Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Sửa chữa lắp ráp máy tính Cao đẳng)

TRƢỜNG CÁO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH Mơ đun14: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: SỬA CHỮA LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Tam Điệp 2018 Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Tài liệu Kỹ thuật điện tử đƣợc thực tham gia giảng viên trƣờng Cao đẳng Cơ Điện Xây Dựng Việt Xô thực Trên sở chƣơng trình khung đào tạo, trƣờng Cao đẳng Cơ Điện Xây Dựng Việt Xô, với trƣờng trọng điểm tồn quốc, giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực biên soạn giáo trình Điện tử phục vụ cho công tác dạy nghề Giáo trình đƣợc thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học chƣơng trình đào tạo nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính cấp trình độ Cao đẳng, trung cấp, đƣợc dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo Ninh Bình, ngày 24 tháng 08 năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên: ts Trần Thế Cƣơng Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xơ CHƢƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật điện tử Mã mô đun: MĐ14 Thời gian mô đun: 90 giờ; (Lý thuyết: 35,5giờ; Thực hành, thí nghiệm, tập, thảo luận: 48,5giờ; Kiểm tra: 6giờ) I.Vị chí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Điện tử học sau môn học chung mộn học kỹ thuật điện - Tính chất: Là mơ đun kỹ thuật sở II Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: Giải thích phân tích đƣợc cấu tạo nguyên lý linh kiện kiện điện tử thông dụng Nhận dạng đƣợc xác ký hiệu linh kiện, đọc xác trị số chúng Phân tích đƣợc nguyên lý số mạch ứng dụng nhƣ mạch chỉnh lƣu, mạch khuếch đại tín hiệu - Về kỹ năng: Nhận dạng, phân biệt đƣợc linh kiện điện tử thơng dụng, Xác định đƣợc xác sơ đồ chân linh kiện, kiểm tra đƣợc tình trạng kỹ thuật linh kiện, lắp ráp, cân chỉnh số mạch ứng dụng đạt yêu cầu kỹ thuật an toàn - Về lực tự chủ trách nhiệm Hình thành tƣ khoa học phát triển lực làm việc theo nhóm Rèn luyện tính xác khoa học tác phong công nghiệp III Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô Số TT Thời gian(giờ) Thực hành Thí Tổng Lý nghiệm số thuyết Bài tâọ Thảo luận 12 1.5 2.5 Tên mô đun Bài 1: Linh kiện thụ động Điện trở 1.1 Ký hiệu, phân loại 1.2 Các đọc thông số kiểm tra Tụ điện 1.1 Ký hiệu, phân loại 1.2 Các đọc thông số kiểm tra Cuộn cảm 1.1 Ký hiệu, phân loại 1.2 Các đọc thông số kiểm tra Rơ le 4.1 Cấu tạo 4.2 Nguyên lý làm việc 4.3 Kiểm tra rơ le Bài 2: Điốt bán dẫn Vật liệu bán dẫn 1.1 Chất bán dẫn 1.2 Bán dẫn tạp loại P 1.3 Chất bán dẫn tạp loại N 1.4 Tiếp giáp P - N Cấu tạo Đặc tính làm việc Các thơng số kỹ thuật Phân loại điốt Thực hành 6.1 Nhận dạng 6.2 Xác định cực kiểm tra 6.3 Khảo sát đặc tính Bài : Tranzitor BJT Cấu tạo Đặc tính làm việc 2.1 BJT thuận 1.5 2.5 0.