Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính Trình độ Trung cấp)

TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH 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 TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật điện tử mô đun sở c a nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính biên soạn dựa theo chương trình khung đ x y dựng ban hành n m 2017 c a trư ng Cao đ ng nghề Cần Thơ dành cho nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính trình độ Trung cấp Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đ x y dựng m c độ đơn giản d hiểu, m i học có thí dụ tập tương ng để áp dụng làm sáng tỏ phần l thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn đ dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo giáo trình có cập nhật kiến th c có liên quan để phù hợp với nội dung Bài trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng th i gian đào tạo 45 gi gồm có: Bài mở đầu: Tổng quan Bài 1: Linh kiện thụ động Bài 2: Linh kiện tích cực Bài 3: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Bài 4: Mạch khuếch đại công suất Bài 5: Mạch khuếch đại vi sai Bài 6: Thyristor Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh th i gian bổ sung kiên th c cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập c a để ngư i học cố áp dụng kiến th c phù hợp với kỹ n ng Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sơ vật chất trang thiết bị, trư ng có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù đ cố gắng tổ ch c biên soạn để đáp ng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp kiến c a thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Cần Thơ, ngày 24 tháng 03 n m 2018 Tham gia biên soạn hủ biên Hữu Hậu Nguyễn Tuấn Khanh TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH MỤ LỤ Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU .2 MỤ LỤ BÀI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN 1.Các đại lượng 2.Tín hiệu truyền tin .7 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG .9 1.Điện trở 2.Tụ điện 18 3.Cuộn d y 23 Biến áp 24 BÀI 2: LINH KIỆN TÍCH CỰC .27 1.Chất bán dẫn 27 Diod .31 3.Transistor lưỡng cực BJT .35 4.Transistor JFET 39 5.Transistor MOSFET .42 Transistor đơn nối UJT 44 BÀI 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ .49 Mạch khuếch đại E chung .49 2.Mạch khuếch đại C chung 51 3.Mạch khuếch đại B chung 53 BÀI 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 55 Mạch khuếch đại đẩy kéo 55 Mạch khuếch đại OCL 56 Mạch khuếch đại OTL 59 BÀI 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI 61 Mạch khuếch đại vi sai 61 2.Các loại mạch vi sai .61 3.Vi mạch thuật toán 63 BÀI 6: THYRISTOR 68 1.SCR 68 DIAC .70 3.TRIAC 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH MÔ UN: KỸ THUẬT IỆN TỬ Tên mô đun KỸ THUẬT IỆN TỬ Mã mô đun M 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơ đun Vị trí: -Mơ đun bố trí sau mơ đun chung -Học trước mơn học/ mơ đun đào tạo chun ngành Tính chất: -Là mô đun tiền đề cho môn học chuyên ngành -Là mơ đun bắt buộc Ý nghĩa, vai trị mô đun: -Là mô đun thiếu c a nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính Mục tiêu môđun -Đọc giá trị c a linh kiện thụ động -Xác định ch n linh kiện tích cực -Lắp ráp, sửa chữa dựơc mạch khuếch đại -Tự tin việc tiếp xúc, sửa chữa thiết bị điện tử máy tính -Tạo tính cẩn thận cho sinh viên tiếp cận thiết bị điện tử Nội dung mơđun Số TT I II III IV V VI Thời gian Nội dung môn học Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập Bài mở đầu Các đại lượng Tín hiệu truyền tin Linh kiện thụ động Điện trở Tụ điện Cuộn d y Biến áp Linh kiện tích cực Chất bán dẫn Diod Transistor lưỡng cực BJT Transistor JFET Transistor MOSFET Transistor đơn nối UJT Khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch khuếch đại E chung Mạch khuếch đại C chung Mạch khuếch đại B chung Mạch khuếch đại công suất Mạch khuếch đại đẩy kéo Mạch khuếch đại OCL Mạch khuếch đại OTL Mạch khuếch đại vi sai 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 2 10 4 Kiểm tra* (LT TH) 1 TR ỜNG KHOA CNTT VII Mạch khuếch đại vi sai Các loại mạch vi sai Vi mạch thuật toán Thyristor SCR DIAC TRIAC ộng 2 45 O 1 1 0 15 NG NGHỀ ẦN TH 2 26 TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH BÀI MỞ ẦU TỔNG QU N MÃ BÀI M 13-00 Mục tiêu -Xác định đại lượng -Trình bày Tín hiệu truyền tin -Rèn luyện tính xác, khoa học Nội dung ác đại lượng Khi xử l số liệu đo hay ph n tích đối tượng ngẫu nhiên đại lượng ngẫu nhiên, tín hiệu ngẫu nhiên, tín hiệu ngẫu nhiên ph c trư ng ngẫu nhiên ta phải sử dụng cơng cụ tốn học đại toán học thống kê Với toán học thống kê áp dụng cho đối tượng ngẫu nhiên ta phải đo đặc tính số kỳ vọng toán học, phương sai, hàm tương quan mật độ phổ n ng lượng Đ y đại lượng đo phi vật l Để đo đại lượng trước đ y ngư i ta sử dụng kỹ thuật analog để tạo thiết bị đo (ví dụ: tương quan kế), ngày nh có máy tính sử dụng kỹ thuật số lấy mẫu tín hiệu vật l từ tính theo angơrit đ định sẵn để tìm đại lượng phi vật l Một nhược điểm c a việc đo đại lượng phi vật l theo phương pháp thống kê tốc độ tính chậm đặc biệt có u cầu độ xác cao Để khắc phục nhược điểm này, ngư i ta sử dụng hệ máy tính có tốc độ cao hay thiết bị đặc ch ng có có tốc độ nhanh cho việc xử l thống kê (ví dụ: DSP ch ng hạn) Một phương pháp khác nghiên c u angôrit nhanh để xử l thống kê, ví dụ thuật tốn biến đổi Furiê nhanh FFT để ph n tích phổ ch ng hạn, hay thuật tốn thích nghi tính nhanh hàm tương quan c a tín hiệu ngẫu nhiên Trong lĩnh vực truyền, thu nhận xử l thông tin gặp nhiều đại lượng phi vật l là: lượng thơng tin đo, tốc độ truyền thông tin, hệ số l i bit, hệ số cắt giảm thông tin thừa, dung lượng thông tin c a kênh liên lạc khả n ng truyền c a kênh Như lĩnh vực thơng tin ta có nhiều đại lượng phi vật l Việc chúng thơng qua việc tính tốn theo angơrit đ định sẵn Ví dụ: để đo lượng thông tin c a tin mang đến ta phải xác định xác suất xuất c a kiện tin độ không xác định c a nó; hay muốn xác định độ truyền ta phải xác định lượng thông tin truyền đơn vị th i gian; hay muốn tính hệ số l i bit ta phải xác định tổng số bit truyền số bit bị l i sau nhận Rõ ràng để xác định đại lượng phi vật l lĩnh vực