1.1. Một số khái niệm: • Vật dẫn (Conductor): Là vật liệu mà các electron có khả năng dịch chuyển một cách dễ dàng từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Ví dụ về một số vật dẫn: + Bạc, đồng, nhôm, sắt, thép và một số kim loại khác. Trong đó, tại nhiệt độ phòng, bạc là chất dẫn điện tốt nhất. + Một số chất lỏng như thủy ngân, nước muối...
MỤC LỤC THÔNG TIN CHI TIẾT VỀ HỌC PHẦN KTDT CAO ĐẲNG Chương Mở đầu 1.1 Một số khái niệm 1.2 Các đại lượng điện 1.3 Các phần tử điện tuyến tính thụ động 1.4 Nguồn điện 12 1.5 Một số định luật điện 13 Chương Diode 15 2.1 Cấu tạo 15 2.2 Nguyên lý hoạt động 15 2.3 Đặc tuyến Vol-Ampere diode 16 2.4 Các tham số giới hạn diode 18 2.5 Sơ đồ tương đương diode 18 2.6 Một số ứng dụng diode 21 2.7 Một số loại diode đặc biệt 28 2.8 Bài tập 30 Chương Transistor lưỡng cực 32 3.1 Cấu tạo 32 3.2 Nguyên lý hoạt động 33 3.3.Phần tử cực transistor .34 3.4 Các dạng mắc mạch transistor 36 3.5 Phân cực cho transistor .42 3.6.Sơ đồ tương đương transistor 47 3.7 Bài tập 49 Chương Khuếch đại 50 4.1 Khái niệm phân loại .50 4.2 Khuếch đại tần số thấp 50 4.3 Phản hồi âm 54 4.4 Khuếch đại dùng transistor lưỡng cực 58 4.5.Khuếch đại transistor nhiều tầng 65 Chương5 Vi mạch khuếch đại thuật toán 68 5.1 Giới thiệu 68 5.2 OpAmp lý tưởng thực tế 68 5.3 Mạch khuếch đại 69 5.4 Mạch cộng trừ .71 5.5.Mạch vi tích phân 75 5.6 Bài tập 76 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT CHƯƠNG MỞ ĐẦU Bài giảng số Thời lượng: tiết Tóm tắt nội dung Một số khái niệm Các đại lượng điện bản: dòng điện điện áp Các phần tử điện tuyến tính thụ động: điện trở, tụ điện Nguồn điện Một số định luật điện quan trọng 1.1 Một số khái niệm: • Vật dẫn (Conductor): Là vật liệu mà electron có khả dịch chuyển cách dễ dàng từ nguyên tử sang nguyên tử khác Ví dụ số vật dẫn: + Bạc, đồng, nhôm, sắt, thép số kim loại khác Trong đó, nhiệt độ phòng, bạc chất dẫn điện tốt + Một số chất lỏng thủy ngân, nước muối • Vật cách điện (Insulator): Là vật liệu ngăn cản chuyển động dòng electron Ví dụ số vật cách điện: + Giấy, nhựa, gỗ khô, hầu hết chất khí + Nước nguyên chất • Chất bán dẫn (Semiconductor): Là vật liệu điều kiện bình thường chất cách điện, nhiên trở thành dẫn điện chịu số kích thích ví dụ đốt nóng pha tạp chất Ví dụ chất bán dẫn Silic, Germany, Selen, Gali,… 1.2 Các đại lượng điện bản: • Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng hạt mang điện tích Hạt mang điện tích hạt mang điện dương (lỗ trống) hạt mang điện âm (electron) Chiều dòng điện chiều với chiều chuyển động hạt mang điện dương Ký hiệu: i(t) Đơn vị: A, mA, uA, nA Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT • Điện áp (hiệu điện thế): Điện áp hai điểm A B công cần thiết để di chuyển đơn vị điện tích dương từ điểm A sang điểm B Điện điểm công để di chuyển đơn vị điện tích từ điểm xa vô Vì vậy, điện áp gọi hiệu điện Ký hiệu: UAB UAB = VA - VB Đơn vị: V, mV, uV Chú ý: nói điện áp nói điện áp hai điểm, nói dòng điện nói đến dòng điện điểm dòng điện qua linh kiện 1.3 Các phần tử điện tuyến tính thụ động: a Điện trở: Khái niệm: điện trở linh kiện cản trở dòng điện Ký hiệu: R Quan hệ điện áp-dòng điện điện trở: I= U R Các thông số điện trở: o Giá trị điện trở R: R = ρ l S Trong đó: ρ: điện trở suất [Ωm] l: chiều dài dây