Bài giảng Kỹ thuật điện tử ( Nguyễn Duy Nhật Viễn )

Kỹ thuật điện tử Nguyễn Duy Nhật Viễn .Chương 5 Kỹ thuật xung cơ bản

KKỹỹthuthuậậttñiñiệệnnttửửNguyễn Duy Nhật ViễnðẠI HỌC BÁCH KHOA ðÀ NẴNG KKỹỹthuthuậậttñiñiệệnnttửửNguyễn Duy Nhật ViễnðẠI HỌC BÁCH KHOA ðÀ NẴNGNNộội dungi dungChương 1: Mở ñầu.Chương 2: Diode và ứng dụng.Chương 3: BJT và ứng dụng.Chương 4: OPAMP và ứng dụng.Chương 5: Kỹ thuật xung cơ bản.Chương 6: Kỹ thuật số cơ bản.ChươngChương11MMởởññầầuuNNộộiidungdungLịch sử phát triểnCác linh kiện ñiện tử thông dụngLinh kiện thụ ñộngLinh kiện tích cựcLinh kiện quang ñiện tửðiện áp, dòng ñiện và các ñịnh luật cơ bảnðiện áp và dòng ñiệnNguồn áp và nguồn dòngðịnh luật Ohmðịnh luật ñiện áp Kirchoff ðịnh luật dòng ñiện Kirchoff LLịịchchssửửphpháátttritriểểnn1884, Thomas Edison phát minh ra ñèn ñiện tử1948, Transistor ra ñời ở Mỹ, 1950, ứng dụngtransistor trong các hệ thống, thiết bị.1960, mạch tích hợp (Integrated Circuit) ra ñời.1970, Tích hợp mật ñộ caoMSI (Medium Semiconductor IC)LSI (Large Semiconductor IC)VLSI (Very Large Semiconductor IC)LinhLinhkikiệệnnñiñiệệnnttửửthôngthôngddụụngngLinhLinhkikiệệnnththụụññộộngngðiðiệệnntrtrởởLinh kiện có khả năng cản trở dòng ñiệnKý hiệu:ðơn vị: Ohm (Ω).1kΩ = 103Ω.1MΩ= 106Ω.Trở thường Biến trở ðiðiệệnntrtrởởTTụụñiñiệệnnLinh kiện có khả năng tích tụ ñiện năng.Ký hiệu:ðơn vị Fara (F)1µF= 10-6 F.1nF= 10-9 F.1pF= 10-12 F.TTụụñiñiệệnnCuCuộộnnccảảmmLinh kiện có khả năng tích lũy năng lượngtừ trường.Ký hiệu:ðơn vị: Henry (H)1mH=10-3H. BiBiếếnnááppLinh kiện thay ñổi ñiện ápBiến áp cách lyBiến áp tự ngẫuBiBiếếnnááppLinhLinhkikiệệnnttííchchccựựccDiodeDiodeLinh kiện ñược cấu thành từ2 lớp bán dẫn tiếp xúc côngnghệDiod chỉnh lưuDiode tách sóngDiode ổn áp (diode Zener)Diode biến dung (diode varicap hoặc varactor)Diode hầm (diode Tunnel) Transistor Transistor lưlưỡỡngngccựựccBJTBJTBJT (Bipolar Junction Transistor)Linh kiện ñược cấuthành từ 3 lớp bándẫn tiếp xúc liên tiếpnhau.Hai loại:NPNPNPLinhLinhkikiệệnnquangquangñiñiệệnnttửửLinhLinhkikiệệnnthuthuquangquangQuang trở:Quang diodeQuang transistorLinhLinhkikiệệnnphphááttquangquangDiode phát quang(Led : Light Emitting Diode)LED 7 ñọan ðiðiệệnnáápp, , dòngdòngñiñiệệnnvvààccááccññịịnhnhluluậậttcơcơbbảảnnðiðiệệnnááppvvààdòngdòngñiñiệệnnðiện áp: Hiệu ñiện thế giữa hai ñiểm khác nhau trongmạch ñiện.Trong mạch thường chọn một ñiểm làm ñiểmchung ñể so sánh các ñiện áp với nhau gọi làmasse hay là ñất (thường chọn là 0V).ðiện áp giữa hai ñiểm A và B trong mạchñược xác ñịnh: UAB=VA-VB.Với VA và VBlà ñiện thế ñiểm A và ñiểm B so với masse.ðơn vị ñiện áp: Volt (V).ðiðiệệnnááppvvààdòngdòngñiñiệệnnDòng ñiện:Dòng dịch chuyển có hướng của các hạtmang ñiện trong vật chất.Chiều dòng ñiện từ nơi có ñiện thế cao ñếnnơi có ñiện thế thấp.Chiều dòng ñiện ngược với chiều dịch chuyểncủa ñiện tử.ðơn vị dòng ñiện: Ampere (A).NguNguồồnnááppvvààngunguồồnndòngdòngNguồn ápNguồn dòngðịnh lý Thevenin & Norton ððịịnhnhluluậậttOhmOhmMối quan hệ tuyếntính giữa ñiện áp vàdòng ñiện:U=I.RGeorg OhmððịịnhnhluluậậttñiñiệệnnááppKirchoffKirchoffKirchoff’s Voltage Law (KVL):Tổng ñiện áp các nhánh trong vòng bằng 0.