Giáo trình điện tử học

TS.ĐÀO MINH HƯNG (Chủ biên) ThS BÙI QUANG BÌNH GIÁO TRÌNH DIỆN T0 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - 2020 LỜI NĨI ĐÀU Giáo trình Điện tử học đề cập cách hệ thong kiến thức thiếu lĩnh vực điện tử, từ linh kiện điện tử như: diode, transistor, thyristor, vi mạch thuật toán Op-Amp đến mạch điện tử ứng dụng truyền thông tin như: chỉnh lưu, ổn áp, khuếch đại, tạo dao động, điều biển - tách sóng, kỹ thuật xung - sổ, truyền thơng sổ, đo lường Tài liệu trình bày phương pháp phân tích, tồng hợp mạch điện từ phù hợp với yêu cầu chuẩn đầu chương trình đào tạo hệ cử nhân Vật lý Ngoài ra, tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên ngành Điện Điện tử Viền thông, Công nghệ thông tin Hiện nay, chương trình đào tạo thiết kế theo hệ tín chi, thời gian học tập lớp không nhiều nên biền soạn cổ gắng trình bày chi tiết nội dung mà sinh viên không nghe giảng trực tiếp, giúp cho họ tự học tham khảo nhà Một sẻ nội dung có tính chất gợi mở, liên hệ thực tiễn Sau chương cỏ câu hỏi ôn tập, tập, giúp nắm vững củng cổ kiến thức vừa học Giảo trình gồm có chương: Chương Linh kiện điện từ Chương Mạch khuếch đại Chương Khuếch đại vi sai khuếch đại thuật toán Chương Mạch dao động Chương Các mạch sổ Chương Mạch biển đổi tần số tín hiệu Chương Nguồn cấp điện chiều Chương Dụng cụ đo lường điện tử Giáo trình Hội đồng thấm định Trường Đại học Quy Nhơn thông qua Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Bộ môn Vật lý - Khoa học vật liệu, Khoa học Tự nhiên; Thầv giáo, Cô giáo Khoa Kỹ thuật Công nghệ giúp đỡ, đọc thảo đỏng góp nhiều ỷ kiến quỷ báu biên soạn tài liệu Trong trình biên soạn, tác giả dành nhiều thời gian nỗ lực đê hồn thiện song chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp đơng nghiệp bạn đọc CÁC TÁC GIÀ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt BKĐ Bộ khuếch đại CTT Chuẩn tắc tuyển CTH Chuẩn tắc hội HSKĐ Hệ số khuếch đại KĐ Khuếch đại KĐCS Khuếch đại công suất KĐVS Khuếch đại vi sai SĐTĐ Sơ đồ tương đương Tiếng Anh Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Alternating Current Dòng điện xoay chiều ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự - số AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ ASK Amplitude Shift Keying Điều chế khóa dịch biên độ BCD Binary Coded Decimal Mã nhị phân BCD Bit Binary digit Số (bit) nhị phân BJT Bipolar Junction Transistor Transistor lưỡng cực Binary Phase Shift Key Điều chế khóa dịch pha nhị phân CB Common Base Cực gốc chung cc Common Collector Cực thu chung CD Common Drain Cực máng chung CG Common Gate Cực cổng chung CE Common Emitter Cực phát chung Common Mode Rejection Ratio Tỷ số nén nhiễu đồng pha Common Source Cực nguồn chung Digital to Analog Converter Bộ chuyển đổi số - tương tự AC BPSK CMRR cs DAC Từ viết tắt Tiếng Việt DC Directing Current Diac Diode Alternative Current Semiconductor Switch Chuyển mạch bán dẫn xoay chiều cực Demultiplexer Bộ tách kênh Division Độ chia (trong máy sóng điện tử) Differential Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha vi sai Double Sideband Suppressed Carrier Điều chế biên độ biên triệt sóng mang External Trigger In Ngõ vào đồng Full Adder Bộ toàn tổng FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần sổ FET Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường FF Flip Flop Mạch bập bênh FM Frequency Modulation Điều chế