Đang tải... (xem toàn văn)
❖ Linh kiện thụ động • Tụ điện Capacitor Điện áp làm việc của tụ + Khi điện áp đặt giữa hai bản tụ quá lớn sẽ sinh ra một điện trường đủ lớn để làm bứt các electron trong lớp điện môi ta
Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Người chia sẻ : Quản trị viên Phạm Tuấn Kiệt – Khoa Vật lí – HNUE Thơng tin sản phẩm : Quản trị viên Phạm Tuấn Kiệt xin sản phẩm từ người bạn lớp K69B khoa Vật lí Nguyễn Minh Quân kỳ (2021 – 2022) Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) VL Điện tử 2022 Trình bày linh kiện điện tử sử dụng mạch thụ động tích cực Lớp chuyển tiếp p-n hoạt động ? nêu số diod thông dụng đặc điểm ❖ Linh kiện thụ động • Tụ điện (Capacitor) Điện áp làm việc tụ + Khi điện áp đặt hai tụ lớn sinh điện trường đủ lớn để làm bứt electron lớp điện mơi (ta nói lớp điện môi bị đánh thủng) Khi tụ khơng cịn cách điện với nhau, hay nói cách khác tụ không hoạt động theo chức + Do đó, sử dụng tụ, ta phải ý đặt vào hai đầu tụ điện áp nhỏ điện áp giới hạn + Điện áp giới hạn tụ ghi thân tụ + Điện áp đánh thủng phụ thuộc vào chất điện môi khoảng cách tụ + Điện trường đánh thủng số chất điện môi thông dụng: + Khơng khí khơ: 32kV/cm + Parafin: 200 – 250kV/cm + Ebonit: 600kV/cm + Giấy tẩm dầu: 100 – 250kV/cm + Gốm: 150 – 200kV/cm + Mica: 500kV/cm Phân loại tụ điện + Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ khơng phân cực ) + Tụ hóa (Tụ có phân cực) + Tụ xoay (Cơ) Một số ứng dụng tụ ✓ Trong mạch lọc nguồn \ ✓ Trong mach lọc tín hiệu (trong xử lý ảnh, âm tạo âm trầm âm bổng) ✓ Dẫn tín hiệu (kênh DC AC dao động ký) ✓ Tạo trễ, điều khiển thiết bị tự động ✓ Điều chế tín hiệu chọn sóng (tụ biến dung) TÍCH PHĨNG ĐỐI VỚI TỤ ĐIỆN = RC: số tích phóng Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Tác dụng tụ điện tín hiệu xoay chiều: Dịng điện qua tụ nhanh pha hiệu điện hai đầu tụ điện 𝜋 / • Cuộn cảm (Inductor) Cấu tạo: Cuộn cảm dây dẫn có vỏ sơn cách điện quấn nhiều vòng liên tiếp lõi Kí hiệu : Một số loại cuộn cảm Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Các tham số đặc trưng cuộn cảm • Hệ số tự cảm L (độ tự cảm) 𝐿 = 𝜇 4𝜋 10−7 𝑛2 𝑙 𝑆 • Năng lượng cuộn cảm Một số ứng dụng cuộn cảm ✓ Máy biến ✓ Đo điện áp cao (hạ thế) ✓ Mạch lọc, mạch chọn sóng ✓ Loa micro điện động ✓ Truyền dẫn tín hiệu (nối tầng khuếch đại) ✓ Rơle điều khiển thiết bị tự động ✓ Các thiết bị đo (đồng hồ cơ) • Điện trở (Resistor) - Là linh kiện thụ động, cản trở dòng điện V = IR Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Đơn vị: Ohms (Ω) Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) • Các loại điện trở - Điện trở nhiệt - Điện trở phi tuyến - Trở chân • Máy biến áp (Transformer) - Là thiết bị thụ động - Biến đổi điện áp - Biến áp thiết bị chuyển đổi lượng, mà chuyển đổi tín hiệu AC đầu vào thành mức AC mức điện áp khác nhờ từ trường, với tần số khơng đổi Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Một số loại biến áp : + Máy biến áp tăng áp máy biến áp giảm áp: Thường sử dụng để tăng giảm điện áp lưới truyền tải phân phối điện - + Máy biến áp pha máy biến áp pha: Người ta thường sử dụng máy biến áp pha nhiều kinh tế Nhưng liên quan đến kích thước, phù hợp sử dụng ba máy biến áp đơng anh pha dễ dàng vận chuyển so với máy biến áp ba pha + Máy biến áp lực, máy biến áp phân phối, máy biến áp đo lường: ❖ Linh kiện tích cực Nêu chế độ làm việc transistor, ưu nhược điểm chế độ Điểm làm việc Transistor cách xác định điểm làm việc cho trường hợp mắc