Chương 1: Chất bán dẫn CHNG 1: CHT BN DN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển ngh ành Điện tử Vào năm 1947, phịng thí nghiệm Bell, John Bardeen v Walter Brattain thành công việc phát minh Transistor l ưỡng cực BJT(Bipolar Junction Transistor) Đây bước ngoặt đánh dấu bắt đầu thời đại bán dẫn Phát minh chuỗi phát triển công nghệ vi điện tử đ ã thật làm thay đổi cuốc sống loài người 1948 Transistor đời Đây Cách mạng ng ành điện tử 1950 Mạch điện tử chuyển sang dùng transistor Hệ máy tính dùng linh kiện bán dẫn dạng rời rạc đời (thế hệ II) 1960 Mạch tích hợp đời (IC:Intergrated Circuit) Hệ máy tính dùng IC đời(thế hệ III) 1970 Các mạch tích hợp mật độ cao h ơn đời (MSI, LSI, VLSI) MSI: Medium Scale Intergrated Circuit LSI: Large Scale Intergrated Circuit VSI:Very Large Scale Intergrated Circuit 1980 đến Điện tử ứng dụng rộng rãi lãnh vực y tế, điều khiển tự động, phát thanh, truyền h ình… 1.2 Linh kiện điện tử: Ta xét hai loại linh kiện sau: Linh kiện thụ động: Có thơng số khơng đổi tác dụng dòng điện: điện trở, tụ, cuộn cảm… Linh kiện tích cực: Có thơng số thay đổi tác dụng dòng điện: Diod, Transistor lưỡng cực BJT( Bipolar Junction Transistor):… 1.3 Chất bán dẫn: 1.3.1.Chất bán dẫn thuần: Năng lượng Vùng dẫn Si Vùng cấm Vùng hố trị Si Hình 1.1 Giản đồ nng lng ca Si Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 1: Chất bán dẫn Hai cht bỏn dn tiêu biểu là: Silicon(Si) Ge(Germanium) Si chất bán dẫn mà nhiệt độ phịng có e vùng dẫn mạng tinh thể Vì dịng điện tỷ lệ với số lượng e nên dòng điện tinh thể nhỏ Ở nhiệt độ phòng, e vùng hoá trị nhảy lên vùng dẫn để lại lỗ trống vị trí chứa mang điện tích dương Hiện tượng gọi phát sinh điện tử-lỗ trống Năng lượng Si Vùng dẫn Si E V Vùng hố trị Si Hình 1.2 Sự di chuyển điện tử v lỗ trống Si có nguồn điện Nếu đặt nguồn điện hình vẽ e di chuyển cực dương nguồn E vùng hố trị di chuyển cực d ương nguồn có đủ lượng để từ mức lượng lên mức lượng lỗ trống Khi e n ày nhập vào lỗ trống để lại lỗ trống phía sau V ì làm lỗ trống di chuyển cực âm nguồn D òng điện chất bán dẫn tổng thành phần: dòng e vùng dẫn dòng lỗ trống vùng hoá trị E di chuyển cực dương nhanh lỗ trống di chuyển cực âm v ì khả e có đủ lượng cần thiết để nhảy l ên vùng dẫn lớn khả e có đủ lượng để nhảy đến vị trí trống v ùng hóa trị Vì dịng e lớn dòng lỗ trống Si Tuy nhiên dòng nhỏ nên Si cách điện 1.3.2 Chất bán dẫn tạp: 1.3.2.1 Chất bán dẫn tạp loại N Năng lượng Vùng dẫn Si Mức lượng tạp chất donor Vùng hố trị Si Hình 1.3 Giản đồ lượng chất bán dẫn tạp loại N Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 1: Chất b¸n dÉn Chất bán dẫn tạp loại N chất bán dẫn có pha thêm chất thuộc nhóm V bảng hệ thống tuần ho àn Mendeleep vào chất bán dẫn Ta xét