dẫn [m] S: tiết diện dây dẫn [m2] Đơn vị: Ω, KΩ, MΩ Giá trị điện trở R đặc trưng cho khả cản trở dòng điện linh kiện Giá trị điện trở R lớn linh kiện cản trở dòng điện nhiều, tức dòng điện qua linh kiện nhỏ Giá trị điện trở R nhỏ linh kiện cho dòng điện qua dễ dàng, tức dòng điện qua linh kiện lớn o Sai số Sai số độ chênh lệch tương đối giá trị thực tế điện trở giá trị danh định, tính theo % δ= Trong đó: Rtt − Rdd ⋅ 100% Rdd Rtt: Giá trị thực tế điện trở Rdd: Giá trị danh định điện trở Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT o Hệ số nhiệt điện trở: Điện trở linh kiện nhạy với nhiệt độ Khi nhiệt độ thay đổi, giá trị điện trở bị thay đổi theo Hệ số nhiệt điện trở thay đổi tương đối giá trị điện trở nhiệt độ thay đổi 1oC, tính theo phần triệu α= ∆R / ∆T 10 ( ppm / oC ) (parts per million) R o Công suất tối đa cho phép: Công suất tối đa cho phép công suất nhiệt lớn mà điện trở chịu ngưỡng điện trở bị nóng lên bị cháy Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả chịu nhiệt Pmax U max = = I max R R • Một số loại điện trở thông dụng: + Điện trở có giá trị xác định o Điện trở than ép: Được chế tạo cách trộn bột than với vật liệu cách điện, sau nung nóng hóa thể rắn, nén thành dạng hình trụ bảo vệ lớp vỏ giấy phủ gốm hay lớp sơn o Điện trở dây quấn: Được chế tạo cách quấn đoạn dây chất dẫn điện tốt (Nichrome) quanh lõi hình trụ Trở kháng phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, đường kính độ dài dây dẫn Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT o Điện trở màng mỏng: Được sản xuất cách lắng đọng Cacbon, kim loại oxide kim loại dạng màng mỏng lõi hình trụ + Điện trở có giá trị thay đổi (biến trở) Biến trở (Variable Resistor) có cấu tạo gồm điện trở màng than dây quấn có dạng hình cung, có trục xoay nối với trượt Con trượt tiếp xúc động với với vành điện trở tạo nên cực thứ 3, nên trượt dịch chuyển điện trở cực thứ cực lại thay đổi Có thể có loại biến trở tuyến tính (giá trị điện trở thay đổi tuyến tính theo góc xoay) biến trở phi tuyến (giá trị điện trở thay đổi theo hàm logarit theo góc xoay) Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT • Cách ghi đọc tham số điện trở + Biểu diễn trực tiếp Chữ chữ số biểu diễn giá trị điện trở: R(E) – Ω; K - K Ω; M - M Ω;… Chữ thứ hai biểu diễn dung sai: F=1% J=5% Ví dụ: 8K2J: R=8,2KΩ; δ=5% R=8,2KΩ ± 0.41 KΩ= 7,79KΩ ÷ 8,61KΩ G=2% K=10% H=2,5% M=20% Hoặc chữ số để biểu diễn giá trị điện trở chữ để biểu diễn dung sai Khi chữ số cuối biểu diễn số chữ số (bậc lũy thừa 10) Ví dụ: 4703G: R=470K Ω; δ=2% + Biểu diễn vạch màu Đối với điện trở có kích thước nhỏ ghi trực tiếp thông số người ta thường vẽ vòng màu lên thân điện trở vòng màu: - vòng đầu biểu diễn chữ số có nghĩa thực - Vòng thứ biểu diễn số chữ số (bậc lũy thừa 10) - Vòng thứ biểu diễn sai số Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Màu Trị số Sai số Đen Nâu 1% Đỏ 2% Cam Vàng Lục Lam Tím Xám Trắng Vàng kim -1 5% Bạc kim -2 10% b Tụ điện: Khái niệm: tụ điện gồm cực làm chất dẫn điện đặt song song với nhau, lớp cách điện gọi chất điện môi (giấy tẩm dầu, mica, hay gốm, không khí) Chất cách điện lấy làm tên gọi cho tụ điện (tụ giấy, tụ dầu, tụ gốm hay tụ không khí) Ký hiệu: C Tụ không phân cực C Tụ phân cực Quan hệ điện áp – dòng điện tụ điện: i=C • Các thông số tụ điện: dU dt Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT o Điện dung tụ điện: ε ε S C= d đó, ε: số điện môi chất cách điện ε0=8,85.10-12(F/m): số điện môi chân không S: Diện tích hiệu dụng cực d: Khoảng cách cực Đơn vị: F, mF, uF Điện dung đặc trưng cho khả tích lũy lượng tụ điện o Sai số: Là độ chênh lệch tương đối giá trị điện dung thực tế giá trị danh định tụ điện, tính theo % δ= Ctt − C dd C dd đó, Ctt: điện dung thực tế Cdd: điện dung danh định o Trở kháng tụ điện: Zc = = − j X c j 2πfC Trở kháng tụ điện đặc trưng cho khả cản trở dòng điện xoay chiều tụ điện o Hệ số nhiệt tụ điện: Là độ thay đổi tương đối giá trị điện dung nhiệt độ thay đổi o C, tính theo o/oo: TCC = ∆C ∆T ⋅10 ( ppm / oC ) C o Điện áp đánh thủng: Khi đặt vào cực tụ điện áp chiều, sinh điện trường cực Điện áp lớn cường độ điện trường lớn, electron có khả bứt khỏi nguyên tử trở thành electron tự do, gây nên dòng rò Nếu điện áp lớn, cường độ dòng rò tăng, làm tính chất cách điện chất điện môi, người ta gọi tượng tụ bị đánh thủng Điện áp chiều đặt vào tụ gọi điện áp đánh thủng • Một số loại tụ điện thông dụng: + Tụ điện có điện dung xác định: o Tụ giấy: Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Là tụ không phân cực gồm kim loại xen kẽ với lớp giấy tẩm dầu cuộn lại theo dạng hình trụ o Tụ gốm: Là tụ không phân cực sản xuất cách lắng đọng màng kim loại mỏng mặt đĩa gốm mặt mặt ống hình trụ, hai điện cực gắn với màng kim loại bọc vỏ chất dẻo o Tụ mica: Là tụ không phân cực chế tạo cách đặt xen kẽ kim loại với lớp Mica (hoặc lắng đọng màng kim loại lên lớp Mica để tăng hệ số phẩm chất) o Tụ điện phân (tụ hóa): Là loại tụ phân cực, gồm nhôm cách ly dung dịch điện phân cuộn lại thành dạng hình trụ + Tụ xoay: Gồm động tĩnh đặt xen kẽ với nhau, hình thành nên cực động cực tĩnh Khi động xoay làm thay đổi diện tích hiệu dụng cực thay đổi giá trị điện dung tụ Giá trị Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT điện dung tụ xoay phụ thuộc vào số lượng kim loại khoảng không gian kim loại • Cách ghi đọc tham số tụ điện + Ghi trực tiếp: Đồi với tụ có kích thước lớn (Tụ hóa, Tụ tantal) ghi trực tiếp thông số thân tụ Giá trị điện dung Điện áp đánh thủng + Ghi theo quy ước chữ số chữ cái: Đơn vị pF chữ số đầu có nghĩa thực Chữ số thứ biểu diễn bậc lũy thừa 10 Chữ biểu diễn sai số Ví dụ: 0.047/200V: C=0,047μF; UBR=200V 2.2/35: C=2,2μF; UBR=35V 102J: C=10.102pF=1nF; δ=5% 22K:C=0,22μF; δ=10% 1.4 Nguồn điện: • Nguồn chiều: Là nguồn có độ lớn cực tính không đổi theo thời gian: pin ắc quy Hai thông số quan trọng nguồn chiều là: điện áp điện lượng Ký hiệu: Điện lượng danh định dung lượng điện nạp vào nguồn, có đơn vị Ah (Ampe_giờ) Ví dụ ắc quy có điện lượng 100Ah, cấp cho mạch dòng điện 2A thời gian sử dụng là: t= Q 100 = = 50h I • Nguồn xoay chiều: Là nguồn có độ lớn cực tính thay đổi theo thời gian Thông dụng nguồn xoay chiều tuần hoàn dạng sin, xung vuông tam giác 10 Bài giảng Kỹ thuật điện tử • Trở kháng vào: Zv = Bộ môn KTMT uv = R1 // R2 // ( rbe + Z x ) iv Zx trở kháng khối (i c,RE,RL) Trở kháng tính sau: Zx = ie ( R E // R L ) = (1 + β ).( R E // R L ) ib thay lên trên, ta có: Z v = ( R1 // R2 ) //[ rbe + (1 + β ).