Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ****************** GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ( Lưu hành nội ) Tác giả : Th.S Đỗ Trọng Thiều (chủ biên) TÊN MÔ ĐUN: KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí sau sinh viên học xong mơn học chung môn học điện kỹ thuật môđun Đo lường điện – điện tử - - Tính chất mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề Ý nghĩa, vai trị mơ đun: Kĩ thuật mạch điện tử một môn học giúp cho sinh viên bắt đầu làm quen với kiến thức thiết kế, tính tốn dụng mạch cho Cung cấp cho sinh viên kiến thức cần thiết phát triển lĩnh hội kiến thức môn chuyên nghành cao - Mục tiêu mô đun: - Sử dụng điốt việc xén, ghim áp chỉnh lưu dòng điện - Nắm cách mắc mạch điện Transistor lưỡng cực, Transistor trường - Sử dụng mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường - Lắp ráp cân chỉnh chế độ tỉnh, chế độ động mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường - Ghép tầng khuếch đại với để làm thành thiết bị điện tử đơn giản - Sử dụng mạch khuếch đại dùng IC (OP - AMP) - Nghiêm túc tuân thủ nội quy học tập, đảm bảo an toàn cho người thiết bị Nội dung mô đun: Số TT Tên mô đun Bài 1: Các mạch chỉnh lưu Bài 2: Các mạch lọc nguồn Bài 3: Các mạch xén mạch ghim áp Bài 4: Các mạch vi phân tích phân Bài 5: Những vấn đề chung mạch Tổng số 15 07 Thời gian Lý Thực Kiểm thuyế hành tra* t 04 10 01 04 04 03 04 03 04 01 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 khuếch đại tín hiệu nhỏ Bài 6: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor lưỡng cực Bài 7: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor trường Bài 8: Các kiểu mạch ghép tầng khuếch đại Bài 9: Mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động chế độ A Bài 10: Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt động chế độ B AB Bài 11: Mạch khuếch đại công suất kéo nối tiếp OTL hoạt động chế độ AB Bài 12: Mạch khuếch đại công suất kéo nối tiếp OCL hoạt động chế độ AB Bài 13: Các mạch bảo vệ transistor cơng suất lớn Bài 14: Mạch khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm ghép trực tiếp Bài 15: Khuếch đại chiều có biến đổi trung gian Bài 16: Mạch ổn áp Bài 17: Mạch khuếch đại vi sai Bài 18: Vi mạch khuếch đại thuật toán (OP-AMP) Cộng 17 09 07 01 15 06 08 01 03 04 02 04 03 04 05 02 02 01 10 02 08 10 03 07 10 04 06 05 02 03 10 04 03 05 02 01 05 02 03 150 60 85 MỤC LỤC Bài CÁC MẠCH CHỈNH LƯU 15 1.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ .15 1.1.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 15 1.1.2 Sơ đồ dạng sóng mạch chỉnh lưu bán kỳ .16 1.1.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .16 1.1.4 Ứng dụng mạch điện 17 1.1.5 Thực hành ráp mạch chỉnh lưu bán kỳ 17 1.2 Mạch chỉnh lưu hai bán kỳ dùng diode 18 1.2.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 18 1.2.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu chỉnh lưu hai bán kỳ .19 1.2.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .20 1.2.4 Ứng dụng mạch điện 20 1.2.5 Thực hành ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode 20 1.3 Mạch chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu dùng Diode 22 1.3.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 22 1.3.2 Sơ đồ dạng sóng mạch chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu dùng Diode 22 1.3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .23 1.3.4 Ứng dụng mạch điện 23 1.3.5 Thực hành ráp chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu dùng Diode .23 1.4 Mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng Diode 25 1.4.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 25 1.4.2 Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng Diode 26 1.4.