Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề Công nghệ ô tô Cao đẳng)

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: CƠNG NGHỆ ƠTƠ TRÌNH ĐỘ: Cao Đẳng – Trung Cấp (Ban hành kèm theo Quyết định Số: ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 năm 2017 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 Nghề công nghệ ôtô dạy trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ôtô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình đƣợc biên soạn nhằm cung cấp cho ngƣời đọc kiến thức linh kiện điện tử phƣơng pháp phân tích mạch điện tử Nội dung giáo trình chủ yếu dựa vào giáo trình kỹ thuật điện tử trƣờng ĐH Cần Thơ Cuốn giáo trình đƣợc viết thành 06 chƣơng: CHƢƠNG 1: LINH KIỆN ĐIỆN T TH ĐỘNG CHƢƠNG 2: LINH KIỆN ĐIỆN T T CH C C CHƢƠNG 3: M CH IO CHƢƠNG 4: M CH PH N C C V NHỎ NG JT KHU CH Đ I T N HIỆU CHƢƠNG 5: M CH PH N C C V NHỎ NG T KHU CH Đ I T N HIỆU CHƢƠNG 6: M CH N P Công suất nhỏ Vì trình độ thời gian có hạn, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong đƣợc đóng góp q báu từ Q Thầy bạn đọc … , ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn ThS Trần Thanh Toàn MỤC LỤC  GIÁO TRÌNH Error! Bookmark not defined LỜI GIỚI THIỆU GI O TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN CHƢƠNG 1: LINH KIỆN ĐIỆN T TH ĐỘNG CHƢƠNG 2: LINH KIỆN ĐIỆN T T CH C C 30 CHƢƠNG 3: M CH IO 41 CHƢƠNG : M CH PH N C C V KHU CH Đ I T N HIỆU NHỎ NG JT 49 CHƢƠNG 5: M CH PH N C C V KHU CH Đ I T N HIỆU NHỎ NG T 62 CHƢƠNG 6: M CH N P Công suất nhỏ 72 T I LIỆU THAM KHẢO 78 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật điện Mã mô đun: CMH10 I Vị trí, tính chất mơn học: /- Vị trí: Là mơn học thuộc nhóm Các mơn học chuyên môn” Môn học yêu cầu phải đƣợc bố trí giảng dạy trƣớc mơ đun có liên quan đến mạch điện tử /- Tính chất: Là môn học cung cấp cho ngƣời học kiến thức linh kiện điện tử, mạch điện tử bản; cung cấp k tính tốn thơng số mạch điện tử Môn học tảng cho mơ đun có liên quan đến mạch điện tử II Mục tiêu môn học: /- Ki n thức: Trình bày đƣợc định ngh a, ký hiệu, đặc tính linh kiện điện tử Giải thích đƣợc hoạt động mạch ch nh lƣu lọc điện Giải thích đƣợc nguyên lý mạch phân cực; mạch khuếch đại; mạch n áp; mạch dao động /- Kỹ n ng: Nhận biết đƣợc LKĐT Thay đƣợc LKĐT tƣơng đƣơng Đọc đ ng giá trị, thơng số LKĐT Tính tốn đƣợc thông số mạch điện phân cực khuếch dại /- N ng ực tự chủ, tự chịu tr ch nhiệm: Tích cực học tập Nghiên cứu giảng, tìm hiểu thêm nội dung internet mạng III Nội dung môn học: CHƢƠNG : LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ Đ NG Mã chƣơng: CMH 13 - 01 Giới thiệu ài cung cấp cho học sinh kiến thức vai trò, tham số phần tử điện tử thụ động mạch điện nhƣ: R, L, C cách thức tính tốn mạch điện tử có chứa phẩn tử Mục tiêu bài: Ki n thức: Trình bày đƣợc các định ngh a, cấu tạo, ký hiệu, đặc tính linh kiện điện tử thụ động LKĐTTĐ Kỹ n ng: Nhận biết đƣợc LKĐTTĐ Đọc đƣợc giá trị, thông số LKĐTTĐ N ng ực tự chủ tr ch nhiệm: Tích cực học tập Nghiên cứu