( RE // R L )] Như vậy, giá trị điện trở vào mạch CC lớn Đây ưu điểm quan trọng tầng CC để làm tầng phối hợp với nguồn tín hiệu có điện trở lớn • Trở kháng ra: Z r = R E // Z y Zy trở kháng tính sau: Zy = ib (rbe + R1 // R2 ) rbe + R1 // R2 = ie 1+ β thay lên ta có: Z r = R E // (rbe + R1 // R2 ) 1+ β Như vậy, trở kháng mạch khuếch đại CC nhỏ • Hệ số khuếch đại điện áp: u ib Z x (1 + β ).( R E // R L ) Ku = t = = ≈1 u v ib (rbe + Z x ) rbe + (1 + β ).( RE // RL ) Như vậy, mạch khuếch đại CC không khuếch đại điện áp • Hệ số khuếch đại dòng điện: Ki = Ku Zv Zv ≈ RL RL Hệ số khuếch đại dòng điện lớn • Hệ số khuếch đại công suất: K p = K u K i 61 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Giá trị hệ số khuếch đại công suất lớn d Tiểu kết: Từ thông tin ba loại tầng khuếch đại dùng transistor lưỡng cực trình bày trên, ta tổng kết tham số loại tầng theo bảng sau đây: CE CB Zv RB // rbe ≈ rbe :bé rbe : bé β Zr RC : lớn RC : lớn Ku Ki Kp −β⋅ RC // R L : lớn rbe −β⋅ RC // RL : lớn RL K u ⋅ K i : lớn β RC // R L : lớn rbe ≈1 K u ⋅ K i : lớn CC RB //[ rbe + (1 + β )( RE // RL ) ] : lớn R E // rbe + ( R B // RS ) (1 + β ) : bé ≈1 ≈ Zv : lớn RL K u ⋅ K i : lớn 62 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Bài giảng số 12 Thời lượng: tiết Tóm tắt nội dung Tổng quan khuếch đại transistor nhiều tầng Các thông số kỹ thuật mạch khuếch đại nhiều tầng Ba phương pháp ghép tầng: ghép tụ điện, ghép biến áp ghép trực tiếp 4.5 Khuếch đại transistor nhiều tầng Để tăng hệ số khuếch đại cải thiện chất lượng số tham số mạch, người ta thường mắc nối tiếp tầng khuếch đại với cách phù hợp Ở đây, tín hiệu tầng tín hiệu vào cho tầng a Các thông số kỹ thuật: • Hệ số khuếch đại: Ur = K u1 K u K un Uv K u (dB ) = K u1 (dB ) + K u (dB ) + + K un (dB ) ψ K = ψ + ψ + + ψ n Ku = • Độ bất ổn định: B K = B1 + B2 + + Bn • Méo: γ K = γ + γ + + γ n M ( f ) = M ( f ).M ( f ) M n ( f ) b Các phương pháp ghép tầng: • Ghép tụ điện: 63 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Trên ví dụ ghép tầng khuếch đại tụ điện Giữa đầu tầng trước đầu vào tầng sau, tín hiệu ghép tụ điện Nếu có N tầng cần (N+1) tụ điện cần tụ nguồn tín hiệu Phương pháp ghép tầng tụ điện có đặc điểm sau: + Đơn giản, cách li ảnh hưởng phân cực chiều + Gây méo tần số thấp Chú ý cần chọn tụ điện cho Zc[...]...Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Xung tam giác Xung vuông 1.5 Một số định luật điện: • Định luật Kirchhoff về nút dòng điện Phát biểu: tại 1 nút mạch, tổng các dòng điện vào bằng tổng các dòng điện ra ∑I v = ∑ Ir 11 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Tại nút A ta có: I2 + I 4 + I 5 = I 1 + I 3 hoặc: –I1 + I2 – I3 + I4 + I5 =0 • Định luật Kirchhoff về vòng điện áp Phát biểu: trên... • Vùng 1: diode phân cực thuận 14 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Khi một điện áp dương đặt tới hai đầu diode đủ lớn, diode sẽ cho dòng điện chảy qua hoàn toàn Diode có thể coi như ngắn mạch • Vùng 2: diode phân cực ngược Khi một điện áp âm đặt tới hai đầu diode, dòng điện chảy qua diode là rất nhỏ Khi điện áp âm lớn hơn vài phần trăm vol, dòng điện ngược sẽ không đổi và đạt tới dòng bão hòa... đánh thủng Khi điện áp âm đủ lớn đặt vào hai đầu diode (khoảng -100V), dòng điện ngược qua diode tăng đột ngột khi điện áp không thay đổi, tính chất van của 15 