền đạt

Đặc tuyến ra của JFET , UGS=const, ID=f(UDS)

2.5.4 Phân cực cố định:

2.5.4.1 Phân cực cố định:

Dạng mạch như hình

Ta có: IG = 0; VGS = -RGIG - VGG

RGIG = 0 VGS = -VGG (3.1)

0

2

4

6

8

2 4 6 8 10

ID(mA)

UDS(V)

10

UGS=-4V

UGS=-0.5V

UGS=-1V

UGS=-2V

UGS=-0V

3

Vùng dòng điện ID không đổi

Vùng

thuần

trở

UDSsat

đánh

thủng


40

Ðường thẳng VGS=-VGG được gọi là đường phân cực. Ta cũng có thể xác

định được ID từ đặc tuyến truyền. Ðiểm điều hành Q chính là giao điểm của đặc tuyến

truyền với đường phân cực.

Từ mạch ngõ ra ta có:

VDS = VDD - RDID (3.2)

Ðây là phương trình đường thẳng lấy điện. Ngoài ra:

VS = 0

VD = VDS = VDD - RDID

VG = VGS = -VGG

2.5.4.2 Phân cực tự động:

Ðây là dạng phân cực thông dụng nhất cho JFET. Trong kiểu phân cực này ta chỉ dùng

một nguồn điện một chiều VDD và có thêm một điện trở RS mắc ở cực nguồn như hình

Vì IG = 0 nên VG = 0 và ID = IS

VGS = VG - VS = -RSID (3.3)

Ðây là phương trình đường phân cực.

Trong trường hợp này VGS là một hàm số của dòng điện thoát ID và không cố định như

trong mạch phân cực cố định.

- Thay VGS vào phương trình schockley ta tìm được dòng điện thoát ID.


41

- Dòng ID cũng có thể được xác định bằng điểm điều hành Q. Ðó là giao điểm của đường

phân cực với đặc tuyến truyền.

Mạch ngõ ra ta có:

VDS = VDD-RDID-RSIS = VDD-(RD + RS)ID

(3.5)

Ðây là phương trình đường thẳng lấy điện.

Ngoài ra: VS=RSID ; VG = 0; VD = VDD-RDID

2.4.5.3 Phân cực bằng cầu chia điện thế:

Dạng mạch như hình 3.5

Ta có: VGS = VG - VS

VS = RSIS = RSID VGS = VG - RSID

(3.7)

Ðây là phương trình đường phân cực.


42

Do JFET điều hành theo kiểu hiếm nên phải chọn R1, R2 và RS sao cho

VGS < 0 tức

IDQ và VGSQ chính là tọa độ giao điểm của đường phân cực và đặc tuyến

truyền.

Ta thấy khi RS tăng, đường phân cực nằm ngang hơn, tức VGS âm hơn và

dòng ID nhỏ hơn. Từ điểm điều hành Q, ta xác định được VGSQ và IDQ. Mặt khác:

VDS = VDD - (RD + RS)ID (3.8)

VD = VDD - RDID (3.9)

VS = RSID


43

Bài 3:

MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

3.1. Các tham số h của transistor Dạng mạch thông dụng và mạch tương đương xoay chiều như hình 2.38

Phân giải mạch tương đương ta tìm được:

Việc phân giải các mạch dùng BJT theo thông số h cũng tương đương như kiểu mẫu re.

Ở đây ta sẽ không đi sâu vào các chi tiết mà chỉ dừng lại ở những kết quả quan trọng

nhất của mạch. Các thông số h thường được nhà sản xuất cho biết. Ngoài ra ta cần nhớ

đến các liên hệ giữa 2 mạch tương đương

3.2. Mạch khuếch đại cực phát chung Thí dụ ta xem mạch hình 2.39a và mạch tương đương hình 2.39b

Phân giải mạch tương đương ta tìm được


44

Ghi chú: Trường hợp ta mắc thêm tụ phân dòng CE hoặc mạch điện không có RE

(chân E mắc xuống mass) thì trong mạch tương đương sẽ không có sự hiện diện của

RE

Các kết quả sẽ là:

3.3. Mạch khuếch đại cực thu chung Xem mạch hình 2.40a với mạch tương đương 2.40b


45

3.4. Mạch khuếch đại cực nền chung Dạng mạch và mạch tương đương như hình 2.41

Phân giải mạch tương đương ta tìm được:


46


47

Bài 4:

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

4.1 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo

Ở chế độ B, transistor sẽ điều khiển dòng điện ở mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu. Để thu

được cả chu kỳ tín hiệu ra, thì cần sử dụng 2 transistor , mỗi transistor được sử dụng ở

mỗi nửa chu kỳ khác nhau của tín hiệu, sự vận hành kết hợp sẽ cho ra chu kỳ đầy đủ

của tín hiệu và mạch điện trên được gọi là mạch khuếch đại công suất đẩy kéo.

Sơ đồ khối:

4.2 Mạch OCL

Mạch chỉcó một tín hiệu ở ngõ vào nên phải dùng hai transistor công suất khác

loại: một NPN và một PNP. Khi tín hiệu áp vào cực nền của hai transistor, bán kỳdương

làm cho transistor NPN dẫn điện, bán kỳâm làm cho transistor PNP dẫn điện. Tín hiệu

nhận được trên tải là cảchu kỳ.