giảng, tìm hiểu thêm nội dung internet mạng iết vận dụng kiến thức, k đ học để áp dụng vào thực tế Nội dung chƣơng: ĐIỆN TRỞ R: Resistor Định ngh a – Cấu t o – Kí hiệu điện trở Resistor linh kiện điện tử thụ động với tiếp điểm kết nối, chức dùng để điều ch nh mức độ tín hiệu, hạn chế cƣờng độ dịng điện chảy mạch, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động nhƣ transistor, tiếp điểm cuối đƣờng truyền điện có nhiều ứng dụng khác Điện trở Điện trở công suất gi p tiêu tán lƣợng lớn điện chuyển sang nhiệt hệ thống phân phối điện, điều khiển động Các điện trở thƣờng có trở kháng cố định, bị thay đ i nhiệt độ điện áp hoạt động (a) (b) Hình 1.1: ký hiệu điện trở mạch điện, b hình dạng thật tế C c thơng số Điện trở đại lƣợng vật lý đặc trƣng cho tính chất cản trở dịng điện vật thể dẫn điện Nó đƣợc định ngh a t số hiệu điện hai đầu vật thể với cƣờng độ dịng điện qua nó: (1.1) đó: U : hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo vôn (V) I : cƣờng độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo ămpe (A) R : điện trở linh kiện, đo Ohm Ω) Đơn vị điện trở Ohm ký hiệu: Ω đơn vị điện trở hệ SI , Ohm đƣợc đặt theo tên Georg Simon Ohm Một ohm tƣơng đƣơng với vơn/ampere Ngồi ohm điện trở cịn có nhiều giá trị khác nhau, nhỏ lớn gấp nhiều lần gồm : Đơn vị điện trở Ω Ohm ,mΩ ( milliohm , KΩ kilohm , MΩ megohm    mΩ = 0.001 Ω 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω C ch thức đấu nối 1.4.1 Sơ đồ điện trở mắc nối tiếp Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tƣơng đƣơng t ng điện trở thành phần cộng lại Rtd = R1 + R2 + R3 (1.2) òng điện chạy qua điện trở mắc nối tiếp có giá trị I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 ) (1.3) Từ công thức ta thấy , sụt áp điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điện trở Cách mắc điện trở nối tiếp: Hình 1.2: điện trở mắc nối tiếp 1.4.2 Sơ đồ điện trở mắc song song Các điện trở mắc song song có giá trị tƣơng đƣơng Rtd đƣợc tính cơng thức: (1 / Rtd) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) (1.4) Nếu mạch ch có điện trở song song Rtd = R1.R2 / ( R1 + R2) (1.5) òng điện chạy qua điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở I1 = ( U / R1) , I2 = ( U / R2) , I3 =( U / R3 ) (1.6) Điện áp điện trở mắc song song Cách mắc điện trở song song: Hình 1.3: điện trở mắc song song 1.4.3 Sơ đồ điện trở mắc hỗn hợp Mắc hỗn hợp điện trở để tạo điện trở tối ƣu Ví dụ: ta cần điện trở 9K ta mắc điện trở 15K song song sau mắc nối tiếp với điện trở 1,5K Cách mắc điện trở hỗn hợp: 10 Hình 5.4: Mạch khuếch đại cực S chung sơ đồ mạch tƣơng đƣơng Trong Ri=RG hình 3.20 3.21; Ri=R1 //R2 hình 3.22 Phân giải mạch ta tìm đƣợc: (5.9) Độ lợi điện (5.10) T ng trở đầu vào T ng trở đầu 66 Z0 = rd //RD (5.11) Ngƣời ta dùng mạch phân cực tự động phân cực cầu chia điện nhƣ hình : Hình 5.5: Mạch K cực Ri=RG chung sơ đồ tƣơng đƣơng (5.12) Trong đó: Ta có: v0 = (gmvgs)( RS //rd) Vgs = vi - v0 (5.13) Ðộ lợi điện thế: Zi = Ri (5.14) T ng trở