Giáo trình Điện tử tương tự điện tử số

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Nguyễn Thế Vĩnh (Chủ biên) ThS Trần Văn Thương GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ-ĐIỆN TỬ SỐ (DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC) QUẢNG NINH – 2016 LỜI NÓI ĐẦU Hiện lĩnh vực điện tử giới không ngừng phát triển, người ta chế tạo thiết bị bán dẫn lớn điốt, thyristor, tranzistor, tranzitor trường, khuếch đại thuật toán chịu điện áp cao dòng điện lớn thiết bị bán dẫn cực nhỏ vi mạch, vi mạch đa chức năng, vi mạch số, vi mạch điều khiển, vi xử lý phần tử thiết yếu mạch điều khiển thiết bị bán dẫn công suất ứng dụng cơng nghiệp nói Ngày khơng nước phát triển, nước ta thiết bị bán dẫn xâm nhập vào ngành công nghiệp lĩnh vực sinh hoạt, xí nhiệp nhà máy xi măng, thủy điện, giấy, đường, dệt, sợi, đóng tàu sử dụng ngày nhiều thành tựu linh kiện điện tử, minh chứng cho phát triển ngành công nghiệp Với mục tiêu cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước ngày nhiều cơng ty, xí nghiệp dây truyền sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử, vi mạch công tác kỹ thuật đại Cuốn giáo trình “Điện tử tương tự - Điện tử số” mong muốn đáp ứng phần nhỏ u cầu nói Nhằm mục đích hỗ trợ cho việc dạy học môn sở kỹ thuật ngành Công nghệ kỹ thuật điện, Cơ điện, Điện tử, Tự động hóa đồng thời giúp cho cán kỹ thuật, ngành kỹ thuật Điện - Điện tử - Tự động hóa củng cố nâng cao kiến thức ngành nghề, tiếp cận nhanh với thiết bị điện tử tương tự, điện tử số sử dụng nhiều cơng nghiệp Cuốn giáo trình gồm hai phần chương Phần I: Điện tử tương tự Phần II: Điện tử số Ngoài việc giới thiệu thiết bị bán dẫn, cịn có ứng dụng linh kiện mạch điện Bên cạnh cịn có ví dụ minh họa tính tốn thiết kế số mạch điện, điện tử tương tự - điện tử số thơng dụng Giáo trình tác giả: TS Nguyễn Thế Vĩnh Chủ biên ThS Trần Văn Thương Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Chúng tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp bạn đọc Mọi góp ý xin gửi địa chỉ: Bộ môn Kỹ thuật điên - Điện tử, trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Quảng Ninh, năm 2016 PHẦN I: ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương VẬT LIỆU BÁN DẪN 1.1 Cấu trúc lượng nguyên tử Cấu trúc vùng lượng chất rắn tinh thể Như ta biết cấu trúc lượng ngun tử đứng lập có dạng mức rời rạc Khi đưa nguyên tử lại gần nhau, tương tác, mức bị suy biến thành dải gồm nhiều mức sát gọi vùng lượng Đây dạng cấu trúc lượng điển hình vật rắn tinh thể Tuỳ theo tình trạng mức lượng vùng có bị điện tử chiếm chỗ hay khơng, người ta phân biệt vùng lượng khác nhau: Vùng hoá trị (hay cịn gọi vùng đầy), tất mức lượng bị chiếm chỗ, khơng cịn trạng thái (mức) lượng tự Vùng dẫn (vùng trống), mức lượng bỏ trống hay bị chiếm chỗ phần Vùng cấm, khơng tồn