Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 197/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 NĨI ĐẦU Giáo trình Điện Tử Cơ Bản sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho môn học Điện tử thuộc chương trình đào tạo cao đẳng ngành Điện Công Nghiệp số nghề liên quan Nội dung sách gồm nhằm phục vụ cho hệ cao đẳng với nội dung kiến thức Điện tử kiến thức mở rộng Nội dung giáo trình bao gồm sau: Bài mở đầu: Khái quát chung linh kiện điện tử Bài 1: Các khái niệm Bài 2: Linh kiện thụ động Bài 3: Linh kiện bán dẫn Bài 4: Các Mạch khuếch đại dùng tranzito Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trong q trình biên soạn, chúng tơi tham khảo trích dẫn từ nhiều tài liệu liệt kê mục Danh mục tài liệu tham khảo Chúng chân thành cảm ơn tác giả tài liệu mà tham khảo Bên cạnh đó, giáo trình khơng thể tránh khỏi sai sót định Nhóm tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, bạn người học bạn đọc Trân trọng cảm ơn./ Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: ThS Phan Đúng ThS Lương Quốc Kông ThS Nguyễn Thái Bảo MỤC LỤC TRANG BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 0.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 0.2 CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 VẬT DẪN ĐIỆN VÀ CÁCH ĐIỆN 1.2 CÁC HẠT MANG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG BÀI 2: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 2.1 ĐIỆN TRỞ 2.2 TỤ ĐIỆN 11 2.3 CUỘN DÂY 15 BÀI 3: LINH KIỆN BÁN DẪN 17 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 KHÁI NIỆM CHẤT BÁN DẪN 18 TIẾP GIÁP P-N, DIODE TIẾP MẶT 20 CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA DIODE 20 TRANSISTOR BJT 23 TRANSISTOR TRƯỜNG 25 DIAC - SCR – TRIAC 26 BÀI 4: CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANZITO 31 4.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐƠN 32 4.2 MẠCH GHÉP PHỨC HỢP 35 4.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 36 BÀI 5: CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG BJT 39 5.1 MẠCH DAO ĐỘNG 40 5.2 MẠCH XÉN 44 5.3 MẠCH ỔN ÁP 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRANG Hình 1.1 Dây cáp kết nối làm từ vật liệu dẫn điện Hình 1.2 Phip đồng làm từ vật liệu cách điện chế tạo mạch in Hình 2.1 Hình dạng điện trở Hình 2.2 Ký hiệu điện trở Hình 2.3 Cấu tạo điện trở khơng phải dây quấn Hình 2.4 Cấu tạo điện trở dây quấn Hình 2.5 Ký hiệu biến trở Hình 2.6 Cầu chì Hình 2.7 Điện trở vòng màu vòng màu thực tế Hình 2.8 Điện trở vịng màu Hình 2.9 Điện trở mắc nối tiếp Hình 2.10 Điện trở mắc song song Hình 2.11 Đấu nối tiếp với bóng đèn điện trở Hình 2.12 Cầu phân áp để lấy áp U1 tuỳ ý 10 Hình 2.13 Ký hiệu cấu trúc tụ điện 10 Hình 2.14 Các loại tụ sứ thường gặp 11 Hình 2.15 Tụ giấy 11 Hình 2.16 Hình dạng tụ điện hoá 11 Hình 2.17 Ký hiệu biến dung 12 Hình 2.18 Tụ xoay sử dụng Radio 12 Hình 2.19 Mạch tụ điện ghép nối tiếp 13 Hình 2.20 Mạch tụ điện ghép song song 14 Hình 2.21 Mạch