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 12 Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô Kiểm tra 5 5 2.2 BJT ngƣợc Các thông số kỹ thuật 4.Thực hành 4.1 Nhận dạng, phân loại 4.2 Xác định cực 4.3 Kiểm tra BJT 4.4 Khảo sát đặc tính làm việc Kiểm tra Bài : Thyríto - Triac Cấu tạo Đặc tính làm việc 2.1 Thyríto 2.2 Triac Các thơng số kỹ thuật 4.Thực hành 4.1 Nhận dạng, phân loại 4.2 Xác định cực 4.3 Kiểm tra tình trạng kỹ thuật 4.4 Khảo sát đặc tính làm việc Bài : Tranzitor trƣờng Cấu tạo 1.1 JFET 1.2 MOSFET Đặc tính làm việc 2.1 JFET 2.2 MOSFET Các thông số kỹ thuật 4.Thực hành 4.1 Nhận dạng, phân loại 4.2 Xác định cực 4.3 Kiểm tra tình trạng kỹ thuật 4.4 Khảo sát đặc tính làm việc Bài : Một số linh kiện đặc biệt Các phần tử quang 1.1 Điốt quang 1.2 Tranzitor quang 1.3 Triac quang Các ghép quang 2.1 Điốt – Tranzitor quang 2.2 Điốt – Triac quang 1.5 Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 10 3 5 2 Vi mạch Kiểm tra Bài 7: Mạch nguồn chiều Khái quát chung 1.1 Nhiệm vụ 1.2 Phân loại Bộ nguồn dải hẹp 2.1 Mạch chỉnh lƣu 2.2 Mạch lọc DC 2.3 Mạch ổn áp Bộ nguồn dải rộng 3.1 Sơ đồ khối 3.2 Sơ đồ nguyên lý 3.3 Thực hành khảo sát mạc Bài 8: Mạch khuếch đại tín hiệu Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Các yêu cầu 1.3 Phân loại Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 2.1 Mạch khuếch đại E chung 2.2 Mạch khuếch đại C chung 2.3 Mạch khuếch đại B chung 2.4 Các phƣơng pháp ghép tầng Mạch khuếch đại công suất 3.1 Mạch khuếch đại công suất đơn 3.2 Mạch khuếch đại đẩy kéo Bài 9: Khuếch đại thuật toán Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Các tính chất Các mạch ứng dụng 2.1 Mạch khuếch đại 2.2 Mạch công trừ 2.3 Mạch vi, tích phân 2.5 Mạch lọc tín hiệu 2.6 Mạch khuếch đại vi sai Kiểm tra Cộng: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 2 16 1 10 11 1 10 1 2 1 3 4.0 1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25 2.5 1.0 1.0 0.5 1.5 0.75 10 0.25 3.5 0.75 4.5 2 1 90 2.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 4.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 35.5 6.0 48.5 2 Mục lục Bài 1: Linh kiện thụ động………………………………………… Bài 2: Điốt………………………………………………………….31 Bài 3: Tranzitor BJT……………………………………………………….44 Bài 4: Thyristo, triac……………………………………………………….59 Bài 5: Tranzitor trƣờng …………………………………………………….71 Bài 6: Một số linh kiện đặc biệt…………………………………………….84 Bài 7: Mạch nguồn chiều ………………………………………………88 Bài 8: Mạch khuếch đại tín hiệu: …………………………………………….102 Bài 9: Mạch khuếch đại thuật toán……………………………………………125 Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mục tiêu: - Trình bày đƣợc đặc điểm cấu trúc, tính chất làm việc phạm vi ứng dụng linh kiện thụ động, - Nhận dạng, phân loại xác định đƣợc thông số linh kiện thụ động; - Kiểm tra đƣợc tình trạng kỹ thuật linh kiện thụ động Nội dung: 1.