mức lượng để điện tử chiếm chỗ hay xác suất tìm hạt Tùy theo vị trí tương đối loại vùng kể trên, xét theo tính chất dẫn điện mình, chất rắn cấu trúc tinh thể chia thành loại (xét 00K) thể hình 1-1 Chúng ta biết, muốn tạo dòng điện vật rắn cần hai trình đồng thời: trình tạo hạt dẫn tự nhờ kích thích lượng q trình chuyển động có hướng hạt dẫn điện tác dụng trường Dưới ta xét tới cách dẫn điện chất bán dẫn nguyên chất (bán dẫn thuần) chất bán dẫn tạp chất mà điểm khác chủ yếu liên quan tới trình sinh (tạo) hạt tự mạng tinh th Vùng cấm E g Eg Vùng hoá trị a) b) c) Hình 1-1 Phân loại vật rắn theo cấu trúc vùng lượng a) Chất cách điện Eg >2eV; b) Chất bán dẫn điện Eg  2eV; c) Chất dẫn điện 1.2 Vật liệu bán dẫn Hầu hết chất bán dẫn có nguyên tử xếp theo cấu tạo tinh thể Hai chất bán dẫn dùng nhiều kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử Silicium Germanium Mỗi nguyên tử hai chất có điện tử ngồi kết hợp với điện tử nguyên tử kế cận tạo thành liên kết hóa trị Vì tinh thể Ge Si nhiệt độ thấp chất cách điện Các nguyên tố thuộc nhóm IV bảng tuần hồn Mendeleep Gecmani (Ge), Silic(Si) nguyên tố có điện tử lớp ngồi Ở điều kiện bình thường điện tử tham gia liên kết hố trị mạng tinh thể nên chúng khơng dẫn điện Hình 1-2 trình bày cấu trúc phẳng mạng tinh thể Gecmani, ngun tử đem điện tử ngồi góp với điện tử nguyên tử khác tạo thành cặp điện tử hoá trị (ký hiệu dấu chấm đậm) Khi kích thích lượng từ bên ngoài, số điện tử bứt khỏi liên kết trở thành điện tử tự dẫn điện kim loại Như chất bán dẫn trở thành chất dẫn điện Bán dẫn gọi bán dẫn hay bán dẫn đơn chất Bán dẫn tạp chất: Hình 1-2 Tinh thể chất bán dẫn nhiệt độ thấp (T00K) Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể, nhiệt làm tăng lượng số điện tử làm gãy số nối hóa trị Các điện tử nối bị gãy rời xa di chuyển dễ dàng mạng tinh thể tác dụng điện trường Tại nối hóa trị bị gãy ta có lỗ trống (hole) Về phương diện lượng, ta nói nhiệt làm tăng lượng điện tử dải hóa trị Hình 1-3 Tinh thể chất bán dẫn nhiệt độ cao (T = 3000K) Khi lượng lớn lượng dải cấm (0,7eV Ge 1,12eV Si), điện tử vượt dải cấm vào dải dẫn điện chừa lại lỗ trống (trạng thái lượng trống) dải hóa trị Ta nhận thấy số điện tử dải dẫn điện số lỗ trống dải hóa trị Nếu ta gọi n mật độ điện tử có lượng dải dẫn điện p mật độ lỗ trống có lượng dải hóa trị Ta có n = p = ni Người ta chứng minh rằng: ni2 = A0.T3 exp( EG/KT) Trong đó: A0 Số Avogadro = 6,203.1023 T: Nhiệt độ tuyệt đối (Độ Kelvin) K: Hằng số Bolzman = 8,62.10-5 eV/0K EG: Chiều cao dải cấm Hình 1-4 Dải cấm Những bán dẫn dẫn điện không tốt Để tăng khả dẫn điện bán dẫn người ta trộn thêm tạp chất vào bán dẫn để bán dẫn có nồng độ hạt dẫn cao gọi bán dẫn tạp chất Bán dẫn tạp có loại loại n loại p 1.3 Các tượng vật lý chất bán dẫn Trong bán dẫn tạp bán dẫn diễn