lọc RC 15 Hình 2.22 Ký hiệu loại cuộn dây 15 Hình 2.23 Cuộn dây mắc nối tiếp 16 Hình 2.24 Cuộn dây mắc song song 16 Hình 2.25 Cuộn cảm thực tế 16 Hình 3.1 Chất bán dẫn loại P 21 Hình 3.2 Chất bán dẫn loại N 21 Trang Hình 3.3 Khoảng lượng ED dải dẫn điện 21 Hình 3.4 Mối tiếp xúc P – N 20 Hình 3.5 Chiều dòng điện Diode 20 Hình 3.6 Một số kí hiệu Diode 20 Hình 3.7 Hình dạng ký hiệu Diode nắn điện 20 Hình 3.8 Hình dạng ký hiệu diode zener 21 Hình 3.9 Đặc tuyến Von –Ampe Diode zener 21 Hình 3.10 Mạch ổn áp dung dioze Zener 21 Hình 3.11 Hình dạng ký hiệu LED đơn 22 Hình 3.12 Cấu tạo transistor lưỡng cực 22 Hình 3.13 Ký hiệu transistor lưỡng cực 22 Hình 3.14 Nguyên lý hoạt động transistor NPN 23 Hình 3.15 Cấu tạo Mosfet ngược Kênh N 23 Hình 3.16 Ký hiệu sơ đồ chân tương đương Mosfet Transistor 23 Hình 3.17 Cấu tạo kí hiệu Diac 24 Hình 3.18 Diac thực tế 24 Hình 3.19 Phân cực cho Diac 24 Hình 3.20 Đặc tính Diac 25 Hình 3.21 Cấu tạo Thyristor 25 Hình 3.22 Ký hiệu hình dạng loại Thyristor 26 Hình 3.23 Khảo sát đặc tính Thyristor 29 Hình 3.24 Đặc tính Von-Ampe SCR 26 Hình 3.25 Cấu trúc bán dẫn triac 30 Hình 3.26 Ký hiệu triac 30 Hình 3.27 Triac thực tế 30 Hình 3.28 Đặc tính Triac 31 Hình 3.29 Đặc tính V-I Triac 31 Hình 3.30 Các cách kích dẫn Triac 31 Hình 3.31 Mắc Triac điện xoay chiều 32 Hình 4.1 Mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung 31 Hình 4.2 Dạng sóng ngỏ vào ngỏ mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung 32 Trang Hình 4.3 Mạch khuếch đại mắc theo kiểu B chung 32 Hình 4.4 Mạch khuếch đại mắc theo kiểu B chung 33 Hình 4.5 Mạch khuếch đại Cascode 34 Hình 4.6 Mạch khuếch đại Darlington 35 Hình 4.7 Sơ đồ mạch khuếch đại chế độ A 35 Hình 4.8 Sơ đồ mạch khuếch đại chế độ B 36 Hình 4.9 Sơ đồ mạch khuếch đại chế độ AB 36 Hình 4.10 Sơ đồ mạch khuếch đại chế độ C 37 Hình 4.11 Tầng khuếch đại cơng suất đẩy kéo ghép biến áp 37 Hình 5.1 Mạch dao động đa hài 40 Hình 5.2 Nguyên tắc dao động dịch pha 40 Hình 5.3 Mạch dao động dịch pha 41 Hình 5.4 41 Hình 5.5 Hình dạng ký hiệu thạch anh 42 Hình 5.6 Ký hiệu - sơ đồ tương đương hình dạng thạch anh 42 Hình 5.7 Một biện pháp để thay đổi tần số cộng hưởng riêng 43 Hình 5.8 Mạch tạo dao động thạch anh 43 Hình 5.9 43 Hình 5.10 44 Hình 5.11 44 Hình 5.12 44 Hình 5.13 45 Hình 5.14 45 Hình 5.15 45 Hình 5.16 46 Hình 5.17 46 Hình 5.18 Mạch ổn áp dùng diode Zener 46 Hình 5.19 Mạch ổn áp song dùng BJT 48 Hình 5.20 Mạch ổn áp nối tiếp 49 Trang CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Tên mơ đun: Điện tử Mã mô đun: TĐH19MĐ03 Thời gian thực mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra: giờ) Số tín chỉ: Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mô đun kỹ thuật sở, thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc Mơ đun có ý nghĩa bổ trợ kiển thức cần thiết lĩnh vực điện tử cho học viên ngành điện; làm sơ để tiếp thu môn học, mô đun khác như: PLC bản, kỹ thuật cảm biến Mơ đun học song song với