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .27 1.4.4 Ứng dụng mạch điện 27 1.4.5 Thực hành Ráp mạch chỉnh lưu hình cầu đối xứng dùng Diode 27 1.5 Mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp 30 1.5.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 30 1.6 Mạch chỉnh lưu nhân ba điện áp 34 1.6.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 34 1.6.2 Nguyên lý hoạt động 34 1.6.3 Ứng dụng mạch điện 35 1.6.4 Ráp mạch chỉnh lưu nhân điện áp 35 Bài CÁC MẠCH LỌC NGUỒN CƠ BẢN 38 2.1 Tổng quan mạch lọc 38 2.1.1 Khái niệm mạch lọc 38 2.1.2 Độ gợn điện áp đầu mạch lọc .38 2.1.3 Hệ số độ ổn định điện áp 39 2.2 Mạch lọc dùng tụ điện C 40 2.2.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 40 2.2.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu ngõ Ur .41 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 41 2.2.4 Tính tốn thơng số mạch 42 2.2.5 Ứng dụng mạch 43 2.2.6 Thực hành 43 2.2.7 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 45 2.3 Mạch lọc dùng RC 45 2.3.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng mạch điện 45 2.3.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu ngõ 45 2.3.3 Nguyên lý hoạt động 46 2.3.4 Tính tốn thơng số mạch 46 2.3.5 Ứng dụng mạch lọc RC 47 2.3.6 Ráp mạch lọc RC 47 2.3.7 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 49 2.4 Mạch lọc dùng cuộn dây L 49 2.4.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 49 2.4.2 Nguyên lý hoạt động 49 2.4.3 Tính tốn thông số mạch điện 50 2.4.4 Ứng dụng mạch lọc dùng cuộn dây L 50 2.5 Mạch lọc dùng cuộn dây LC 50 2.5.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 50 2.5.2 Nguyên lý hoạt động 51 2.5.3 Tính tốn thông số mạch điện 51 2.5.4 Ứng dụng mạch lọc LC 51 2.6 Mạch lọc cộng hưởng RC 51 2.6.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 52 2.6.2 Nguyên lý hoạt động 52 2.6.3 Ứng dụng mạch lọc cộng hưởng RC 52 Bài MẠCH XÉN VÀ MẠCH GHIM ÁP .54 3.1 Khái niệm mạch xén 54 3.1.1 Khái niệm 54 3.1.2 Phân loại mạch xén 54 3.2 Mạch xén dùng diode .55 3.2.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 55 3.2.2 Dạng sóng ngõ 55 3.2.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .56 3.2.4 Ứng dụng 57 3.2.5 Ráp mạch xén dùng diode .57 3.2.6 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 59 3.3 Mạch xén dùng Diode .59 3.3.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 59 3.3.2 Dạng sóng ngõ 59 3.3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .60 3.3.4 Ứng dụng 61 3.3.5 Ráp mạch xén dùng diode .61 3.3.6 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 62 3.4 Mạch xén mức điện áp dùng Diode 62 3.4.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 63 3.4.2 Dạng sóng ngõ 63 3.4.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .64 3.4.4 Ứng dụng 64 3.4.5 Ráp mạch xén mức điện áp dùng Diode 64 3.4.6 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 66 3.5 Mạch xén mức dùng Diode Zenner 66 3.5.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 66 3.5.2 Dạng sóng ngõ 66 3.5.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện .67 3.5.4 Ứng dụng 68 3.5.5 Thực hành ráp mạch xén mức dùng Diode Zenner 68 3.5.6 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 69 3.6 Mạch ghim áp mức không 69 3.6.1 Sơ đồ mạch điện mạch tác dụng linh kiện 69 3.6.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu 70 3.6.3 Nguyên lý hoạt động 70 3.6.4 Ứng dụng 70 3.7 Mạch ghim đỉnh mức không 70 3.7.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 71 3.7.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu 71 3.7.3 Nguyên lý hoạt động 72 3.7.4 Ứng dụng 72 3.7.5 Ráp mạch ghim áp mức không 72 3.7.6 Kiểm tra sữa chữa hỏng hóc mạch 74 3.8 Mạch ghim đỉnh mức không 74 3.8.