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT diode bị phá hỏng Hiện tượng này được gọi là Zener hay đánh thủng Điện áp mà tại đó xảy ra hiện tượng trên gọi là điện áp đánh thủng, ký hiệu là VBR 2.4 Các tham số giới hạn của diode: • Điện áp ngược cực... giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT Phân tích hoạt động của mạch: 0 < t < t1: U1 < E => Diode phân cực thuận => U0 = U1 t1 < t < t2: U1 > E => Diode phân cực ngược => U0 = E t2 < t < t3: U1 < E => Diode phân cực thuận => U0 = U1 Nhận xét: + Khi điện áp vào nhỏ hơn E thì điện áp ra bằng điện áp vào Khi điện áp vào lớn hơn E thì điện áp ra sẽ bị cắt và bằng E Như vậy, mạch sẽ ghim không cho điện áp... mạch ghim trên • Mạch ghim dưới nối tiếp: Mạch ghim dưới là mạch giữ cho điện áp ra không nhỏ hơn một giá trị ngưỡng E Khi điện áp vào lớn hơn E, điện áp ra bằng điện áp vào Khi điện áp vào nhỏ hơn E, điện áp ra sẽ bị cắt và bằng E Sơ đồ mạch ghim trên nối tiếp được biểu diễn trên hình vẽ: D1 U0 U1 R E 25 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT + U1 là tín hiệu vào + E là nguồn 1 chiều, cũng là mức hạn... là tín hiệu bằng phẳng và ổn định Để làm cho tín hiệu ra bằng phẳng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: 22 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT D1 V1 T1 U 21 220 V 50 Hz 0Deg U 22 C1 R1 D2 Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng phẳng hơn _ Khi có thêm tụ điện, giá trị trung bình của điện áp ra sẽ tăng U 0 = 2.U 2 và hệ số gợn sóng giảm q1 ≤ 0.02 • Mạch chỉnh lưu cầu:... dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều • Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ: + V1 là điện áp lưới 220V, 50Hz + T1 là biến áp, thực hiện biến đổi dòng xoay chiều thành dòng xoay chiều có biên độ thay đổi + D1 là diode, nhờ tính chất van dòng điện sẽ chỉnh lưu dòng xoay chiều phía thứ cấp của biến áp thành dòng 1 chiều Mạch điện thực hiện biến đổi điện áp lưới thành điện áp một chiều 19 Bài giảng Kỹ thuật. .. hiệu ra bằng phẳng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: 20 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT D1 V1 T1 220 V 50 Hz 0Deg U2 R1 C1 Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng phẳng hơn • Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ: D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg T1 U 21 U 22 R1 10kΩ D2 + V1 là điện áp lưới, 220V, 50Hz + T1 là biến áp có điểm đất chung ở giữa Hai điện áp ra U 21 và U22 sẽ ngược pha nhau... U0=U22 Nhận xét: + Tại đầu ra, điện áp ra luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều Điện áp ra tồn tại trong cả hai nửa chu kỳ Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ + Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U 21 và U22 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U2) Dễ thấy giá trị trung bình của điện áp ra trong mạch chỉnh... luật Kirchhoff về vòng điện áp Phát biểu: trên 1 vòng mạch, tổng các điện áp bằng 0 Trong đó, các điện áp cùng chiều với chiều quy ước thì lấy dấu dương, các điện áp ngược chiều với chiều quy ước thì lấy dấu âm ∑U i =0 Xét vòng điện áp cùng chiều quay kim đồng hồ như hình vẽ ta có: U1 –U2 – U3 – U4 + U5 =0 12 Bài giảng Kỹ thuật điện tử Bộ môn KTMT CHƯƠNG 2 DIODE Bài giảng số 2 Thời lượng: 4 tiết Tóm