mơn Mạch điện 3.2 Tính chất: Giáo trình cung cấp kiến thức, kỹ lực tự chủ trách nhiệm cho người học liên quan đến linh kiện điện tử thường sử dụng mạch điện tử Người học nhận biết, đọc giá trị cách sử dụng linh kiện điện tử để tiến hành lắp ráp mạch điện tử mạch ứng dụng sống 3.3 Ý nghĩa vai trị mơn học: Điện tử mô đun dành cho đối tượng người học thuộc chuyên ngành điện – tự động hóa Sửa chữa thiết bị tự động hóa, điện cơng nghiệp Nội dung chủ yếu môn học nhằm cung cấp kiến thức kỹ thuộc điện tử bản: nhận biết, đọc giá trị cách sử dụng linh kiện điện tử Qua đó, giáo trình cung cấp kỹ để tiến hành lắp ráp mạch điện tử mạch ứng dụng sống Mục tiêu mô đun: Về kiến thức: + A1 Giải thích cấu tạo, nguyên lý linh kiện kiện điện tử thông dụng + A2 Phân tích nguyên lý hoạt động số mạch ứng dụng tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén ; Về kỹ năng: + B1 Lắp ráp mạch điện lĩnh vực điện tử như: mạch khuếch đại, mạch tạo dao động, mạch chỉnh lưu,…; + B2 Nhận dạng xác ký hiệu linh kiện, đọc xác trị số chúng + B3 Phân tích nguyên lý số mạch ứng dụng tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén + B4 Xác định xác sơ đồ chân linh kiện, lắp ráp, cân chỉnh số mạch ứng dụng đạt yêu cầu kỹ thuật an toàn Về lực tự chủ trách nhiệm + C1 Có thái độ tự tin, vững vàng làm việc với linh điện, mạch điện tử; + C2 Tuân thủ bước, ngun tắc an tồn phân tích mạch điện tử; + C3 Có ý thức bảo quản thiết bị, vệ sinh an toàn lao động Trang Nội dung mơ đun: 5.1 Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun Tín Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH Các môn học chung/đại cương 21 435 157 255 15 MHCB19MH02 Giáo dục trị 75 41 29 MHCB19MH04 Pháp luật 30 18 10 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 60 51 MHCB19MH08 Giáo dục quốc phòng An ninh 75 36 35 2 MHCB19MH10 Tin học 75 15 58 Tiếng Anh 120 42 72 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 72 1785 461 1243 32 49 II.1 Môn học, mô đun sở 13 270 110 147 ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 30 26 2 KTĐ19MĐ31 Mạch điện 60 28 29 KTĐ19MĐ64 Vẽ điện 30 29 KTĐ19MH63 Vật liệu điện 30 28 KTĐ19MĐ16 Khí cụ điện 75 14 58 TĐH19MĐ03 Điện tử 45 14 29 1 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 59 1515 351 1096 24 44 TĐH19MĐ24 Điều khiển điện nén 60 28 29 KTĐ19MĐ14 Đo lường điện 75 14 58 KTĐ19MĐ34 Máy điện 150 28 116 KTĐ19MH8 Cung cấp điện 90 56 29 KTĐ19MĐ56 Trang bị điện 120 28 87 KTĐ19MĐ57 Trang bị điện 2 45 14 29 1 TĐH19MĐ16 PLC 75 14 58 I TA19MH02 II II.2 Trang Thời gian đào tạo (giờ) Mã MH, MĐ Tên mơn học, mơ đun Tín Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH KTĐ19MĐ37 Thí nghiệm điện 75 14 58 KTĐ19MĐ38 Thí nghiệm điện 2 45 14 29 1 KTĐ19MĐ23 Kỹ thuật lắp đặt điện 120 28 87 KTĐ19MĐ22 Kỹ thuật lạnh 90 28 58 2 KTĐ19MĐ47 Thiết bị điện gia dụng 90 28 58 2 KTĐ19MĐ2 Bảo dưỡng sửa chữa thiết bị điện 90 28 58 2 KTĐ19MĐ6 Bảo vệ rơ le 75 14 58 KTĐ19MĐ52 Thực tập sản xuất 180 