vào T ng trở ra: Z0 = RS //rd // 1/gm (5.15) 67 b Mạch khuếch đại cực G chung [1] Mạch mạch tƣơng đƣơng xoay chiều nhƣ hình 3.29a 3.29b Hình 5.6: Mạch khuếch đại cực G chung mạch tƣơng đƣơng Độ lợi điện áp (5.16) Trở kháng đầu vào (5.17) Trở kháng đầu (5.18) Nếu không bỏ qua điện trở rD 68 (5.19) 2.3 M ch khu ch đ i d ng E-MOSFET [1] Do E-MOS T ch điều hành theo kiểu tăng, nên thƣờng đƣợc phân cực cầu chia điện hồi tiếp điện Hình 5.7: mạch khuyếch đại -Mosfet Độ lợi (5.20) Với (5.21) Vì (5.22) 69 Nên (5.19) Thông thƣờng gmRG >>1 nên AV = -gm(RG //rd //RD) Nhƣng RG thƣờng lớn nên AV ≠ -gm(rd //RD) Bài tập c u hỏi ài 1: cho mạch điện nhƣ hình vẽ: a Xác định VGS, ID, VDS b Xác định VD, VG,VS ài 2: Cho mạch điện nhƣ hình vẽ a Xác định VGS, ID, VDS b Xác định VD, VG,VS ài 3: Cho mạch điện nhƣ hình vẽ 70 a Xác định VD, VG,VS b Xác định trở kháng đầu vào, hệ số AV 71 CHƢƠNG : M CH ỔN ÁP CÔNG SUẤT NHỎ Mã chƣơng: CMH 13 - 06 Giới thiệu ài cung cấp cho học sinh kiến thức về chức mạch n áp, loại mạch n áp bản, phƣơng pháp tính tốn mạch n áp Mục tiêu bài: Ki n thức: Giải thích đƣợc nguyên lý hoạt động mạch n áp dùng diode Zener, IC họ 78xx, 79xx diode Zener kết hợp với JT Kỹ n ng: Tính tốn đƣợc thông số mạch n áp dùng diode Zener, IC họ 78xx, 79xx diode Zener kết hợp với JT N ng ực tự chủ tr ch nhiệm: [ Tích cực học tập Nghiên cứu giảng, tìm hiểu thêm nội dung internet mạng iết vận dụng kiến thức, k đ học để áp dụng vào thực tế Nội dung chính: 72 D ng DIODE ZENER Giới thiệu c c o i diode Zener Hình 6.1: Các dạng diode zenner M ch ổn p diode Zener Hình 6.2: mạch ổn áp dùng diode zenner đơn Từ nguồn 110V không cố định thơng qua điện trở hạn dịng R1 ghim z 33V để lấy điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kênh 73 Khi thiết kế mạch n áp nhƣ ta cần tính tốn điện trở hạn dịng cho dịng điện ngƣợc cực đại qua Diode Zener phải nhỏ dòng mà z chịu đƣợc, dòng cực đại qua z dịng qua R2 = Nhƣ sơ đồ dòng cực đại qua R1 , gọi dòng điện I1 ta có: z sụt áp R1 chia cho giá trị I1 = (110 – 33 ) / 7500 = 77 / 7500 ~ 10mA Thông thƣờng ta nên để dòng ngƣợc qua z ≤ 25 mA D ng IC HỌ XX Giới thiệu IC họ xx Mạch n áp đơn giản hiệu nên đƣợc sử dụng rộng r i ngƣời ta đ sản xuất loại IC họ LA78 để thay cho mạch n áp trên, IC LA78 có sơ đồ mạch nhƣ phần mạch có màu xanh sơ đồ Hình 6.3: Cấu tạo họ IC 78 IC n áp LM7805 LM7805 IC n áp 5V LM7808 IC n áp 8V LM7809 IC n áp 9V LM7812 IC n áp 12V 74 Lƣu ý : Họ IC78xx ch cho dòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, ráp IC mạch U in > Uout từ đến 5V IC phát huy tác dụng D ng m ch ổn p IC họ xx Mạch n áp dùng iode Zener nhƣ có ƣu điểm đơn giản nhƣng nhƣợc điểm cho dịng điện nhỏ ≤ 20mA Để tạo điện áp cố định nhƣng cho dòng điện mạnh nhiều lần ngƣời ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng nhƣ sơ đồ dƣới đây: Hình 6.4: Mạch n áp dùng IC 7805 Ở mạch điện áp điểm A thay đ i gợn xoay chiều nhƣng điện áp điểm không thay đ i tƣơng đối phẳng Ngu ên ý ổn p : Thông qua điện trở