KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp Khoa Công nghệ thông tin  Bài giảng áp dụng cho lớp TKL12 TKL13: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ GVHD: Trần Thanh Toàn Lưu hành nội ĐỒNG THÁP, 2014 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Mục lục: Bài : CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 ĐIỆN TRỞ 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 cấu tạo điện trở 1.1.3 Những thông số điện trở 1.1.4 Kí hiệu ghi nhãn điện trở 1.2 TỤ ĐIỆN 1.2.1 Cấu tạo 1.2.2 Những thông số tụ điện 1.2.3 Kí hiệu phân loại 1.3 CUỘN CẢM VÀ BIẾN ÁP 11 1.3.1 Cuộn cảm 11 1.3.2 Những thông số cuộn cảm 11 b Điện kháng ( cảm kháng) : 11 1.3.3 Phân loại ứng dụng 12 1.4 Biến Áp 12 1.4.1 Biến áp cảm ứng 12 1.4.2 Biến áp trung tần 13 1.4.3 Biến áp âm tần 13 Bài 2: 15 CHẤT BÁN DẪN VÀ LINH KIỆN TÍCH CỰC 15 2.1 Chất bán dẫn 15 2.1.1 Chất bán dẫn ? 15 2.1.2 Chất bán dẫn loại N 16 2.1.3 Chất bán dẫn loại P 16 2.2 Diode (Đi ốt) Bán dẫn 17 2.2.1 Tiếp giáp P - N Cấu tạo Diode bán dẫn 17 2.2.2 Phân cực thuận cho Diode 18 2.2.3 Ứng dụng Diode bán dẫn 19 2.2.4 Các loại Diode 19 2.3 Giới thiệu Transistor 23 2.3.1 Cấu tạo Transistor ( Bóng bán dẫn ) 23 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 2.3.2 Nguyên tắc hoạt động Transistor 24 2.3.3 Ký hiệu hình dạng Transistor 26 2.3.3.1 Ký hiệu & hình dáng Transistor 26 2.3.3.2 Ký hiệu ( thân Transistor ) 26 2.3.4 Các thông số kỹ thuật Transistor 27 2.3.5 Phân cực cho Transistor 27 2.3.5.1 Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp ) 27 2.4 Mosfet 31 2.4.1 Giới thiệu Mosfet 31 2.4.2 Cấu tạo ký hiệu Mosfet 32 2.4.3 Nguyên tắc hoạt động Mosfet 33 2.4.4 Phân cực 35 2.4.5 Ứng dung Mosfet thực tế 36 2.5 Tranzito trường JFET 37 2.5.1 Cấu tạo 38 2.5.2 Cơ hoạt động JFET 38 2.5.3 Đặc điểm hoạt động JFET 38 2.5.4 Phân cực cố định: 39 2.5.4.2 Phân cực tự động: 40 Bài 3: 43 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 43 3.1 Các tham số h transistor 43 3.2 Mạch khuếch đại cực phát chung 43 3.3 Mạch khuếch đại cực thu chung 44 3.4 Mạch khuếch đại cực chung 45 Bài 4: 47 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 47 4.1 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo 47 4.2 Mạch OCL 47 4.2 Mạch OTL 49 a Sơ đồ mạch điện: 49 b Nguyên lý hoạt động 50 Bài 5: 59 MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI 59 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 5.1 Mạch khuyếch đại vi sai: (differential amplifier) 59 5.1.1 Dạng mạch bản: 59 5.1.2 Mạch phân cực: 61 5.1.3 Khảo sát thông số mạch: 61 5.2 Mạch khuếch đại thuật toán 64 5.2.1 Cấu tạo 64 5.2.2 Các tham số KĐTT 67 5.2.3 Các sơ đồ mắc KĐTT 70 5.2.4 Các sơ đồ khuếch đại không đảo 72 5.2.5 Mạch cộng mạch trừ 75 5.2.6 Mạch vi phân mạch tích phân 81 5.2.7 Mạch so sánh tương tự 83 Bài 90 THYRISTOR 90 6.1 Thyristor - SCR (Đi ốt có điều khiển) 90 6.