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 74 3.8.2 Sơ đồ dạng sóng tín hiệu 74 3.8.3 Nguyên lý hoạt động 75 3.8.4 Ứng dụng 75 3.8.5 Ráp mạch ghim áp mức không 75 3.8.6 Kiểm tra sữa chữa hỏng hóc mạch 76 Bài MẠCH VI PHÂN VÀ TÍCH PHÂN 78 4.1 Mạch vi phân 78 4.1.1 Định nghĩa 78 4.1.2 Mạch vi phân RC 78 4.1.3 Mạch vi phân RL 81 4.1.4 Ứng dụng mạch vi phân 84 4.1.5 Ráp mạch vi phân RC 84 4.1.6 Ráp mạch vi phân RL 86 4.2 Mạch tích phân 89 4.2.1 Định nghĩa 89 4.2.2 Mạch tích phân RC .89 4.2.3 Mạch tích phân RL .93 4.2.4 Ứng dụng mạch tích phân 95 4.2.5 Ráp mạch tính phân RC 95 4.2.6 Ráp mạch tích phân RL 98 Bài NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ .102 5.1 Định nghĩa mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ .102 5.1.1 Định nghĩa mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 102 5.2 Các chế độ công tắc mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ 103 5.2.1 Chế độ A 104 5.2.2 Chế độ B 105 5.2.3 Chế độ AB 107 5.2.4 Chế độ C 107 5.3 Hồi tiếp 108 5.3.1 Định nghĩa 108 5.3.2 Phân loại hồi tiếp 109 5.3.3 Tác dụng hồi tiếp 110 Bài CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG TRANSISTOR LƯỠNG CỰC .113 6.1 Mạch khuếch đại cực phát chung (CE) 114 6.1.1 Sơ đồ mạch điện 114 6.1.2 Tác dụng linh kiện 114 6.1.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện 114 6.1.4 Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ 115 6.1.5 Kiểm tra hỏng hóc sữa chữa 122 6.2 Mạch khuếch đại cực gốc chung (CB) 122 6.2.1 Sơ đồ mạch điện 123 6.2.2 Tác dụng linh kiện .123 6.2.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện 123 6.2.4 Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ 124 6.2.5 Tính tốn thơng số mạch 124 6.2.6 Các đặc tính mạch khuếch đại B chung .127 6.2.7 Ứng dụng mạch khuếch đại B chung 127 6.2.8 Ráp mạch khuếch đại B chung 127 6.2.9 Kiểm tra hỏng hóc sữa chữa 129 6.3 Mạch khuếch đại cực góp chung (CC) 129 6.3.1 Sơ đồ mạch điện 130 6.3.2 Tác dụng linh kiện .130 6.3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điện 130 6.3.4 Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ 131 6.3.5 Tính tốn thơng số mạch 131 6.3.6 Các đặc tính mạch khuếch đại C chung .132 6.3.7 Ứng dụng mạch khuếch đại C chung(CC) 132 6.3.8 Ráp mạch khuếch đại cực góp chung 132 6.3.9 Kiểm tra hỏng hóc sữa chữa 135 Bài CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG TRANSISTOR TRƯỜNG 137 7.1 Mạch khuếch đại cực nguồn chung (CS) .138 7.1.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 138 7.1.2 Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ 139 7.1.3 Tính tốn thơng số mạch điện 139 7.1.4 Các đặc tính mạch điện 141 7.1.5 Ứng dụng mạch khuếch đại nguồn chung 141 7.1.6 Ráp mạch khuếch đại nguồn chung CS 141 7.1.7 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 144 7.2 Mạch khuếch đại cổng chung CG 144 7.2.1 Sơ đồ mạch điện 144 7.2.2 Tác dụng linh kiện .144 7.2.3 Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ 145 7.2.4 Tính tốn thơng số mạch điện 145 7.2.5 Các đặc tính mạch điện 145 7.2.6 Ứng dụng mạch khuếch đại cổng chung 145 7.2.7 Ráp mạch khuếch đại cổng chung CG 146 7.2.8 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 147 7.3 Mạch khuếch đại máng chung CD 148 7.3.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 148 7.3.2 Tác dụng linh kiện .148 7.3.3 Vẽ sơ đồ tương đương cho tín hiệu nhỏ 149 7.3.4 Tính tốn thơng số mạch điện 149 7.3.5 Các đặc tính mạch điện 150 7.3.6 Ứng dụng mạch khuếch đại máng chung .150 7.3.7 Ráp mạch khuếch đại máng chung CD .150 7.3.8 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 152 7.4 Ưu nhược điểm mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor trường 152 7.4.1 Ưu nhược điểm mạch nguồn chung .152 7.4.2 Ưu nhược điểm mạch cổng chung .152 7.4.3 Ưu nhược điểm mạch máng chung 153 Bài CÁC KIỂU MẠCH GHÉP TẦNG KHUẾCH ĐẠI 156 8.1 Các vấn đề chung mạch ghép tầng 156 8.1.1 Định nghĩa 156 8.1.2 Sơ đồ khối mạch ghép tầng khuếch đại 156 8.1.3 Phương pháp tính tốn hệ số khuếch đại cho mạch ghép tầng 157 8.2 Mạch ghép tầng khuếch đại RC 158 8.2.