trường hợp pha tạp P vào chất bán dẫn Si Điều n ày tương ứng làm xuất mức lượng tạp chất donor sát đáy v ùng dẫn Vì nhiệt độ phòng e nguyên tử P nhảy lên vùng dẫn Si Vì nguyên tử tạp chất dễ bị ion hố thành ion dương Ngồi ch ế phát sinh cặp hạt dẫn điện tử –lỗ trống xảy giống chế chất bán dẫn với mức độ yếu h ơn mức lượng tạp chất donor sát đáyv ùng dẫn Gọi nn: mật độ điện tử vùng dẫn, pn: mật độ lỗ trống vùng hoá trị, nn>>pn.Vậy dịng điện chất bán dẫn loại N chủ yếu điện tử tạo n ên gọi hạt dẫn đa số, lỗ trống gọi hạt thiểu số 1.3.2.2 Chất bán dẫn tạp loại P: Chất bán dẫn tạp loại P l chất bán dẫn có pha thêm chất thuộc nhóm III bảng hệ thống tuần ho àn Mendeleep vào chất bán dẫn Ta xét trường hợp pha tạp nguyên tử As vào chất bán dẫn Si Điều n ày tương ứng làm xuất mức lượng gọi mức tạp chất acceptor sát đỉnh vùng hố trị Vì ngun tử tạp chất dễ bị ion hố th ành ion âm Ngồi chế phát sinh cặp hạt dẫn điện tử –lỗ trống xảy giống chế chất bán dẫn với mức độ yếu mức tạp chất loại P sát đỉnh v ùng hoá trị Gọi np: mật độ điện tử vùng dẫn Gọi pp: mật độ lỗ trống vùng hố trị., np>>pp Vậy dòng điện chất bán dẫn loại P chủ yếu lỗ trống tạo n ên gọi hạt dẫn đa số, điện tử gọi hạt thiểu số Năng lượng Vùng dẫn Si Mức tạp chất acceptor Vùng hố trị Si Hình 1.4 Giản đồ lượng chất bán dẫn tạp loại P 1.4.Tiếp xỳc p-n: Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 1: ChÊt b¸n dÉn Cho lớp bán dẫn p, n tiếp xúc nhau, ta có tiếp xúc p -n 1.4.1 Nguyên lý làm việc: 1.4.1.1 Khi tiếp xúc p-n chưa phân cực: Điện trường p - + + + n Vùng nghèo Do có chênh lệch lớn nồng độ (n n>>np, pp>>pn ) nên có tượng khuếch tán hạt dẫn đa số qua n tiếp xúc, tạo nên dòng khuếch tán I kt hướng từ miền P sang miền N Tại vùng lân cận hai bên mặt tiếp xúc xuất điện tr ường nội E tx hướng từ vùng N sang vùng P (do ion t ạp chất tạo ra) Nó cản trở chuyển động d òng khuếch tán gây dịng trơi I tr hạt thiểu số có chiều từ N sang P qua mặt tiếp xúc làm Itr tăng, I kt giảm Quá trình tiếp diễn đạt đến trạng thái cân động Lúc Ikt=Itr., dịng qua tiếp xúc 0, hiệu tiếp xúc l 0.1V Ge 0.4 V Si 1.4.1.2 Khi tiếp xúc p-n phân cực nghịch : Eng A P N _ - K + Etx V Hình 1.5 Tiếp xúc p-n bị phân cực nghịch Điện trường nội chiều với điện trường nên tổng điện trường vùng tiếp xúc tăng làm cho vùng tiếp xúc mở rộng ra, dũng khuch tỏn gim v 0, Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 1: Chất bán dẫn dũng trụi E tx gây tăng đến giá trị gọi dịng ngược bão hồ I S Dịng nhỏ Vậy phân cực nghịch tiếp xúc th ì khơng có dịng chạy qua (xem dịng bão hồ ngược không) 1.4.1.3 Khi tiếp xúc phân cực thuận : Eng A P N + - K _ Etx V Hình 1.6 Tiếp xúc p-n phân cực nghịch Điện trường nội ngược chiều với điện trường nên tổng điện trường vùng tiếp