Điện trở 1.1 Định nghĩa, phân loại 1.1.1 Định nghĩa Định nghĩa: Điện trở linh kiện có chức hạn chế dịng điện mạch Chúng có tác dụng nhƣ mạch điện chiều lẫn xoay chiều chế độ làm việc điện trở không bị ảnh hƣởng tần số nguồn xoay chiều + Kí hiệu hình biểu diễn: Hình 2-1 Kí hiệu điện trở + Đơn vị: - Đơn vị : Ohm (  ) - Một số đơn vị khác:  Miliôm (mΩ): 1mΩ = 10-3 Ω;  Kiloôm (KΩ): 1KΩ = 103Ω  Megaôm(MΩ): 1MΩ = 106Ω 1.1.2 Phân loại Điện trở phân loại dựa vào cấu tạo hay dựa vào mục đích sử dụng mà có nhiều loại khác a, Tuỳ theo kết cấu điện trở mà ngƣời ta phân loại:  Điện trở than (carbon resistor) Ngƣời ta trộn bột than bột đất sét theo tỉ lệ định trị số khác Sau đó, ngƣời ta ép lại cho vào ống Bakelite Kim loại ép sát hai đầu hai dây đƣợc hàn vào kim loại, bọc kim loại bên để giữ cấu trúc bên đồng thời chống cọ xát ẩm Ngoài ngƣời ta sơn vòng màu biết trị số điện trở Loại điện trở dễ chế tạo, độ tin cậy tốt Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô nên rẻ tiền thơng dụng Điện trở than có trị số từ vài Ω đến vài chục MΩ Công suất danh định từ 0,125 W đến vài W.(hỡnh 2-2) Dây dẫn Lớp phủ êpôxi Nắp kim loại Líp ®iƯn trë Lâi gèm Hình 2-2: Mặt cắt điện trở màng cacbon  Điện trở màng kim loại (metal film resistor) Loại điện trở đƣợc chế tạo theo qui trình kết lắng màng Ni – Cr thân gốm có xẻ rãnh xoắn, sau phủ lớp sơn Điện trở màng kim loại có trị số điện trở ổn định, khoảng điện trở từ 10 Ω đến MΩ Loại thƣờng dùng mạch dao động có độ xác tuổi thọ cao, phụ thuộc vào nhiệt độ Tuy nhiên, số ứng dụng khơng thể xử lí cơng suất lớn có cơng suất danh định từ 0,05 W đến 0,5 W Ngƣời ta chế tạo loại điện trở có khoảng cơng suất danh định lớn từ W đến 1000 W với khoảng điện trở từ 20 Ω đến MΩ Nhóm cịn có tên khác điện trở công suất  Điện trở oxit kim loại (metal oxide resistor) Điện trở chế tạo theo qui trình kết lắng lớp oxit thiếc SiO2 Loại có độ ổn định nhiệt cao, chống ẩm tốt, công suất danh định từ 0,25 W đến W  Điện trở dây quấn (wire wound resistor) Làm hợp kim Ni – Cr quấn lõi cách điện sành, sứ Bên đƣợc phủ lớp nhựa cứng lớp sơn cách điện Để giảm tối thiểu hệ số tự cảm L dây quấn, ngƣời ta quấn ½ số vịng theo chiều thuận ½ số vịng theo chiều nghịch Điện trở xác dùng dây quấn có trị số từ 0,1 Ω đến 1,2 MΩ, công suất danh định thấp từ 0,125 W đến 0,75 W Điện trở dây quấn có cơng suất danh định cao cịn đƣợc gọi điện trở công suất Loại gồm hai dạng: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xơ - Ống có trị số 0,1 Ω đến 180 kΩ, công suất danh định từ W đến 210 W - Khung có trị số Ω đến 38 kΩ, công suất danh định từ W đến 30 W * Điện trở ôxýt kim loại: Điện trở ôxýt kim loại đƣợc chế tạo cách kết lắng màng ôxýt thiếc thuỷ tinh đặc biệt Loại điện trở có độ ẩm cao, khơng bị hƣ hỏng q nóng không bị ảnh hƣởng ẩm ƣớt Công suất danh định thƣờng 1/2W với dung sai  2% b, Phân loại theo tính chất cơng dụng:  Điện trở