BAÙ

KEÁ

UU


48

Cũng giống nhưmạch dùng biến thế, mạch công suất không dùng biến thếmắc

nhưtrên vấp phải sựbiến dạng cross-over do phân cực chân B bằng 0v. Ðểkhắc phục,

người ta cũng phân cực mồi cho các chân B một điện thếnhỏ(dương đối với transistor

NPN và âm đối với transistor PNP). Ðể ổn định nhiệt, ở2 chân E cũng được mắc thêm

hai điện trởnhỏ.


49

4.2 Mạch OTL

a. Sơ đồ mạch điện:

Mạch điện gồm có: 2 transisstor T1 và T2, 2 biến áp BA1 và BA2, các điện trở R1, R2, Rt

và nguồn cung cấp Ucc.

T1 và T2: là hai BJT cùng loại NPN có tham số giống hệt nhau (β1 = β2 = β) là thành

phần tích cực trong mạch, làm nhiệm vụ khuếch đại.

Biến áp BA1: có hai nửa cuộn thứ cấp bằng nhau, có nhiệm vụ tạo ra hai điện áp ngược

pha để kích thích cho T1 và T2

Biến áp BA2: có hai nửa cuộn sơ cấp W21 và W22 bằng nhau: để lấy ra trên W2 điện áp

ở cả 2 nửa chu kỳ

R1 và R2: là hai điện trở định thiên cho T1 và T2, nếu mạch làm việc ở chế độ B thì chỉ

cần mắc R2

Rt: là điện trở tải, điện áp lấy ra chính là sụt áp trên Rt

Ucc: là nguồn điện cung cấp cho mạch làm việc

R

U

B B

T

T

U

R R

W W

W

W W

W

U


50

b. Nguyên lý hoạt động

Khi có tín hiệu vào, giả thiết tín hiệu vào có dạng hình sin, do cách cấu tạo của biến áp

BA1 nên ở 2 cuộn thứ cấp của nó sẽ có hai nửa điện áp có biên độ bằng nhau nhưng

ngược pha nhau

Ở nửa chu kỳ dương của tín hiệu, 2 cuộn thứ cấp của BA1 sẽ có hai nửa điện áp có biên

độ bằng nhau nhưng ngược pha nhau đặt vào T1 và T2 làm T1 thông, T2 tắt.

R1

U

BA

BA

T1

T2

Ucc

Rt

R2

W1 W

2

W1

W1

W2

W2

Ur


51

- T1 thực hiện KĐCS, trong mạch colectơ của T1 có dòng xoay chiều IC1 chạy từ :

+UCC → W21 → CE của T1→ -UCC


52

Do cấu tạo của biến áp BA2 nên IC1 cảm ứng sang W2 làm cho trên W2 sinh ra một suất

điện động cảm ứng, trên Rt có dòng điện IRt chạy qua, đầu ra ta nhận được một điện áp

ở bán chu kỳ dương. Trên tải ta có nửa sóng điện áp dương.

R1

Uv

BA1 BA2

T1

T2

Ucc

Rt

R2

W1 W2

W11

W12 W22

W21

Ur

ic1


53


54

- Khi tín hiệu vào ở nửa chu kỳ âm thì trên cuộn thứ cấp BA1 điện áp đổi dấu dẫn

đến T1 tắt T2 thông, T2 thực hiện KĐCS, trong mạch colectơ của T2 có dòng

xoay chiều IC2 chạy từ : +UCC → W22 → CE của T2→ -UCC

- Do cấu tạo của biến áp BA2 nên IC2 cảm ứng sang W2 làm cho trên W2 sinh ra một

suất điện động cảm ứng, trên Rt có dòng chảy qua, đầu ra ta nhận được một điện áp ở

bán chu kỳ âm. Trên tải ta có nửa sóng điện áp âm.


55


56

- Như vậy quá trình KĐ được thực hiện theo hai nửa chu kỳ của tín hiệu vào, nửa chu

kỳ đầu T1 làm việc, nửa chu kỳ sau T2 làm việc, cứ như vậy hai transistor thay nhau làm

việc, trên tải ta nhận được tín hiệu có đủ chu kỳ và được KĐ lên K lần.

Hình 1.7.12 Giản đồ thời gian các giá trị trong mạch

* Nhận xét :

• - Ưu điểm:

• + Ở chế độ tĩnh sẽ không tiêu thụ dòng do nguồn cung cấp nếu không có tổn hao

trên transistor

• + Hiệu suất của mạch cao ( ¡Ư 78,5 %)


57

• - Khuyết điểm:

• + Dải tần hẹp, mạch cồng kềnh, yêu cầu tính đối xứng cao, giá thành cao.

• + Méo xuyên tâm lớn khi tín hiệu vào nhỏ

Nguyên nhân là do tính không đường thẳng ở đoạn đầu đặc tuyến vào của BJT khi dòng

bazơ còn nhỏ. Đó là hiện tượng méo xuyên tâm, do đó IC1, IC2 và điện áp ra cũng bị

méo.