tần số FSK Frequency Shift Key Điều chế khóa dịch tần GND Ground Đất (mass) GTO Gate Turn O ff Thyristor Thyristor có cổng đóng mở HA Half Adder Bộ bán tổng IC Intergrated Circuit Mạch tích hợp (Vi mạch) IF Intermediate Frequency Trung tần IGFET Isolated Gate Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường có cực cửa cách ly JFET Junction Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường có cực cửa chuyển tiếp p-n LCD Liquid Crystal Display Bộ hiển thị tinh thể lỏng LED Light Emitting Diode Diode phát quang LSB Least Significant Bit Bit có ý nghĩa nhỏ LTP Lower Threshold Point Điểm khởi động Metal Oxide Semiconductor FET (Tên gọi khác IGFET) Most Significant Bit Bít có ý nghĩa lớn DEMUX DIV DPSK DSB-SC EXT TRIG IN FA MOSFET MSB Tiếng Anh ■ * Dòng điện chiều Tiếng Anh Từ viết tắt Tiếng Việt MUX Multiplexer Bộ ghép kênh NTSC National Television System Committee ủ y ban hệ thống truyền hình qc gia Mỹ (hệ màu NTSC) Operational Amplifier Bộ khuếch đại thuật toán OOK On - Off Keying Điều chế khóa đóng - ngắt PAL Phase Alternative Line Thay đổi pha theo dòng (hệ màu PAL) PAM Pulse Amplitude Modulaton Điều chế biên độ xung PCM Pulse Coded Modulation Điều chế xung mã PLL Phase Locked Loop Vịng khóa pha PM Phase Modulation Điều chế pha PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung PSK Phase Shift Key Điều chế khóa dịch pha PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vng góc QPSK Quartemary Phase Shift Key Điều chế khóa dịch pha bit Reference Mức tham chiếu (chuẩn) Radio Frequency Tần số vô tuyến SCR Silicon Controlled Rectifier Bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiên sw Switch Chuyển mạch điện tử S/N Signal/Noise Tỷ số cơng suất tín hiệu fren cơng suất tạp âm TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian THD Total Harmonic Distortion Hệ số méo hài tổng cộng Triac Triode Alternative Current Semiconductor Switch Chuyển mạch bán dẫn xoay chiêu cực UTP Upper Threshold Point Điểm ngưỡng vco Voltage Controlled Oscillator Mạch dao động điều khiên băng điện áp WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia cheo bước sóng OA REF RF C hư ơng LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 CHẤT BÁN DẢN CHUYỂN TIẾP P-N 1.1.1 Chất bán dẫn khiết - Các vật liệu điện tử thường phân chia thành loại: cách điện, dẫn điện bán dẫn Chất bán dẫn có điện trở suất khoảng chất dẫn điện chất cách điện, khoảng (10"4 -ỉ-10+4) Í2.m [2], Tuy nhiên, giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ nồng độ tạp chất bán dẫn - cấu trúc, bán dẫn chất rắn kết tinh hầu hết có cấu trúc đơn tinh thể, gồm loại là: bán dẫn đơn chất (Si, G e ) bán dẫn hợp chất (Ga-As, In-P, Ga-Al-As ) [7], Để đơn giản, ta hình dung cấu trúc tinh thể bán dẫn Si khiết mơ hình phẳng Hình 1.1 Silic ngun tố thuộc nhóm rv bảng tuần hồn Medeleep, có điện tử lớp Trong tinh thể, nguyên tử Si liên kết với nguyên tử kế cận thông qua liên kết cộng hóa trị Khi đó, ngun Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể bán dẫn Si tử Si có điện tử lớp ngồi trở nên bền vững Trong trạng thái vậy, tinh thể Si khơng có điện tích tự nên khơng dẫn điện - Theo thuyết Vùng lượng, giản đồ lượng chất rắn tinh thể có vùng lượng khác [7]: + Vùng hoá trị: mức lượng bị chiếm chỗ hồn tồn điện tử + Vùng dân: mức lượng bỏ trống bị chiếm chồ phần + Vùng cấm: khơng tồn mức lượng để điện tử chiếm chỗ - Đơi