số q trình vật lý ảnh hưởng đến tính chất dẫn điện chúng Ta xét tượng 1.3.1 Hiện tượng ion hóa nguyên tử Khi nguyên tử bị ion hoá phát sinh hạt dẫn tự Kết nghiên cứu cho thấy tích số hai nồng độ hạt dẫn phụ bán dẫn tạp điều kiện cân số: nP.pP = nn.pn = const Ta thấy tăng nồng độ hạt dẫn loại lên lần nồng độ hạt dẫn loại giảm nhiêu lần Như muốn thay đổi nồng độ động tử (hạt dẫn) bán dẫn tạp ta cần thay đổi nồng độ động tử bán dẫn Trong bán dẫn loại n số điện tử tự số ion dương N D+; bán dẫn loại p số “lỗ trống ” luôn số ion âm NA- tạp chất 1.3.2 Hiện tượng tái hợp hạt dẫn Trong bán dẫn ion ln nhận điện tích để trở thành ngun tử trung tính Đó tượng tái hợp Như lần tái hợp bán dẫn lại cặp điện tích bán dẫn lại chuyển sang trạng thái Khi cần quan tâm đến gia tăng nồng độ hạt dẫn phụ chúng có vai trị định chế phát sinh dòng điện dụng cụ bán dẫn mà ta nghiên cứu sau Trong bán dẫn loại n, giảm nồng độ lỗ trống theo thời gian (sự tái hợp lỗ trống với điện tử điều kiện nồng độ điện tử cao) p(t) thì: p(t) = P(0) Trong đó: P(0) - lượng lỗ trống thời điểm t = (là thời điểm sau trình sinh hạt) P - thời gian sống lỗ trống bán dẫn loại n Nó định nghĩa khoảng thời gian mà lượng lỗ trống giảm e lần Tương tự bán dẫn loại P: n(t) = n(0) P, n định tính tác động nhanh (tần số làm việc) dụng cụ bán dẫn 1.3.3 Chuyển động trôi (gia tốc) hạt dẫn điện trường Dưới tác dụng điện trường E hạt dẫn (các điện tích) chuyển động gia tốc theo hướng điện trường tạo nên dịng điện trơi Itr: Itr = qE(n.n + p.P) = Itr n + ItrP Trong : q - Điện tích hạt dẫn E - Cường độ điện trường n,p - Nồng độ điện tử lỗ trống n, P - hệ số gọi độ linh động điện tử lỗ trống 1.3.4 Chuyển động khuếch tán hạt dẫn Do chênh lệch nồng độ mà hạt dẫn khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn, tạo thành dòng khuếch tán Ikt Mật độ dòng khuếch tán theo phương giảm nồng độ có dạng: Iktn = q.Dn Iktp = q.DP Dn, DP hệ số khuếch tán điện tử lỗ trống Dn = 32 cm2/s; DP = 12 cm2/s 1.3.5 Các đặc tính chất bán dẫn 1.3.5.1 Điện trở suất Hai nguyên tố thường chế tạo chất bán dẫn Si (silicium) Ge (gecmanium) có điện trở suất là: Si = 1014mm2/m Ge = 8,9.1012mm2/m Trị số điện trở suất lớn so với chất dẫn điện đồng (Cu) có điện trở suất Cu = 0.017mm2/m, lại nhỏ so với chất cách điện thuỷ tinh có:  = 1018mm2/m 1.3.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Điện trở suất chất bán dẫn thay đổi lớn theo nhiệt độ, nhiệt độ tăng lên điện trở suất chất bán dẫn giảm xuống, khoảng nhiệt độ cao mức  giảm lớn Nhờ vào tính đặc tính người ta chế tạo linh kiện phụ thuộc vào nhiệt độ 1.3.5.3 Ảnh hưởng ánh sáng Điện trở suất chất bán dẫn thay đổi lớn theo cường độ ánh sáng, cường độ ánh sáng tăng lên điện trở suất chất bán dẫn giảm xuống, khoảng nhiệt độ cao mức  giảm lớn Nhờ vào tính đặc tính người ta