Đặc tuyến ra ở chế độ B

Để giảm méo triệt để hơn, người ta cho mạch đẩy kéo làm việc ở chế độ AB với thiên

áp ban đầu được xác định bằng cặp R1, R2 . Khi đó đặc tuyến của mạch được biểu diễn

trên hình sau


58

Đặc tuyến ra ở chế độ AB

Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp thường được sử dụng làm tầng khuếch

đại cuối trước khi đưa tới tải là loa trong máy tăng âm (dải tần công tác 20Hz – 20kHz)

Vị trí của mạch KĐCS trong máy tăng âm


59

Bài 5:

MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI

5.1 Mạch khuyếch đại vi sai: (differential amplifier)

5.1.1 Dạng mạch căn bản:

Một mạch khuếch đại vi sai căn bản ở trạng thái cân bằng có dạng như hình 6.27

Có 2 phương pháp lấy tín hiệu ra:

Phương pháp ngõ ra visai: Tín hiệu được lấy ra giữa 2 cực thu.

Phương pháp ngõ ra đơn cực: Tín hiệu được lấy giữa một cực thu và mass.

Mạch được phân cực bằng 2 nguồn điện thế đối xứng (âm, dương) để có các điện

thế ở cực nền bằng 0volt.

Người ta phân biệt 3 trường hợp:

a. Khi tín hiệu vào v1 = v2 (cùng biên độ và cùng pha)

Do mạch đối xứng, tín hiệu ở ngõ ra va = vb

Như vậy: va = AC . v1


60

vb = AC . v2

Trong đó AC là độ khuếch đại của một transistor và được gọi là độ lợi cho tín

hiệu chung (common mode gain).

Do v1 = v2 nên va = vb. Vậy tín hiệu ngõ ra visai va - vb =0.

b. Khi tín hiệu vào có dạng visai:

Lúc này v1 = -v2 (cùng biên độ nhưng ngược pha).

Luc đó: va = -vb.

Do v1 = -v2 nên khi Q1 chạy mạnh thì Q2 chạy yếu và ngược lại nên va vb.

Người ta định nghĩa:

va - vb = AVS( v1 - v2 )

AVS được gọi là độ lợi cho tín hiệu visai (differential mode gain). Như vậy ta

thấy với ngõ ra visai, mạch chỉ khuếch đại tín hiệu vào visai (khác nhau ở hai ngõ vào)

mà không khuếch đại tín hiệu vào chung (thành phần giống nhau).

c. Trường hợp tín hiệu vào bất kỳ:

Người ta định nghĩa:

Thành phần chung của v1 và v2 là:

Thành phần visai của v1 và v2 là:

vVS = v1 - v2


61

Thành phần chung được khuếch đại bởi AC (ngỏ ra đơn cực) còn thành phần

visai được khuếch đại bởi AVS.

Thông thường |AVS| >>|AC|.

5.1.2 Mạch phân cực:

Phương trình này xác định điểm điều hành trên đường thẳng lấy điện.

Khi mạch tuần hoàn đối xứng, điện thế 2 chân B bằng 0V nên:

5.1.3 Khảo sát thông số của mạch:

Ta thử tìm AC, AVS, tổng trở vào chung ZC, tổng trở vào visai ZVS.

a Mạch chỉ có tín hiệu chung:

Tức v1 = v2 và va = vb


62

Do mạch hoàn toàn đối xứng, ta chỉ cần khảo sát nữa mạch, nên chú ý vì có 2

dòng ie chạy qua nên phải tăng gấp đôi RE.

Phân giải như các phần trước ta tìm được:

b. Mạch chỉ có tín hiệu visai:

Tức v1 = -v2 và va = -vb

Như vậy dòng điện tín hiệu luôn luôn ngược chiều trong 2 transistor và do đó

không qua RE nên ta có thể bỏ RE khi tính AVS và ZVS.


63

Người ta thường để ý đến tổng trở giữa 2 ngõ vào cho tín hiệu visai hơn là giữa

một ngõ vào với mass. Giá trị này gọi là Z’VS.

Khi có RB thì ZVS = Z’VS //2RB

Hệ thức này chứng tỏ giữa 2 ngõ vào chỉ có một dòng điện duy nhất chạy qua.

Từ đó người ta định nghĩa:

c. Mạch có tín hiệu tổng hợp:

Với v1, v2 bất kỳ ta có cả thành phần chung vC và thành phần visai AVS.


64

Nếu lấy tín hiệu giữa hai cực thu thì thành phần chung không ảnh hưởng, tức là:

va - vb = AVS( v1 - v2 )

Nếu lấy tín hiệu từ một trong hai cực thu xuống mass:

Dấu - biểu thị hai thành phần visai ở hai cực thu luôn trái dấu nhau.

5.2 Mạch khuếch đại thuật toán

5.2.1 Cấu tạo

Khuếch đại thuật toán (KĐTT) ngày nay được sản xuất dưới dạng các IC tương

tự (analog). Có từ "thuật toán" vì lần đầu tiên chế tạo ra chúng người ta sử dụng chúng

trong các máy điện toán. Do sự ra đời của khuếch đại thuật toán mà các mạch tổ hợp

analog đã chiếm một vai trò quan trọng trong kỹ thuật mạch điện tử. Trước đây chưa

có khuếch đại thuật toán thì đã tồn tại vô số các mạch chức năng khác nhau. Ngày nay,

nhờ sự ra đời của khuếch đại thuật toán số lượng đó đã giảm xuống một cách đáng kể

vì có thể dùng khuếch đại thuật toán để thực hiện các chức năng khác nhau nhờ mạch


65

hồi tiếp ngoài thích hợp. Trong nhiều trường hợp dùng khuếch đại thuật toán có thể tạo

hàm đơn giản hơn, chính xác hơn và giá thành rẻ hơn các mạch khuếch đại rời rạc (được

lắp bằng các linh kiện rời ) .