xúc giảm làm cho vùng tiếp xúc bị thu hẹp lại, hạt đa số dễ dàng di chuyển qua vùng tiếp xúc này, dịng khuếch tán có chiều từ A đến K tăng mạnh, dịng trơi E tx gây khơng đáng kể Vậy phân cực thuận tiếp xúc th ì có dịng chạy qua tiếp xúc p-n, quan hệ với điện áp hai đầu tiếp xúc nh sau: v q vD kT VDT iD ISe 1IS e 1 Trong đó: vD: Điện áp hai đầu tiếp xúc IS: dịng bão hồ ngược k: số Boltman k =1,38.10 -23J/0K q : điện tích hạt dẫn, q=1,6.10 -19C VT: nhiệt nhiệt độ phũng VT = 25,5mV Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 1: Chất bán dẫn 1.4.1.4 Kt lun: Tip xúc p-n cho dòng điện chạy qua theo chiều từ p đến n Đó tính chất chỉnh lưu tiếp xúc p-n 1.5 Đặc tuyến V- A Đặc tuyến V-A tiếp xúcp-n mô tả mối quan hệ dòng điện áp hai đầu tiép xúc Ge iD ID Si Thuận VBR R Nghịch 0.2 0.7 v v vD Hình 1.7 Đặc tuyến V-A tiếp xúc p-n VBR: điện đánh thủng điện áp ngược tối đa mà tiếp xúc p-n chịu đựng phân cực ng ược mà không bị hỏng Lúc này, tiếp xúc p-n dẫn điện theo chiều nghịch 1.6 Hiện tượng đánh thủng: Khi điện áp ngược lớn, dòng lớn làm e va chạm vào e cố định khác làm tăng số e nên dòng điện tăng vọt, nghĩa tiếp xúc p-n dẫn điện theo chiều nghịch, phá vỡ đặc tính chỉnh l ưu nó, gọi tượng đánh thủng Nguyên nhân đánh thủng điện nhiệt, v ì có ba loại đánh thủng bản: đánh thủng điện, đánh thủng nhiệt, v đánh thủng nhiệt -điện Trong đánh thủng nhiệt tích luỹ nhiệt v ùng nghèo Khi có điện áp ngược lớn, dịng điện ngược tăng làm nóng chất bán dẫn, khiến nồng độ hạt dẫn thiểu số tăng v làm dịng điện ngược tăng Q trình làm cho nhiệt độ vùng nghèo dòng ngược tăng nhanh, dn ti ỏnh thng Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 2: Diod chỉnh lưu mạch ứng dụng CHƯƠNG 2: DIOD CHỉNH LƯU mạch ứng dơng 2.1 CÊu t¹o: Diod gåm tiÕp xóc p-n điện cực đưa từ miền Điện cực đưa từ miền bán dẫn loại p, n gọi cực Anod( A), cực Katod(K) Ký hiệu: A K Đặc tuyến V-A Diod chỉnh lưu nguyên lý làm việc giống tiếp xúc p-n 2.2 Các tham số Diod chỉnh lu §iƯn trë chiỊu: §iƯn trë mét chiỊu điểm phân cực tỷ số điện áp dòng điện diod điểm phân cực RDC= UAK / IA Điện trở động (điện trở vi phân): Điện trở động điểm khảo sát tỷ số biến thiên điện áp biến thiên dòng điện điểm Khi Diod phân cực thuận, đặc tuyến Diod có dạng dốc đứng nên r d nhá rd=vd/id = vD / iD =dVD/dID=26mV/I D Q 2.3 M¹ch chØnh lu: M¹ch chØnh lu có nhiệm vụ biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều thành chiều để cấp cho tải 2.3.1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ(1 bán kỳ): Sơ đồ mạch dạng sóng: vV t vT R t Hình 2.1 Dạng sóng sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 2: Diod chỉnh lưu mạch øng dơng T¸c dơng linh kiƯn: BiÕn ¸p T: biến đổi điện áp lưới v v xoay chiều thành điện áp xoay chiều