thông tin phải dựa vào kỹ thuật số phải tìm angơrit tối ưu cho th i gian tính có độ xác cao Trong tương lai gần có Bài trình chuẩn đốn bệnh Để làm việc đó, nhiều phải đo nhiều thơng số vật l khác thông qua xét nghiệm máy định ta đ mắc phải bệnh thơng qua hệ chuyên gia đ cài đặt máy Như ta thấy rằng, đại lượng phí vật l tồn nhiều lĩnh vực khác Trong khuôn khổ viết này, tác giả liệt kê hết lĩnh vực có đại lượng phi vật l cần đo Có điều đ y lĩnh vực mẻ đầy triển vọng ngành kỹ thuật đo lư ng đại sử dụng kỹ thuật số có liên quan đến phương pháp đo đo lư ng angơrit TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH 2.Tín hiệu truyền tin Tín hiệu số đo điện áp dịng điện c a q trình thay đổi c a tín hiệu theo th i gian tạo tín hiệu hữu ích ác dạng tín hiệu Tín hiệu chia làm loại tín hiệu tương tự anolog tín hiệu số digital Tín hiệu tương tự tín hiệu biến thiên liên tục theo th i gian nhận giá trị khoảng biến thiên c a Tín hiệu số: tín hiệu đ r i rạc hố mặt th i gian lượng tử hoá mặt biên độ biểu di n tập hợp xung điểm đo r i rạc Tín hiệu khuếch đại, điều chế, tách sóng, chỉnh lưu, nhớ, đo, truyền đạt, điều khiển, biến dạng tính tốn mạch điện tử Để gia cơng loại tín hiệu số tương tự dùng loại mạch bản: mạch tương tự mạch Kênh truyền tin xác định Mơ hình: từ tập hợp giá trị truyền đầu truyền ph n thành L nhóm Bj tương ng với giá trị nhận yj đầu nhận xác suất để nhận yj với điều kiện đ truyền xi p(Y=yj/X=xi є Bj)=1 (M>L) Đặc trưng: c a kênh truyền xác định H(Y/X)=0 Có nghĩa lượng tin chưa biết Y truyền X hay truyền X ta biết nhận Y Dung lượng: C=log2L Kênh truyền khơng nhiễu Mơ hình: kết hợp c a kênh truyền xác định kênh truyền không thông tin, truyền k tự nhận k tự Đặc trưng: H(X/Y)=H(Y/X)=0 Dung lượng: C=log2L=log2M Ví dụ: ma trận truyền tin c a kênh truyền không nhi u với M=L=3: Kênh truyền khơng sử dụng Mơ hình: kênh truyền mà truyền giá trị giá trị xác suất nhi u thông tin kênh truyền lớn xác suất nhận TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH Đặc trưng: H(X/Y)=H(Y/X)= max Dung lượng: C=0 Ví dụ: kênh truyền có ma trận truyền tin sau: Kênh truyền đối xứng Mơ hình: kênh truyền mà ma trận truyền tin có đặc điểm sau: + M i dòng c a ma trận A hoán vị c a ph n phối P={p’1, p’2, …, p’L} + M i cột c a ma trận A hoán vị c a Q={q’1, q’2, …, q’M} Ví dụ: cho kênh truyền đối x ng có ma trận truyền tin sau: TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ỘNG MÃ BÀI M 13-01 Mục tiêu Xác định giá trị c a điện trở, tụ điện, cuộn d y Tính tốn quấn biến áp Rèn luyện tính xác, khoa học Nội dung : iện trở Điện trở linh kiện điện tử dùng mạch điện tử để đạt giá trị dòng điện điện áp theo yêu cầu c a mạch Chúng có tác dụng mạch điện chiều lẫn xoay chiều chế độ làm việc c a điện trở không bị ảnh hưởng tần số c a nguồn xoay chiều 1.1 ấu tạo, kí hiệu, phân loại điện trở Tuỳ theo kết cấu c a điện trở mà ngư i ta ph n loại: - Điện trở hợp chất cacbon: Điện trở có cấu tạo bột cacbon tán trộn với chất cách điện keo kết dính ép lại, nối thành thỏi hai đầu có d y dẫn để hàn Loại điện trở rẻ tiền, d làm có nhược điểm khơng ổn