Ta hiểu khuếch đại thuật toán như một bộ khuếch đại lý tưởng : có hệ số khuếch

đại điện áp vô cùng lớn K → ∞, dải tần số làm việc từ 0→ ∞, trở kháng vào cực lớn Zv

→ ∞, trở kháng ra cực nhỏ Zr → 0, có hai đầu vào và một đầu ra. Thực tế người ta chế

tạo ra KĐTT có các tham số gần được lý tưởng. Hình 7.5a là ký hiệu của KĐTT :

Đầu vào (+) gọi là đầu vào không đảo P(positive), đầu vào (-) gọi là đầu vào

đảo N (negative), (VS+) điện áp nguồn dương, (VS-) điện áp nguồn âm và một đầu ra

(VOut).

KĐTT ngày nay có thể được chế tạo như một IC hoặc nằm trong một phần của

IC đa chức năng .

Cấu tạo của KĐTT. Để đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật gần với dạng lý tưởng các

hãng điện tử trên thế giới chế tạo các IC KĐTT khá đa dạng nhưng nhìn chung đều tuân

thủ sơ đồ khối như ỏ hình 7.6

Để có đầu vào đối xứng tầng đầu tiên bao giờ cũng là tầng khuếch đại vi sai đối

xứng có dòng tĩnh nhỏ, trở kháng vào lớn, cho phép mắc thêm mạch bù trôi .

Tầng thứ hai là tầng khuếch đại vi sai cho phép chuyển từ đầu vào đối xứng sang

đầu ra không đối xứng.


66

Các tầng trung gian nhằm khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn để có thể kích thích cho

tầng cuối.

Tầng cuối tức tầng ra phải đảm bảo có dòng ra lớn, điện áp ra lớn và điện trở ra nhỏ.

Mạch này thường là khuếch đại đẩy kéo có bù kèm theo mạch chống qua tải.

Trong KĐTT ghép giữa các tầng thực hiện trực tiếp (colectơ của tầng trước nối

trực tiếp với base của tầng sau) vì vậy các transistor n-p-n càng về sau càng có điểm

công tác tĩnh đẩy dần về phía các giá trị dương nguồn.Vì vậy phải có một mạch dịch

mức đẩy lùi điểm tĩnh về phía âm nằm trong một mạch nào đó của KĐTT.

Ví dụ ta xét KĐTT hình 7.7.KĐTT ở đây có thể phân thành 4 tầng như sau:

Tầng thứ nhất là tầng KĐVS đối xứng trên T1 và T2. Để tăng trở kháng vào chọn

dòng colectơ và emitter của chúng nhỏ, sao cho hỗ dẫn truyền đạt nhỏ. Có thể thay T1

và T2 bằng transistor trường để tăng trở kháng vào T3, T4, R3, R4, và R5 tạo thành nguồn

dòng tương tự như hình 7.2a (ở đây T4 mắc thành điôt để bù nhiệt )


67

Tầng thứ hai là KĐVS đầu vào đối xứng, đầu ra không đối xứng: emitter của

chúng cũng đấu vào nguồn dòng T3. Tầng này có hệ số khuếch đại điện áp lớn.

Tầng thứ ba là tầng ra khuếch đại đẩy kéo T9 – T10 mắc colectơ chung, cho hệ số

khuếch đại công suất lớn, trở kháng ra nhỏ.

Giữa tầng thứ hai và tầng ra là tầng đệm T7,T8 nhằm phối hợp trở kháng giữa

chúng và đảm bảo dịch mức điện áp. ở đây T7 là mạch lặp emitter, tín hiệu lấy ra trên

một phần của tải là R9 và trở kháng vào của T8 . Tầng T8 mắc emitter chung. Chọn R9

thích hợp và dòng qua nó thích hợp sẽ tạo được một nguồn dòng đưa vào base của T8

sẽ cho mức điện áp một chiều thích hợp ở base của T9 và T10 để đảm bảo có điện áp

ra bằng 0 khi không có tín hiệu vào . Mạch ngoài mắc thêm R10, C1, C2 để chống tự

kích.

5.2.2 Các tham số của KĐTT

Hệ số khuếch đại hiệu Ko được xác định theo biểu thức:

Theo lý thuyết Ko = ∞ , thực tế Ko = 103 ÷ 106

Đặc tính biên độ tần số : Theo lý thuyết thì đặc tính biên độ tần số sẽ là K0 trong suốt

dải tần số từ 0 ÷ ∞. Thực tế đặc tính tần số sẽ gục xuống ở tần số fC do tồn tại các điện

dung ký sinh tạo thành những khâu lọc RC thông thấp mắc giữa các tầng. Tuỳ theo từng

loại KĐTT mà dải thông có thể từ 0 tới vài MHz hoặc cao hơn.


68

Hệ số khuếch đại đồng pha KCm

Nếu đặt đầu vào thuận P và đầu đảo N các điện áp bằng nhau:

UP = UN = UCm ≠ 0 thì Uh = 0.

Theo định nghĩa

Thì Ur = 0 . Tuy nhiên thực tế không như vậy mà quan hệ giữa Kcm và Ucm có

dạng như hình 7.8.