thƣờng: Là loại điện trở đƣợc sử dụng rộng rài Nó có số đặc điểm nhƣ sau: - Cơng suất nhỏ, khả chịu dịng thấp - Có kích tƣớc nhỏ - Trị số điện trở nằm phạm vi rộng  Điện trở công suất: Là loại điện trở dây quấn có khả cho phếp tiêu thụ công suất lớn Loại điện trở thƣờng có kích thƣớc lớn trị số điện trở nhỏ đƣợc dùng nhiều mạch nguồn mạch khuếch đại công suất  Biến trở (Vairable Resistor: VR) (chiết áp) + Định nghĩa: loại điện trở R thay đổi đƣợc giá trị khoảng Nó thƣờng có chân (đối với biến trở đơn) + Kí hiệu, hình dáng thực tế biến trở: - Cấu tạo: gồm điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc 270o Có trục xoay nối với trƣợt làm than (cho biến trở dây quấn) hay làm kim loại (biến trở than), trƣợt Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 10 trở nhỏ (thƣờng vài Ω) hai chân E transistor công suất xuống mass Khi transistor chạy mạnh, nhiệt độ tăng, IC tăng tức IE làm VE tăng dẫn đến VBE giảm 3.3.2 Mạch đẩy kéo ghép trực tiếp Mạch khuếch đại cơng suất ghép trực tiếp mục đích để bù méo tạo tín hiệu đối xứng chống méo xuyên giao, đựơc sử dụng chủ yếu cặp Tranzito hổ bổ đối xứng (là tranzito có thơng số kỹ thuật hồn tồn giống nhƣng khác loại PNP NPN, đồng thời chất cấu tạo) (hình 4-19) Nhiệm vụ linh kiện mạch: C: Tụ liên lạc tín hiệu ngõ vào Rt: Điện trở tảI tầng khuếch đại công suất Q1, Q2: Cặp tranzito khuếch đại công suất hổ bổ đối xứng Mạch có đặc điểm nguồn cung cấp cho mạch phải nguồn đối xứng, không đảm bảo yếu tố dạng tín hiệu dễ bị méo nên thông thƣờng nguồn cung cấp cho mạch thƣờng đƣợc lấy từ nguồn ổn áp Hoạt động mạch: Mạch đƣợc phân cực với thiên áp tự động bán kỳ dƣơng tín hiệu Q1 dẫn dịng điện nguồn dƣơng qua tải Rt, Q2 tắt khơng cho dịng điện nguồn qua tải bán kỳ âm tín hiệu Q2 dẫn dòng nguồn âm qua tảI Rt, Q1 tắt Mạch có ƣu điểm đơn giản, chống méo hài, hiệu suất lớn điện áp phân cực ngõ  0v nên ghép tín hiệu tải trực tiếp Nhƣng dễ bị méo xuyên giao cần nguồn đối xứng làm cho mạch điện cồng kềnh, phức tạp đồng thời dễ làm hƣ hỏng tải Tranzito bị đánh thủng Để khắc phục nhƣợc điểm thông thƣờng ngƣời ta dùng mạch ghép dùng tụ +Vcc Q1 C Vi Rt Vo Q2 -Vcc Hình 4.19: Mạch khuếch đại công suất Mch khuch ghộp tng đẩyi kéocụng ghÐp suất trùc tiÕp 3.3.2 Mạch đẩy kéo ghép dùng tụ (hình 4-20) Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 120 trực tiếp +Vcc R1 Q1 R3 VR C1 Vi + C2 R2 R4 Q3 Vo Rt Q2 4.20: Mạch khuếch đại công suất MchHình khuch iđẩy cụng ghộp kÐosuất ghÐp tô dùng tụ điện Nhiệm vụ linh kiện mạch: Q1, Q2: Cặp tranzito khuếch đại cơng suất Q3: Đảo pha tín hiệu R1, R2: Phân cực cho Q1, Q2 đồng thời tải Q3 R3, VR: Lấy phần điện áp chiều ngõ quay kết hợp với R4 làm điện áp phân cực cho Q3 làm hồi tiếp âm điện áp ổn định điểm làm việc cho mạch C1: Tụ liên lạc tín hiệu ngõ vào C2: Tụ liên lạc tín hiệu ngõ đến tải Mạch có đặc điểm có độ ổn định làm