15 155 10 KTĐ19MĐ18 Khóa luận tốt nghiệp 135 129 93 2220 618 1498 47 57 Tổng cộng 5.2 Chương trình chi tiết môn học Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Bài mở đầu: Khái quát chung linh kiện điện tử Bài 1: Các khái niệm Bài 2: Linh kiện thụ động Bài 3: Linh kiện bán dẫn Bài 4: Các Mạch khuếch đại dùng tranzito Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Cộng: Điều kiện thực mơ-đun: Tổng số Thực hành, Lý thí nghiệm, thuyết thảo luận, tập Kiểm tra LT TH 1 0 1 2 0 0 15 0 20 16 45 14 29 1 6.1 Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: - Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn - Phòng thực hành: Phòng Điện tử Trang BÀI 5: CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG BJT GIỚI THIỆU BÀI 5: Bài giới thiệu mạch ứng dụng dùng BJT để người học lắp ráp, kiểm tra, thay mạch theo yêu cầu kỹ thuật MỤC TIÊU CỦA BÀI NÀY LÀ: Về kiến thức: Lắp mạch dao động, mạch xén, mạch ghim áp, mạch ổn áp theo sơ đồ vẽ cho trước Về kỹ năng: Đo đạc/kiểm tra/sửa chữa mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật Thiết kế/lắp mạch theo yêu cầu kỹ thuật Xác định thay linh kiện hư hỏng mạch điện tử đơn giản Về lực tự chủ trách nhiệm: Chủ động học tập công việc PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập thực hành (cá nhân nhóm) Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 5) trước buổi học; hồn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập thực hành theo cá nhân nhóm hoàn thành thời gian quy định ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: phịng thực hành Điện tử Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, qui trình thực hành (nếu có), Phiếu đánh giá thực hành, mơ hình học tập điện tử bản, testboard, dây dẫn, LED, điện trở, kìm tuốt dây, VOM thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác… Các điều kiện khác: Khơng có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI Nội dung: Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 39 Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tích cực tham gia tập thực hành theo nhóm/ độc lập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng / tập thực hành) Kiểm tra định hành: điểm kiểm tra (hình thức: đánh giá kết thực hành, thời gian từ 90 đến 120 phút) NỘI DUNG BÀI 5.1 MẠCH DAO ĐỘNG 5.1.1 Dao động đa hài Các mạch tạo xung vuông đựơc gọi mạch dao động đa hài Mạch dao động đa hài dựa vào nạp điện xả điện tụ điện kết hợp với đặc tính chuyển mạch transistor Giả thiết có transistor T1 T2 tên, điện trở phân cực cho hai transistor trị số hai transistor cân cách tuyệt đối nên có transistor dẫn mạnh transistor dẫn yếu Giả thiết T1 dẫn điện mạnh hơn, tụ C1 nạp điện qua RC2 làm cho dòng IB1 tăng cao nên T1 tiến đến bão hồ Khi T1 bão hồ, dịng IC1 tăng cao VCL=VCPsat= 0,2V, tụ C2 xả điện qua RB2 qua T1 Khi tụ C2 xả điện, điện áp âm tụ C2 đưa vào cực B2 làm T2 ngưng Thời gian ngưng dẫn T2 thời gian tụ C2 xã điện qua RB2 Sau tụ C2 xả xong, cực