chế tạo linh kiện phụ thuộc vào cường độ ánh sáng 1.3.5.4 Ảnh hướng độ tinh khiết Một chất bán dẫn tinh khiết có điện trở xuất lớn ta pha tạp chất điện trở suất thay đổi sau: ta tăng tạp chất vào điện trở suất chất bán dẫn giảm ngược lại 1.4 Bán dẫn loại P bán dẫn loại N 1.4.1 Bán dẫn loại n Nếu ta trộn tạp chất thuộc nhóm V bảng hệ thống tuần hoàn Medeleep vào bán dẫn nguyên tử tạp chất với ngun tử lớp ngồi có điện tử tham gia liên kết với nguyên tử bán dẫn, cịn lại điện tử tự Ví dụ hình 1-4 bán dẫn Gecmani (ký hiệu Ge) trộn với asen (As) Tạp chất cho điện tử nên tạo thành bán dẫn loại “cho”, ký hiệu n Hạt dẫn điện (hay gọi động tử) bán dẫn loại “cho” n điện tử với mật độ nn Giả sử ta pha vào Si nguyên tử thuộc nhóm V bảng phân loại tuần hoàn As (Arsenic), Photpho (p), Antimony (Sb) Bán kính nguyên tử As gần bán kính ngun tử Si nên thay nguyên tử Si mạng tinh thể Bốn điện tử As kết hợp với điện tử Si lân cận tạo thành nối hóa trị, dư lại điện tử As Ở nhiệt độ thấp, tất điện tử nối hóa trị có lượng dải hóa trị, trừ điện tử thừa As không tạo nối hóa trị có lượng ED nằm dải cấm cách dẫy dẫn điện khoảng lượng nhỏ chng 0,05eV Điện tử thừa As dải cấm Si Si E Dải dẫn điện Si 0,05eV Si As Si Si Si Si 1,12eV Mức fermi tăng Điện tử thừa As Dải hóa trị nhiệt độ T= K Hình 1-5 Tinh thể chất bán dẫn nhiệt độ cao (T = 3000K) Giả sử ta tăng nhiệt độ tinh thể, số nối hóa trị bị gãy, ta có lỗ trống dải hóa trị điện tử dải dẫn điện giống trường hợp chất bán dẫn Ngồi ra, điện tử As có lượng ED nhận nhiệt để trở thành điện tử có lượng dải dẫn điện Vì ta coi hầu hết nguyên tử As bị Ion hóa (vì khoảng lượng ED dải dẫn điện nhỏ), nghĩa tất điện tử lúc đầu có lượng ED tăng lượng để trở thành điện t t E Dải dẫn điện Dải hãa trÞ Hình 1-6 Dải dẫn điện Nếu ta gọi ND mật độ nguyên tử As pha vào (còn gọi nguyên tử cho donor atom) Ta có: n = p + ND Với n: mật độ điện tử dải dẫn điện P: mật độ lỗ trống dải hóa trị Người ta chứng minh được: n.p = ni2 (npn Nèi hóa trị không đ- ợc thành lập Lỗ trống Si Si Si Is Si Hình 1-7 Bán dẫn loại P Ở nhiệt độ thấp (T = K), tất điện tử có lượng dải hóa trị Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể có số điện tử dải hóa trị nhận lượng vượt dải cấm vào dải dẫn điện, đồng thời có điện tử vượt dải cấm lên chiếm chỗ lỗ trống có lượng EA Nếu ta gọi NA mật độ nguyên tử In pha vào (còn gọi nguyên tử nhận), ta có: p = n + NA p: mật độ lỗ trống dải hóa trị n: mật độ điện tử dải dẫn điện Người ta chứng minh được: n.p = ni2 (p>n) ni mật độ điện tử lỗ trống chất bán dẫn trước pha Chất bán dẫn có số lỗ trống dải hóa trị nhiều số điện tử dải dẫn điện gọi chất bán dẫn loại p o Như vậy, chất bán dẫn loại p, hạt tải điện đa số lỗ trống hạt tải điện thiểu số điện tử 1.4.3 Chất bán dẫn hỗn hợp Ta pha vào Si nguyên tử cho nguyên tử