việc tƣơng đối tốt, điện áp phân cực ngõ Vo  Vcc mạch làm việc tốt Nhƣng có nhƣợc điểm dễ bị méo xuyên giao chọn chế độ phân cực cho tranzito Q1, Q2 khơng phù hợp tín hiệu ngõ vào có biên độ khơng phù hợp với thiết kế mạch phần tín hiệu ngõ quay trở theo đƣờng hồi tiếp âm làm giảm hiệu suất mạch để khắc phục nhƣợc điểm ngƣời ta dùng mạch có dạng sau: +Vcc R1 D1 C3 Q1 R3 + C2 + R2 VR D2 Vi C1 R4 Q3 Q2 Vo Rt H×nh 4.21: Mạch khuếch đại công Mch khuch i cụng sut ghộp dựngsuất t in đẩy kéo ghép tụ cải tiến Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 121 Trong C3: Lọc bỏ thành phần xoay chiều tín hiệu D1, D2:Cắt rào điện áp phân cực cho Q1 Q2, Trên thực tế mạch dùng từ đến điôt loại để cắt rào điện Ngồi với phát triển cơng nghệ chế tạo linh kiện mạch công suất thƣờng đƣợc thiết kế sẵn dƣới dạng mạch tổ hợp (IC) tiện lợi cho việc thiết kế mạch thay sửa chữa Các thực hành Bài thực hành 1: Thực hành lắp ráp mạch cực E chung (E-C) - Lắp ráp mạch: Mạch khuếch đại mắc theo kiểu E-C: Theo sơ đồ mạch điện +V +V Nguån Nguồncung cungcÊp cấp Rc Rb1 Ngâ Vi: Vi: Ngõ vàovµo Re Rb1 V 0: Ngõ Vo: Ngâ Nguån Nguồncung cungcÊp cấp Rc Vo: V0 Ngâ : Ngõrara Vi: Vi: NgõNgâ vàovµo Re Rb2 Rc = 1KΩ Re = 100Ω Rb1 = 22KΩ Rb2 = 1,8KΩ Rc = 1KΩ Re = 100Ω Rb1 = 220KΩ - Cho nguồn cung cấp điều chỉnh đƣợc từ - 12 v vào mạch điện tăng dần điện áp, ghi lại số liệu cho nhận xét mối tƣơng quan yếu tố: Điện áp 3v Vc Vb 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v 11v 12v - Cho tín hiệu hình sin ngõ vào 1vpp Quan sát dạng sóng ngõ vào ngõ tăng nguồn cho nhận xét Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 122 - Lần lƣợt giữ nguồ mức 3v, 6v, 12v tăng dần biên độ tín hiệu ngõ vào đến 3vpp quan sát dạng sóng cho nhận xét - Thực tính hệ số khuếch đại dịng điện điện áp trƣờng hợp Bài thực hành 2: Thực hành lắp ráp mạch cực B chung (B-C) - Mạch mắc theo kiểu B-C: Theo sơ đồ mạch điện +V Nguồn cung cấpcÊp Nguån cung Rc Rb1 Ngâ VVo: ra 0: Ngõ Vi: Ngõ vào Vi: Ngâ vµo Rb2 Rc = 1KΩ Re = 100Ω Re Rb1 = 22KΩ Rb2 = 1,8KΩ - Cho nguồn cung cấp điều chỉnh đƣợc từ – 12 v vào mạch điện tăng dần điện áp, ghi lại số liệu cho nhận xét mối tƣơng quan yếu tố: Điện áp 3v Vc Vb 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v 11v 12v - Cho tín hiệu hình sin ngõ vào 1vpp Quan sát dạng sóng ngõ vào ngõ tăng nguồn cho nhận xét - Lần lƣợt giữ nguồ mức 3v, 6v, 12v tăng dần biên độ tín hiệu ngõ vào đến 3vpp quan sát dạng sóng cho nhận xét - Thực tính hệ số khuếch đại dịng điện điện áp trƣờng hợp Bài thực hành 3: Thực hành lắp ráp mạch cực C chung (C-C) - Mắc mach theo kểu C-C: Theo sơ đồ mạch điện Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 123 +V Rb1 VVi: i: Ngõ Ngâvào vµo Nguồn cung cung cấp Nguån cÊp Rc V 0: Ngõ Vo: Ngârara Rb2 Re = 1KΩ Rb1 = 22KΩ Rc = 100Ω Rb2 = 1,8KΩ - Cho nguồn cung cấp điều chỉnh đƣợc từ – 12 v vào