v s theo yêu cầu D: Diod chỉnh lưu; Rt: điện trở tải Nguyên lý làm việc: bán kỳ (+): D phân cực thuận, nên D dẫn, có dòng qua tải bán kỳ (-) : D phân cực nghịch, nên D tắt, dòng qua tải Vậy ứng với chu kỳ điện áp xoay chiều, Diod dẫn 1/2 chu kỳ Điện áp trung bình tải: V 1 Vtb v( )d V P sin d P 2 2 2.3.2 M¹ch chØnh lu nưa chu kỳ : Sơ đồ mạch dạng sóng: vV t vRt DI R D2 t Hình 2.2 Dạng sóng va sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ Tác dụng linh kiện: Biến áp T dây: tạo hai điện áp xoay chiều ngược pha từ điện áp lưới D1, D2: Diod chỉnh lưu.; R T: điện trở tải Nguyên lý làm việc: Giả sư v cïng pha víi v V, th× v2 ngược pha với v V bán kỳ (+) U V: D1 phân cực thuận, D phân cực nghịch, nên D1 dẫn, D2 tắt, suy có dòng qua tải bán kỳ (-) UV: D1 phân cực nghịch, D phân cực thuận nên D tắt, D2 dẫn, suy có dòng qua tải Vậy ứng với chu kỳ điện áp vào xoay chiều Diod dẫn điện với nửa chu kỳ Điện áp trung bình t¶i: 2V 21 Vtb v( )d V P sin d P 2 Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 2: Diod chỉnh lưu mạch ứng dụng 2.3.3 Mạch chỉnh lưu cầu: Sơ đồ mạch dạng sóng: vV t vRt t T A D4 D1 D3 R B D2 Hình 2.3 Dạng sóng sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu chu kỳ Tác dụng linh kiện: Biến áp T: biến đổi điện áp lưới xoay chiều v V thành điện áp xoay chiều v S theo yêu cầu D1, D2, D3, D4: cầu Diod RT: điện trở tải Nguyên lý làm việc: ë b¸n kú (+) cđa v V , D1, D3 phân cực thuận( D 2, D4 phân cực nghịch), nên D 1, D3 dẫn, có dòng I tõ ®iĨm A qua D 1, RT, D3 vỊ ®iĨm B bán kỳ (-) UV, D2, D4 phân cực thuận (D 1, D3 phân cực nghịch), D 2, D4 dÉn cã dßng I tõ B qua D 2, RT, D4 Ta chän: D 1, D2, D3, D4 giống nên I 1= I2=IT Mạch chỉnh lưu cầu gồm nhánh, nhánh gồm Diod, mắc nối tiếp Mỗi Diod chịu 1/2 điện áp ngược phân cực nghịch, tăng tuổi thọ Diod Đây ưu điểm mạch chỉnh lưu cầu Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 2: Diod chỉnh lưu mạch ứng dụng Điện áp trung bình tải: 2V 21 Vtb v( )d V P sin d P 2 2.4 Mạch lọc điện: Điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu có cực tính không đổi dạng sóng thay đổi cách có chu kỳ Nhiệm vụ mach lọc cách lọc sóng có hài bậc cao để điện áp phẳng Các loại m¹ch läc: M¹ch läc dïng tơ C dïng cho chỉnh lưu có dòng tải bé thường mắc C song song với điện trở tải Mạch lọc dùng LC cho chỉnh lưu có dòng tải lớn, thay đổi nhiều Khi L có giá trị bé, C nạp nhanh đến giá trị đỉnh V p Khi tăng L, dòng nạp cho C tăng chậm, kéo dài thời gian nạp với biên độ thấp Khi tăng L đến giá trị tới hạn diod dẫn liên tục (mạch chỉnh lưu toàn sóng) nên dòng tải cấp liên tục C không xả nạp giữ giá trị không đổi 2V p/pi Xét mạch lọc dùng tụ C mạ ch chỉnh lưu nửa chu kỳ bán kỳ dương v v, D phân cực thuận, nên D dẫn, có dòng qua R đồng thời tụ C nạp điện Đến lúc vv đạt giá trị cực đại điện áp tụ C đạt giá trị lớn Sau đ iện áp v v bắt đầu giảm, nên cực A D có điện áp âm cực K nên D bị phân cực nghịch, D tắt Tụ C xả điện qua R bán kỳ dương tiếp theo, trình tiÕp diƠn nh vËy, ta cã d¹ng sãng nh hình 2.4 vV t vT C t Hình 2.4 Sơ đồ mạch dạng sóng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có dùng mạch lọc tụ C Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử R thái mức hay møc cao Khi V m < møc ngìng V L xung trạng thái mức thấp hay mức Khi Vl ICS/, BJT dẫn bÃo hoà, ngược lại BJT dẫn khuếch đại 9.3 Các mạch tạo xung 8.3.1 Maỷch khọng traỷng thại bãưn (astable) Mảch cn âỉåüc gi l mảch dao âäüng âa hi dng âãø tảo xung vng 8.3.1.1 Så âäư mảch v dảng sọng : VCC Rb2 Rc1 Rb1 Rc2 Rc2 Vo1 Vo2 C2 C1 Q1 Q2 v01 v02 T1 t T2 t1 t2 t vb1 t vb2 t Hỗnh 8.8 Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng cuớa maỷch khäng trảng thại bãưn 8.3.1.1 Ngun l lm viãûc : Trảng thại khäng bãưn ban âáưu : t t1 Q1 tàõt , Q2 dáùn bo V01 = Vcc V02 = Vces = 0.2 V Vb/Q2 = Vbes = 0.8V Tuû C2 nảp âiãûn tỉì Vcc Rc1 JE /Q2 âãø âảt âãún giạ trë Vcc Tủ C1 x v nảp âiãûn theo chiãưu ngỉåü c lải tỉì Vcc Rb1 BJT Q dáùn bo Qụa trỗnh naỷp õióỷn cuớa tuỷ C laỡm V b1 tàng Vc1 tàng cho âãún Vc = Vb V JE /Q1 phán cæûc thuáûn Q1 dáùn ic1 tàng v01 giaím thäng qua C lm V b2 gim JE /Q2 phán cæûc yãúu hån Q2 dáùn khuãúch âải ic2 gim v02 tàng thäng qua C Vb cng tàng Q1 nhanh chọng dáùn bo V01 , cháút âiãûn ạp trãn tủ C khäng âäüt biãún nãn âàût ton bäü âiãûn ạp ám lãn cỉûc B/Q2 lm Q2 nhanh chọng tàõt mảch chuøn sang trảng thại khäng bãưn thỉï hai Trảng thại khäng bãưn thỉï : Q1 dáùn bo , Q tàõt V01 = ,Vb = Vbes = 0.8 V02 = Vcc Tủ C1 x v nảp âiãûn theo chiãưu ngỉåüc lải tỉì Vcc Rc2 JE /Q1 âãø âảt âãún giạ trë Vcc - ic02.Rc2 vồùi chióửu cổỷc tờnh nhổ hỗnh veợ Trong âọ tủ C cng nảp tỉì Vcc Rb2 Q1 dáùn bo våïi chiãưu cỉûc nhổ hỗnh veợ õóứ tióỳn õóỳn Vcc Tuỷ C2 caỡng naûp Vc2 tàng cho âãún Vc = Vb V Q2 âáùn ib2 tàng ic2 tàng V02 giaím thäng qua C lm Vb gim Q1 dáùn khúch âải ic1 giaím V01 tàng thäng qua C Vb tàng Q2 dáùn bo V02 cháút âiãûn ạp trãn tủ C khäng âäüt biãún âàût ton bäü âiãûn ạp ám vo cỉûc B/Q1 Q1 nhanh chọng tàõt mảch chuøn vãư trảng thại khäng bãưn ban âáưu ỉïng våïi Q tàõt , Q2 dáùn bo Quạ trỗnh cổù tióỳp tuỷc nhổ vỏỷy , maỷch luọn ln tỉû âäüng chuøn trảng thại m khäng cáưn xung kêch khåíi tỉì bãn ngoi vo Do âọ mảch s ln ln tảo âäü di xung Chu k dao âäüng : T = T + T2 Xaïc âënh T : Q1 tàõt , Q2 dáùn bo Vc1 (t) = [ Vc () - Vc1 (0) ](1 - exp (- t/1 )) + Vc (0) Vc1 () = Vcc ; Vc (0) = - Vcc Khi t = T Vc1 (T1 ) = V T1 = ln 2Vcc Vcc ; = Rb1 C1 Xạc âënh T : Q1 dáùn bo , Q tàõt Tỉång tỉû ta cọ : T2 = ln2 T = T1 + T1 = ( + ) Ln = 0,7 ( C 1.Rb1 + C2.Rb2 ) Choün C = C2 = C T = 0,7 C ( R b1 + Rb2 ) Âãø T khäng âäøi nhỉng T ,T2 thay âäøi âỉåüc dng biãún tråí âãø thay âäøi Nãúu Rb1 = Rb2 = Rb T = 1,4 C R b 8.3.2 Maûch monostable dng BJT : vi 8.3.2.1 Så âäư mảch v dảng soïng : VCC RC1 Rb2 t t0 RC2 C1 R1 Q1 Rb1 Vi -Vbb T0 VO vo Q2 Vcc t Hỗnh 8.9 Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng cuớa maỷch mäüt trảng thại bãưn 8.3.2.2 Ngun l lm viãûc : * t < t0 : Trảng thại bãưn : Q tàõt ,Q2 dáùn bo V0 = Vces = 0.2v ; Vb /Q2 = Vbes = 0.8v Tủ C1 nảp tỉì Vcc qua Rc v tiãúp xục J E ca BJT Q âang dáùn bo våïi chiãưu cỉûc nhổ hỗnh veợ õóứ õaỷt õóỳn giaù trở Vc Vcc * ÅÍ trảng thại khäng bãưn : t = t0 : Mảch âỉåüc kêch khåíi båíi xung V i cọ cỉûc dỉång cọ giạ trë â låïn âỉa vo cỉûc nãưn ca BJT Q Vb /Q1 > V JE phán cæûc thuáûn Q1 dáùn ib1 tàng iC1 tàng Vc /Q1 giaím Vb /Q2 gim Q2 tỉì dáùn bo chuøn sang dáùn khúch âải dng ic2 gim Vc /Q2 = V0 tàng thäng qua R laìm cho V b /Q1 tàng Q1 dáùn bo Vc /Q1 0v , cháút âiãûn ạp trãn tủ C khäng âäüt biãún, lục ny ton bäü âiãûn ạp ám âàût vo cỉûc B/ Q lm cho Q nhanh chọng tàõt Mảch chuøn sang trảng thại khäng bãưn Q dáùn bo Q tàõt ÅÍ trảng thại khäng bãưn ny tủ C x v nảp âiãûn theo chiãưu ngỉåüc lải tỉì Vcc Rb2 Q1 dáùn bo tiãún âãún giạ trë V c = Vcc Qụa trỗnh naỷp õióỷn cho C laỡm cho V b /Q2 thay âäøi, tủ C cng nảp Vb /Q2 caìng tàng lãn (båït ám hån) vaì tàng cho âãún V c2 = Vb /Q2 V Tiãúp xục J E cu Q2 phán cỉûc tháûn tråí lải Q2 dáùn doìng ib2 tàng ic2 tàng Vc /Q2 gim thäng qua R lm cho V b /Q1 gim Q1 tỉì dáùn bo sang dáùn khúch âải ib1 gèam ic1 giaím Vc /Q1 tàng thäng qua C Vb /Q2 tàng thục âáøy BJT Q2 nhanh chọng dáùn bo Vc /Q2 Q1 tàõt Mảch chuøn sang giai âoản phủc häưi, kãút thục trảng thại khäng bãưn 8.3.2.3.Tênh âäü di xung T : Thåìi gian mảch täưn tải åí trảng thại khäng bãưn mảch tảo âäü di xung , sau âọ mảch tỉû âäüng tråí vãư trảng thại bãưn ban âáưu T0 phủ thüc vo trë säú linh kiãûn maûch : Vc1 (t) = [ Vc () - Vc1 (0) ].(1 - exp (-(t - t0)/)) + Vc (0) Vc1 (0) = - Vcc ; Vc1 () = Vcc Vc1 (t) = (2.Vcc ).(1 - exp (-(t - t0)/ )) -Vcc Khi t = t + T0 Vc1 (t0 + T0 ) = V Thay vo ta cọ : T0 = ln 2.Vcc =0.7 våïi = C2.Rb2 Vcc 8.3.3 Maỷch hai trạng thái bền duỡng BJT(bistable) : 8.3.3.1 Sồ âäư mảch v dảng sọng : vcc Rc1 v01 v01 v02 Rc2 t1 v02 R2 t t2 t R1 Q1 Q2 t Rb2 Rb1 vi1 vi1 vi2 vi2 t Hỗnh 8.10 Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng cuớa maỷch hai traỷng thaùi bóửn 8.3.3.2 Nguyên lý hoạt động Ngổồỡi ta chn thnh pháưn âäúi xỉïng nhau, nhỉng thỉûc tãú, BJT cọ cạc thäng säú khạc Khi õoùng õióỷn aùp nguọửn, BJT naỡy dỏựn maỷnh thỗ BJT âáùn úu hån Nhỉng mảch l häưi tiãúp dỉång khẹp kên nãn lm cho BJ T dáùn mảnh tråí thnh dáùn bo ha, cn BJT s dáưn