nhận để có chất bán dẫn hỗn hợp Hình 1-8 sơ đồ lượng chất bán dẫn hỗn hợp Hình 1-8 Sơ đồ lượng chất bán dẫn hỗn hợp Trong trường hợp chất bán dẫn hỗn hợp, ta có: n+NA = p+ND n.p = ni2 Nếu ND > NA => n>p, ta có chất bán dẫn hỗn hợp loại N Nếu ND < NA => n d f(A,B,C) = số biến số số chẵn e f(A,B,C) = có biến số = Bài Viết dạng tích chuẩn hàm Bài Viết dạng số hàm Bài Viết dạng số hàm Bài Rút gọn hàm phương pháp đại số (A = MSB) a f1  ABC  ABC  ABCD b f  ( A  BC )  A( B  C )( AD  C ) c f  ( A  B  C)( A  B  C)( A  B  C)( A  B  C) d f  AB  AC  BC e f  ( A  C)( B  C)( A  B) Bài Dùng bảng karnaugh rút gọn hàm sau: (A = MSB) a f ( A, B, C)   (1,3,4) b f ( A, B, C)   (1,3,7) c f ( A, B, C)   (0,3,4,6,7) d f ( A, B, C)   (5,7,13,15) e f ( A, B, C )  ABC  ABC  ABC  ABC f f ( A, B, C, D)   (0,1,5,9,10,15) Bài Xác định Y biết Y  (A  B.C).D Bài 10 Chứng minh số đẳng thức sau: A  A.B  A  B A.B  A.C  BC  A.B  A.C A.B  A.C  (A  C)( A  B) Bài 11 Đơn giản biểu thức sử dụng định lý toán logic Y1  ACD  ACD  ABC  CD Y2  B(AC  AC)  AC  AC Y3  ACD  ABC  D(A  B)  ACD Bài 12 Tối thiểu hàm logic dạng chuẩn tắc tuyển, chuẩn tẵc hội Y1(ABC )   0,2,3,4,6,7 Y 2(ABC )  1,2,3,6,7 Bài 13 Tối thiểu hoá dùng bảng Karnaugh Y(ABCD)  1,2,3,4,5,6,7,12,13 Bài 14 Chứng minh rằng: a) Nếu A = B.C  B.C B  A.C  A.C C  A.B  AB b) Nếu A.B  C.D  A.B  C.( A  D) = A.B  B.D  B.D  A.C.D Bài 15 Hãy sử dụng mạch NAND cửa vào để thực sơ đồ hàm a) Z1  A.B  A.B b) Z  A.B  A.B 182 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]; Lê Thị Hồng Thắm; Giáo trình Kỹ thuật điện tử; Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM [2]; Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh; Cơ sở kỹ thuật điện; NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội; 2001 [3]; Lê Văn Bảng; Lý thuyết mạch điện; NXB Giáo dục; 2005 [4]; Phương Xuân Nhàn, Hồ Anh Tuý; Lý thuyết mạch - tập 1, 2, 3; NXB Khoa học Kỹ thuật; 1993 [5]; Đỗ Huy Giác; Lý thuyết mạch tín hiệu; NXB Khoa học Kỹ thuật; 2003 [6]; Phạm Minh Hà; Kỹ thuật mạch điện tử; NXB KHKT 2002 [7]; Nguyễn Xuân Thụ; Kỹ thuật điện tử; NXB GD 1997 [8]; Paul Horowít,Winfield Hill; The art electronics; Cmbrige - London Newyork; 1980 - 1983 [9]; Nguyễn Xuân Quỳnh; Điện tử công nghiệp; NXB ĐH GD; 1988 [10]; Đỗ Xuân Thụ; Dụng cụ bán dẫn vi điện tử; NXB ĐH GD; 2002 [11]; Ghausi; Electronics circuits; 1992 [12]; Nguyễn Thuý Vân, Kỹ Thuật Số, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2008 [13]; Nguyễn Thuý Vân, Thiết Kế Logic Mạch Số, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 1999 [15] Đào Văn Tân, Kỹ Thuật Số Trong Đo Lường Và Điều Khiển, Nhà xuất Giao Thông Vận Tải, năm 1999 [16] Huỳnh Đắc Thắng, Kỹ Thuật Số Thực Hành, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, năm 2001 183 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ .2 Chương VẬT LIỆU BÁN DẪN 1.1 Cấu trúc lượng nguyên tử 1.2 Vật liệu bán dẫn 1.3 Các tượng vật lý chất bán dẫn .4 1.3.1 Hiện tượng ion hóa nguyên tử .4 1.3.2 Hiện tượng tái hợp hạt dẫn .4 1.3.3 Chuyển động trôi (gia tốc) hạt dẫn điện trường 1.3.4 Chuyển động khuếch tán hạt dẫn 1.3.5 Các đặc tính chất bán dẫn .5 1.3.5.1 Điện trở suất .5 1.3.