mạch điện tăng dần điện áp, ghi lại số liệu cho nhận xét mối tƣơng quan yếu tố: Điện áp 3v Vc Vb 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v 11v 12v - Cho tín hiệu hình sin ngõ vào 1vpp Quan sát dạng sóng ngõ vào ngõ tăng nguồn cho nhận xét - Lần lƣợt giữ nguồn mức 3v, 6v, 12v tăng dần biên độ tín hiệu ngõ vào đến 3vpp quan sát dạng sóng cho nhận xét - Thực tính hệ số khuếch đại dòng điện điện áp trƣờng hợp Bài thực hành 4: Thực hành lắp ráp mạch Cascode - Lắp ráp mạch: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 124 +Vcc R1 R4 C4 + C1 Q1 + R2 Vo C2 C3 + R3 + Vi Vo Q2 R5 R1 = 22KΩ, R2 = 10KΩ, R3 = 1,8 KΩ, C1 = 047/ 50v; C2 = C3 = C4 = 10àF/ 50v - Khảo sát mạch điện: Cấp nguồn cho mạch điện 12vdc Đo điện áp phân cực chân B, C, E tranzito để ghi lại số liệu trạng thái phân cực tĩnh Cho tín hiệu ngõ vào dạng sin có biên độ 2vpp quan sát dạng sóng ngõ vào ngõ cho nhận xét Dùng VOM đo lại chế độ phân cực để có nhận xét dạng mạch chƣa có tín hiệu vào có tín hiệu vào Cho tín hiệu ngõ vào có dạng xung vuông 2vpp tần số 1KHz thực lại công việc cho nhận xét - Xác định hệ số khuếch đại dòng điện điện áp mạch điện - Thay đổi giá trị R1, R2, R3, R4 cho nhận xét hệ số khuếch đại tín hiệu Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 125 BÀI 9: Khuếch đại thuật tốn Mục tiêu: - Trình bày đƣợc khái niệm bản, tính chất khuếch đại thuật tốn; - Vẽ phân tích đƣợc sơ đồ mạch điện ứng dụng khuếch đại thuật toán; - Lựa chọn, kiểm tra linh kiện lắp ráp đƣợc mạch ứng dụng hoạt động theo yêu cầu Nội dung: Khái quát chung 1.1 Khái niệm: Khuếch đại thuật toán (viết tắt OA) mạch khuếch đại tín hiệu có số đặc điểm nhƣ sau: - Có tổng trở đầu vào lớn : Zv ~ ∞ Để đạt đƣợc điều phầm tử sử dụng mạch khuếch đại thuật toán Mosfet - Có tổng trở đầu nhỏ ZR ~ 0; - Có hệ số khuếch đại lớn: Thơng thƣờng mạch khuếch đại thuật tốn có hệ số khuếch đại K = 103 ÷ 105 Cấu trúc mạch khuếch đại thuật tốn bao gồm: - Có cửa vào đƣợc ký hiệu P N - Có cửa Điện áp đầu mạch kết khuếch đại hiệu tín hiệu điện áp đầu vào: UR = K(UP – UN) Nếu UP = Ta có UR = - KUN, nhƣ điện áp đầu ngƣợc dấu ngƣợc pha so với tín hiệu điện áp đặt vào cửa N cửa vào N đƣợc gọi cửa đảo đƣợc ký hiệu dấu (-) Nếu UN = Ta có UR = KUP, nhƣ điện áp đầu đấu dấu pha so với tín hiệu điện áp đặt vào cửa P cửa vào P đƣợc gọi cửa không đảo đƣợc ký hiệu dấu (+) Trong sơ đồ mạch điện mạch khuếch đại thuật toán đƣợc biểu diễn nhƣ sau: P + Ra N - Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xơ 126 1.2 Một số tính chất khuếch đại thuật tốn 1.2.1 Tính chất 1: Khi có tín hiệu điện áp đặt vào cửa vào cửa vào có dòng điện Gọi dòng điện vào cửa vào lần lƣợt I0+ I0- Ta có : I0 + = UP ZV UN ~ Do ZV ~ ∞; ~ I0 + = Do ZV ~ ∞; ZV Nhƣ tính chất ta phát biểu nhƣ sau: Trong mạch khuếch đại thuật tốn dịng điện cửa vào nhỏ coi 1.2.2 Tính chất 2: Từ biểu thức quan hệ tín hiệu điện áp với thành phần tín hiệu điện áp cửa vào ta có: UR = K(UP – UN) Suy ra: UP – UN = UR K ~ (Do K lớn) Vì ta coi: UP ~ UN Nhƣ tính chất khuếch đại thuật tốn ta phát biểu nhƣ sau: Ở trạng thái ổn định điện áp cửa vào sấp sỉ Đây tính chất quan mà ta dựa vào để phân tích ứng dụng khuếch đại thuật toán Một số ứng dụng khuếch đại thuật toán Trong kỹ thuật điện tử khuếch đại thuật tốn có nhiều ứng dụng Sau xin đƣợc giới thiệu số ứng dụng chúng: 2.1 Khuếch đại tín hiệu: Một ứng dụng OA dùng để khuếch đại tín hiệu Trong mạch khuếch đại tín hiệu ta có mạch khuếch đại tín hiệu đảo pha khuếch đại đồng pha cụ thể nhƣ sau: 2.1.1 Mạch khuếch đại đảo Khi sử dụng OA để khuếch đại đảo pha tín hiệu ta có sơ đồ nguyên lý nhƣ sau: Rht Iht R1 I1 u v Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô + 127 ur Tín hiệu cần khuếch đại đƣợc đƣa vào cửa N qua điện trở R1, Cửa P đƣợc nối GND, Giữa cửa N đƣợc nối hồi tiếp qua điện trở Rht Vơi sơ đồ nhƣ ta xác định đƣợc quan hệ điện áp vào nhƣ sau: I1 = (UV - UN)/R1 , Iht = (UN - Ur)/Rht I1 = Iht ( Vì I0- =0) Và UN = UP = ta có: UV/R1 = - Ur/Rht Cuối ta có biểu thức rút nhƣ sau: Ur = - Rht Uv= - k Uv R1 Trong biểu thức dấu trừ thể điện áp đầu ngƣợc dấu ngƣợc pha so với tín hiệu điện áp đầu vào K hệ số khuếch đại mạch với Rht K= R1 2.1.2 Mạch khuếch đại không đảo: Khi sử dụng khuếch đại thuật tốn để khuếch đại tín hiệu không đảo ta sử dụng sơ đồ mạch nguyên lý nhƣ sau: uv + ur - R0 Rht Với sơ đồ nhƣ ta có: ur R0 = UP,TĐH UN =CĐ Việt Xô Khoa Điệnu–v Điện Rht + R0 ur = 128 Rht + R0 Rht + R0 uv = kuv , với k = R0 R0 Nhƣ qua biểu thức ta thấy mạch thực khuếch đại tín hiệu với hệ số khuếch đại k 2.2 Mạch cộng thành phần tín hiệu: Trong trƣờng hợp ta phải thực cộng nhiều thành phần tín hiệu ta sử dụng mạch ứng dụng khuếch đại thuật toán nhƣ sau: 2.2.1 Mạch cộng đảo: Khi cộng đảo nhiều thành phần tín hiệu ta sử dụng sơ đồ mạch nguyên lý Rht Iht nhƣ sau: u1 u2 ui un I1 R1 I2 R2 Ii Ri In Rn - ur + Trong sơ đồ mạch giả sử ta cần cộng n thành phần tín hiệu điện áp u1, u2 un Khi thành phần tín hiệu đƣợc dẫn qua điện trở R 1, R2, Rn đƣa vào cổng đảo OA Cửa không đảo OA đƣợc nối GND Cũng tƣơng tự nhƣ mạch khuếch đại đảo ta thực nối hồi tiếp với cửa đảo qua điện trở hội tiếp Rht Phân tích sơ đồ ta nhận thấy: I1 + I2 + +In = Iht ( I0- = 0); Và: u2 - UN , … , I = un - UN , Iht = UN – ur u1 - UN , n I2 = I1 = Rht Rn R2 R1 Trong đó: UN = UP = Vì ta có: u1 R1 + u2 R2 +…+ Un Rn =- Ur Rht Từ kết ta rút đƣợc quan hệ điện áp với thành phần tín hiệu điện áp đầu vào nhƣ sau: Rht u + Rht ur–=Điện -( TĐH 1CĐ Việt Xô Khoa Điện Rht 129 R1 R2 n Hay: ur = -∑ i =1 u2 + …+ Rn un ) Rht u i Ri 2.2.2 Mạch cộng không đảo: Khi thực mạch cộng khơng đảo thành phần tín hiệu điện áp dùng khuếch đại thuật toán ta tiến hành kết nối mạch điện nhƣ sau: - Các thành phần tín hiệu đầu vào đƣợc dẫn qua điện trở có trị số đƣa vào cửa không đảo; - Cửa đảo đƣợc nối qua điện trở R0 xuông GND - Nối hồi tiếp cử đảo với đầu qua điện trở hồi tiếp Sơ đồ nguyên lý mạch nhƣ sau: u1 u2 ui un I1 R I2 R Ii R In R + ur - R0 Rht Ta tiến hành phân tích sơ đồ rút đƣợc kết nhƣ sau: I1 + I2 + + In = 0; Hay: u1 - uP u2 - uP + + u1 - uP + = R R R Từ ta có: u1 + u2 + + un = nup Mặt khác ta lại có: u p = uN = ur R0 R0 + Rht Vì ta có kết nhƣ sau: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô nR0 130 R0 + Rht nR0 n Σui i=1 ur = R0 + Rht (u1 + u2 +…+ un) = Kết cuối ta có: R0 + Rht ur = nR0 n Σui i=1 Trƣờng hợp : Rht =( n-1)R0 đó: n ur = ui Σ i=1 2.3 Mạch vi phân: Khi muốn thực phép vi phân tín hiệu đầu vào dùng khuếch đại thuật toán ta sử dụng sơ đồ mạch điện nhƣ sau: R uv ic iR C - ur + Với sơ đồ mạch điện nhƣ ta có: ic = iR Với ic = C duv , iR = dt ur R Vì ta có biểu thức ur theo uv nhƣ sau: duv ur = - RC dt 2.3 Mạch tích phân: Khi muốn thực phép tích phân tín hiệu đầu vào dùng khuếch đại thuật toán ta sử dụng sơ đồ mạch điện nhƣ sau: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 131 C ic uv iR R - ur + Với sơ đồ mạch điện nhƣ ta có: ic = iR Với ic = C d(uN – ur) , iR = dt uv - uN R Do uN = up = Vì ta có biểu thức ur theo uv nhƣ sau: ur = - ∫duv dt RC Thực hành 3.1 Cơ sở vật chất: Để tín hành thực hành khảo sát mạch ứng dụng khuếch đại thuật toán ta cần chuẩn bị trạng thiết bị, dụng cụ vật tƣ sau: - Mô đun thực hành điện tử - Bo cắm đa năng, dây cắm kết nối; - Đồng hô đo điện vạn - IC khuếch đại thuật toán (LM324,HA17324) - Điện trở loại - Tụ điện loại IC LM324, HA17324 có sơ đồ chân nhƣ sau: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xơ 132 3.2 Trình tự thực hiện: Bƣớc 1: Lựa chọn, kiểm tra linh kiện, Bƣớc 2: Kết nối mạch điện theo sơ đồ ứng dụng; Bƣớc 3: Kiểm tra tính đắn mạch điện kết nối Bƣớc 4: Bật công tắc nguồn, thay đổi tín hiệu đầu vào đo điện áp đầu so sánh với kết tính tốn theo biểu thức để rút kết luận Bƣớc 5: Thay đổi thông số phần tử mạch thực tƣơng tự nhƣ Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 133 Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 134 ... Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xơ 32 ngƣợc chiều điện trƣờng Dịng điện tử dòng lỗ trống hợp thành dòng điện bán dẫn nhiệt độ tăng dịng điện lớn E -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> A dòng điện tử ... tăng dịng điện lớn E -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> A dòng điện tử -> + -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> -> o -> -> dßng lỗ trống B _ E Bỏn dn cht l bán dẫn có pha thêm chất khác vào Tùy... Kiểm tra: 6giờ) I.Vị chí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Điện tử học sau môn học chung mộn học kỹ thuật điện - Tính chất: Là mơ đun kỹ thuật sở II Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: Giải thích