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Thyristor 90 6.1.2 Ứng dụng Thyristor 92 6.2 Triac 92 6.2.1 Cấu tạo triac: 92 6.2.2 Nguyên lý làm việc: 93 6.3 Diac 94 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Bài : CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 ĐIỆN TRỞ 1.1.1 Khái niệm Điện trở đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện vật thể dẫn điện Nó định nghĩa tỉ số hiệu điện hai đầu vật thể với cường độ dòng điện qua nó: đó: U : hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo vôn (V) I : cường độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo ămpe (A) R : điện trở vật dẫn điện, đo Ohm (Ω 1.1.2 cấu tạo điện trở Điện trở có loại : điện trở dây quấn điện trở dây quấn , điện trở nhiệt … a Điện trở dây quấn Điện trở thường làm hỗn hợp than kim loại trộn với chất kết dính đem ép lại , vỏ phủ lớp sơn than hay hỗn hợp kim loại lõi sứ Hai đầu có dây Điện trở dây quấn có hai loại : trị số cố định trị số biến đổi (chiết áp) Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 b Điện trở dây quấn Điện trở dây quấn có lõi sứ dây quấn loại hợp kim có điện trở lớn (nicron,mangnin…)hai đầu có dây dẫn bên thường bọc lớp nien ailicát để bảo vệ Điện trở dây quấn có hai loại : trị số cố định chiết áp dây quấn c Điện trở nhiệt Có hai loại : - Hệ số nhiệt dương nhiệt độ tăng giá trị điện trở tăng - Hệ số nhiệt âm nhiệt độ tăng giá trị điện trở giảm Các loại thường dùng mạch làm việc ổn định với nhiệt độ mạch khuếch đại công suất âm tầng 1.1.3 Những thông số điện trở a Điện trở danh định Trên điện trở không ghi giá trị thực điện trở mà ghi giá trị gần , làm tròn , điện trở danh định Đơn vị điện trở : ôm(Ω),kilôôm(KΩ),mêgaôm(MΩ),gigaôm(GΩ) 1GΩ = 1000 MΩ =1000.000 KΩ = 1000.000.000 Ω b Sai số Điện trở danh định không hoàn toàn mà có sai số Sai số tính theo phần trăm (%) chia thành ba cấp xác : cấp I có sai số +-5% , cấp II +-10% , cấp III +-20% c Công suất định mức Công suất định mức công suất tổn hao lơn mà điện trở chịu thời gian dài làm việc mà không ảnh hưởng đến trị số điện trở Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 d Hệ số nhiệt điện trở Khi nhiệt độ làm việc thay đổi trị số điện trở thay đổi Sự thay đổi trị số tương đối nhiệt độ thay đổi 1°C gọi hệ số nhiệt điện trở Khi tăng 1°C trị số tăng khoảng 0.2%( trừ loại điện trở nhiệt) 1.1.4 Kí hiệu ghi nhãn điện trở a Kí hiệu : R b Ghi nhãn : Điện trở ghi số : Giá trị ghi số , sai số đựơc ghi % kí hiệu : M= 5% ; J =15% ; P =20% Ngoài kí hiệu công suất , hãng sản xuất… có không ghi Điện trở ghi vòng màu : Qui ước giá trị màu : Màu Trị Sai số số Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh lục Tím Xám Trắng Nhũ 5% vàng Nhũ bạc 10% Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13  Cách đọc : đọc bắt đầu vòng màu sát chân điện trở ( vòng màu nhũ) 1.2 TỤ ĐIỆN 1.2.1 Cấu tạo Cấu tạo tụ gồm hai phiến dẫn điện có dây dẫn Ở hai phiến chất cách điện (điện môi) , toàn đặt vỏ bảo vệ Tụ có loại khác : tụ giấy , tụ nica , tụ gốm , tụ hóa … Tụ có loại điện dung cố định loại điện dung biến đổi 1.2.2 Những thông số tụ điện a Điện dung danh định Đại lượng đặt trưng cho khả chứa điện tích tụ điện gọi điện dung tụ điện Kí hiệu : C Đơn vị : Fara ( F ) b Dung kháng tụ điện Tụ điện ngăn không cho dòng điện chiều qua có dòng nạp ban đầu lại ngừng tụ điện vừa nạp đầy Đối với dòng điện xoay chiều dòng điện tác động lên tụ điện với hai chu kì ngược , làm cho tụ điện có tác dụng dẫn dòng điện qua Tụ có điện dung nhỏ cho tần số cao qua dễ Tụ có điện dung lớn cho tần số thấp qua dễ Dung kháng tụ tính theo công thức : Xc = 1/2лfC Trong : Xc điện kháng tụ (Ω) f tần số dòng điện xoay chiều qua tụ ( Hz ) C điện dung ( F ) , л = 3,14 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 c Sai số d Điện áp công tác Là điện áp lớn cho phép đặt lên hai đầu tụ điện mà tụ điện làm việc bình thường e Tổn hao f Điện trở cách điện Sau tích điện , tụ điện không giữ điện lâu dài Độ cách điện giảm sinh dòng điện rò Dòng điện rò lớn hay nhỏ phụ thuộc vào chất điện môi g Hệ số nhiệt tụ điện Sự biến đổi điện dung tính theo % nhiệt độ thay đổi 1°C gọi hệ số nhiệt tụ điện g Điện cảm tạp tán Do kết cấu tụ điện phiến , dây dẫn tạo thành điện cảm tạp tán ảnh hưởng tụ làm việc với dòng điện xoay chiều tần số cao Để mạch điện làm việc ổn định tần số công tác lớn tụ điện phải nhỏ -:- lần tần số cộng hưởng tụ điện ( điện dung tụ điện cảm tạp tán hình thành mạch cộng hưởng ) 1.2.3 Kí hiệu phân loại a Kí hiệu : C b Phân loại : Tụ điện chia thành loại : - Loại không phân cực với nhiều dạng khác Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 - Loại phân cực có cực tính xác định làm việc bị hỏng nối ngược cực * Ứng dụng số loại tụ : + Tụ giấy : Được dùng để phân đường , ngăn nối tầng , lọc mạch điện tần số thấp chiều + Tụ mica :Tổn hao lượng bé , điện trở cách điện cao Được dùng chủ yếu mạch có tần số cao + Tụ gốm sứ cao tần :Tụ chịu điện áp cao , kích thướt không lớn , dùng mạch cao tần , siêu cao tần + Tụ màng nhựa , màng nhựa kim loại :Trị số điện dung ổn đinh , điện trở cách điện lớn , nhiệt độ làm việc thấp + Tụ hóa :Dùng mạch điện lọc mạch nắn điện , nối tầng mạch tần số thấp Khi để lâu không dùng trị số điện dung giảm Nếu đấu ngược cực tụ hỏng + Tụ biên đổi ( tụ xoay) :Thường dùng mạch cộng hưởng cao máy thu , phát Tụ biến đổi thay đổi trị số điện dung nhỏ từ 10 -:- 60 pF thường dùng để điều chỉnh lại trị số điện dung gọi tụ tinh chỉnh * Trên tụ hóa tụ giấy người ta có ghi tham số :  Điện dung tụ  Điện áp công tác  Sai số Đối với tụ khác có điện dung nhỏ pF người ta ghi điện dung theo mã số chữ số Trong số thứ số thêm vào hai số đầu Ví dụ : 403 = 40.000pF ; 271 = 270pF 10 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Mạch tích phân hiệu: Hình 7.22b Phương trình dòng điện viết cho điểm nút N nút P là: b Mạch vi phân Mạch hình 7.23a mạch vi phân thông thường cho: 82 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Như hệ số khuếch đại