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 1.3.5.3 Ảnh hưởng ánh sáng 1.3.5.4 Ảnh hướng độ tinh khiết 1.4 Bán dẫn loại P bán dẫn loại N 1.4.1 Bán dẫn loại n 1.4.2 Bán dẫn loại p 1.4.3 Chất bán dẫn hỗn hợp 1.5 Chuyển tiếp P - N 1.6 Phân cực cho chuyển tiếp P-N 10 1.6.1 Phân cực mặt tiếp xúc bán dẫn điện trường 10 1.6.2 Mặt ghép n-p phân cực thuận 11 1.6.3 Mặt ghép n-p phân cực ngược 11 Câu hỏi ôn tập chương 12 Chương ĐIỐT BÁN DẪN 13 2.1 Điốt chỉnh lưu .13 2.1.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động .13 2.1.1.1 Cấu tạo .13 2.1.1.2 Nguyên tắc hoạt động .13 184 2.1.1.3 Đặc tính von - ampe (V/A) điốt .14 2.1.2 Các tham số điốt 15 2.1.2.1 Sơ đồ thay điốt 16 2.1.3 Các mạch ứng dụng điốt chỉnh lưu 17 2.1.3.1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ pha .17 2.1.3.2 Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ chỉnh lưu cầu pha 17 2.1.3.3 Chỉnh lưu bội áp pha .20 2.1.3.4 Các mạch hạn chế biên độ 20 2.1.3.5 Chỉnh lưu hình tia ba pha 22 2.1.3.6 Chỉnh lưu cầu ba pha 23 2.2 Điốt zener .24 2.2.1 Cấu tạo, ký hiệu nguyên tắc hoạt động 24 2.2.2 Các tham số .25 2.2.3 Các ứng dụng .26 2.3 Điốt biến dung (Điốt Varicap) .28 2.3.1 Cấu tạo, ký hiệu nguyên tắc hoạt động 28 2.3.2 Các tham số .28 2.3.3 Các ứng dụng .28 Câu hỏi ôn tập tập chương .29 Chương BIPOLAR JUNCTION TRANZITOR 31 3.1 Cấu tạo ký hiệu quy ước 31 3.2 Nguyên lý làm việc tranzitor 33 3.2.1 Cách mắc tham số chế độ tín hiệu nhỏ 34 3.2.2 Đặc tuyến tĩnh tranzitor 35 3.3 Ba sơ đồ kết nối tranzitor 36 3.3.1 Mạch chung emitơ (EC) .36 3.3.2 Mạch chung bazơ (BC) .38 3.3.3 Mạch chung colectơ (CC) 40 3.4 Phân cực ổn định nhiệt điểm công tác tranzitor 41 3.4.1 Mạch phân cực nguồn cố định 41 3.4.2 Mạch phân cực phân áp 45 3.5 Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dung tranzitor .53 185 3.5.1 Giới thiệu 53 3.5.2 Các chế độ làm việc Tranzitor mạch khuếch đại .53 3.5.2.1 Chọn điểm công tác Tranzistor 55 3.5.2.2 Ổn định điểm công tác tranzistor .56 3.5.2.3 Các cách cấp nguồn cho tranzistor 57 3.5.3 Các tham số xoay chiều đặc tính khuếch đại 59 3.5.3.1 Hệ số khuếch đại 59 3.5.3.2 Đặc tuyến biên độ tần số đặc tính pha tần số .60 3.5.3.3 Đặc tính biên độ .61 3.5.3.4 Hiệu suất η mạch khuếch đại 62 3.5.3.5 Trở kháng (tổng trở) vào, trở kháng mạch khuếch đại 62 3.5.4 Tầng khuếch đại mắc EC chung 62 3.5.5 Tầng khuếch đại mắc BC chung 67 3.5.6 Tầng khuếch đại mắc CC chung 68 3.6 Tranzitor ghép liên