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 158 8.2.2 Mạch tương đương AC (mạch tương đương tín hiệu nhỏ) 159 8.2.3 Tính tốn thơng số mạch điện 159 8.2.4 Ưu nhược điểm mạch ghép tầng RC 161 8.2.5 Ứng dụng mạch điện 161 8.3 Mạch ghép tầng biến áp 161 8.3.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 162 8.3.2 Mạch tương đương AC .162 8.3.3 Tính tốn thơng số mạch 163 8.3.4 Ưu nhược điểm mạch ghép tầng biến áp .163 8.3.5 Ứng dụng mạch điện 163 8.4 Mạch ghép tầng trực tiếp .164 8.4.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 164 8.4.2 Tính tốn phân cực DC .164 8.4.3 Tính tốn thơng số AC 165 8.4.4 Ưu nhược điểm mạch ghép tầng trực tiếp 166 8.4.5 Ứng dụng mạch điện 166 8.4.6 Ráp mạch ghép tầng trực tiếp .166 8.5 Mạch khuếch đại CASCODE 169 8.5.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 169 8.5.2 Tác dụng linh kiện .169 8.5.3 Tính tốn thơng số DC 170 8.5.4 Tính tốn thơng số AC 170 8.5.5 Các đặc tính mạch CASCODE 171 8.5.6 Ứng dụng mạch điện 171 8.5.7 Ráp mạch khuếch đại CASCODE 172 8.5.8 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 174 8.6 Mạch khuếch đại DALINGTON 174 8.6.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 174 8.6.2 Sơ đồ mạch AC tương đương .175 8.6.3 Tính tốn thơng số mạch điện 175 8.6.4 Ứng dụng mạch điện 176 8.6.5 Ráp mạch khuếch đại DALINGTON 176 8.6.6 Kiểm tra sửa chữa hỏng hóc mạch 178 Bài MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐƠN HOẠT ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ A .179 9.1 Định nghĩa phân loại mạch khuếch đại công suất .179 9.1.1 Định nghĩa 179 9.1.2 Phân loại 180 9.1.3 Mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động chế độ A có tải điện trở .181 9.1.4 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 181 9.1.5 Nguyên lý hoạt động 181 9.1.6 Xác định đường tải tĩnh 182 9.1.7 Xác định đường tải động 182 9.1.8 Tính tốn thơng số mạch điện 183 9.1.9 Ứng dụng mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động chế độ A có tải điện trở 184 9.2 Mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động chế độ A có tải ghép biến áp 184 9.2.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 184 9.2.2 Nguyên lý hoạt động 185 9.2.3 Xác định đường tải tĩnh 186 9.2.4 Xác định đường tải động 186 9.2.5 Tính tốn thơng số mạch điện 186 9.2.6 Ứng dụng mạch khuếch đại công suất đơn hoạt động chế độ A có tải ghép biến áp 187 9.2.7 Lắp ráp cân chỉnh mạch 187 9.2.8 Chẩn đốn, sửa chữa hỏng hóc mạch .190 Bài 10 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐẨY KÉO SONG SONG GHÉP BIẾN ÁP HOẠT ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ B VÀ AB 192 10.1 Những vấn đề chung tầng khuếch đại công suất đẩy kéo 192 10.1.1 Các loại sơ đồ mạch điện 192 10.1.2 Một số đặc điểm 194 10.2 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt động chế độ B .194 10.2.1 Mạch điện tác dụng linh kiện 194 10.2.2 Nguyên lý hoạt động mạch 195 10.2.3 Xác định đường tải tĩnh 196 10.2.4 Xác định đường tải động 196 10.2.5 Tính tốn thơng số mạch điện 197 10.2.6 Ứng dụng mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song chế độ B 198 10.3 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song hoạt động chế độ AB 198 10.3.1 Sơ đồ mạch điện tác dụng linh kiện 198 10.3.2 Nguyên lý hoạt động mạch 199 10.3.3 Xác định đường tải tĩnh 199 10.3.4 