kiểu CE Các chế độ làm việc Trans lưỡng cực (BJT) 2.1.1 Chế độ cắt (cut-off) - Ở chế độ cắt, hai lớp tiếp giáp transistor BJT (cực phát với cực gốc cực góp với cực gốc) phân cực nghịch Nói cách khác, giả sử hai lớp tiếp giáp p-n hai diode tiếp giáp p-n, hai diode phân cực nghịch chế độ cắt Chúng ta biết điều kiện phân cực nghịch, khơng có dịng điện chạy qua thiết bị Do đó, khơng có dịng điện chạy qua transistor Do đó, transistor lưỡng cực trạng thái tắt làm việc giống công tắc mở Chế độ cắt transistor sử dụng hoạt động chuyển mạch cho ứng dụng tắt cơng tắc Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) 2.1.2 Chế độ bão hòa (saturation) - Ở chế độ bão hòa, hai lớp tiếp giáp transistor BJT (cực phát với cực gốc cực góp với cực gốc) phân cực thuận Nói cách khác, giả sử hai lớp tiếp giáp p-n hai diode tiếp giáp p-n, hai diode phân cực thuận chế độ bão hòa Chúng ta biết điều kiện phân cực thuận, dòng điện chạy qua thiết bị Do đó, dịng điện chạy qua transistor lưỡng cực - Trong chế độ bão hòa, điện tử tự (hạt mang điện) từ cực phát đến cực gốc từ cực góp đến cực gốc Kết là, dòng điện - cực lớn chạy đến cực gốc transistor BJT - Do đó, transistor chế độ bão hịa trạng thái bật làm việc giống công tắc đóng - Chế độ bão hịa transistor lưỡng cực sử dụng hoạt động chuyển mạch cho ứng dụng bật cơng tắc 2.1.3 Chế độ kích hoạt (active) - Trong chế độ kích hoạt, lớp tiếp giáp (cực phát đến cực gốc) phân cực thuận lớp tiếp giáp khác (cực góp với cực gốc) phân cực nghịch Nói cách khác, giả sử hai lớp tiếp giáp p-n hai diode tiếp giáp p-n, diode phân cực thuận diode bị phân cực nghịch - Chế độ kích hoạt sử dụng để khuếch đại dịng điện Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) 2.2 Điểm làm việc cách xác định điểm làm việc cho TH mắc kiểu CE Mắc kiểu emitter chung (CE) - Dòng điện vào dòng IB, dòng dòng IC Hệ số khuếch đại dòng điện tĩnh xác định: - Tùy thuộc vào loại trans beta có giá trị từ vài chục đến hàng trăm lần, I C IB giá trị điểm làm việc tĩnh Tính tốn phân cực cho transistor dùng hai nguồn Tính tốn số thông số mạch khuếch đại dùng transistor lưỡng cực điện trở vào ra, dòng, áp, hệ số khuếch đại dịng, hệ số khuếch đại áp Cách tính tốn điểm làm việc Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) transistor ; cách tính tốn xác định trạng thái hoạt động transistor Cách tính tốn tín hiệu vào để mạch khuếch đại hoạt động vùng tuyến tính (với ba cách mắc) Mạch phân cực dùng nguồn : 𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶 𝐼𝐶 𝛽𝐷𝐶 = 𝐼𝐵 𝐼𝐶 𝛼𝐷𝐶 = 𝐼𝐸 Dòng áp transistor : 𝐼𝐵 dòng base chiều 𝐼𝐸 dòng emitter chiều 𝐼𝐶 dòng collector chiều 𝑉𝐵𝐸 điện áp chiều đầu base emitter 𝑉𝐶𝐵 điện áp chiều đầu collector base 𝑉𝐶𝐸 điện áp chiều đầu collector emitter 𝑉𝐵𝐸 ≈ 0.7𝑉 𝑉𝑅𝐵 = 𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 Ngoài ra, theo định luật Ohm : 𝑉𝑅𝐵 = 𝐼𝐵 𝑅𝐵 Thay cho 𝑉𝑅𝐵 ta : 𝐼𝐵 𝑅𝐵 = 𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 => 𝐼𝐵 = 𝑉𝐵𝐵 −𝑉𝐵𝐸 𝑅𝐵 Điện áp đầu collector emitter nối đất 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝑅𝐶 Điện áp bị rơi qua RC : 𝑉𝑅𝐶 = 𝐼𝐶 𝑅𝐶 Điện áp chiều đầu collector emitter viết 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶 𝑅𝐶 Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) => 𝑉𝐶𝐵 = 𝑉𝐶𝐸 − 𝑉𝐵𝐸 - Điểm làm việc transistor điểm Q : tạo đường thẳng tải DC (là đường nối điểm cắt với điểm bão hòa) cắt họ đặc tuyến collector Để tính điểm việc ta cần xác ĐTT họ đặc tuyến collector (minh họa điều kiện cắt bão