dáưn tàõt hàón ( Khi BJT lm viãûc åí chãú õọỹ ngổng dỏựn hay dỏựn baợo hoỡa thỗ ờt chởu nh hỉåíng ca nhiãùu so våïi BJT lm viãûc åí chãú âäü khúch âải) 0< t < t : Trảng thại bãưn ban âáưu : Q tàõt, Q2 dáùn bo t1 t < t : Taûi t = t1 : vb /Q1 > âiãûn ạp ngỉåỵng, dáùn âãún tiãúp xục J E ca BJT Q âỉåüc phán cỉûc thûn, BJT Q dáùn ib1 tàng ic1 tàng vc /Q1 giaím, thäng qua R dáùn âãún vb /Q2 gim tiãúp xục JE/Q2 phán cỉûc úu hån Q2 chãú âäü bo v âi vo dáùn khúch âải : lục ny dng i c2 gim vc /Q2 tàng lãn thäng qua R laìm cho vb /Q1 tàng theo Q1 nhanh choïng dáùn bo vc /Q1 0v Q2 tàõt Nhỉ váûy mảch chuøn sang trảng thại bãưn thỉï hai ỉïng våïi Q dáùn bo ha, Q tàõt Mảch s ln ln åí trảng thại bãưn ny nãúu khäng cọ xung kêch khåíi t2 t < t : t = t2 : Mảch âỉåüc kêch khåíi båíi xung cỉûc dỉång våïi biãn âäü â låïn âỉa vo cỉûc nãưn Q Tải thåìi âiãøm naìy, V b /Q2 > V Q2 dáùn ib2 tàng ic2 tàng Vc /Q2 giaím thäng qua R lm cho V b /Q1 gim Q1 phán cỉûc úu, tỉì dáùn bo chuøn sang dáùn khãúch âải ic1 gim Vc /Q1 tàng thäng qua R laìm cho Vb /Q2 tàng Q2 dáùn bo Vc /Q2 Q1 tàõt Mảch chuøn vãư trảng thại bãưn ban âáưu Chương 9: Kỹ thuật số CHƯƠNG 9: Kỹ thuật số Kỹ thuật số dựa sở đại số Boole nhà bác học người Anh George Boole phát minh vào năm 1854 Đại số Boole nghiên cứu mối liên hệ (các phép tính bản) biến trạng thái (biến logic) nhận hai giá trị ''0'' hoặc''1'' kết nghiên cứu hàm trạng thái (hàm logic) nhận giá trị ''0'' hoặc''1'' 9.1 Các phép toán biến logic Phép phủ định :X Phép céng : X+Y PhÐp nh©n(phÐp héi): X.Y x0 x x x ; x 1 x xx x x.0 x ; x x 1 x.1 x x.x x x.x 9.2 Các định luật: Định luật hoán vị: x y yx x y y.x Định luật kết hỵp x y z x y z x y z x y.z x y z x y.z Định luật phân phối: x y z x y x.z x+(y.z)=(x+y)(x+z) 9.3 Định lý Demorgan Nếu F hàm logic có d¹ng F x y z m n th× F x y.z m.n Nếu F hàm logic có dạng F x y.z m.n th× F x y z m n Bài tập: Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số Chứng minh đẳng thức sau: a / x y x y x b / x x y x c / x x y x d / x x y x y e / x y x z x y z f / x y y x y Gi¶i: a / x y x y x.( y y ) x.1 x b / x x y x (1 y ) x c / x x y x.x x y x x y x d / x x y x.x x y x y e / x y x z x x y z x y x z.x y.z x y.z f / x y y x y y y y =x+y 9.4 Các phương pháp biểu diễn hàm Boole Dạng tắc thứ tổng tích biến liệt kê tổ hợp biến mà hàm có giá trị 1, biến có giá trị viết dạng bù biến có giá trị viết dạng thực Dạng tắc thứ hai tích tổng biến liệt kê tổ hợp biến mà hàm có giá trị 0, biến có giá trị viết dạng thực biến có giá trị viết dạng bù 9.5 Các cổng logic bản: 9.5 Khái niệm : Đây thành phân để xây dựng mạch số Nó thiết kế sở phần tử linh kiện bán dẫn Diode, BJT, FET để hoạt động theo trạng thái cho trước 9.5 Phân loại : Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số