tầng 69 3.6.1 Giới thiệu 69 3.6.2 Mạch khuếch đại ghép RC 69 3.7 Khuếch đại công suất 71 3.7.1 Tầng khuếch đại công suất đơn 72 3.7.2 Khuếch đại công suất đẩy kéo 74 3.7.2.1 Khuếch đại công suất đẩy kéo có biến áp .74 3.7.2.2 Khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 76 3.8 Một số cách mắc tranzitor đặc biệt khuếch đại 78 3.8.1 Mắc Darlington 78 3.8.2 Mạch Kackot .79 3.9 Khuếch đại dải rộng khuếch đại xung 79 3.9.1 Phân tích méo dạng xung 79 3.9.2 Sửa méo khuếch đại điện trở 81 Câu hỏi ôn tập tập chương .83 Chương BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG 87 4.1 Giới thiệu 87 4.1.1 Cấu tạo .87 186 4.1.2 Nguyên lý làm việc 88 4.2 Đặc tính thơng số khuếch đại thuật toán 88 4.3 Các mạch ứng dụng 89 4.3.1 Mạch khuếch đại đảo 89 4.3.2 Mạch khuếch đại không đảo 90 4.3.3 Mạch đệm 91 4.3.4 Mạch cộng 91 4.3.4.1 Mạch cộng đảo .91 4.3.4.2 Mạch cộng không đảo 92 4.3.5 Mạch trừ 92 4.4 Các mạch ứng dụng tạo hàm 94 4.4.1 Mạch tích phân 94 4.4.2 Mạch vi phân .94 4.4.3 Một số mạch tạo hàm phi tuyến khuếch đại thuật toán 95 4.4.3.1 Mạch khuếch đại loga .95 4.4.3.2 Mạch khuếch đại đối loga (nâng lên hàm mũ) 96 4.4.3.3 Mạch nhân tương tự mạch luỹ thừa 96 4.4.3.4 Mạch chia mạch khai 97 4.4.3.5 Mạch so sánh tương tự 99 4.4.3.6 Mạch biến đổi trở kháng .102 4.4.4 Khuếch đại vi sai .104 4.4.4.1 Sơ đồ nguyên lý khuếch đại vi sai 104 4.4.4.2 Đặc tính truyền đạt khuếch đại vi sai .106 4.4.4.3 Phân tích phổ tín hiệu khuếch đại vi sai 107 4.4.4.4 Nguồn dòng khuếch đại vi sai .107 4.4.4.5 Tính khuếch đại khuếch đại vi sai 108 4.4.5 Mạch lọc tích cực 109 4.4.5.1 Thực mạch lọc thông thấp 110 4.4.5.2 Mạch lọc thông cao bậc hai 112 4.4.5.3 Mạch chọn lọc tần số mạch lọc thông dải 113 Câu hỏi ôn tập tập chương 115 Chương CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ LỚP 118 187 5.1 Tranzitor trường 118 5.1.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 118 5.1.2 Nguyên lý làm việc 119 5.1.3 Các tham số 121 5.1.4 Tranzistor trường có cực cửa cách li (MOSFET) .121 5.1.4.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 121 5.1.4.2 Nguyên lý hoạt động đặc tuyến von - Ampe 122 5.1.5 Một số ứng dụng Mosfet 125 5.2 Thyristor .126 5.2.1 Cấu tạo, ký hiệu quy ước 126 5.2.2 Nguyên lý làm việc 127 5.2.3 Các tham số 128 5.2.4 Đặc tuyến V – A 129 5.2.5 Một số ứng dụng Thyristor 129 5.2.5.1 Thyristor hoạt động điện xoay chiều 129 5.2.5.2 Mạch đèn khẩn cấp điện 130 5.2.5.3 Mạch chỉnh lưu khống chế kiểu pha xung 131 5.2.5.4 Bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều pha 131 5.2.5.5 Bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều pha 133 Câu hỏi ôn tập tập chương 134 PHẦN II: ĐIỆN TỬ SỐ 135 Chương GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TỬ SỐ 135 6.1 Mở đầu hệ thống điện tử 135 6.2 Phân biệt hệ thống