với kim loại (Hình 1.2a), giản vùng lượng có vùng dẫn vùng hố trị kề gối lên nhau, khơng có vùng cấm xen vào Vì vậy, nhiệt độ xấp xỉ OK, điện tử lên chiếm giữ mức lượng trống vùng dẫn, trở thành điện tử tự tham gia dẫn điện w a) b) Hình 1.2 Giản đồ vùng lượng kim loại c) ( a )y điện môi (b) bán dân (c) - Đối với điện mơi (Hình 1.2b), vùng dẫn cách vùng hố trị khoảng bề rộng vùng cấm (Wg > 5eV [2], [29]) Ở nhiệt độ thường, vùng dẫn hoàn tồn trơng, khơng có điện tử, đỏ, chất điện môi không dẫn điện - Đối với chất bán dẫn (Hình 1.2c), bề rộng vùng cấm hẹp nhiều so với chất điện mơi (Wg < 2eV Ví dụ: Si có wg= 1,1 eV, Ge có Wg= 0,67eV [7], [29]) Vì vậy, cung cấp lượng (nhiệt độ ánh sáng), số điện tử vùng hố trị vượt qua vùng cấm, lên vùng dẫn để tham gia dẫn điện Khi đó, vùng hóa trị, nơi điện tử vừa khỏi, xuất mức lượng bỏ trống, đặc trưng bời điện tích dương gọi lỗ , trống Quá trình gọi trình phát xạ cặp điện tử - lỗ trống Lỗ trống có thê di chuyển mạng tinh thể bán dân đê tham gia dân điện (Hmh 1.3) Như bán dẫn, điện tử lồ trống tham gia vào thành phần dòng điện Các điện tử dẫn điện vùng dẫn, lỗ trống dẫn điện vùng hỏa trị 1.1.2 Chất bán dẫn tạp chất 1.1.2.1 Bán dẫn tạp chất loại n - Để làm tăng khả dẫn điện bán dẫn điều kiện bình thường, người ta đưa vào bán dẫn Si tạp chất thuộc nhóm V (như là: p, A s ) với hàm lượng thích hợp, cho nguyên tử tạp chất chiếm nút mạng tinh thê Si (Hình 1.4) Khi đó, điện tử hóa trị nguyên từ tạp chất tham gia vào môi liên kêt với mạng tinh thề Si, điện từ hóa trị thứ liên kết yếu với hạt nhân nó, 10 cần cung cấp lượng nhỏ (nhờ nhiệt độ, ánh sáng ) điện tử trở thành hạt dẫn tự [7] Hình 1.4 Mạng tinh thể bán dẫn loại n - Chất pha tạp thuộc nhóm V gọi chất donor chất cho điện tử Bán dẫn pha tạp chất donor gọi bán dẫn loại n số lượng điện tử tự bán dẫn n lớn horn nhiều số lỗ trống (sinh phát xạ cặp điện tử - lồ trống ) Do vậy, bán dẫn loại n, điện tử hạt dẫn đa số, lỗ ưổng hạt dẫn thiểu số - Việc đưa tạp chất donor vào mạng tinh thể bán dẫn Si làm xuất giản đồ vùng lượng bán dẫn mức lượng donor Wd nằm vùng cấm, sát đáy vùng dẫn (Hình 1.5) Vì vậy, cần nhận lượng nhỏ điện tử hóa trị nguyên tử tạp chất nhảy từ mức donor lên vùng dẫn, ưở thành điện tử tự do, nguyên tử donor trở thành ion dưomg Ở nhiệt độ phòng, lượng nhiệt mà điện tử nhận vượt xa lượng cần thiết nói ưên, vùng dẫn bán dẫn N ln có điện tử tự tồn nguyên tử tạp chất bị ion hóa [8], *w wd Hình 1.5 Giản đồ lượng dẫn loại n 1.1.2.2 Bán dẫn tạp chất loạip - Người ta chọn tạp chất pha vào bán dẫn Si thuộc nhóm III bảng tuần hồn nguyên tố (như là: B, In, ) Do lớp củanguyên tử tạp chất có điện tử, tham gia vào mạng tinh thể Si tạo nên mốiliên kết hồnchỉnh, cịn mối liên kết thứ bị bỏ trống (Hình 1.6) Khi đó, cần kích thích nhỏ (nhờ nhiệt độ, ánh sáng, ) điện tử mối liên kết hoàn chỉnh bên cạnh 11 đến vào liên kết bỏ trống nóị Tại''mối liên kết mà điện tử vừa khỏi xuất lỗ trống Neu có điện trường đặt vào, lỗ trống tham gia dẫn điện [7] Hình 1.6 Mạng tinh thể bán dẫn loại p ,~ c^at °h0m III tiếp nhận điện tử từ bán dẫn Si đê sinh lỗ trống nên gọi chất acceptor hay chat nhạn điẹn tử Chât bán dẫn có pha tạp nhóm trẹn gọi la ban dân loại p Do số lượng lỗ trống bán dạn P lơn nhiêu số điện tử nên bán dẫn loại p lơ trơng hạt dẫn đa số, cịn điện tử hạt dẫn thiểu số - Trên giản đồ vùng lượng bán dẫn loại p xuât mức lượng acceptor