số cao lớn, trở kháng phụ thuộc vào tần số Vì tạp âm tần giảm tần số tăng Để có mạch vi phân tốt dùng mạch hình 7.23b Mắc thêm đốt R1C1 tác dụng vi phân thực tần số số thấp trở kháng nhỏ,điện áp lúc coi CN hở mạch tần tần số cao hồi tiếp âm CN lớn Nếu chọn R1C1 = RNCN ω > ω0 hệ số khuếch đại giảm tần số tần số tăng (Hình 7.23c) 5.2.7 Mạch so sánh tương tự Mạch so sánh có nhiệm vụ so sánh điện áp vào UV với điện áp chuẩn UCh.Trong mạch so sánh, tín hiệu vào tương tự biến thành tín hiệu 83 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 dạng mã nhị phân, nghĩa có mức thấp (L) cao(H) Bộ so sánh thực khuếch đại thuật toán làm việc chế độ bão hòa nên thấp cao mức dương âm nguồn (ở so sánh chuyên dụng hai mức ứng với mức logic) a Ðiện ngõ bão hòa Ta xem mạch hình 7.24 Ed điện khác ngõ vào định nghĩa : Ed = (điện ngõ vào dương (+) – điện ngõ vào âm (-)) Do mạch hồi tiếp âm nên: VOut=A(V1-V2) = A.Ed ; Với Ed=(V1-V2) Trong A độ lợi vòng hở op-amp Vì A lớn nên theo công thức VOut lớn Khi Ed nhỏ, VOut xác định Khi Ed vượt trị số VOut đạt đến trị số bão hòa gọi VSat Trị số Ed tùy thuộc vào op-amp có trị số vào khoảng vài chục μV - Khi Ed âm, mạch đảo pha nên VOut =-VSat 84 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 - Khi Ed dương, tức V1>V2 VOut =+VSat Ðiện ngõ bão hòa thường nhỏ điện nguồn từ volt đến volt Ðể ý |+VSat| khác |-VSat| Như ta thấy điện Ed tối đa là: Mạch so sánh mức 0: (tách mức zéro)  So sánh mức zéro không đảo Điện ngõ vào (-) dùng làm điện chuẩn Ei điện muốn đem so sánh với điện chuẩn, Ei đưa vào ngõ vào (+) Khi Ei> Vref =0 Vout=+Vsat Khi Ei< Vref =0 Vout=-Vsat Thí dụ Ei có dạng tam giác dạng sóng ngõ Vout có dạng hình 7.26 85 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 b Mạch so sánh mức zéro đảo: Điện ngõ vào (+) dùng làm điện chuẩn Ei điện muốn đem so sánh với điện chuẩn, Ei đưa vào ngõ vào (-) Khi Ei> Vref =0 Vout=-Vsat Khi Ei< Vref =0 Vout=+Vsat Thí dụ Ei có dạng tam giác dạng sóng ngõ Vout có dạng hình 7.26 86 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 c Mạch so sánh với ngõ vào có điện bất kỳ: So sánh mức dương đảo không đảo: So sánh mức dương không đảo: Điện chuẩn Vref>0V đặt ngõ vào (-) Điện so sánh Ei đưa ngõ vào (+) Khi Ei>Vref VOut=+Vsat Khi Ei0V đặt ngõ vào (+) Điện so sánh Ei đưa ngõ vào (-) Khi Ei>Vref VOut=-Vsat Khi Ei dòng điện từ nguồn U2 qua Thyristor làm đèn sáng  Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt đèn sáng, Q1 dẫn, điện áp chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đèn Q1 dẫn , hai đèn định thiên cho trì trang thái dẫn điện  Đèn sáng trì K2 ngắt => Thyristor không cấp điện ngưng trang thái hoạt động  Khi Thyristor ngưng dẫn, ta đóng K2 đèn không sáng trường hợp ban đầu 91 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Hình dáng Thyristor 6.1.2 Ứng dụng Thyristor Thyristor thường sử dụng mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động nguồn xung Ti vi mầu Thí