số hệ thống tương tự .135 6.3 Công nghệ số 136 6.4 Các hệ số mã số .137 6.4.1 Hệ thống số nhị phân .138 6.4.2 Liên hệ hệ thống số nhị phân hệ thống số khác 139 6.4.2.1 Hệ đếm thập phân 139 6.4.2.2 Hệ đếm số .140 6.4.2.3 Chuyển số thập phân thành số nhị phân .140 6.4.2.4 Chuyển số nhị phân thành số thập phân .142 188 6.4.2.5 Chuyển đổi hệ số hệ nhị phân 142 6.4.3 Các phép toán số học số nhị phân .143 6.4.4 Hệ thống số thập lục phân .144 6.4.4.1 Hệ đếm số 16 (Hexadecimal) 144 6.4.4.2 Liên hệ hệ số 16 (Hexa), hệ thập phân nhị phân 145 6.4.4.3 Cộng số hex (thập lục phân) 146 6.4.5 Mã BCD, mã thập phân khác, mã chữ-số ASCII 147 6.4.5.1 Mã BCD (Binary Code Decimal) 147 6.4.5.2 Chuyển đổi thập phân sang BCD ngược lại 147 6.4.5.3 So sánh BCD số nhị phân 148 6.4.5.4 Cộng BCD 149 6.4.6 Các mã thập phân khác 150 6.4.6.1 Mã nhị phân 150 6.4.6.2 Mã vạch (mã 5) 151 6.4.7 Mã ASCII (American Nationa Standard Code for Information Interchange) 151 Câu hỏi ôn tập tập chương 153 Chương CÁC HÀM LOGIC .154 7.1 Giới thiệu 154 7.2 Các cổng logic 155 7.2.1 Phân loại cổng logic 155 7.2.2 Cổng AND .155 7.2.2.1 Cổng AND sử dụng điốt .155 7.2.2.2 Cổng AND sử dụng transistor 156 7.2.3 Cổng OR 156 7.2.3.1 Cổng OR sử dụng điốt 156 7.2.3.2 Cổng OR sử dụng transistor 157 7.2.4 Cổng NOT (bộ đảo) 157 7.2.5 Cổng NAND 157 7.2.6 Cổng NOR .158 7.2.7 Cổng EX-OR 159 7.2.8 Cổng EX-NOR 160 7.2.9 Các tính chất định lý rút từ cổng NAND cổng NOR 160 189 7.3 Đại số Boole (Đại số logic) 161 7.3.1 Khái niệm đại số Boolean (đại số logic) 161 7.3.2 Các tính chất quan trọng tập hợp biến logic .162 7.3.3 Các phương pháp biểu diễn hàm logic 162 7.3.3.1 Bảng chân lý 163 7.3.3.2 Biểu thức hàm số 164 7.3.3.3 Biểu diễn bảng Karnaugh 166 7.3.3.4 Sơ đồ logic 169 7.4 Áp dụng định lý Boole để rút gọn biểu thức logic .170 7.5 Bản đồ Karnaugh 171 7.5.1 Nguyên tắc .171 7.5.2 Vẽ bảng karnaugh 171 7.5.3 Chuyển hàm logic vào bảng karnaugh 172 7.5.4 Qui tắc gom nhóm 174 7.5.5 Qui tắc rút gọn 174 7.5.6 Một số ví dụ: 175 7.6 Thiết kế logic tổ hợp 177 7.6.1 Ý nghĩa ký hiệu logic 177 7.6.2 Sự chuyển đổi loại cổng logic 178 7.6.3 Thiết kế mạch logic 179 Câu hỏi ôn tập tập chương 181 TÀI LIỆU THAM KHẢO 183 MỤC LỤC 184 190 ... cận nhanh với thiết bị điện tử tương tự, điện tử số sử dụng nhiều công nghiệp Cuốn giáo trình gồm hai phần chương Phần I: Điện tử tương tự Phần II: Điện tử số Ngoài việc giới thiệu thiết bị bán... thuật điện, Cơ điện, Điện tử, Tự động hóa đồng thời giúp cho cán kỹ thuật, ngành kỹ thuật Điện - Điện tử - Tự động hóa củng cố nâng cao kiến thức ngành nghề, tiếp cận nhanh với thiết bị điện tử tương. .. sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử, vi mạch công tác kỹ thuật đại Cuốn giáo trình ? ?Điện tử tương tự - Điện tử số? ?? mong muốn đáp ứng phần nhỏ u cầu nói Nhằm mục