wa nằm vùng câm, gần với đỉnh vùng hố trị (Hình 1.7) Khi cung câp lượng nhỏ, điện tử từ mức phía vùng hóa trị nhảy lên chiếm mức w~ đê lại mức trống, tức lỗ trống, nguyên tử tạp chất trở thành ion âm [8], Hình 1.7 Giản đồ lượng bán dẫn loại p 1.1.3 Chuyển tiếp p-n Khi cho mau bán dân loại p n tiêp xúc với (bằng phương pháp cơng nghệ), ạt tiep xuc se hình thành vùng chuyên tiếp p-n Đặc tính điện đặc biệt chuyển tiep p-n sở cho hầu hết linh kiện bán dẫn Ỉ-L3.1 Chuyển tiếp p-n trạng thái cân - Khi tiếp xúc nhau, chênh lệch nồng độ, mặt tiếp xúc có tượng khuếch , t*an ^ so: trơng khuêch tán từ p sang n, điện tử khuếch tán từ n sang p Sự X ^ en m ỵ tạo n^n khuêch tán I(rt hướng từ p sang n, làm cho nồng độ hạt an o vùng gân mặt tiếp xúc giảm xuống thấp Kết bề mặt tiep xúc, 12 , phía bán dẫn p cịn lại ion âm acceptor, bên bán dẫn n cịn ion dương donor, nghĩa hình thành vùng nghèo hạt dẫn Các ion âm dương vùng tạo nên điện trường tiếp xúc Etx hướng từ n sang p (Hình 1.8) E tx N Điện tử tự Hình 1.8 Chuyển tiếp p-n trạng thái cân - Điện trường tiêp xúc E(X có tác dụng: mặt cản trở di chuyển hạt đa sơ làm giảm dịng điện khch tán Ikt, mặt khác làm tăng cường di chuyển hạt dẫn thiêu sô (điện tử từ p sang n lồ trổng từ n sang p) làm tăng dòng điện trôi Itr Sự khuếch tán hạt dân đa sô mãnh liệt, vùng nghèo rộng ra, điện trường tiếp xúc tăng, kêt dòng điện khch tán ngày giảm cịn dịng điện trơi ngày tăng lên Cho đên dòng điện khuếch tán dịng điện trơi, chuyển tiếp p-n đạt đến trạng thái cân động [7], - Chuyển tiếp p-n trạng thái cân có tính chất: + Dịng điện tổng cộng qua mặt tiếp xúc bị triệt tiêu: I = Ikt - Itr = + Độ rộng vùng nghèo ngừng tăng, xác định giá trị /0 + Điện trường chuyển tiếp có giá trị xác định Ete, xác lập hiệu tiếp xúc U.X Thê hiệu tiêp xúc có tác dụng ngăn cản, khơng cho hạt dẫn tiếp tục di chuyển qua mặt tiếp xúc, trì trạng thái cân bằng, nên cịn gọi “hàng rào điện thế” Ở nhiệt độ phòng, u ,x có giá trị cỡ 0,3V (đối với Ge) 0,7V (đối với Si) 1.1.3.2 Chuyển tiếp p-n phân cực ngược Chuyên tiep p-n phan cực ngược ta đặt nguồn điện áp u cho cực dương nối vào bán dẫn loại n cực âm nối vào bán dẫn p - Giả thiết điện trở chất bán dẫn vùng trung hịa khơng đáng kể Lúc tồn điện áp u đặt vào vùng nghèo, xếp chồng lên hiệu tiếp xúc u ,x Trạng thái 13 C Â U HỎI Ồ N T Ậ P - BÀI T Ậ P Vẽ giải thích hoạt động vơn kế khuếch đại tải emitter, u điểm vôn kế khuếch đại tải emitter gì? Nêu bước ừong thủ tục thiết lập điều kiện hoạt động vôn kế khuếch đại tải emitter? Hãy cho biết cách làm tăng trờ kháng vào vôn kế khuếch đại tải emitter? Vẽ giải thích hoạt động vơn kế khuếch đại vi sai Nêu ưu nhược điểm vơn kể loại này? Vẽ giải thích hoạt động vôn kế chiều dùng OA Hãy nêu ảnh hưởng OA đến sai số vôn kế? Vẽ giải thích hoạt động vơn kế điện tử xoay chiều dùng chỉnh lưu xác Tại bỏ qua sai số đo mạch chỉnh lưu gây ra? Vẽ giải thích hoạt động ampe kế điện tử tư ng tự? Vẽ giải thích hoạt động ohm kế tuyến tính? Giải thích hoạt động vịn kế số chuyển đổi thời gian? 10 Nêu vai trò diode mạch dao động cầu Wien Hình 8.14? 11 Vẽ giải thích hoạt động mạch biến đổi “tam giác - sin”? 12 Vẽ sơ đồ khối máy sóng điện tử kênh giải thích chức khối? 13 Giải thích cơng dụng phím máy sóng điện tử? 14 Nêu cách đo điện áp, chu kỳ tín hiệu máy sóng điện tử? 15 Nêu cách đo độ lệch pha tín hiệu so với tín hiệu vào mạch khuếch đại máy sóng điện tử kênh? 16 Hãy bố trí cho máy sóng thực phép đo tần số phương pháp Lissajou? 