BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TS LÊ TRUNG THÀNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ HÀ NỘI 2011 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TS LÊ TRUNG THÀNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ (Dùng cho sinh viên hệ cao đẳng) HÀ NỘI 2011 ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………… ……………………………………………………iii MỘT SỐ KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ… ……………………………….iv Chương 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN…………………………………………… 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1 Tin tức tín hiệu 1.1.2 Dòng điện 1.1.3 Điện áp 1.1.4 Nguồn điện 1.2 MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN 1.2.1 Định luật Ôm 1.2.2 Định luật Kirchhoff 1.3 MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỂN HÌNH 1.3.1 Hệ thống điện thoại di động 1.3.2 Hệ thống đo lường điện tử 1.3.3 Hệ thống tự động điều khiển 1.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 11 Chương 2: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG .13 2.1 ĐIỆN TRỞ 13 2.1.1 Khái niệm 13 2.1.2 Các tham số đặc trưng điện trở 13 2.1.3 Cách ghi đọc tham số điện trở 15 2.1.4 Phân loại ứng dụng điện trở 17 2.2 TỤ ĐIỆN 18 2.2.1 Khái niệm 18 2.2.2 Các tham số tụ điện 18 2.2.3 Phân loại tụ điện 20 2.2.4 Cách đọc giá trị tụ điện 21 iii 2.2.5 2.3 Ứng dụng tụ điện 22 CUỘN CẢM 22 2.3.1 Khái niệm 22 2.3.2 Các tham số cuộn cảm 23 2.3.3 Phân loại cuộn cảm 24 2.3.4 Cách đọc giá trị cuộn cảm 24 2.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 25 Chương 3: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ .26 3.1 CHẤT BÁN DẪN 27 3.2.1 Khái niệm 27 3.2.2 Bán dẫn nguyên chất 28 3.2.3 Bán dẫn pha tạp 30 3.2 ĐIỐT BÁN DẪN 32 3.2.1 Tiếp xúc PN 32 3.2.2 Đặc tuyến V-A tiếp xúc PN 35 3.2.3 Điốt bán dẫn 35 3.2.4 Một số ứng dụng Điốt bán dẫn 38 3.3 TRANZITO LƯỠNG CỰC 40 3.3.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động Tranzito lưỡng cực- BJT 40 3.3.2 Các cách mắc BJT 42 3.3.3 Phân cực cho BJT 47 3.4 TRANZITO HIỆU ỨNG TRƯỜNG 58 3.4.1 Cấu tạo đặc tính JFET 60 3.4.2 Cấu tạo đặc tính MOSFET 65 3.4.3 Phân cực cho FET 70 3.5 KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU 77 3.5.1 Khuếch đại tín hiệu dùng BJT 78 3.5.2 Khuếch đại tín hiệu dùng FET 92 3.5.3 Ghép tầng khuếch đại 99 iv 3.6 VI MẠCH THUẬT TOÁN 100 3.6.1 Khái niệm 100 3.6.2 Một số ứng dụng vi mạch thuật toán 101 3.7 MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ KHÁC 106 3.7.1 Nguồn chiều 106 3.7.2 Tạo dao động điều hòa 107 3.7.3 Biến đổi tín hiệu tương tự-số ngược lại 107 3.8 TÓM TẮT CHƯƠNG 108 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 115 Chương 4: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ SỐ .127 4.1 ĐẠI SỐ BOOLE 128 4.1.1 Trạng thái logic 128 4.1.2 Đại số Boole 129 4.2 CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN 130 4.2.1 Cổng ĐẢO (NOT) 130 4.2.2 Cổng HOẶC (OR) 131 4.2.3 Cổng VÀ (AND) 131 4.2.4 Cổng NAND 132 4.2.5 Cổng NOR 133 4.2.6 Cổng cộng module (Ex-OR) 135 4.2.7 Cổng XNOR 135 4.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM LOGIC 136 4.4 TỐI THIỂU HÓA HÀM LOGIC 141 4.5 HỌ MẠCH LOGIC TTL 146 4.5.1 Chế độ khóa Tranzito lưỡng cực 147 4.5.2 Mạch logic TTL 148 4.6 HỌ MẠCH LOGIC CMOS 150 4.6.1 Transitor MOS dùng làm khóa đóng/mở 151 4.6.2 Logic họ NMOS PMOS 152 v 4.6.3 Logic họ CMOS 156 4.7 MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH DÃY 158 4.7.1 Mạch tổ hợp 158 4.7.2 Mạch dãy 161 4.8 TÓM TẮT CHƯƠNG 163 Chương 5: LINH KIỆN QUANG-ĐIỆN TỬ 169 5.2 LINH KIỆN PHÁT QUANG 169 5.2.1 Nguyên lý xạ ánh sáng 169 5.2.2 Điốt phát quang LED 170 5.2.3 Laser Điốt 171 5.3 LINH KIỆN THU QUANG 171 5.3.1 Điện trở quang 171 5.3.2 Photo-điốt 172 5.4 MỘT SỐ LINH KIỆN QUANG-ĐIỆN TỬ KHÁC 173 5.4.1 Mặt thị tinh thể lỏng (LCD) 173 5.4.2 Cấu kiện tích điện kép (CCD) 173 5.5 TÓM TẮT CHƯƠNG 174 PHỤ LỤC: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH………….