B2 lãi phân cực nhờ RB2 nên T2 dẫn bão hoà làm VC2=VCEsat= 0,2V Điều làm tụ C1 xả điện qua RB1 điện áp âm tụ C1 đưa vào cực B1 làm cho T1 ngưng Lúc tụ C2 lại nạp điện qua RCL làm cho dòng IB2 tăng cao T2 bão hồ nhanh Thời gian ngưng dẫn T1 thời gian tụ C1 xả điện qua RB1 Sau tụ C1 xả xong cực B1 lại phân cực nhờ RB1 nên T1 trở lại trạng thái dẫn bão hoà trạng thái giả thiết ban đầu Hiện tượng lặp lặp lại tuần hoàn Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 40 Hình 5.1 Mạch dao động đa hài Mạch điện (Hình 5.1) gọi mạch đa hài tự dao động (hay gọi mạch dao động đa hài phi ổn): mạch tạo sóng vng liên tục mà khơng cần xung kích bên ngồi Mạch hoạt động theo ngun lý mạch dao động mạch tự phát sinh tín hiệu mà khơng cần tín hiệu điều khiển ngõ vào 5.1.2 Dao động dịch pha Tạo sóng sin tần số thấp dải âm tần - Còn gọi mạch dao động RC - Mạch dùng BJT, FET Op-amp Thường dùng mạch khuếch đại đảo (lệch pha 180 ) nên hệ thống hồi tiếp phải lệch pha thêm 180 để tạo hồi tiếp dương Nguyên tắc: Hình 5.2 Nguyên tắc dao động dịch pha Hệ thống hồi tiếp gồm ba mắc R-C, mắc có độ lệch pha tối đa 90 nên để độ lệch pha 180 phải dùng ba mắc R-C - Mạch tương đương tổng quát tồn mạch dao động dịch pha mơ tả hình 5.3 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 41 Hình 5.3 Mạch dao động dịch pha Nếu Ri lớn R0 nhỏ không đáng kể Ta có: (5.1) (5.2) - Hệ thống hồi tiếp gồm măc C-R, vẽ lại hình 5.4 Hình 5.4 Tần số dao động xác định (5.3) Độ khuếch đại vòng hở 5.1.3 Dao động thạch anh Tinh thể thạch anh (Quartz crytal) loại đá mờ thiên nhiên, dioxyt silicium (SiO2) Tinh thể thạch anh dùng mạch dao động lát mỏng cắt từ tinh thể Tùy theo mặt cắt mà lát thạch anh có đặc tính khác Lát thạch anh có diện tích từ nhỏ 1cm2 đến vài cm2 mài mỏng, phẳng (vài mm) mặt thật song song với Hai mặt mạ kim loại nối chân để dễ sử dụng Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 42 Hình 5.5 Hình dạng ký hiệu thạch anh Ðặc tính tinh thể thạch anh tính áp điện (piezoelectric effect) theo ta áp lực vào mặt lát thạch anh (nén kéo dãn) xuất điện xoay chiều mặt Ngược lại tác dụng điện xoay chiều, lát thạch anh rung tần số không đổi tạo điện xoay chiều có tần số khơng đổi Tần số rung động lát thạch anh tùy thuộc vào kích thước đặc biệt độ dày mặt cắt Khi nhiệt độ thay đổi, tần số rung động thạch anh thay đổi theo có độ ổn định tốt nhiều so với mạch dao động không dùng thạch anh (tần số dao động gần tùy thuộc vào thạch anh mà không lệ thuộc mạch ngồi) Khi u cầu mạch tạo dao động có tần số cao mà khơng dùng biện pháp bình thường ổn định nguồn cung cấp, ổn định tải… khơng đảm bảo độ ổn định tần số dùng mạch thạch anh để ổn định tần số, thạch anh có tính chất đáng q độ bền học cao, chụi ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm tác dụng hố học Ngồi thạch anh có tính chất áp điện, nghĩa tác dụng điện trường sinh dao động học ngược lại có dao động học sinh điện tích, dùng thạch anh khung cộng hưởng Tính