định, độ xác thấp, m c độ tạp m cao Một đầu th n điện trở có vạch màu có chấm màu Đó quy định màu dùng để biểu thị trị số điện trở cấp xác Các loại điện trở hợp chất bột than có trị số từ 10 đến hàng chục mêgôm, công suất từ 1/4 W tới vài W - Điện trở màng cacbon: Các điện trở có cấu tạo màng cacbon giới thiệu Hình 1.1 Các điện trở màng cacbon đ thay hầu hết điện trở hợp chất cacbon mạch điện tử Đáng lẽ lấp đầy hợp chất cacbon, điện trở màng cacbon gồm lớp chuẩn xác màng cacbon bao quanh ống ph gốm mỏng Độ dày c a lớp màng bao tạo nên trị số điện trở, màng dày, trị số điện trở nhỏ ngược lại Các d y dẫn kim loại kết nối với nắp hai đầu điện trở Toàn điện trở bao lớp keo êpôxi, lớp gốm Các điện trở màng cacbon có độ xác cao điện trở hợp chất cacbon, lớp màng láng lớp cacbon xác q trình sản xuất Loại điện trở dùng phổ biến máy t ng m, thu thanh, trị số từ  tới vài chục mêgôm, công suất tiêu tán từ 1/8 W tới hàng chục W; có tính ổn định cao, tạp m nhỏ, có nhược điểm d vỡ Hình 1.1: Mặt cắt điện trở màng cacbon - Điện trở dây quấn: Điện trở gồm ống hình trụ gốm cách điện, quấn d y kim loại có điện trở suất cao, hệ số nhiệt nhỏ constantan mangani D y điện trở tráng men, khơng tráng men quấn vịng sát quấn theo r nh th n ống Ngoài phun lớp men bóng hai đầu có d y để hàn Cũng lớp men ph ngồi có chừa khoảng để chuyển dịch chạy th n điện trở điều chỉnh trị số TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH Do điện trở d y quấn gồm nhiều vịng d y nên có trị số điện cảm Để giảm thiểu điện cảm này, ngư i ta thư ng quấn vòng d y cách điện dẹt quấn hai d y chập đầu hai vòng d y liền sát có dịng điên chạy ngược chiều Loại điện trở d y quấn có ưu điểm bền, xác, chịu nhiệt cao có cơng suất tiêu tán lớn có m c tạp m nhỏ Tuy nhiên, điện trở loại có giá thành cao - Điện trở màng kim loại: Điện trở màng kim loại chế tạo theo cách kết lắng màng niken-crơm th n gốm chất lượng cao, có xẻ rảnh hình xoắn ốc, hai đầu lắp d y nối th n ph lớp sơn Điện trở màng kim loại ổn định điện trở than giá thành đắt gấp khoảng lần Công suất danh định khoảng 1/10W trở lên Phần nhiều ngư i ta dùng loại điện trở màng kim loại với công suất danh định 1/2W trở lên, dung sai  1% điện áp cực đại 200 V - Điện trở ôxýt kim loại: Điện trở ôx t kim loại chế tạo cách kết lắng màng ôx t thiếc thuỷ tinh đặc biệt Loại điện trở có độ ẩm cao, khơng bị hư hỏng q nóng khơng bị ảnh hưởng ẩm ướt Công suất danh định thư ng 1/2W với dung sai  2% R R Hình 1.2 Kí hiệu điện trở sơ đồ mạch - Biến trở: Biến trở dùng để thay đổi giá trị c a điện trở, qua thay đổi cản trở điện mạch điện Hình 1.3 minh hoạ biến trở VR ChØnh th Hình 1.3: Cấu trúc biến trở Kí hiệu biến trở: - Kí hiệu c a biến trở sơ đồ nguyên l minh hoạ Hình 2.4 , 2 , VR VR Lo¹i tinh chØnh thay ®ỉi réng 3 , a) loại tinh chỉnh thay đổi rộng VR1 VR2 b) Loại hai biến trở chỉnh đồng (đồng trục) 10 , VR VR VR 2 3 VR TR ỜNG KHOA CNTT O NG NGHỀ ẦN TH 3.2.1 Công suất cung cấp ta chọn nguồn 3.2.2.Công suất ngõ Cơng suất trung bình ph n phối tải tính theo cơng th c: PL  VP2 RL 2 I pL RL  I Lm RL  2 2( R16  RL ) Ta chọn giá trị c a R16