335 ,, Phụ• Lục • GIỚI THIỆU PHẦN MỀM THIÉT KẾ VÀ MỒ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ PROTEUS 8.3 L GIỚI THIỆU CHUNG Proteus phần mềm mô thiết kế mạch hãng Labcenter Electronics phát minh, cho phép mô hầu hết linh kiện điện tử thơng dụng, đặc biệt, hơ trợ mơ cho mạch vi xử lý dịng PIC, 8051, AVR, M otorola Qua nhiều năm hình thành phát triển Proteus ngày hoàn thiện phát triên rộng khắp nhiều quốc gia Proteus cung cấp cho người sử dụng toàn linh kiện điện tử để người dùng tạo mạch nguyên lý, cho chạy thử so sánh với kết thực tế Chính tính đó, Proteus dùng giảng dạy, phịng thí nghiệm điện tử thực tế sản xuất công nhiệp II CÁC CHỨC NĂNG C BẢN - Vẽ sơ đồ nguyên lý từ mạch đơn giản đến mạch phức tạp mạch có lập trình vi xử lý - Cho phép chỉnh sửa đặc tính linh kiện sơ đồ nguyên lý: chỉnh sửa thông số linh kiện điện tử, số bước động bước, nguồn nuôi cho mạch, thay đổi tân sô hoạt động vi xử lý - Dùng công cụ để hỗ trợ kiểm fra sửa lỗi thiết kế sơ đồ nguyên lý Xem lưu phần báo lỗi - Chạy mơ phân tích đặc tính mạch điện Cơng cụ hỗ trợ cho việc mơ phịng mạnh xác cấp độ chuyên ngành Các công cụ đồ thị hỗ trợ cho việc phân tích thơng số biên độ, tần số, sóng, âm - Mơ cấu kiện phát thu tín hiệu từ mạch giao tiếp với máy tính thơng qua cơng cụ RS232, qua đó, người dùng điều khiển q trình phát - thu tín hiệu, tốc độ Baud - Uu diêm nôi bật nhât Proteus cung cấp cho người dùng công cụ biên dịch cho họ vi xừ lý MSC51, AVR, HCl Qua tạo tập tin Hex dùng để nạp vào vi xử lý tập tin DSI dùng để xem chạy kiểm tra bước chương trình mơ 336 - Proteus có thư viện lớn 6000 linh kiện liên tục cập nhật bổ sung Ngồi ra, Proteus cịn cung cấp công cụ mạnh khác mà phần mềm khác như: thư viện LED với màu sắc khác nhau, kể LED đoạn, hiển thị LCD từ đơn giản đến phức tạp - HỒ trợ người dùng khả thiết kế board mạch in PCB cách tự động Các khả phân tích Proteus 8.3: - Phân tích mạch điện đơn giản; - Phân tích mạch có vi xử lý; - Phân tích mạch điện tử tương tự (Analog); - Phân tích mạch điện tử số (Digital); - Phân tích tần số; - Phân tích âm thanh; - Phân tích truyền, phát liệu III CÁC CHƯƠNG TRÌNH CỦA PROTEUS Phần mềm Proteus bao gồm chương trình: - ISIS (Intelligent Schematic Input System): vẽ mô mạch điện- ARES (Advanced Routing & Editing Sofhvar): vẽ tự động mạch in Chương trình ISIS ISIS nghiên cứu phát triên đê có thê mơ hoạt động cùa vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ Sau đó, phần mềm ISIS xuất file sang ARES phần mềm vẽ mạch in khác Trong lình vực giáo due ISIS có ưu điểm cho hình ảnh mạch điện đẹp với khả tùy chọn đường nét màu sắc mach điên thiết kế theo mạch mẫu (templates) Những khả khác ISIS là: - Tự động xếp đường mạch vẽ diêm giao đường mạch; - Chọn đối tượng thiết lập thông sô cho đôi tượng dễ dàng; - Xuất file thống kê linh kiện cho mạch; - Xuất file Netlist tương thích với trình làm mạch in thơng dụng- Đối với người thiết kế mạch chun nghiệp, ISIS tích hợp nhiều cơng cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện có thê lên đèn hàng ngàn linh kiện- Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design); - Khả tự động đánh số linh kiện- 337 Chương trình ARES ARES phần mềm vẽ mạch in PCẸ Nó vẽ mạch dựa vào file Nestlist xuất vẽ sơ đồ mạch nguyên lý phần mềm ISIS, kết hợp công cụ tự động khác Đặc điểm ARES là: - Có sờ liệu 32 bit cho phép độ xác đến lOnm, độ phân giải góc 0,10 kích thước board mạch lớn 10 mét ARES hỗ trợ mạch in 16 lóp - Làm việc thơng qua menu ngữ cảnh tiện lợi - File netlist từ phần mềm vẽ mạch nguyên lý ISIS - Tự động cập nhật ngược số linh kiện, đổi chân, đổi cổng mạch in sang mạch nguyên lý - Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế - Thư viện đầy đủ từ lỗ khoan mạch đến linh kiện dán IV THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ BẰNG PHẦN MÈM PROTEUS 8.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý mô với chương trình ISIS - Khởi động phần mềm Proteus 8.3, ta thấy giao diện xuất Hình PL1 n Z Z m 'Z m m - M m m s mi a , I «— ?«»> ~ | ■ lifriiiitiin 11 PROTEUS DESIGN SUITE 8.3 Hình PL1 Giao diện giới thiệu phần mềm Proteus 8.3 - Nhấp vào tiêu hình JSL ữên cơng cụ, chương trình ISIS kích hoạt với giao diện thiết kế sơ đồ nguyên lý xuất Hình PL2 338 - Để vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện, ta bắt đầu với công cụ Proteus gồm thành phần sau: Section Mode: chế độ trỏ mũi tên (dùng chọn linh kiện) Component Mode: lấy linh kiện thư viện linh kiện Wire Label Mode: đặt nhãn cho đường dây Buses Mode: đặt bus Terminals Mode: đặt công cụ nguồn (Power), đất (Ground) Graph Mode: đặt cơng cụ phân tích, vẽ dạng sóng Generator Mode: dùng đặt nguồn tín hiệu (sin, xung, m ũ ) Probe Mode: dừng đặt đầu dò điện áp, dòng điện Virtual Instrument Mode: dùng đặt dụng cụ đo dòng điện, điện áp, máy sóng, máy phân tích - Để chạy mơ hoạt động phân tích thơng số mạch điện ta dùng chuỗi tiêu hỉnh để chạy, chạy bước, tạm dừng kết thúc - Kết phân tích đọc cơng cụ đo như: Vôn kế, Ampe kế, Watt kế, máy sóng, máy phân tích, đầu dị trích xuất thành tệp tin kết 339 V í dụ mô mạch điện a) Vẽ sơ đồ nguyên lý Kết vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khũếch đại dùng BJT mắc CE Hình PL3 Hình PL3 Vẽ sơ đồ nguyền lý mạch khuếch đại BJT b) Mô tương tự - Ở chế độ chiều: Hỉnh PL4 Mô chế độ chiều 340 + Kết mô phỏng: U b = 1,97V, Uc = 5,99V, UE= 1,29, ƯCE = 4,7V, UBE = 0,68V IB = 4,05 pA , Ic = 1,07mA => p = IC/IB = 267 + Kết tính theo lý thuyết: Vì biểu thức (1.44) thỏa mãn nên: ĨB » Ẽl \ ỵ ™ (P + 1)Re I ETh- U BE = j - A l = ,0 p A 268.1,2 -0 ,7 Re = l,08mA 1»2 UB = ETh - IBRTh = - (0,00404 X 8,333) = 1,966V UcC Ee ~* E^ C C lc(Rc + R e ) —12 —1,08(5,6 + , ) —4 , V - chế độ xoay chiều: A Hình PL5 Mỏ phơng chế độ XOCỈVchiêu Hình PL6 Đo điện áp vào, mảy Osciỉloscope 341 Hình PL7 Hiến thị kết đo điện áp máy phân tích tương tự + Ket mô (đo ữên Oscilloscope): uĩpp (dấu 200(mV) điện áp ngược pha điện áp vào) + Kết tính tốn (theo mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ mục 2.5.2): K = = -^ -= -4 ,5 u R e + re 1,2 + 0,026 - Kết luận: Các kết mô gần với giá trị tính tốn theo lý thuyết 342 TÀI LIỆU THAM KHẢO T iế n g V iệ t [1] [2] Trần Thị cầm , cấu kiện điện tử quang điện tử, NXB Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, năm 2003 Nguyễn Thúc Huy, Vô tuyến điện tử, NXB Giáo dục, năm 1985 [3] Klaus Beuth, Nguyễn Viết Nguyên (dịch), Linh kiện điện tử, NXB Giáo dục năm 2008 [4] Nguyễn Viết Nguyên, Giảo trình linh kiện điện tử ứng dụng, NXB Giáo dục nắm 2003 [5] Nguyễn Hữu Phương, Điện tử trung cấp, N X B Sỡ G iáo dục đào tạo TP Hồ Chí Minh, năm 1992 [6] Đỗ Xuân Thụ (chủ biên), Kỹ thuật điện tử, NXB Giáo dục, năm 