chất dao động thạch anh biểu diễn sơ đồ tương đương sau: Hình 5.6 Ký hiệu - sơ đồ tương đương hình dạng thạch anh Để thay đổi tần số cộng hưởng thạch anh người ta mắc nối tiếp với tụ xoay hình 5.6 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 43 Hình 5.7 Một biện pháp để thay đổi tần số cộng hưởng riêng Mạch dao động hình sin dùng thạch anh Hình 5.8 Mạch tạo dao động thạch anh X1: thạch anh tạo dao động, tần số dao động ghi thân thạch anh, thạch anh cấp điện tự dao động sóng hình sin thạch anh thường có tần số dao động từ vài trăm KHz đến vài chục MHz Đèn Q1 khuyếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh cuối tín hiệu lấy chân C R1 vừa điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho đèn Q1 R2 trở ghánh tạo sụt áp để lấy tín hiệu Mạch dùng để cắt phần tín hiệu xoay chiều Mạch chỉnh lưu nửa sóng thí dụ đơn giản mạch cắt 5.2 MẠCH XÉN 5.2.1 Mạch xén Dạng hình 5.9 cho thấy đáp ứng mạch cắt dạng sóng thơng dụng coi diode lý tưởng Hình 5.9 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 44 Hình 5.10 5.2.2 Mạch xén Mạch có dạng Hình 5.11 Hình 5.11 đáp ứng mạch cắt song song với dạng sóng thơng dụng (diode lý tưởng) Hình 5.12 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 45 5.2.3 Mạch xén mức độc lập Ta mắc thêm nguồn điện chiều V nối tiếp với diode Dạng sóng ngõ tùy thuộc vào cực tính nguồn điện chiều diode Thí dụ: ta xác định v0 mạch điện hình 5.13 vi có dạng tam giác diode xem lý tưởng Hình 5.13 - Khi diode dẫn điện: v0=V=4V - Khi vi=V=4V, Diode đổi trạng thái từ ngưng dẫn sang dẫn điện ngược lại - Khi viV=4V, diode ngưng dẫn Vo= vi Hình 5.13 dạng biên độ ngõ v0 Hình 5.14 5.2.4 Mạch ghim điện áp Ðây mạch đổi mức DC (một chiều) tín hiệu Mạch phải có tụ điện, diode điện trở Nhưng mạch có nguồn điện độc lập Trị số điện trở R tụ điện C phải lựa chọn cho thời ฀=RC đủ lớn để hiệu đầu tụ giảm không đáng kể tụ phóng điện (trong suốt thời gian diode khơng dẫn điện) Mạch ghim áp hình 5.15 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 46 Hình 5.15 Dùng kiểu mẫu diode lý tưởng ta thấy: - Khi t: < T/2 diode dẫn điện, tụ C nạp nhanh đến trị số V v0=0V - Khi t: T/2 ÷ T, diode ngưng, tụ phóng điện qua R Do t=RC lớn nên C xả điện không đáng kể, (thường người ta chọn T>10s) Lúc ta có: v0=-2V Hình 5.16 Ðiểm cần ý mạch ghim áp biên độ đỉnh đối đỉnh vi vo ln Xác định v0 mạch điện hình 5.17 Hình 5.17 5.3 MẠCH ỔN ÁP 5.3.1 Mạch ổn áp song song Mạch ổn áp dùng dioze Zener Vcc: Thay đổi Ut: Không đổi Vcc > Ut I Vcc IZ IT Hình 5.18 Mạch ổn áp dùng diode Zener Diode ổn áp mắc theo chiều phân cực ngược song song với mạch cần ổn áp Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 47 (5.4) Mỗi loại diode ổn áp có trị số điện áp ổn định định, trị số điện áp ổn định diode bắt đầu hoạt động Giả sử UBC tăng lượng ∆U dịng điện I2 IDZ có xu hướng tăng UBC tăng tới giá trị điện áp ổn định diode Zener xảy hiệu ứng đánh thủng tiếp giáp diode Zener bắt đầu hoạt động