R1 z ghim cố định điện áp chân Transistor Q1, giả sử điện áp chân đèn Q1 giảm => điện áp UBE tăng => dịng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân đèn tăng , ngƣợc lại … D ng IC HỌ XX Giới thiệu IC họ xx a Ic ổn áp họ 79xx: Là ic dùng để n áp điện áp âm, với xx điện áp âm đầu 75 Kiểu đóng gói TO-220AB Hình 6.5: Họ IC 79 Chân : Ground mass Chân 2: Vin đầu vào ch ý điện áp âm Chân :Vout điện áp âm n định Ch ý Điện áp đầu vào phải nhỏ diện áp đầu 3v Các bạn giảm điện áp theo ý muốn với sụt áp diode 0.7 Ví dụ hình ảnh thực tế 79xx cụ thể ic 7915: Những lƣu ý quan trọng sử dụng họ 79xx + Điện áp đầu vào 79xx không đƣợc lớn điện áp cực đại cho phép + òng tải k đƣợc vƣợt 1.5A + Nên có tụ lọc đầu vào đầu để ngồi vai trị n áp cịn vai trị lọc thơng thấp D ng m ch ổn p IC họ 9xx Tạo nguồn 15V đối xứng : 76 Hình 6.7: Mạch ổn áp cực Công dụng linh kiện: Tụ 4700u tụ lọc nguồn Tụ 0.1u tụ lọc nhiễu cao tần tụ 4700u có tiềm ẩn tính cảm nên không lọc đƣợc nhiễu tần số cao Tụ u lọc nguồn sau n áp Nguyên lí hoạt động : Từ 220VAV xoay chiều qua biến áp hạ áp thành cịn 15VAC sau qua mạch ch nh lƣu cầu diode cân mass = 0V biến thành 21.2 V C có tụ nên điện áp điện áp biên độ 15 √2 = 21.2 dƣơng nguồn 21.2V,âm nguồn -21.2V sau qua ic 7815 7915 l c điện áp đƣợc n áp +15V -15V D ng Zener BJT D ng m ch 77 Hình 6.8: mạch n áp dùng zen JT Mạch đơn giản ch dùng transiotor A1061 để biến đ i từ 12VAC sang 12V C Nguyên tắc dựa vào mạch dao động RC R1 C2 Để cho điện áp đầu 12V C Công suất mạch phụ thuộc vào công suất transitor A1061 D ng m ch Hình 6.9: mạch n áp zenner JT có dịng lớn T1 phần mạch Nhiệm vụ điều khiển n áp Transistor phía có nhiệm vụ khuếch đại dịng điện Nếu ch cần dịng nhỏ, bỏ nối tắt - với Nếu dịng lớn dùng transistor mắc darlington để tăng hệ số khuếch đại Zener để tăng độ nhạy cho T1 Vz gần Vout độ nhạy lớn, áp n định T1 mắc theo kiểu khuếch đại đảo p đƣợc hồi tiếp chân T1 Nếu áp lớn, T1 dẫn mạnh kéo điện áp chân C giảm xuống => điện áp chân & T2 giảm theo, mà Ve T2 áp 78 D ng m ch Hình 6.10: mạch n áp cực dùng zenner JT Điển áp n áp cực C thƣờng xuyên đƣợc sử dụng mạch điện tử, mà ph biến chỗ khơng ch n áp mà cịn giảm điện áp C u hỏi Trình nguyên lý làm việc diode zener Vẽ sơ đồ mạch n áp 12V dùng diode zenner trình nguyên lý 79 T I LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu tham khảo: [1] Trƣơng Văn Tám – Mạch Điện Tử - Đại Học Cần Thơ 80 ... LỜI GIỚI THIỆU Nghề công nghệ ? ?tô dạy trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ? ?tô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình đƣợc biên soạn... kiện điện tử phƣơng pháp phân tích mạch điện tử Nội dung giáo trình chủ yếu dựa vào giáo trình kỹ thuật điện tử trƣờng ĐH Cần Thơ Cuốn giáo trình đƣợc viết thành 06 chƣơng: CHƢƠNG 1: LINH KIỆN ĐIỆN... nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hố trị, ngun tử Phospho ch có điện tử tham gia liên kết dƣ điện tử trở thành điện tử tự => Chất bán dẫn l c trở thành thừa điện tử mang điện