2001 [7] Đỗ Xuân Thụ, Dụng cụ bán dẫn - tập 1, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, năm 1985 [8] Lê Phi Yến, Lưu Phú, Nguyễn Như Anh, Kỹ thuật điện tử, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2005 [9] Đặng Văn Chuyết, Phạm Xuân Khánh, Bồ Quốc Bảo, Nguyễn Viết Tuyến, Nguyễn Thị Phước Vân, Giảo trình Kỹ thuật mạch điện tử, NXB Giáo dục, năm 2006 [10] Phạm Văn Đương, Khuếch đại điện tử, dẫn, vi điện tử, NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 1983 [11] Phạm Minh Hà, Kỹ thuật mạch điện tử - tập 1,2, 3, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 1993 [12] Đoàn Nhân Lộ, Kỹ thuật điện tử , NXB Giáo dục, năm 2002 [13] Nguyễn Đức Phong, Cơ sở kỹ thuật khuếch đại - tập 1, NXB đại học trung học chuyên nghiệp, năm 1978 [14] , David A Bell, Nguyễn Hữu Ngọc, Trịnh Trung Thành, Đặng Văn Sử (dịch), Dụng cụ Đo lường diện tử, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 1994 [15] , Nguyễn Trinh Đường, Lê Hai Sâm, Lương Ngọc Hải, Nguyễn Quốc Cường, Điện tư tương tự, NXB Giáo dục, năm 2006 [16] Nguyễn Viết Nguyên, Giáo trình KỸ thuật số, NXB Giáo dục, năm 2004 343 [17] Nguyễn Hữu Phương, Mạch số, NXB Thống kê, năm 2001 [18] Huỳnh Đắc Thắng, Kỹ thuật số thực hành, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2001 [19] Ngạc Văn An (chủ biên), Vô tuyến điện tử, NXB Giáo dục, năm 2005 [20] Đỗ Huy Giác, Nguyễn Văn Tách, Lý thuyết mạch - tín hiệu, tập 2, NXB Khoa học Kỳ thuật, năm 2003 [21] , Phạm Hồng Liên, Giảo trình điện tử thông tin, NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 1998 [22] , Trần Trọng Minh, Giảo trình điện tử cơng suất, NXB Giáo dục, năm 2006 [23] , Murray R Spiegel, Ngô Ánh Tuyết (dịch), Các công thức bảng toán học cao cấp, NXB Giáo dục, năm 1998 [24] , Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2005 [25] Bùi Quang Bình, Đào Minh Hưng, Nghiên cứu thiết kể chế tạo máy phát hàm đa dùng vi mạch XR2206CP phục vụ công tác đào tạo nghiên cứu trường đại học, Tạp chí Khoa học trường Đại học Quy Nhơn, số 13(3) (2019), pp 28 - 34 [26] Dư Quang Bình, Đo lường điện tử, Trường ĐHBK Đà Nằng, khoa Điện tử Viễn Thông, năm 2003 [27] Vũ Quý Điềm (chủ biên), Phạm Văn Tuân, Đỗ Lê Phú, Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2001 [28] , Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hòa, Nguyễn Thị vấn, Kỹ thuật đo lường đại lượng Vật lý - tập 2, NXB Giáo dục, năm 1996 Tiếng Anh [29] Robert Boylestad, Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Prentice-Hall International, Inc, 1996 [30] , Thomas L Floyd, Electronic Devices: convientional current version - 9th ed, Prentice Hall, 2012 [31] Andrew Leven, Telecommunication Circuits and Technology, Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP 225 Wildwood Avenue, Wobum, MA 01801-2041 A division of Reed Educational and Professional Publishing Ltd [32] , Bernard Sklar, Digital Commnications Fundamentals and Applications, University of California, Los Angeles, Second Edition, 2002 [33] , Louis E Frenzel, Principles o f Electronics Communication Systems, McGraw Hill, 1998 344 [34] , Texas Instruments, Digital Logic Pocket Data Book, Texas Instruments Incorporated, 2007 [35] N C Goyal, R K Khetan, A Monograph On Electronics Design Principles, Khanna Publishers, 1999 [36] John D Lenk, Electronic Testing Handbook Procedures anh Technique, McGraw Hill Inc, 1994 [37] , Donald A Neamen, Electronic Circuit Analysis And Design, McGraw - Hill Companies, 2001 [38] , Ray M Marston, Newnes Electronic Circuits Pocket Book, volume 1: Linear IC, Newnes, Great Britain, 1991 345 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Danh mục chữ viết tắt C h n g L ỉn h k iệ n đ iệ n tử 1.1 Chất bán dẫn chuyển tiếp P-N 1.2 Diode bán dẫn 17 1.3 Transistor lưỡng cực (BJT) 27 1.4 Transistor trường (FET) 40 1.5 Các linh kiện họ Thyristor 49 1.6 Các linh kiện quang bán dẫn 56 1.7 Kết luận 64 Câu hỏi ôn tập - Bài tập 65 C h n g M ạc h k h u ế ch đ i 2.1 Khái niệm chung 71 2.2 Các tham số khuếch đại 72 2.3 Hoạt động tầng khuếch đại 76 2.4 Hồi tiếp tầng khuếch đại 81 2.5 Phân tích tầng khuếch đại BJT chế độ tín hiệu nhỏ 89 2.6 Các dạng ghép tầng khuếch đại 101 2.7 Khuếch đại công suất 104 2.8 Máy tăng âm 113 2.9 Kết luận 116 Câu hỏi ôn tập - Bài tập 117 C h n g K h u ếch 34 đ i v i sa i k h u ế c h đ i th u ậ t to n 3.1 Khái niệm khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm 121 3.2 Mạch khuếch đại vi sai 121 3.3 Mạch khuếch đại thuật toán 1-30 3.4 ứ n g dụng khuếch đại thuật toán 139 3.5 Két luận 151 Câu hỏi ôn tập - Bài tập 152 C h o n g M ạc h d ao đ ộ n g 4.1 Các vấn đề chung mạch dao động 155 4.2 Nguyên lý tạo dao động hình sin hồi tiếp dương 155 4.3 Các mạch tạo dao động hình sin 158 4.4 Mạch tạo xung 167 4.5 Kết luận 179 Câu hỏi ôn tập - Bài tập 180 C h n g C c m c h số c b ả n 5.1 Giới thiệu điện tử số 182 5.2 Hệ thống đếm mã 183 5.3 Cơ sờ đại số logic 187 5.4 Các phần tử logic 192 5.5 Mạch logic tổ hợp 194 5.6 Mạch logic 204 5.7 Kết luận 214 Câu hỏi ôn tập - Bài tâp 214 C h n g M c h b iế n đ ổ i tầ n số tín h iệ u 6.1 Khái niệm chung mạch phi tuyến 217 6.2 Điều chế tương tự 219 6.3 Tách sóng 233 6.4 Đổi tần 241 6.5 Điều chế xung mã 244 6.6 Ghép kênh số 250 6.7 Điều chế 3ố 253 6.8 Hệ thống thông tin 262 6.9 Kết luận 265 Câu hỏi ôn tập - Bài tập 265 347 Chương 7: Nguồn cấp điện chiều 7.1 Khái niệm chung' ' 268 7.2 Mạch chỉnh lưu 270 7.3 Lọc san 279 7.4 Ổn áp chiều 287 7.5 Kết luận 299 7.6 Câu hỏi ôn tập - tập 299 Chương 8: Dụng cụ đo lường điện tử 8.1 Điện kế điện tử 303 8.2 Máy phát tín hiệu chuẩn 314 8.3 Máy sóng điện tử 323 8.4 Kết luận 334 8.5 Câu hỏi ôn tập - tập 335 Phụ Lục: Giói thiệu phần mềm thiết kế mô mạch điện tử Proteus 8.3 I Giới thiệu chung 336 II Các chức 336 III Các chương trình cùa Proteus 337 IV Thiết kế mô mạch điện tử phần mềm Proteus 8.3 338 Tài liệu tham khảo 348 336 343 GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ HỌC Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc - Tổng biên tập NGÔ ĐỨC VINH Biên tập: NGUYỄN THỊ THU DUNG Chế điện tử: Sửa in: Trình bày bìa: PHẠM HỒNG LÊ NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN VŨ BÌNH MINH 349 ... NĨI ĐÀU Giáo trình Điện tử học đề cập cách hệ thong kiến thức thiếu lĩnh vực điện tử, từ linh kiện điện tử như: diode, transistor, thyristor, vi mạch thuật toán Op-Amp đến mạch điện tử ứng dụng... Quá trình gọi trình phát xạ cặp điện tử - lỗ trống Lỗ trống có thê di chuyển mạng tinh thể bán dân đê tham gia dân điện (Hmh 1.3) Như bán dẫn, điện tử lồ trống tham gia vào thành phần dòng điện. .. nhận lượng nhỏ điện tử hóa trị nguyên tử tạp chất nhảy từ mức donor lên vùng dẫn, ưở thành điện tử tự do, nguyên tử donor trở thành ion dưomg Ở nhiệt độ phòng, lượng nhiệt mà điện tử nhận vượt