ΣΣΣΣV=0.Gustav KirchoffððịịnhnhluluậậttdòngdòngñiñiệệnnKirchoffKirchoffKirchoff’s Current Law (KCL):Tổng dòng ñiện tại một nút bằng 0.ΣΣΣΣI=0. KKỹỹthuthuậậttñiñiệệnnttửửNguyễn Duy Nhật ViễnChươngChương22Diode Diode vvààứứngngddụụngngNNộội dungi dungChất bán dẫnDiodeðặc tuyến tĩnh và các tham số của diodeBộ nguồn 1 chiềuChChấất bt báán dn dẫẫnn ChChấấttbbáánnddẫẫnnKhái niệmVật chất ñược chia thành 3 loại dựa trênñiện trở suất ρ:Chất dẫn ñiệnChất bán dẫnChất cách ñiệnTính dẫn ñiện của vật chất có thể thay ñổitheo một số thông số của môi trường nhưnhiệt ñộ, ñộ ẩm, áp suất …ChChấấttbbáánnddẫẫnnDòng ñiện là dòng dịch chuyển của các hạtmang ñiệnVật chất ñược cấu thành bởi các hạt mang ñiện:Hạt nhân (ñiện tích dương)ðiện tử (ñiện tích âm)ρ↓ρ↓ρ↑T0↑105÷1022Ωcm10-4÷104Ωcm10-6÷10-4Ωcmðiện trở suất ρChất cách ñiệnChất bán dẫnChất dẫn ñiệnChChấấttbbáánnddẫẫnnGồm các lớp:K: 2; L:8; M: 8, 18; N: 8, 18, 32…8218ChChấấttbbáánnddẫẫnnGiãn ñồ năng lượng của vật chất Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa ñiện tử và hạt nhân. Vùng tự do: ðiện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển. Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng ñể chuyểnñiện tử từ vùng hóa trị sang vùng tự do [...]... ñịnh ( ảo)  x=1, x=0 x=0, x=1 (x)=x (x)=x  Phép cộng logic  0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1  x+0=x x+1=1 x+x=x x+x=1  Phép nhân logic  0.0=0 0.1=0 1.0=0 1.1=1  x.0=0 x.1=x x.x=x x.x=0 C C á á c lu c lu ậ ậ t v t v à à ñ ñ ị ị nh lý nh lý  Các luật  Luật hốn vị:  x+y=y+x  x.y=y.x  Luật kết hợp  x+y+z=(x+y)+z=x+(y+z)  x.y.z=(x.y).z=x.(y.z)  Luật phân phối  x.(y+z)=x.y+x.z  x+(y.z)=(x+y)(x+z)  ðịnh... bé.  Vậy:  Gọi điện áp trên 2 cực của diode là U.  Dịng ñiện tổng cộng qua diode là:  I=I d +I g.  Khi chưa phân cực cho diode (I=0, U= 0):  I S e q0/kT + I g =0.  => I g =-I S . Dịng Dịng đi đi ệ ệ n n qua diode qua diode  Khi phân cực cho diode (I,U≠ 0):  I=I s (e qU/kT - 1). (* )  Gọi U T =kT/q là thế nhiệt thì ở 300 0 K, ta có U T ~25.5mV.  I=I s (e U/U T - 1). (* *)  (* ) hay (* *) gọi là phương... U tx =V γ ~0.6V E Phân Phân c c ự ự c c ngư ngư ợ ợ c c cho cho diode diode  Âm nguồn thu hút hạt mang điện tích dương (lỗ trống)  Dương nguồn thu hút các hạt mang điện tích âm ( iện t )  Vùng trống càng lớn hơn.  Gần đúng: Khơng có dịng điện qua diode khi phân cực ngược.  Dịng điện này là dịng điện của các hạt thiểu số gọi là dịng trơi.  Giá trị dịng điện rất bé. E  Nguồn 1 chiều tạo điện trường E như hình vẽ.  ðiện trường này hút các điện tử từ âm nguồn qua P, qua... nguồn thu hút hạt mang điện tích dương (lỗ trống)  Dương nguồn thu hút các hạt mang điện tích âm ( iện t )  Vùng trống biến mất.  Dịng điện này là dịng điện của các hạt đa số gọi là dịng khuếch tán.  Giá trị dịng điện lớn. E  Nguồn 1 chiều tạo điện trường E như hình vẽ.  