Hệ số khuếch đại đồng pha được định nghĩa là :

KCm nói chung phụ thuộc vào mức điện áp vào đồng pha. Giá trị cực đại của điện

áp vào đồng pha cho trong các sổ tay của IC cho biết giới hạn của điện áp vào đồng pha

cực đại để hệ số khuếch đại đồng pha không vượt quá phạm vi cho phép. Lý tưởng Kcm=

0 ,thực tế KCm luôn nhỏ hơn K0

- Điện trở vào hiệu, điện trở vào đồng pha:


69

Điện trở vào hiệu rh và điện trở vào đồng pha rcm được định nghĩa theo (7.23) và (7.24):

Điện trở ra của KĐTT đánh giá sự biến thiên của điện áp ra theo tải :

- Dòng vào tĩnh, điện áp vào lệch không :

Dòng vào tĩnh trung bình It là:

Dòng vào lệch không là I0:

Dòng vào lệch không là dòng phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ thay đổi làm trôi dòng

lệch không.

Trong KĐTT thực tế thì khi UN = Up = 0 vẫn có Ur ≠ 0. Lúc này Ur ≠ 0 là do điện

áp lệch không ở đầu vào gây nên. Vì vậy người ta định nghĩa điện áp lệch không U0 là

hiệu điện áp cần phải đặt giữa hai đầu vào để có điện áp ra bằng không


70

5.2.3 Các sơ đồ mắc cơ bản của KĐTT

Khi sử dụng KĐTT trong các mạch điện người ta thường sử dụng hồi tiếp âm mà

không dùng hồi tiếp dương vì hồi tiếp dương làm cho khuếch đại làm việc ở chế độ

bão hòa. Trong một số trường hợp có thể dùng cả hồi tiếp âm và hồi tiếp dương với hồi

tiếp dương luôn nhỏ hơn hồi tiếp âm. Về đầu vào , có thể sử dụng một hoặc cả hai đầu

vào.

Các sơ đồ khuếch đại đảo

+ Sơ đồ biến đổi điện áp - điện áp

Mạch mắc như hình 7.9a.Vì K0 →∞ nên điện áp ở đầu vào N là UN ≈ Uh ≈ 0 , điểm N

có thể coi là điểm đất giả Ur ≈ URN ,Uv ≈ UR1. Định luật Kiếc-khốp 1 viết cho nút N

là :


71

Từ (7.30) ta thấy điện áp Uv được biến đổi thành hệ số khuếch đại

điện áp ra ngược pha so với điện áp vào. Điện trở RN gây hồi tiếp âm song

song theo điện áp làm cho hệ số khuếch đại từ K0 giảm xuống còn là

Nhược điểm của sơ đồ hình 7.8a là có nhỏ. Để khắc phục nhược điểm

này ta mắc mạch như hình 7.8b.

Theo (7.38) muốn có hệ số khuếch đại K lớn thì phải chọn R1 nhỏ. Nếu chọn R1 = R2

thì:


72

Để tăng trở kháng ZV = R1 có thể chọn R1 lớn tuỳ ý, khi đó hệ số khuếch đại sẽ được

xác định bởi

+ Sơ đồ biến đổi dòng điện - điện áp hình 7.10 Sơ đồ này biến đổi dòng điện đầu

vào thành điện áp đầu ra tỷ lệ với nó.Tương tự như trên vì K0 = ∞; UN ≈ UP ≈ 0, rh

→∞nên dòng IN = 0 nên định luật Kiêc-khốp I viết cho nút N sẽ là:

5.2.4 Các sơ đồ khuếch đại không đảo.

+ Xét sơ đồ mạch thông dụng điện áp - điện áp hình 7.11a.

Với K0 →∞, rh →∞nên Uh = 0 nghĩa là UN = UV và dòng vào bằng không.


73

Các mạch hình 7.11b,c là các mạch khuếch đại lặp (điện áp): vì Ud = 0 nên UN=UP, vì

IN = 0 , dòng qua RN bằng 0 và thế điểm ra bằng thế điểm N nên:

Các mạch bù trôi và đặc tính tần số trong KĐTT.

a. Các mạch bù trôi.

Khi dùng KĐTT để khuếch đại tín hiệu một chiều nhỏ ,các sai số chủ yếu sẽ do

dòng điện tĩnh, điện áp lệch không và hiện tượng trôi gây ra. Các dòng điện đầu vào IN

và IP ở đầu vào của KĐTT chính là các dòng base tĩnh của KĐVS ở đầu vào.

Dòng tĩnh IN và IP xấp xỉ bằng nhau, gây nên sụt áp ở các đầu vào.

Do trở kháng đầu vào N và P không đồng nhất nên các sụt áp này cũng không

bằng nhau. Hiệu điện thế ở đầu N và đầu P chính là điện áp lệch không. Để cho điện

áp lệch không nhỏ người ta không đấu đầu P ( không đảo) trực tiếp xuống đất mà đấu

qua điện trở R2 như hình 7.12. Điện trở RP có trị số bằng điện trở của vào đảo N:


74

Lúc đó áp một chiều trên đầu vào N và P là IN .( R1 // RN) và IP .(R1 // RN); IP =

IN nên hai điện áp này xấp xỉ nhau. Tuy nhiên do dòng IN ≠ IP nên I0 = IP - IN sẽ gây

nên một điện áp lệch không ở đầu vào là U0 = ( IP - IN) (R1 // RP). Điện áp này sẽ gây

nên một điện áp lệch không ở đầu ra:

Để triệt điện áp lệch không ở đầu ra UR người ta mắc nguồn có hai cực tính như ở hình

7.13. ở hình 7.13 a,b chỉnh triết áp P về phía nguồn + hoặc - tuỳ theo cực tính của U0

= UP - UN là âm hoặc dương. Trường hợp cần sử dụng cả hai cửa vào thì mạch bù được

mắc ở cửa khác có liên hệ với cửa vào như ở hình 7.13c. Trong các sơ đồ trên phải

chọn R3>>R2 để mạch bù không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của mạch.

