ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ ThS Ngô Sỹ ThS Lê Trường An ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ (Lưu hành nội bộ) Thủ Dầu Một, tháng 7 năm 2017 Sách hướng dẫn h. ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ ***** ThS Ngô Sỹ - ThS Lê Trường An ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ (Lưu hành nội bộ) Thủ Dầu Một, tháng năm 2017 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự LỜI NÓI ĐẦU Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự môn Điện tử - Viễn thông biên soạn sử dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên Khoa Kỹ thuật – Cơng nghệ Xuất phát từ việc phải có tài liệu giảng dạy phù hợp với điều kiện giảng dạy học tập riêng khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại học Thủ Dầu Một Chúng biên soạn sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho giảng viên sinh viên Khoa việc dạy học tập môn học Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự biên soạn phù hợp với chương trình mơn học Điện tử tương tự phê duyệt Nó cung cấp kiến thức Diode, LED, BJT, FET, Op - Amp, loại mạch khuếch đại, mạch dao động, mạch nguồn, v.v Tài liệu giúp sinh viên có khả thực hiện, tính tốn, mơ mạch điện Điện tử tương tự phần mềm mô Tuy nhiên, lần đầu biên soạn nên không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để có sản phẩm hồn thiện lần in ấn sau! Mọi góp ý xin gửi Khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại Học Thủ Dầu Một Tác giả Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHẤT BÁN DẪN - DIODE MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 1.1 CHẤT BÁN DẪN VÀ CẤU TẠO CHUNG CỦA DIODE 1.2 DIODE CHỈNH LƯU 11 1.3 DIODE ZENER 19 1.4 LED (LIGHT EMITTING DIODE) 26 1.5 ỨNG DỤNG CỦA DIODE 30 1.6 BÀI TẬP 55 CHƯƠNG 2: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC 58 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 58 2.1 CẤU TẠO, KIỂU VỎ, PHÂN LOẠI THEO MÃ HIỆU 58 2.2 TRANSISTOR LOẠI N-P-N 60 2.3 TRANSISTOR LOẠI P-N-P 64 2.4 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR 66 2.5 PHÂN CỰC CHO BJT 69 2.6 BÀI TẬP 80 CHƯƠNG 3: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT 86 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 86 3.1 SƠ ĐỒ KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT 86 3.2 TẦNG KHUẾCH ĐẠI E CHUNG (CE) 87 3.3 TẦNG KHUẾCH ĐẠI C CHUNG (CC) 90 3.4 TẦNG KHUẾCH ĐẠI B CHUNG (CB) 93 3.5 ĐƯỜNG TẢI AC 95 3.6 MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 97 3.7 PHƯƠNG PHÁP GHÉP CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI 99 3.8 TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 102 3.9 BÀI TẬP 109 CHƯƠNG 4: TRANSISTOR TRƯỜNG 117 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 117 4.1 TRANSISTOR TRƯỜNG – JFET 117 4.2 PHÂN CỰC CHO JFET 123 4.3 SO SÁNH GIỮA BJT VÀ JFET 125 4.4 MOSFET KÊNH CÓ SẴN (D-MOSFET: DEPLETION MOSFET) 126 4.5 MOSFET CHƯA CÓ SẴN KÊNH (E-MOSFET) 129 4.6 TRANSISTOR ĐƠN NỐI UJT (UNIJUNCTION TRANSISTOR) 132 4.7 MƠ HÌNH FET 134 4.8 THÔNG SỐ CỦA FET 135 4.9 ỨNG DỤNG UJT TRONG MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG 136 4.10 BÀI TẬP 137 CHƯƠNG 5: KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 145 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 145 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 145 MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG OP - AMP 152 MẠCH CỘNG 160 MẠCH TRỪ 166 MẠCH VI PHÂN, TÍCH PHÂN 168 BÀI TẬP 170 CHƯƠNG 6: CÁC MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 173 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 173 6.1 KHÁI NIỆM VỀ MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 173 6.2 MẠCH DAO ĐỘNG BẰNG THẠCH ANH 175 6.3 MẠCH TẠO XUNG VUÔNG 177 6.4 MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI BẤT ỔN DÙNG IC555 180 6.5 BÀI TẬP 189 CHƯƠNG 7: NGUỒN ĐIỆN 191 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 191 7.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN 191 7.2 NGUỒN ỔN ÁP BẰNG ZENER 192 7.3 NGUỒN ỔN ÁP NỐI TIẾP 193 7.4 NGUỒN ỔN ÁP SONG SONG 196 7.5 ỔN ÁP BẰNG VI MẠCH 199 7.6 BÀI TẬP 217 TÀI LIỆU THAM KHẢO 218 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Mục lục hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1-1 Cấu tạo Diode 10 1-2 Lớp tiếp giáp Diode 11 1-3 Ký hiệu Diode 11 1-4 Đặc tuyến Diode 13 1-5 Hoạt động Diode 14 1-6 Hoạt động Diode 15 1-7 Dòng điện qua Diode 17 1-8 Ký hiệu Zener 19 1-9 Đặc tuyến Vôn-Ampere Diode Zener 20 1-10 Mơ hình Zener phân cực thuận 21 1-11 Mơ hình Zener phân cực ngược 22 1-12 Ổn áp dùng Zener 23 1-13 Nguyên lý mạch xén dùng Zener 25 1-14 Dòng điện mạch xén bán kỳ (+) (-) 25 1-15 Giản đồ thời gian mô tả quan hệ Uin Uout 26 1-16 Hình dạng ký hiệu LED 27 1-17 Đặc tuyến LED 28 1-18 Cách dùng LED thực tế 28 1-19 Bảo vệ LED Diode 29 1-20 Sơ đồ khối hệ thống chỉnh lưu pha 30 1-21 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu bán kỳ 31 1-22 Nguyên lý hoạt động chỉnh lưu bán kỳ (+) 32 1-23 Nguyên lý hoạt động chỉnh lưu bán kỳ (-) 32 1-24 Quan hệ điện áp thứ cấp biến áp điện áp tải 33 1-25 Dạng sóng chỉnh lưu bán kì 34 1-26 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng Didode 39 1-27 Hoạt động mạch bán kỳ (+) u2 39 1-28 Hoạt động mạch bán kỳ (-) u2 40 1-29 Quan hệ điện áp u2 thứ cấp biến áp điện áp ut tải 40 1-30 Biến áp có điểm điện áp đầu a,b so với điểm n 41 1-31 Dạng sóng điện áp tải 42 1-32 Điện áp UAK Diode D1 trình vận hành 45 1-33 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu 47 1-34 Vận hành mạch bán kỳ (+) u2 48 1-35 Vận hành mạch bán kỳ (-) u2 48 1-36 Quan hệ điện áp ut tải điện áp u2 thứ cấp biến áp 48 1-37 Dạng dòng điện cuộn thứ cấp máy biến áp 50 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1-38 Hai phương pháp ghép mạch chỉnh lưu 53 2-1 Cấu tạo ký hiệu Transistor 58 2-2 Nồng độ tạp chất lớp BJT 59 2-3 Một số kiểu vỏ Transistor thông dụng 59 2-4 Chiều dòng điện BJT 61 2-5 Thí nghiệm đo đặc tuyến IC, UCE Transistor 62 2-6 Họ đặc tuyến IC, UCE Transistor 62 2-7 Hệ số  hay hFE Transistor C535 63 2-8 Quan hệ dòng điện BJT PNP 65 2-9 Đường tải DC Transistor NPN 68 2-10 Phân cực dùng nguồn riêng 69 2-11 Phân cực dùng nguồn riêng có RE 69 2-12 Phân cực cố định 72 2-13 Phân cực hồi tiếp cực phát 73 2-14 Phân cực hồi tiếp cực thu 75 2-15 Phân cực dùng cầu phân áp 77 2-16 Phân cực dùng cầu phân áp có RE 77 2-17 Mạch tương đương nguồn riêng 78 2-18 Mạch tương đương nguồn riêng có RE 78 3-1 Mạch khuếch đại CE 87 3-2 Mơ hình mạch khuếch đại CE thông số h 87 3-3 Mơ hình mạch khuếch đại CE thơng số h đơn giản 88 3-4 Sơ đồ tương đương không RE 89 3-5 Sơ đồ tương đương có RE 89 3-6 Mạch khuếch đại CC 90 3-7 Sơ đồ tương đương mạch CC khơng có RC 92 3-8 Sơ đồ tương đương mạch CC có RC 92 3-9 Mạch khuếch đại CB 93 3-10 Mơ hình mạch khuếch đại CB thông số h 94 3-11 Mơ hình mạch khuếch đại CB thông số h đơn giản 94 3-12 Sơ đồ tương đương mạch CB có Cb 95 3-13 Sơ đồ tương đương mạch CB khơng có Cb 95 3-14 Mạch khuếch đại Darlington 97 3-15 Mạch khuếch đại vi sai 98 3-16 Ghép tầng tụ điện 99 3-17 Ghép tầng MBA 100 3-18 Ghép tầng trực tiếp 101 3-19 Mạch khuếch đại lớp A 102 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 3-20 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A 102 3-21 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A bị xén 103 3-22 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A bị xén bán kì 104 3-23 Phân cực ổn định mạch khuếch đại 105 3-24 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp B 106 3-25 Phân cực mạch khuếch đại lớp AB 107 3-26 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp AB 107 3-27 Mạch khuếch đại đẩy kéo 108 3-28 Hiện tượng méo xuyên tâm 109 4-1 Cấu trúc ký hiệu JFET kênh N JFET kênh P 117 4-2 Hoạt động FET VGS=0 118 4-3 Quan hệ dòng điện với điện áp 119 4-4 Quan hệ dòng điện với điện áp điện áp tăng 119 4-5 FET có đặc tính nguồn dịng 120 4-6 Hoạt động FET VGS=-1V 120 4-7 Đặc tuyến V- A 122 4-8 Đặc tuyến truyền đạt đặc tuyến ngõ JFET kênh N 122 4-9 Mạch phân cực cực nguồn 123 4-10 Mạch tự phân cực 124 4-11Mạch phân cực dùng cầu phân áp 124 4-12 So sánh BJT JFET 125 4-13 Cấu tạo D-MOSFET 126 4-14 Ký hiệu D-MOSFET kênh N P 127 4-16 Đặc tuyến D-MOSFET 128 4-15 Hoạt động D- MOSFET 127 4-17 Cấu tạo E-MOSFET 129 4-19 Hình thành kênh dẫn E-MOSFET kênh N (VGS > 0) 130 4-18 Ký hiệu E-MOSFET 129 4-20 Sự thay đổi bề rộng kênh dẫn VDS tăng VGS cố định 131 4-21 Đặc tuyến truyền đạt đặc tuyến ngõ E_MOSFET kênh N 132 4-22 Cấu tạo, ký kiệu UJT 133 4-23 Đặc tuyến UJT 134 4-24 Mơ hình FET 134 4-25 Mạch tạo xung dùng UJT 136 4-26 Dạng xung điện áp R1 137 5-1 Ký hiệu Op-Amp ngõ vào, ra, cấp điện 145 5-2 Một số kiểu vỏ phổ biến vi mạch Op-Amp 146 5-3 Cấp nguồn kép nguồn đơn cho Op-Amp 146 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Hình 5-4 Điện áp ngõ vào, điện áp vi sai 147 Hình 5-5 Điện áp ngõ Op-Amp giới hạn mức -Usat +Usat 148 Hình 5-6 Điện áp ngõ Op-Amp giới hạn mức 0v +Usat 148 Hình 5-7 Tổng trở ngõ vào 149 Hình 5-8 Hoạt động chế độ vịng hở Op-Amp 151 Hình 5-9 Hoạt động Op-Amp chế độ vòng hở nguồn đơn 151 Hình 5-10 Hồi