cho dòng chạy qua theo chiều ngược tức IDZ Từ đường đặc tính V-A diode ổn áp ta thấy thời điểm điện áp đặt vào diode không thay đổi mắc song song với phụ tải Vì điện áp phụ tải UDZ giá trị cần ổn định Dòng tải (5.5) Điện áp tải (5.6) Từ công thức tải tiêu thụ ta thấy, tải tiêu thụdòng nhỏ IT = ITmin, dòng điện I chủ yếu chạy qua DZ, dòng tải cực đại IT = ITmin dòng qua DZ nhỏ Vì phải chọn R1 đảm bảo hai điều kiện:  Khi dòng tải cực đại: IT = ITmax dòng qua DZ, IZ ≥ IZmin để DZ ổn định điện áp UZ  Khi dòng tải cực tiểu: IT = ITmin dòng qua DZ, IZ ≤ IZmin để DZ không hư công suất tiêu tán cho phép  Kết hợp điều kiện ta có: (5.7) Từ biểu thức dòng tải IT = ⇒ IZ = I nghĩa DZ phải tiêu thụ dòng cực đại Do ổn áp song song có nhược điểm hở tải dịng tải nhỏ, linh kiện ổn áp phải chịu tồn dịng vào Trong trường hợp linh kiện dễ bị hư hỏng nhiệt Nguyên tắc hoạt động mạch giải thích sau: Ta có I = IT + IZ, qua điện R1 có thành phần Dịng điện, dịng qua IZ qua tải sụt áp R1 viết: (5.8) Trong UT cần ổn định điện áp U1 tăng tới giá trị đánh thủng diode Zener hoạt động giữ điện áp mức UZ ta có: (5.9) Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 48 (5.10) (5.11) Từ công thức ta thấy điện áp sụt toàn phần IZR1 tăng giảm theo U1, bù trừ biến thiên nguồn U1 Trong thực tế để mạch hoạt động ổn định U1 thường chọn khoảng: (5.12) Với loại ổn áp song song dùng diode Zener, dòng tải giới hạn từ vài mA đến vài trăm mA, điện áp có độ ổn định ≥ % Để tăng cường dòng tải, ta thay diode Zener BJT hình vẽ sau: IC IT IB Vcc B Hình 5.19 Mạch ổn áp song dùng BJT Điện áp tải: (5.13) Sự biến thiên dòng tải IT tăng cao so với ổn áp dung diode Zener tùy thuộc vào dịng ICmax cơng suất tiêu tán cực đại BJT, PDmax Từ công thức ta thấy điện áp UL ổn định không tùy thuộc điện áp vào Vi hay điện trở RT mà phụ thuộc vào VZ Tuy nhiên mạch hoạt động theo nguyên lý ổn áp tính chọn linh kiện với thơng số thích hợp (5.14) (5.15) (5.16) Với: IZ = (5 ÷ 10) IB VZ = VL ─ VBE IZmax ≥ 2IZ Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 49 5.3.2 Mạch ổn áp nối tiếp CC C I Vcc It RB Rt DZ Hình 5.20 Mạch ổn áp nối tiếp Để tránh nhược điểm mạch ổn áp dung diode Zener giới hạn dòng tải nhỏ từ vài mA đến vài trăm mA, điện áp có độ ổn định ≥5% Để tăng cường dòng tải ta dùng diode Zener kết hợp với transistor để tạo nguồn ổn áp có cơng suất lớn Xét mạch ổn áp nối tiếp hình vẽ, thành phần ổn áp Q1 nối kết với tải RL Giả sử điện áp vào Vi tăng, dòng IZ tăng theo dẫn đến giảm dòng IB, Q1 dẫn yếu khiến điện áp hai cực C-E Q1 tăng, giữ điện áp VL có khuynh hướng giảm Lúc dịng IZ giảm mà dịng tải IL tăng điện áp VL có khuynh hướng giảm Lúc dịng IZ giảm dịng IB tăng, Q1 dẫn mạnh hơn, điện áp cực CE Q1 giảm làm điện áp VL tăng lên ổn định trở lại DZ tạo điện áp chuẩn, Q1 phần tử bị điều khiển, hoạt động tương đương điện trở RCE thay đổi theo tăng giảm dòng IB Điện áp ngõ ra: (5.17) Dòng tải LL dịng cực E Q1 (5.18) Dòng qua điện trở RB (5.19) Giá trị IZ chọn vùng làm việc tương đối ổn định diode Zener (thường chọn IZ =1/4 IZmax) Dòng tải IL không phụ thuộc vào IZ mà phụ thuộc vào giới hạn dịng collector cơng suất tiêu tán cho phép Q1, công suất tiêu tán Q1 tính: (5.20)  TĨM TẮT NỘI DUNG BÀI 5: 5.1 5.2 5.3 Mạch dao động Mạch xén Mạch ổn áp  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 5: Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 50 Câu 1: Cho mạch điện sau, mạch điện có chức ….? Câu 2: Điện áp tải mạch tính theo cơng thức ….? A Mạch ổn áp song song B Mạch ổn áp nối tiếp C Mạch ổn áp xung D Mạch xén điện áp Câu 3: Mạch mạch gì? A UT = Uz - UBE B UT = Uz + UBE C UT = Uz / UBE D UT = Uz x UBE Câu 4: Cho mạch đây, Diode dẫn điện áp có giá trị bao nhiêu? A Mạch xén song song B Mạch xén nối tiếp C Mạch ghim D Mạch ghim Câu 5: Mạch dao động đa hài tạo xung ….? A Xung nhọn B Xung tam giác C Xung vuông D Xung cưa A Vo = Vi B Vo = -Vi C Vo = -Vdc D Vo = Vdc Câu 6: Nguồn ổn áp dùng diode zener có đặc điểm gì? A Có dịng tải lớn B Có dịng tải nhỏ C Là mạch ổn áp phi tuyến D Giá thành cao Bài tập 7: Xác định thông số RB, UT, PCQ1, PTmax mạch ổn áp nối tiếp hình 5.10 Cho biết UZ = 12V, IB = 10mA, β = 100, IZ = 20mA, U1 = 20V, UBEQ1 = 0.7V Giải U Z − U BE =12 – 0.7 = 11.3V Điện áp ngõ ra: U= T I E (β + 1).I B = (100+1).10 = 1010mA Dòng tải: I= T Đây dòng mà mạch ổn áp cấp cho tải với mức điện áp 11.3V Dòng qua điện trở RB = UI ─UZ/I = 20 ─ 12/30 10−3 = 266Ω PTmax = UT.IT = 11.3 1,010 = 11,41W PCQ = (UI ─UL).IE = (20 ─ 11.3) 1,010 = 8,78W Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 51 Bài thực hành 8: Thiết kế, hàn mạch điện tử sử dụng test board hàn, domino, biến trở, điện trở, bóng đèn led Yêu cầu: - Ba bóng đèn mắc nối tiếp; - Độ sáng đèn thay đổi điều chỉnh biến trở Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trang 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thu Hà (chủ biên), Giáo trình Điện tử bản, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (2013) Nhiều tác giả, chuyên ngành kỹ thuật Điện – Điện tử, tủ sách Nhất nghệ tinh, NXB Trẻ (2014), Đặng Văn Chuyết, Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội (2004) Table, Standards, Formulas, Electrical Engineering, Europa-Technical Book Serier, Europa Lehrmittel, (2015) Tài liệu tham khảo Trang 53 ... mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Điện Tử Cơ Bản sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho môn học Điện tử thuộc chương trình đào tạo cao đẳng ngành Điện Công Nghiệp số nghề liên quan Nội dung... LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 0.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 0.2 CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 VẬT DẪN ĐIỆN VÀ CÁCH ĐIỆN ... chất cách điện chất điện môi, đặc trưng điện trở suất, độ thẩm điện môi (hằng số điện môi), tổn hao điện môi, độ bền điện môi (điện áp đánh thủng cách điện) quan tâm chế tạo thiết bị cách điện Yếu