Thực tế R2 cỡ vài KΩ, R3 cỡ vài trăm KΩ.

Mạch bù đặc tính tần số .


75

Trong KĐTT các tầng được ghép trực tiếp nên các điện trở cùng với các điện dung ký

sinh sẽ tạo thành các đốt lọc thông thấp RC. Truyền qua mỗi đốt như vậy thì điện áp

tín hiệu sẽ bị quay pha đi một lượng nhất định Δϕ. ở một tần số nào đó thì lượng quay

pha từ đầu vào đến đầu ra của KĐTT có thể là π, nghĩa là vai trò của các cửa sẽ đổi

chỗ cho nhau, cửa vào đảo thành cửa và không đảo và ngược lại. Như vậy hồi tiếp âm

ở tần số nà y sẽ trở thành hồi tiếp dương.Nếu thoả mãn cả điều kiện cân bằng biên độ

và điều kiện cân bằng pha thì KĐTT sẽ bị tự kích.

Muốn KĐTT không bị tự kích người ta thường phá vỡ điều kiện cân bằng pha bằng

cách mắc mạch RC, gọi là mạch bù pha, vào giữa các tầng. Các mạch bù pha thường

dùng có dạng như ở hình 7.14. Trị số các linh kiện mạch 7.14 và cách mắc chúng vào

chân các IC KĐTT cho trong các sổ tay của IC tuyến tính.

Một số mạch tính toán và điều khiển tuyến tính trên KĐTT. KĐTT được sử dụng như

một mạch đa chức năng. Thay đổi các linh kiện trong mạch hồi tiếp có thể thực hiện

được nhiều phép tính toán và điều khiển nhờ KĐTT. Xét một số mạch đơn giản.

5.2.5 Mạch cộng và mạch trừ.

a. Mạch cộng đảo

Mạch hình 7.15 được thực hiện cộng và đảo pha các điện áp đầu vào.


76

Vì K0→ ∞ nên điểm N là đất ảo và


77

c. Mạch trừ

Mạch cho phép chọn điện áp ra có cực tính thay đổi .

Xét mạch hình 7.17.Mạch chọn R1=RN

Theo 7.41 thì khi α = 0,5 , Ur = 0 ; khi α > 0,5 , Ur cùng dấu với UV ; khi α < 0,5 , Ur

khác dấu với UV .

Hệ số α: 0 ≤ α ≤ 1


78

5.2.5 Mạch biến đổi trở kháng.

a. Mạch tạo điện trở âm (NIC)

Nếu dùng cả hồi tiếp dương và hồi tiếp âm như mạch hình 7.18 sẽ tạo được điện trở

vào có trị số âm . Thật vậy :

Theo tính chất của KĐTT thì IN và Ip ≈ 0 ,UN = Up nên từ hình 7.18


79

Theo 7.42 thì nếu UP có cực tính dương thì dòng I2 sẽ là dương và dòng I1 sẽ là âm,

điện trở đầu vào RV = UP/I1 sẽ là âm.

Girato :

Girato tạo ra phần tử điện cảm L từ các phần tử tích cực, thường dùng ngày nay là

KĐTT. Girato có ký hiệu như hhình 7.19a. Hệ phương trình truyền đạt của gi rato phải

thoả mãn:

RM -tham số biến đổi .

Từ hệ phương trình (7.43) có sơ đồ tương đương của girato như hình 7.19b.


80

Girato được xây dựng trên NIC có dạng như ở hình 7.19c.Lập các phương trình cho

các nút P1, N1, P2 và N2 sẽ có :

Bây giờ mắc tải Rt cho Girato vào đầu 1 như hình 7.20, tìm trở kháng vào đầu 1 là

ZV2:

U1 = I1Rt;

Nếu mắc tải Rt vào đầu 2-2 thì :

Như vậy mắc vào 1-1 hoặc 2-2 thì trở kháng vào đầu kia sẽ là


81

Giả sử ta mắc tại tụ C vào thì trở kháng vào đầu kia là :

Giarato cho một điện cảm tương đương

Đó là một điện cảm có trị số lớn tạo từ hai KĐTT, 6 điện trở và một tụ điện (Hình

7.19c).Nếu mắc song song với girato một tụ điện sẽ được một khung cộng hưởng

song song không có tổn hao, tức là có hệ số phẩm chất rất lớn.

5.2.6 Mạch vi phân và mạch tích phân.

a. Mạch tích phân .

Mạch điện hình 7.21 là một mạch tích phân thông thường vì:

Chuyển sang tích phân xác định:

Mạch phân tích tổng: Mạch điện hình 7.22 thực hiện phân tích tổng:


82

Mạch tích phân hiệu: Hình 7.22b.

Phương trình dòng điện viết cho điểm nút N và nút P là:

b. Mạch vi phân

Mạch hình 7.23a là một mạch vi phân thông thường cho:


83

Như vậy hệ số khuếch đại phụ thuộc vào tần số. Vì vậy tạp âm ở tần

số cao lớn, trở kháng sẽ giảm đi khi tần số tăng.