tiếp âm dương chế độ vịng kín Op-Amp 151 Hình 5-11 Mạch khuếch đại điện áp đảo dấu 152 Hình 5-12 Quan hệ tín hiệu tín hiệu vào mạch khuếch đại đảo 154 Hình 5-13 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại điện áp không đảo 155 Hình 5-14 Quan hệ tín hiệu vào - mạch khuếch đại không đảo 158 Hình 5-15 Tín hịệu vào lớn làm tín hiệu bị xén đỉnh 158 Hình 5-16 Mạch đệm với tổng trở vào lớn, không làm suy giảm tín hiệu uin 159 Hình 5-17 Mạch cộng đảo dấu 160 Hình 5-18 Các tín hiệu ngõ vào uin1 uin2 161 Hình 5-19 Tín hiệu ngõ tổng đảo dấu tín hiệu ngõ vào 162 Hình 5-20 Mạch Mixer AC kênh với tín hiệu kênh khuếch đại lần 163 Hình 5-21 Mạch cộng khơng đảo 164 Hình 5-22 Mạch trừ 167 Hình 5-23 Mạch tích phân 168 Hình 5-24 Mạch vi phân 169 Hình 6-1 Sơ đồ khối mạch dao động 174 Hình 6-2 Mạch tương đương thạch anh 175 Hình 6-3 Cách mắc tụ vào thạch anh 176 Hình 6-4 Mạch dao động dùng thạch anh 176 Hình 6-5 Mạch RC 177 Hình 6-6 Mạch dao động dùng BJT 178 Hình 6-7 Mạch dao động dùng Op - Amp 179 Hình 6-8 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động tạo xung vuông 180 Hình 6-9 Quan hệ điện áp tụ (dạng cưa) điện áp ngõ (xung vng) mạch dao động tạo sóng vuông với Ucc = 9v 181 Hình 6-10 Mạch tạo sóng vng có độ rộng mức cao 50% chu kỳ 183 Hình 6-11 Quan hệ điện áp tụ điện áp ngõ với Ucc = 9v Điện áp ngõ có dạng xung vng có độ rộng mức cao 50% chu kỳ 184 Hình 6-12 Sơ đồ nguyên lý mạch đơn ổn 185 Hình 6-13 Trạng thái ổn định mạch hình 6-12 186 Hình 6-14 Hoạt động mạch hình 6-12 mạch kích 187 Hình 6-15 Quan hệ tín hiệu kích, điện áp tụ C điện áp ngõ 187 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 6-16 Mạch đơn ổn kích nút nhấn 188 6-17 Mạch đơn ổn kích mạch vi phân 189 7-1 Sơ đồ khối mạch ổn áp 191 7-2 Mạch ổn áp dùng Zener 192 7-3 Sơ đồ khối nguồn ổn áp nối tiếp 193 7-4 Mạch nguyên lý ổn áp nối tiếp dùng Op_Amp 194 7-5 Mạch ổn áp dùng BJT 195 7-6 Mạch ổn áp dùng BJT 196 7-7 Sơ đồ khối nguồn ổn áp song song 196 7-8 Mạch ổn áp song song dùng Op_Amp 197 7-9 Mạch ổn áp song song dùng BJT 198 7-10 Mạch ổn áp song song dùng BJT 199 7-11 Kiểu vỏ TO-220 200 7-12 Kiểu vỏ D-PAK 200 7-13 Thông số IC họ 78XX 201 7-14 IC họ 78xx nhôm tản nhiệt dùng kèm 203 7-15 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu, ổn áp 5V 204 7-16 Quan hệ Uin Uout mạch làm việc 205 7-17 Mạch ổn áp dương dùng IC 207 7-18 Thứ tự ngõ vào/ra hai họ IC ổn áp 78XX 79XX 209 7-19 Dùng kết hợp IC họ 78XX với IC họ 79XX tạo nguồn ổn áp +/- 210 7-20 Dùng kết hợp IC họ 78XX với IC họ 79XX tạo nguồn ổn áp +/- 210 7-21 Một số dạng vỏ Series LM317 211 7-22 Nguyên lý thiết kế mạch ổn áp dùng LM317T 213 7-23 Mạch ổn áp điều chỉnh điện áp biến trở 214 7-24 Mạch ổn áp chỉnh điện áp theo nấc dùng công tắc chuyển mạch 216 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Chương 1: CHẤT BÁN DẪN - DIODE MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG Trong chương này, khảo sát tính chất Diode, Diode zener, LED hoạt động chúng Ngoài ra, ứng dụng linh kiện trình bày chương Chương cung cấp