hòa) 𝑉𝐼𝐶 = 𝐼𝐶 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 tức ta xác định 𝐼𝐶 𝑉𝐶𝐸 - Cách tính tốn tín hiệu vào để mạch khuếch đại hoạt động vùng tuyến tính (với ba cách mắc) Trình bày số mạch tính tốn sử dụng khuếch đại thuật tốn tích phân, vi phân, cộng, trừ, nhân, chia Nêu số ứng dụng thực tế học tập, đời sống mà bạn hình dung Mạch tích phân : - Đối với việc sử dụng op-amp với mạch RC để tạo thành tích hợp dòng điện nạp tụ điện tạo khơng đổi, tạo điện áp đường thẳng (tuyến tính) - Ở hình bên : đầu vào đảo ngược op-amp nối với đất (0 V), điện áp Ri, Vin Do đó, dòng điện đầu vào 𝑉𝑖𝑛 𝐼𝑖𝑛 = 𝑅𝑖 - Nếu Vin điện áp khơng đổi, I số đầu vào nghịch đảo hoạt động V, giữ điện áp không đổi R Do trở kháng đầu vào cao op-amp, có dịng điện khơng đáng kể đầu vào đảo ngược Điều làm cho tất dịng điện đầu vào qua tụ điện, : 𝐼𝐶 = 𝐼𝑖𝑛 - Điện áp đầu Vout giống điện áp cực âm tụ điện Khi đặt điện áp đầu vào dương không đổi dạng bước xung (xung có biên độ khơng đổi mức cao), đường dốc đầu giảm âm op-amp bão hòa mức âm tối đa - Tốc độ thay đổi điện áp đầu Tốc độ mà tụ điện tích điện, điểm đoạn dốc đầu ra, đặt theo tỷ lệ Ic / C Vì Ic = Vin / Ri, tốc độ thay đổi điện áp đầu tích hợp ∆𝑉𝑜𝑢𝑡 ∆𝑡 Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Mạch vi phân - Tụ điện phần tử đầu vào, điện trở phần tử phản hồi - Cách hoạt động mạch vi phân : Trong trường hợp này, 𝐼𝐶 = 𝐼𝑖𝑛 điện áp tụ điện Vin thời điểm (Vc = Vin) nối đất đầu vào nghịch Dịng điện tụ điện 𝑉𝐶 𝐼𝐶 = ( ) 𝐶 𝑡 - Vì dịng điện đầu vào nghịch lưu không đáng kể nên 𝐼𝑅 = 𝐼𝐶 Cả hai dịng điện khơng đổi độ dốc điện áp tụ điện không đổi Điện áp đầu điện áp Rf bên điện trở hồi tiếp O (nối đất) Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Mạch cộng Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Mạch trừ Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Mạch nhân Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Mạch chia Ứng dụng : Ứng dụng Chuyển đổi D / A trình giao diện quan trọng để chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số sang tín hiệu tương tự (tuyến tính) Một ví dụ tín hiệu thoại số hóa để lưu trữ, xử lý truyền tải phải thay đổi trở lại thành tín hiệu âm gần với tín hiệu âm gốc để điều khiển loa Một phương pháp chuyển đổi DIA sử dụng cộng tỷ lệ với giá trị điện trở đầu vào phản hồi lại trọng số nhị phân mã đầu vào kỹ thuật số Mặc dù khơng phải Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) phương pháp sử dụng rộng rãi nhất, dùng để minh họa cách áp dụng cộng tỷ lệ Một phương pháp phổ biến để chuyển đổi D / A gọi phương pháp bậc thang R / 2R Thang R / 2R giới thiệu để so sánh khơng sử dụng cộng tỷ lệ Hình 13-26 cho thấy chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự (DAC) bốn chữ số thuộc loại (gọi DAC điện trở có trọng số nhị phân) Các ký hiệu cơng tắc đại diện cho cơng tắc bóng bán dẫn để áp dụng số bốn chữ số nhị phân cho đầu vào Đầu vào nghịch đảo (-) mặt đất ảo, điện áp đầu tỷ lệ với dòng điện qua điện trở phản hồi R (tổng dòng điện đầu vào) Điện trở R có giá trị thấp tương ứng với đầu vào nhị phân có trọng số cao (2 ') Tất điện trở khác bội số R tương ứng với trọng số nhị phân 2, 'và " Biểu diễn tối giản hàm logic có phương pháp Dùng phần tử logic để thiết kế mạch logic có chức xác định trước có bước ? Các phương pháp biểu diễn a Các phương pháp biểu diễn: -Bảng thật: Liệt kê tất tổ hợp biến, tổ hợp chưa xác định ký hiệu X VD1: Lập hàm biến, đầu số bit nhiều bit Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) VD2: Lập cho phép thi Nếu hoàn thành BT TN phép thi, hồn thành chờ xét Ưu điểm: trực quan, với hàm nhiều biến( >4), bảng dài -Phương pháp đại số Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) b Các phương pháp tối giản: -Mục tiêu: Sử dụng cổng -Có hai phương pháp Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) +Phương pháp đại số: Dùng tiên đề định lý để biến đổi +Phương pháp Bìa Karnaugh Xây dựng BK •Mỗi trường hợp bảng chân trị tương ứng với bìa Karnaugh •Các ô bìa Karnaugh đánh số cho ô kề khác giá trị •Do ô kề khác giá trị nên nhóm chúng lại để tạo thành phần đơn giản dạng tổng tích Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Các bước thiết kế mạch logic • Bước 1: Xác định số ngõ vào, số ngõ • Bước 2: Thành lập bảng thật • Bước 3: Viết biểu thức ngõ theo ngõ vào Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) • Bước 4: Rút gọn biểu thức ngõ x(A,B,C) (dùng phương pháp đại số dùng bìa karnaugh): ➢ Dùng biến đổi đại số • Bước 5: Vẽ mạch X(A,B,C) = BC+AC+AB Trình bày mã hóa số 10 sang số giải mã đoạn Khái niệm điều chế tín hiệu Trình bày điều chế biên độ tín hiệu có dạng u2= U2 cosΩt sóng mang có dạng u1 = U1cost (Ω); Vẽ dạng phổ tín hiệu sau điều chế Tại nói tín hiệu điều tần có khả chống nhiễu tốt tín hiệu điều biên Điều kiện dao động máy phát ? Trình bày máy phát dao động điều hòa : Mạch ba điểm điện cảm (mạch Hartley) mạch ba điểm điện dung (mạch Colpitts) Tại nói máy phát dao động cao tần ta thường dùng cuộn cảm máy phát dao động âm tần thường dùng điện trở (khung RC) Trả lời: Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) - Điều kiện dao độn máy phát: Tổng độ dịch pha 𝜑𝐾 + 𝜑𝛽 = 2𝑛𝜋 vịng kín 𝜑𝐾 độ lệch pha qua khuyếch đại K 𝜑𝛽 độ lẹch pha qua khối hồi tiếp 𝛽 n= 1,2,3,… Công thức xác định điều kiện cân pha khuyếch đại có hồi tiếp dương - Mạch phát dao động điều hoà: + Mạch điểm điện dung( Colpitts): Là mạch dao dodongj phổ biến Mạch dùng khung LC phần hồi tiếp nhằm cung cấp lệch pha cần thiết hoạt động lọc cộng hưởng cho phép tần số mong muốn qua mạch Tạo tần số 𝑓 = , với L đọ tự cảm cuộn dây 2𝜋√𝐿𝐶𝑇 + Mạch điểm điện cảm: Mạch hoàn toàn tương tự mạch Colpitts ngoại trừ mạch hồi tiếp gồm cuộn dây nối tiếp mắc song song với tụ Tần só mạch : 𝑓 = 2𝜋 √𝐿𝑇𝐶 Vẽ mạch nguyên lý đa hài tự dao động dùng hai Transistor mắc đối xứng Nêu nguyên lý hoạt động theo biểu đồ điện áp - thời gian mạch ❖ Ngun lí hoạt động • Trong khoảng thời gian t1, giả sử trạng thái ban đầu tranzitor T2 mở (điện áp base T2 đạt ngưỡng cao), tụ C1 giả sử nạp đầy điện tích trước phóng điện qua T2 theo đường Nguồn →C1→T2→MASS, C1 nối với Base T1 nên điều dẫn tới điện VB T1 thay đổi, làm sang mức điện áp thấp Khi trạng thái chuyển T1 ngắt Đột biến lần cho ta trạng thái T2 mở, T1 ngắt (khung thời gian t1 hình 2) • Tương tự q trình C1 phóng hết chuyển sang q trình nạp, base T1 chuyển sang ngưỡng cao T1 mở, đột biến lần xảy tương tự trình trạng thái chuyển sang T1 mở, T2 ngắt Qúa trình lặp lại dẫn tới điện áp lối thu hình (dao động) 10 Sơ đồ khối nguyên lý máy thu thanh; máy thu hình màu Nguyên tắc thu hình kỹ thuật số Nhóm học tập RAM (K70, K71, K72 – HNUE) Máy thu thanh: RF Input Mixer Local Oscillator (Tuner) Filter Detector 9-Volts DC Conditioner Máy thu hình màu: Bài tập liên quan: - Tính tốn mạch phân cực diod, transistor thường - Tính tốn tốn mạch KĐ Thuật tốn - Thiết kế mạch logic - Tối ưu mạch logic dùng phương pháp Karnaugh Thiết kế mạch số theo yêu cầu