Có ba cách phân loại cổng logic: phân loại cổng theo chức năng, phân loại cổng theo phương pháp chế tạo, phân loại cổng theo ngõ Ta xét cổng phân loại theo chức năng: 9.5.3 Cổng logic NOT x y H×nh 9.1 Ký hiƯu cỉng NOT Cổng NOT gọi cổng đảo, cổng gồm đầu vào x đầu F Cỉng NOT thùc hiƯn phÐp tÝnh F NOT= x Bảng trạng thái x FNOT 1 Giản đồ điện áp minh họa x t FNOT t VCC Rb FOR x Hình 9.2 Mạch điện tử thực cổng NOT 9.5.4 Cổng OR(hoặc) Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số Ta xét cổng OR gồm hai đầu vào x1 FOR x2 Hình 9.3 Ký hiệu cổng OR hai ngõ vào FOR=x1 +x2 Bảng trạng thái x1 0 1 x2 1 FOR 1 Giản đồ điện áp minh họax1 t x2 t FOR t D1 x1 F D2 R x2 H×nh 9.4 Mạch điện tử thực cổng OR Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số 9.5.5 Cỉng logic AND (Vµ): Ta xÐt cỉng AND cã hai đầu vào x1 FAND x2 Hình 9.5 Ký hiệu cổng AND hai ngõ vào FAND=x1.x2 Bảng trạng thái x1 0 1 x2 1 FAND 0 Giản đồ điện áp minh häa x1 x2 FOR t t t Bài gi¶ng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số Vcc D1 R1 x1 F D2 R2 x2 H×nh Mạch điện tử thực cổng AND 9.5.6.Cổng NOR Ta xét cổng NOR gồm hai đầu vào F NOR x x x1 FNOR x2 Hình 9.7 Ký hiệu cổng NOR hai ngõ vào Bảng trạng thái x1 0 1 Giản đồ điện áp minh họa Bi giảng môn Kỹ thuật ®iƯn tư x2 1 FNOR 0 Ch¬ng 9: Kü thuËt sè x1 t x2 t FNOR Vcc R1 Rc x1 F R2 Q x2 Hình 9.8 Mạch điện tử thực cổng NOR 9.5.7.Cổng NAND Ta xÐt cỉng NAND gåm cã hai ngâ vµo th× F NAND= x1 x X1 F X2 H×nh 9.9 Ký hiệu cổng NAND Bảng trạng thái Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử t Chương 9: Kỹ thuËt sè x1 0 1 x2 1 FNAND 1 Giản đồ ®iƯn ¸p minh häa x1 t x2 t FNAND t Vcc D1 Rc Rc x1 D3 D4 F D2 Q x2 Rc Hình 9.10 Mạch điện tử thực cổng NAND 9.5.8 Cổng XOR(exclusive - OR) Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 9: Kỹ thuật số Cổng gồm hai đầu vào, đầu x1 Cổng thực phÐp tÝnh FXOR x1 x x x1 x1 x x2 F H×nh 9.11 Ký hiƯu cỉng XOR 9.5.9 Cỉng XNOR(exclusive -NOR) x1 F x2 H×nh 9.11 Ký hiƯu cỉng X NOR Cỉng gåm hai đầu vào, đầu Cổng thực phép tÝnh FXNOR x x x x x1 x Bi giảng môn Kü tht ®iƯn tư ... lấy điện áp mẫu ngõ đưa so với điện áp chuẩn linh kiện khuếch đại sai biệt Sơ đồ khối: Điện áp vào chưa ổn định Vi Tạo điện áp chuẩn Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử Điện áp ổn định V o Phần tử. .. kích Triac Khi điện áp tụ C đạt đến giá trị điện áp quay (hay VBO), Diac kích dẫn, điện áp Diac giảm xuống, tạo dòng kích cổng cho Triac Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử Chương 8: Kỹ thuật xung 8.1... lưu Điện trở chiều: Điện trở chiều điểm phân cực tỷ số điện áp dòng điện diod điểm phân cực RDC= UAK / IA Điện trở động (điện trở vi phân): Điện trở động điểm khảo sát tỷ số biến thiên điện