kiến thức phục vụ cho chương sau Cho nên, sinh viên phải thực lại ví dụ tập Từ đó, tự cho ví dụ, tập tương tự giải chúng để tự khám phá tri thức 1.1 CHẤT BÁN DẪN VÀ CẤU TẠO CHUNG CỦA DIODE 1.1.1 Khái niệm chất bán dẫn phân loại 1.1.1.1 Xét điện học, vật chất chia thành loại Các chất môi trường có chứa hạt mang điện tự (electron, Ion+, Ion-) có khả dẫn điện gọi chất dẫn điện Các chất môi trường không chứa hạt mang điện tự khơng thể dẫn điện được, chúng chất cách điện Có vật chất trung gian loại trên, bình thường chúng khơng có hạt mang điện tự nên khơng dẫn điện nhận lượng kích thích từ bên ngồi nhiệt độ, ánh sáng số hạt mang điện electron bị bứt khỏi ràng buộc nguyên tử trở thành tự sẳn sàng tham gia dẫn điện Những chất gọi chất bán dẫn, gọi chúng chất dẫn điện có điều kiện 1.1.1.1 Bán dẫn loại P bán dẫn loại N Chất bán dẫn có chứa hạt mang điện tự có điện tích (+) gọi bán dẫn loại P (Positive: dương) Các hạt mang điện (+) tự bán dẫn loại P thường lỗ trống (lỗ trống nguyên tử trung hoà bị electron nên trở thành Ion+) Chất bán dẫn có chứa hạt mang điện tự có điện tích (–) (thường hạt electron) gọi bán dẫn loại N Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự 3.8 TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 3.8.1 Tầng khuếch đại công suất chế độ A +Ucc Rc RB1 + IC IB UCE us UCEQ RB2 0V - Hình 3-19 Mạch khuếch đại lớp A 3.8.1.1 Đặc điểm Như trước phân cực cho transistor điều kiện cho việc khuếch đại tín hiệu điện Ở phân cực lớp A người ta phân cực cho điểm làm việc Q nằm vùng khuếch đại điểm Q nằm gần đường tải tốt, điều làm cho tín hiệu cần khuếch đại tốt Ở khảo sát mạch khuếch đại E chung phân cực theo dạng dùng cầu phân áp hình 3-19 IC(mA) IC I Q VC V VCE(V) Hình 3-20 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A 102 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Trong phần ta qui ước chữ V hay I điện áp dòng phân cực DC, cịn v i áp dịng AC (tín hiệu) Khi có tín hiệu vào transistor xuất lúc hai thành phần DC (phân cực tĩnh) AC (tín hiệu) Khi chưa có tín hiệu vào, xét phần phân cực tĩnh điểm Q coi nằm đường tải (điều kiện tối ưu), Q có tọa độ Q(VCC/2;VCC/(2.RC)) Khi có tín hiệu vào, để dễ khảo sát ta giả sử tín hiệu vào có dạng hình sine, dịng iB tổng (gồm DC tín hiệu) biến đổi theo tín hiệu dẫn đến điểm Q thay đổi vị trí đường tải có nghiã điện áp vCE biến đổi theo biến đổi tín hiệu ngược pha với tín hiệu vào vin tăng ib tăng → ic tăng → vce giảm ngược lại Để rõ ta khảo sát biểu đồ dạng sóng sau: Trong trường hợp ta bỏ qua điện áp VCE bão hòa 0,2V điểm Q nằm đường tải Rõ ràng từ tín hiệu vào nhỏ làm cho ngõ có tín hiệu lớn có điện áp đỉnh-đỉnh VCC ( có chế độ khuếch đại hợp lý) Dịng IC có giá trị đỉnh-đỉnh(Ip-p) VCC/RC tín hiệu vào lớn mà điện áp phân cực VCC nhỏ dẫn đến tượng hai đầu tín hiệu bị cắt hình 3-21: IC(mA) ICM ICQ Q VCC/2 VCC VCE(V) Hình 3-21 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A bị xén Hoặc điểm Q khơng phân cực đường tải có khả dạng sóng ngõ bị cắt bán kỳ hình 3-22 103 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự IC(mA) ICM Q ICQ VCC/2 VCC VCE(V) Hình 3-22 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp A bị xén bán kì Như chế độ lớp A có chế độ phân cực hợp lý tín hiệu ngõ vào vừa đủ với VCC tín hiệu ngõ khơng bị méo Nhưng trường hợp transistor ln tồn dịng phân cực IC lớn tín hiệu có hay không, transistor tiêu tốn lượng vơ ích, hiệu suất khơng cao Người ta tính hiệu suất cho lớp khuếch đại cao 25% Như nói phần phân cực ổn định nhiệt người ta dùng điện trở RE để hồi tiếp âm nhằm ổn định điểm làm việc Q Khi mắc RE tính ổn định tăng lên hệ số khuếch đại áp AV giảm xuống Khi mắc RE bình thường RE đóng vai trị hồi tiếp điện áp DC hồi tiếp tín hiệu (điện AC) Hồi tiếp DC để ổn định điểm Q hợp lý tín hiệu khơng cần hồi tiếp (nhằm khả khuếch đại tín hiệu lớn), để làm điều người ta mắc thêm tụ điện CE song song với RE hình 3-23 104 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Vcc RC C1 C2 RB1 Vout Q Vin RB2 RE CE Hình 3-23 Phân cực ổn định mạch khuếch đại Khi có tụ CE hình vẽ, tín hiệu qua tụ xuống GND mà không bị hồi tiếp hệ số khuếch đại cải thiện (lớn so với khơng có CE) 3.8.1.2 Thơng số mạch khuếch đại lớp A Điểm Q nằm đường tải Hiệu suất thấp: η  25% 3.8.2 Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B AB có biến áp 3.8.2.1 Đặc điểm Để nâng cao hiệu suất người ta dùng phương cách khuếch đại lớp B, cách người ta phân cực cho điểm làm việc Q nằm vùng tắt Như chưa có tín hiệu transistor hồn tồn khơng làm việc(transistor tắt) khơng có dịng IC qua transistor Khi có tín hiệu vào, bán kỳ dương tín hiệu phân cực cho transistor transistor làm việc, bán kỳ âm tín hiệu transistor phân cực ngược mối nối BE nên transistor trạng thái tắt Như transistor tắt suốt bán kỳ âm tín hiệu hình 3-24 cho thấy điều 105 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự IC(mA) ICmax ICQ Q VCC/2 VCC VCE(V) Hình 3-24 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp B Một điều lưu ý khác: điểm làm việc nằm vùng tắt nên bán kỳ dương transistor dẫn biên độ tín hiệu lớn 0,7V, với điện áp điểm Q đưa từ vùng tắt sang vùng khuếch đại Như bán kỳ dương tín hiệu ngõ bị méo thời gian chờ tín hiệu lên đủ điện áp cho transistor dẫn, để khắc phục tượng méo người ta sử dụng phương pháp cho transistor làm việc chế độ khuếch đại lớp AB Trong lớp khuếch đại người ta phân cực cho điểm làm việc Q cho nằm vùng giáp ranh vùng tắt vùng khuếch đại nhằm để có tín hiệu vào transistor làm việc chế độ khuếch đại mà chờ điện áp tín hiệu lên đủ 0,7 V Điều loại trừ tượng méo lớp B Để transistor làm việc vị trí người ta thường mắc diode vào hai chân B E transistor hình 3-25 106 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Vcc RC RB C2 Vout C1 Q Vin D DIODE Hình 3-25 Phân cực mạch khuếch đại lớp AB Diode ghim điện áp 0,7V đủ làm cho transistor rơi vào trạng thái ngưỡng dẫn để chờ tín hiệu Dạng sóng ngõ hình 3-26 cho thấy tín hiệu ngõ mạch khuếch đại làm việc lớp AB ICmax Q VCC VCE(V) Hình 3-26 Tín hiệu mạch khuếch đại lớp AB Trong khuếch đại điều cần thiết tín hiệu ngõ phải hồn tồn giống tín hiệu ngõ vào có điều phải khuếch đại lớn Nhưng rõ ràng chế độ khuếch đại lớp B hay AB khuếch đại bán kỳ cịn bán kỳ khơng có tín hiệu 107 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự ngõ Để khắc phục vấn đề người ta sử dụng phương pháp khuếch đại đẩy kéo trình bày phần sau 3.8.2.2 Thông số mạch khuếch đại lớp AB Transistor dẫn bán kì tín hiệu ngõ vào Điểm Q nằm biên giới vùng tắt dẫn Hiệu suất thấp: η  78% 3.8.3 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không dùng MBA 3.8.3.1 Dạng mạch +VCC R C1 Rc1 B1 Q1 D1 C3 Vout C2 D2 Q2 Rt Vin R B2 Rc2 Hình 3-27 Mạch khuếch đại đẩy kéo 3.8.3.2 Hoạt động Qua hai điện trở RB1 RB2 điện áp rơi hai diode 1.4V đủ làm cho hai transistor hoạt động chế độ AB, tức điểm làm việc Q Q1 Q2 nằm vùng ranh vùng khuếch đại vùng tắt Ơ bán kỳ đương tín hiệu Q1 hoạt động, Q2 tắt xuất dòng qua RC1 → Q1 → tụ C3 → RL → GND Tụ C3 nạp điện (đường dịng điện hình vẽ) Ở bán kỳ âm tín hiệu Q1 tắt, Q2 hoạt động, nguồn VCC không cấp điện cho Q2 được, lúc tụ C3 đóng vai trị nguồn điện VCC Q2 Tụ xả điện qua Q2 → RC2 → GND → cực âm tụ, dịng điện hình vẽ 108 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Như tồn chu kỳ tín hiệu khuếch đại đưa đến ngõ Hai tụ C1 C2 làm nhiệm vụ lọc tín hiệu (nhiễu thành phần DC tín hiệu) ngồi cịn ngăn cản thành phần DC, khơng cho dịng điện từ VCC vào nguồn tín hiệu (nếu tượng xảy khơng có dịng phân cực DC) Nếu khơng có hai diode (phân cực lớp B) tín hiệu bị méo transistor phải cần điện áp tín hiệu để phân cực, méo gọi méo xuyên tâm Hình 3-28 sau cho ta thấy méo xuyên tâm VCE IC(mA) Méo xuyên t Hình 3-28 Hiện tượng méo xuyên tâm 3.9 BÀI TẬP 3.9.1 Bài tập Mạch khuếch đại mắc E chung hình Vcc R RB C Vout C1 Vin C2 Q R E C3 Với RB = 470kΩ; RC =1kΩ; RE = 200Ω; = 120; Vcc = 12V Bỏ qua ảnh hưởng trở kháng tụ điện 109 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự - Xác định điểm làm việc Q đồ thị đường tải DC AC - Xác định Av, Ai, Z0, Zin Giải: Sơ đồ tương đương thông số h mạch b c C2 + C1 + Vin RB Zin hie hf e.ib RC Vout Zout e - Tổng trở ngõ vào (được xác định dựa vào định luật Ohm): Zin = RB //hie - Tổng trở ngõ ra: Z0  v0  RC i0 V 0 i - AV  R v0 i0 z0  ic RC    C vin ii zin ib hie hie - Ai  i0 v /Z Z   0   AV in iin vin / Z in Z0 3.9.2 Bài tập Mạch khuếch đại mắc C chung hình 110 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Vcc RB C1 Q Vin C2 Vout RE Với RB = 330kΩ, RE = 1.2kΩ, = 120, Vcc = 12V - Xác định điểm làm việc Q đồ thị đường tải DC AC - Xác định Av, Ai, Z0, Zin Giải: Sơ đồ tương đương thông số h mạch: b c C1 + Vin hf e.ib hie RB + e Zin Vout RE C2 Zout Tổng trở ngõ vào (được xác định dựa vào định luật Ohm): Zin = RB // (hie + RE) - Tổng trở ngõ ra: - Z0  V0 I0  RE // Vi 0 hie  1 111 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự - AV  v0 iZ (   1)ib RE (   1) RE  0   1 vin iin Z in ib hie  (   1)ib RE hie  (   1) RE ) - Ai  i0 i0ib RB , do:   (   1) iin ibiin RB  [ hie  (   1) RE ] ib  RB iin RB  [ hie  (   1) RE ] i0  ie  (   1)ib 3.9.3 Bài tập Mạch