ðiện trường này hút các điện tử từ âm nguồn qua P, qua N về dương nguồn sinh dịng điện theo hướng ngược lại Ith -e Dịng Dịng đi đi ệ ệ n n qua... t ử ử logic logic cơ b cơ b ả ả n n Ph Ph ầ ầ n t n t ử ử ph ph ủ ủ đ đ ị ị nh (NO) nh (NO)  Ký hiệu  Phương trình  Bảng trạng thái F NO x F NO =x x F NO 0 1 1 0 Ph Ph ầ ầ n t n t ử ử ho ho ặ ặ c (OR) c (OR)  Ký hiệu  Phương trình  Bảng trạng thái 111 101 110 000 F OR YX Ph Ph ầ ầ n t n t ử ử v v à à (AND) (AND)  Ký hiệu  Phương trình  Bảng trạng thái 111 001 010 000 F AND YX F AND x y ...K K ỹ ỹ thu thu ậ ậ t t ñi ñi ệ ệ n n t t ử ử Nguyễn Duy Nhật Viễn Chương Chương 6 6 K K ỹ ỹ thu thu ậ ậ t s t s ố ố cơ b cơ b ả ả n n N N ộ ộ i dung i dung  Cơ sở  Các phần tử logic cơ bản  Tối giản hàm logic Cơ s Cơ s ở ở Sơ Sơ ñ ñ ồ ồ kh kh ố ố i i 220V (rms) Ch Ch ỉ ỉ nh nh lưu lưu b b á á n n k k ỳ ỳ  V 0 =0, v s <V D0.  V 0 =(v s -V D0 )R/(R+r D ). Ch Ch ỉ ỉ nh nh lưu lưu to to à à n n k k ỳ ỳ Ch Ch ỉ ỉ nh nh lưu lưu c c ầ ầ u u ... C B Ngun Ngun lý lý ho ho ạ ạ t t đ đ ộ ộ ng ng  Từ hình vẽ:  I E = I B + I C  ðịnh nghĩa hệ số truyền đạt dịng điện:  α = I C /I E.  ðỊnh nghĩa hệ số khuếch đại dịng điện:  β = I C / I B.  Như vậy,  β = I C / (I E –I C ) = α /(1 - );  α = β/ ( + 1).  Do đó,  I C = α I E ;  I B = (1 - ) I E;  β ≈ 100 với các BJT công suất nhỏ. M M ạ ạ ch khu ch khu ế ế ch ñ ch ñ ạ ạ i B i B - - C C  Sơ ñồ... transistor Linh Linh ki ki ệ ệ n n ph ph á á t t quang quang  Diode phát quang (Led : Light Emitting Diode)  LED 7 ñọan K K ỹ ỹ thu thu ậ ậ t t ñi ñi ệ ệ n n t t ử ử Nguyễn Duy Nhật Viễn ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðÀ NẴNG M M ạ ạ ch khu ch khu ế ế ch ñ ch ñ ạ ạ i E i E - - C C  Hệ số khuếch ñại dịng điện:  Gọi K I là hệ số khuếch đại dịng điện:  Ta có: Vt vtC I v vB vvBvvv t tCB ttCBttr rR RRR K R ri iriRiu R RRi iRRiRiu . ). / /( . //. //. β β β − = =⇒== − =⇒−== Với... B i B - - C C  Hệ số khuếch đại dịng điện:  Gọi K I là hệ số khuếch đại dịng điện:  Ta có: Vt vtC I v vE vvEvvv t tCE ttCEttr rR RRR K R ri iriRiu R RRi iRRiRiu . ). / /( . //. //. α α α = =⇒== =⇒== Với r v ~R v và R C >>R t thì K I ~α, khơng khuếch đại dịng điện. v t I i i dịngvào dịngra K == K K ỹ ỹ thu thu ậ ậ t t ñi ñi ệ ệ n n t t ử ử Nguyễn Duy Nhật Viễn Chương Chương 5 5 K K ỹ ỹ thu thu ậ ậ t... dịng điện theo hướng ngược lại Ing -e Phân c Phân c ự ự c t c t ự ự ñ ñ ộ ộ ng ng  Áp dụng KLV cho nhánh C-E:  V CC =I C R C +U CE +I E R E  Với I E = βI C /(1 + )  Thay vào, ta ñược:  V CC =(R C + R E /α)I C +U CE .  Với:  α =β /(1 + ) Q R C R B V CC R E V B I B U BE Phân c Phân c ự ự c t c t ự ự ñ ñ ộ ộ ng ng  Xác ñịnh ñiểm làm việc tĩnh:  Phương trình tải tĩnh:  V CC =I C (R C +R E / )+ U CE .  Là . KKỹỹthuthuậậttñiñiệệnnttử Nguyễn Duy Nhật Viễn ẠI HỌC BÁCH KHOA ðÀ NẴNG KKỹỹthuthuậậttñiñiệệnnttử Nguyễn Duy Nhật Viễn ẠI HỌC BÁCH KHOA. cực cho diode (I=0, U= 0): ISeq0/kT+Ig=0.=> Ig=-IS.DòngDòngñiñiệệnnqua diodequa diodeKhi phân cực cho diode (I,U≠ 0): I=Is(eqU/kT- 1). (* ) Gọi UT=kT/q