dụ mạch chỉnh lưu nhân nguồn Ti vi mầu JVC 1490 có sơ đồ sau : Ứng dụng Thyristor mạch chỉnh lưu nhân tự động nguồn xung Tivi mầu JVC 6.2 Triac Là cấu kiện thuộc họ Thyristo Triac có chân cực có khả dẫn điện hai chiều có tín hiệu kích khởi động (dương âm) 6.2.1 Cấu tạo triac: Do tính dẫn điện hai chiều nên hai đầu triac dùng để nối với nguồn điện gọi đầu MT1 MT2 Giữa hai đầu MT1 MT2 có năm lớp bán dẫn bố trí theo thứ tự P-N-P-N SCR theo chiều Đầu thứ ba gọi cực điều khiển 92 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 G Như triac coi hai SCR đấu song song ngược chiều với nhau, xem hình 6-4 Cấu tạo triac 6.2.2 Nguyên lý làm việc: Theo quy ước, tất điện áp dòng điện quy ước theo đầu MT1 Như vậy, điện áp nguồn cung cấp cho MT2 phải dương (hoặc âm) so với MT1 Còn tín hiệu điều khiển đưa vào hai chân cực G chân cực MT1 Ký hiệu sơ đồ nguyên lý đấu triac mạch mô tả hình 6-5a,b Đặc tuyến Vôn-Ampe triac biểu diễn hình 6- Đặc tuyến thể khả dẫn điện hai chiều triac Phương pháp kích cổng triac giống SCR khác dùng dòng dương hay dòng âm cho phần tư thứ I phần tư thứ III đặc tuyến Vôn- Ampe triac Có hai phương pháp kích khởi động cho triac hoạt động nhạy là: 93 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Cực cổng G dương cực MT2 dương so với MT1 Cực cổng G âm cực MT2 âm so với MT1 Trong mạch điện, triac cho qua nửa chu kỳ điện áp xoay chiều điều khiển cực điều khiển G Khác với SCR, triac tắt khoảng thời gian ngắn lúc dòng điện tải qua điểm O Nếu mạch điều khiển triac có gánh điện trở việc ngắt mạch khó khăn Nhưng tải cuộn cảm vấn đề làm tắt triac trở nên khó khăn dòng lệch pha trễ Thông thường để tắt Thyristo người ta sử dụng ngắt điện mạch đảo lưu dòng điện mạch 6.3 Diac Về cấu tạo, DIAC giống SCR cực cổng hay transistor cực Hình sau mô tả cấu tạo, ký hiệu mạch tương đương DIAC 94 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Khi áp hiệu điện chiều theo chiều định đến điện V BO, DIAC dẫn điện áp hiệu theo chiều ngược lại đến trị số -VBO, DIAC dẫn điện, DIAC thể điện trở âm (điện hai đầu DIAC giảm dòng điện qua DIAC tăng) Từ tính chất trên, DIAC tương đương với hai Diode Zener mắc đối đầu Thực tế, DIAC, người ta dùng hai Diode Zener có điện Zener thích hợp để thay (Hình 17) Trong ứng dụng, DIAC thường dùng để mở Triac Thí dụ mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn (Hình 18) 95 Kỹ thuật điện tử Áp dụng cho lớp: TKL12 TKL13 Ở bán ký dương điện tăng, tụ nạp điện điện V BO DIAC dẫn, tạo dòng kích cho Triac dẫn điện Hết bán kỳ dương, Triac tạm ngưng Đến bán kỳ âm tụ C nạp điện theo chiều ngược lại đến điện -VBO, DIAC lại dẫn điện kích Triac dẫn điện Ta thay đổi VR để thay đổi thời nạp điện tụ C, thay đổi góc dẫn Triac đưa đến làm thay đổi độ sáng bóng đèn - Khi accu nạp chưa đầy, SCR1 dẫn, SCR2 ngưng - Khi accu nạp đầy, điện cực dương lên cao, kích SCR làm SCR2 dẫn, chia bớt dòng nạp bảo vệ accu - VR dùng để chỉnh mức bảo vệ (giảm nhỏ dòng nạp) 96