khuếch đại mắc B chung hình Vcc RC C2 RB Vout Q C1 Vin Cb RE Với RB = 390kΩ, RC =1kΩ, RE = 200, = 100, Vcc = 12V - Xác định điểm làm việc Q đồ thị đường tải DC AC - Xác định Av, Ai, Z0, Zin Giải: Sơ đồ tương đương thông số h 112 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự e c C2 + C1 + Vin hib RE Zin RC -ic Vout Zout b Các thơng số Av, Ai, Zin, Zo tính tương tự trường hợp 3.9.4 Bài tập Cho mạch khuếch tín hiệu E chung sau Vcc = 12V; β = 100; RB1 = 430KΩ; RB2 = 220KΩ; RC = 2KΩ; RE = 1KΩ; Rt = 1KΩ; C1 = C2 = 10µF; CE = 100µF Vcc RC C1 C2 RB1 Vout Q Vin RB2 Rt RE CE a) Tính trở kháng tụ Ci, C0 CE thành phần tín hiệu có tần số f = 10KHz b) Vẽ đường tải DC AC Xác định điểm làm việc tĩnh Q Transistor c) Tính tổng trở vào Zin, tổng trở Zo, độ lợi dòng Ai độ lợi áp Av tầng khuếch đại (bỏ qua ảnh hưởng trở kháng tụ) d) Giả sử tín hiệu (vin) có dạng sine với Vin = 0,1 (Vp), vẽ đồ thị quan hệ v0 vin 113 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự Đáp án: a) Zci = Zco  1,59 ZCE  0,159 b) Q (7,91V; 1,36mA) c) Zin = 1,8K; Zo = 2K; Ai  -65,84; Av  -36,58 d) Tín hiệu ngược pha so với tín hiệu vào có trị đỉnh Vm  1,829V 3.9.5 Bài tập Cho mạch khuếch đại tín hiệu hình vẽ sau Vcc = 20V; β = 100; RB = 430KΩ; RC = 2KΩ; RE = 1KΩ; Rt = 1KΩ; C1 = C2 = 10µF; C3 = 100µF Vcc R R C B C2 Vout C1 Vin Q R R E t C3 a) Vẽ đường tải DC AC Xác định điểm làm việc tĩnh Q Transistor b) Tính tổng trở vào Zin, Tổng trở Zo, độ lợi dòng Ai độ lợi áp Av tầng khuếch đại (bỏ qua ảnh hưởng trở kháng tụ) Đáp án: a) Q (9V; 3,63mA) b) Zin  707; Zo = 2K; Ai = - 66,56; Av = -95,2 114 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự 3.9.6 Bài tập Cho mạch khuếch đại tín hiệu hình vẽ sau +VCC R B1 R C C1 Q1 Vin R B2 R C2 Vout E Với RB1 = 39KΩ, RB2 = 12KΩ, RC = 100Ω, RE = 2KΩ,  = 100, Vcc = 12V; C1 = C2 = 10F a/ Xác định điểm Q đường tải DC AC b/ Tính Av; Ai; Zin; Zo mạch (bỏ qua ảnh hưởng trở kháng tụ) Đáp số: a/ Xác định điểm Q (9,9V, 1mA) b/ Zin = 8,8KΩ ; Zo = 26Ω; Av = 2/2,026 ≈ 1; Ai ≈ 4,3; 3.9.7 Bài tập Cho mạch khuếch đại tín hiệu hình vẽ sau 115 Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự +VCC RB C1 RC Q1 Vin RE C2 Vout Rt Với RB = 270KΩ; RC = 100Ω, RE = 2KΩ, Rt = 1K;  = 100, Vcc = 12V; C1 = C2 = 10F a/ Xác định điểm Q đường tải DC AC b/ Tính Av; Ai; Zin; Zo mạch (bỏ qua ảnh hưởng trở kháng tụ) 116 ... hướng dẫn học tập Điện tử tương tự LỜI NÓI ĐẦU Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự môn Điện tử - Viễn thông biên soạn sử dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên Khoa Kỹ thuật – Công nghệ Xuất... giảng dạy học tập riêng khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại học Thủ Dầu Một Chúng biên soạn sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho giảng viên sinh viên Khoa việc... phẩm hồn thiện lần in ấn sau! Mọi góp ý xin gửi Khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại Học Thủ Dầu Một Tác giả Sách hướng dẫn học tập Điện tử tương tự MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHẤT BÁN DẪN - DIODE