Để có mạch vi phân tốt hơn dùng mạch hình 7.23b. Mắc thêm đốt R1C1 thì tác dụng

vi phân chỉ thực hiện ở tần số lúc này có thể coi CN hở mạch vì ở tần

số thấp trở kháng của nó nhỏ,điện áp ra là .ở tần số cao thì hồi tiếp

âm trên CN càng lớn. Nếu chọn R1C1 = RNCN thì khi ω > ω0 hệ số khuếch đại sẽ giảm

tần số khi tần số tăng (Hình 7.23c)

5.2.7 Mạch so sánh tương tự.

Mạch so sánh có nhiệm vụ so sánh một điện áp vào UV với một điện áp chuẩn

UCh.Trong mạch so sánh, tín hiệu vào tương tự sẽ được biến thành tín hiệu ra dưới


84

dạng mã nhị phân, nghĩa là sẽ có mức ra là thấp (L) hoặc cao(H). Bộ so sánh thực

hiện trên khuếch đại thuật toán làm việc ở chế độ bão hòa nên các ra thấp và cao

chính là các mức dương và âm của nguồn. (ở những bộ so sánh chuyên dụng thì hai

mức này ứng với các mức logic).

a. Ðiện thế ngõ ra bão hòa.

Ta xem mạch hình 7.24

Ed là điện thế khác nhau giữa 2 ngõ vào và được định nghĩa :

Ed = (điện thế ngõ vào dương (+) – điện thế ngõ vào âm (-)).

Do mạch không có hồi tiếp âm nên:

VOut=A(V1-V2) = A.Ed ; Với Ed=(V1-V2).

Trong đó A là độ lợi vòng hở của op-amp. Vì A rất lớn nên theo công thức trên

VOut rất lớn.

Khi Ed nhỏ, VOut được xác định. Khi Ed vượt quá một trị số nào đó thì VOut đạt đến trị

số bão hòa và được gọi là VSat. Trị số của Ed tùy thuộc vào mỗi op-amp và có trị số vào

khoảng vài chục μV.

- Khi Ed âm, mạch đảo pha nên VOut =-VSat


85

- Khi Ed dương, tức V1>V2 thì VOut =+VSat.

Ðiện thế ngõ ra bão hòa thường nhỏ hơn điện thế nguồn từ 1 volt đến 2 volt. Ðể ý là

|+VSat| có thể khác |-VSat|.

Như vậy ta thấy điện thế Ed tối đa là:

Mạch so sánh mức 0: (tách mức zéro)

So sánh mức zéro không đảo

Điện thế ngõ vào (-) được dùng làm điện thế chuẩn và Ei là điện thế muốn đem

so sánh với điện thế chuẩn, Ei được đưa vào ngõ vào (+).

Khi Ei> Vref =0 thì Vout=+Vsat.

Khi Ei< Vref =0 thì Vout=-Vsat.

Thí dụ khi Ei có dạng tam giác thì dạng sóng ngõ ra Vout có dạng như hình 7.26.


86

b. Mạch so sánh mức zéro đảo:

Điện thế ngõ vào (+) được dùng làm điện thế chuẩn và Ei là điện thế muốn đem

so sánh với điện thế chuẩn, Ei được đưa vào ngõ vào (-).

Khi Ei> Vref =0 thì Vout=-Vsat.

Khi Ei< Vref =0 thì Vout=+Vsat.

Thí dụ khi Ei có dạng tam giác thì dạng sóng ngõ ra Vout có dạng như hình 7.26.


87

c. Mạch so sánh với 2 ngõ vào có điện thế bất kỳ:

So sánh mức dương đảo và không đảo:

So sánh mức dương không đảo:

Điện thế chuẩn Vref>0V đặt ở ngõ vào (-). Điện thế so sánh Ei đưa ngõ vào (+).

Khi Ei>Vref thì VOut=+Vsat.

Khi Ei<Vref thì VOut=-Vsat.

So sánh mức dương đảo:

Điện thế chuẩn Vref>0V đặt ở ngõ vào (+). Điện thế so sánh Ei đưa ngõ vào (-).

Khi Ei>Vref thì VOut=-Vsat.

Khi Ei<Vref thì VOut=+Vsat.


88

So sánh mức âm đảo và không đảo:

So sánh mức âm không đảo:

Điện thế chuẩn Vref<0V đặt ở ngõ vào (-). Điện thế so sánh Ei đưa ngõ vào (+).

Khi Ei>Vref thì VOut=+Vsat.

Khi Ei<Vref thì VOut=-Vsat.

So sánh mức âm đảo:

Điện thế chuẩn Vref<0V đặt ở ngõ vào (+). Điện thế so sánh Ei đưa ngõ vào (-).

Khi Ei>Vref thì VOut=-Vsat.

Khi Ei<Vref thì VOut=+Vsat.


89


90

Bài 6

THYRISTOR

6.1 Thyristor - SCR (Đi ốt có điều khiển)

6.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor

Cấu tạo Thyristor Ký hiệu của Thyristor Sơ đồ tương tương

Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nối

tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên )

. Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều

khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện

áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp

nguồn Thyristor mới ngưng dẫn..

Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor


91

Thí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor.

Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫn

không có dòng điện chạy qua, đèn không sáng.

Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theo

đèn Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng.

Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện áp

chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm

đèn Q1 dẫn , như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện.

Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưng

trang thái hoạt động.

Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trường

hợp ban đầu.


92

Hình dáng Thyristor

6.1.2 Ứng dụng của Thyristor

Thyristor thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động của

nguồn xung Ti vi mầu .

Thí dụ mạch chỉnh lưu nhân 2 trong nguồn Ti vi mầu JVC 1490 có sơ đồ như

sau :

Ứng dụng của Thyristor trong mạch chỉnh lưu

nhân 2 tự động của nguồn xung Tivi mầu JVC

6.2 Triac

Là một cấu kiện thuộc họ Thyristo. Triac có 3 chân cực và có khả năng dẫn điện hai

chiều khi có tín hiệu kích khởi động (dương hoặc âm).

6.2.1. Cấu tạo của triac:

Do tính dẫn điện hai chiều nên hai đầu ra chính của triac dùng để nối với nguồn điện

được gọi là đầu ra MT1 và MT2 . Giữa hai đầu ra MT1 và MT2 có năm lớp bán dẫn bố

trí theo thứ tự P-N-P-N như SCR theo cả 2 chiều. Đầu ra thứ ba gọi là cực điều khiển


93

G. Như vậy triac được coi như hai SCR đấu song song ngược chiều với nhau, xem hình

6-4.

Cấu tạo triac

6.2.2. Nguyên lý làm việc:

Theo quy ước, tất cả các điện áp và dòng điện đều quy ước theo đầu ra chính MT1. Như

vậy, điện áp nguồn cung cấp cho MT2 phải dương (hoặc âm) hơn so với MT1. Còn tín

hiệu điều khiển được đưa vào giữa hai chân cực G và chân cực MT1. Ký hiệu và sơ đồ

nguyên lý đấu triac trong mạch mô tả trong hình 6-5a,b.

Đặc tuyến Vôn-Ampe của triac được biểu diễn trong hình 6- 6. Đặc tuyến thể hiện khả

năng dẫn điện hai chiều của triac.

Phương pháp kích cổng của triac cũng giống như SCR chỉ khác là có thể dùng cả dòng

dương hay dòng âm cho cả phần tư thứ I và phần tư thứ III của đặc tuyến Vôn- Ampe

của triac.

Có hai phương pháp kích khởi động cho triac hoạt động nhạy nhất là:


94

Cực cổng G dương và cực MT2 dương so với MT1

Cực cổng G âm và cực MT2 âm so với MT1

Trong mạch điện, một triac cho qua 2 nửa chu kỳ của một điện áp xoay chiều và điều

khiển bằng một cực điều khiển G.

Khác với SCR, triac tắt trong một khoảng thời gian rất ngắn lúc dòng điện tải đi qua

điểm O. Nếu mạch điều khiển của triac có gánh là điện trở thuần thì việc ngắt mạch

không có gì khó khăn. Nhưng nếu tải là một cuộn cảm thì vấn đề làm tắt triac trở nên

khó khăn vì dòng lệch pha trễ. Thông thường để tắt Thyristo người ta sử dụng cái ngắt

điện hoặc mạch đảo lưu dòng điện trong mạch.

6.3 Diac

Về cấu tạo, DIAC giống như một SCR không có cực cổng hay đúng hơn là một

transistor không có cực nền. Hình sau đây mô tả cấu tạo, ký hiệu và mạch tương đương

của DIAC.


95

Khi áp một hiệu điện thế một chiều theo một chiều nhất định thì khi đến điện thế VBO,

DIAC dẫn điện và khi áp hiệu thế theo chiều ngược lại thì đến trị số -VBO, DIAC cũng

dẫn điện, DIAC thể hiện một điện trở âm (điện thế hai đầu DIAC giảm khi dòng điện

qua DIAC tăng). Từ các tính chất trên, DIAC tương đương với hai Diode Zener mắc

đối đầu. Thực tế, khi không có DIAC, người ta có thể dùng hai Diode Zener có điện thế

Zener thích hợp để thay thế. (Hình 17)

Trong ứng dụng, DIAC thường dùng để mở Triac. Thí dụ như mạch điều chỉnh độ sáng

của bóng đèn (Hình 18)


96

Ở bán ký dương thì điện thế tăng, tụ nạp điện cho đến điện thế VBO thì DIAC dẫn, tạo

dòng kích cho Triac dẫn điện. Hết bán kỳ dương, Triac tạm ngưng. Đến bán kỳ âm tụ

C nạp điện theo chiều ngược lại đến điện thế -VBO, DIAC lại dẫn điện kích Triac dẫn

điện. Ta thay đổi VR để thay đổi thời hằng nạp điện của tụ C, do đó thay đổi góc dẫn

của Triac đưa đến làm thay đổi độ sáng của bóng đèn.

- Khi accu nạp chưa đầy, SCR1 dẫn, SCR2 ngưng

- Khi accu đã nạp đầy, điện thế cực dương lên cao, kích SCR2 làm SCR2 dẫn, chia bớt

dòng nạp bảo vệ accu.

- VR dùng để chỉnh mức bảo vệ (giảm nhỏ dòng nạp)

Documents

Bài giảng áp dụng cho lớp TKL12 và TKL13 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ · PDF fileCÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ... trưng cho khả năng chứa điện tích của tụ điện