… ……… 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… ………………179 vi LỜI NĨI ĐẦU Mơn học Kỹ thuật điện tử môn học cấu trúc bắt buộc chương trình đào tạo trình độ cao đẳng ngành Tin học ứng dụng, Công nghệ Thông tin Hệ thống Thông tin Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Giáo trình biên soạn nhằm cụ thể hóa kiến thức cập nhật môn học giảng dạy cho sinh viên, giúp sinh viên có tài liệu để học tập, nghiên cứu môn học, đáp ứng yêu cầu nắm bắt vận dụng kiến thức môn học đề ra, phù hợp với khung chương trình đào tạo quy định Nội dung giáo trình đề cập cách hệ thống kiến thức bản, có tính đại kỹ thuật điện tử phục vụ cho việc giảng dạy, học tập môn học, trình bày bày chương, gồm: Chương 1: Giới thiệu khái niệm thơng số mạch điện, tin tức, tín hiệu số định luật để phân tích mạch điện tử Chương 2: Đề cập đến linh kiện điện tử thụ động thông dụng điện trở, tụ điện cuộn cảm Chương 3: Đề cập đến kỹ thuật xử lý tín hiệu tương tương tự, cấu kiện điện tử điốt, tranzito lưỡng cực, tranzito trường, khuếch đại tín hiệu dùng tranzito, khuếch đại thuật tốn, v.v… với mục đích gia cơng, xử lý tín hiệu theo phương pháp tương tự Chương 4: Đề cập đến vấn đề kỹ thuật số, bao gồm: tranzito làm việc chế độ số, cổng logic bản, đại số Boole, mạch logic TTL, CMOS, thiết kế mạch logic CMOS, mạch tổ hợp mạch dãy, v.v… Chương 5: Trình bày linh kiện biến đổi tín hiệu quang- điện điện-quang điốt phát quang, điốt LASER, mặt thị tinh thể lỏng LCD, điện trở quang, photôđiốt, v.v… Để giúp sinh viên biết vận dụng thành tựu công nghệ thông tin sử dụng phần mềm chuyên dụng lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu mình, phần phụ lục giáo trình, tác giả giới thiệu vii phần mềm mô mạch Circuit Maker, hướng dẫn cho sinh viên biết cách dùng phần mềm để thiết kế, vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử thí nghiệm mơ mạch điện tử Ngoài ra, để giúp người học nắm bắt sâu lý thuyết rèn luyện kỹ thực hành, tác giả biên soạn kèm theo số tập sau phần lý thuyết Mỗi chương có thêm phần câu hỏi tập cuối nhằm sinh viên vận dụng, kiểm tra củng cố phần lý thuyết chương học Các ví dụ tập thiết kế để mơ phỏng, thực hành máy tính Sinh viên tìm hiểu, mơ hoạt động chúng thông qua tập Do lần biên soạn xuất giáo trình mơn học này, tác giả cố gắng lựa chọn biên soạn cách hệ thống kiến thức cần nắm bắt môn học, cập nhật kiến thức mới, đại nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển nhanh lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin, song chắn không tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Để giúp ngày hồn thiện, cập nhật kiến thức giáo trình mơn học này, tác giả mong nhận nhiều ý kiến bạn đọc giáo trình để hồn thiện lần tái sau Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đồng chí lãnh đạo, nhà khoa học, đồng nghiệp Trường Đai học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thực hiện; có ý kiến góp ý q báu giúp tác giả hồn thiện giáo trình này, kịp thời cung cấp tài liệu cho sinh viên học tập Tác giả mong tiếp tục nhận góp ý q vị sau giáo trình xuất Trân trọng cảm ơn TS Lê Trung Thành viii