Xác định đường tải động 199 10.3.5 Tính tốn thơng số mạch điện 200 10.3.6 Ứng dụng mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song chế độ AB 201 10.3.7 Ráp Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song hoạt động chế độ AB 201 10.3.8 Kiểm tra chẩn đoán, sửa chữa hỏng hóc mạch .203 10.4 Ưu nhược điểm mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt động chế độ B AB 203 10.4.1 Ưu nhược điểm mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt động chế độ B .203 10.4.2 Ưu nhược điểm mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song ghép biến áp hoạt động chế độ AB 204 Bài 11 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐẨY KÉO NỐI TIẾP OTL HOẠT ĐỘNG CHẾ ĐỘ AB 205 11.1 Định nghĩa mạch khuếch đại công suất nối tiếp OTL 205  Hãy cho biết tên mạch khuếch đại vi sai? Tính dịng điện IE, IE1, IE2 biết Vi1 = 0V, VBE = 0,7V Đáp số: IE = 4,3mA, IE1 = IE2 =2,15mA Cho mạch khuếch đại vi sai hình 17.14 Biết Vi1 = 0V, VBE = 0,7V  - Hãy cho biết tên mạch khuếch đại vi sai? Tính dịng điện IE, IE1, IE2 Tính điện áp VCE transistor T Tính Vo1,Vo2 biết VCE1= VCE2= 4V Tính RC biết Vi1 = 0V, VBE = 0,7V, RC1= RC2= RC, Vo1= Vo2 Đáp số: IE = 3,3mA, IE1 = IE2 =1,65mA, VCE = 0, Vo1= Vo2 = 3,3V, RC1= RC2= RC  5,27kΩ BÀI 18 VI MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP-AMP) Mã bài: MĐ 13-18 Giới thiệu : Mạch khuếch đại thuật toán thuộc khuếch đại dịng chiều có hệ số khuếch đại lớn, có hai đầu vào đầu chung Mục tiêu: Trình bày xác định nghĩa, kí hiệu, tính chất tham số vi mạch khuếch đại thuật tốn Trình bày kí mã hiệu tham số đặc trưng số vi mạch khuếch đại thuật toán ( OP – AMP) thơng dụng Nơi dung chính: 1.1 Định nghĩa kí hiệu vi mạch thuật tốn Mục tiêu: Biết định nghĩa, kí hiệu, hình dạng, đặc tính Op - Amp 1.60.5 Định nghĩa  Vi mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier) gọi tắt Op có khả thực phép biển đổi toán học cộng trừ, biến đổi tỷ lệ, vi tích phân, khuếch đại, biến đổi tín hiệu, lọc tích cực, tạo hàm tín hiệu tương tự  Vi mạch khuếch đại thuật toán bên gồm tầng khuếch đại vi sai, dùng khuếch đại tín hiệu vào, khuếch đại đầu cho phép khả tải dịng lớn, có mạch chống ngắn mạch hạn chế dịng điện.Vi mạch khuếch đại thuật tốn phổ dụng 741 1.60.6 Kí hiệu  Kí hiệu hình dạng vi mạch thuật tốn( Op-Amp) - Vin- điện áp ngõ vào ( -) gọi ngõ vào đảo - Vin+ điện áp ngõ vào ( +) gọi ngõ vào không đảo - Iin- dòng điện ngõ vào ( -) - Iin+ dòng điện ngõ vào ( +)  Sơ đồ bên mạch khuếch đại thuật toán 741:  Sơ đồ chân vi mạch thuật tốn( Op-Amp)  Op-amp thường đóng gói dạng linh kiện tích hợp chân hay 16 chân, tùy loại mà bên chứa 1( Single Op - amp), 2( Dual Op – amp) hay Op-amp( Quad Op – amp) Tính chân IC tiêu chuẩn hóa nên ta thay IC Op-amp tương đương  Cách xác định chân số IC Op-amp xoay IC hướng mình, cho bạn đọc ký hiệu mã linh kiện Chân từ bên trái qua, hàng chân phía đánh dấu trịn định vị âm lưng IC – chân số 1, chân số chân đánh dấu theo chiều ngược kim đồng hồ, đối diện chân số chân số 8( với loại IC có chân) 1.61 Các tính chất OP-AMP Mục tiêu: Biết tính chất OP - AMP  Trở kháng vào lớn cỡ từ hàng trăm K tới hàng M  Trở kháng nhỏ cỡ từ hàng  tới vài chục   Hệ số khuếch đại Kd từ vài trăm tới hàng triệu lần  Đáp ứng tần số có giới hạn  Khi xét trạng thái lý tưởng:  Trở kháng vào vô cùng, Zv   Trở kháng không, Zr =  Hệ số khuếch đại Kd   Đáp ứng tần số tần số Từ tính chất Op - Amp lý tưởng ta có đặc điểm quan trọng: - Điện áp ngõ vào Vin+ = Vin- - Dòng điện ngõ vào Iin+ = Iin1.62 Các tham số KDTT Mục tiêu: Biết hệ số khuếch đại tín hiệu, đặc tuyến truyền đạt, hệ số khuếch đại đồng pha, tỷ số nén tín hiệu đồng pha, dịng vào tĩnh điện áp lệch khơng 1.62.1 Hệ số kh́ch đại tínhiệu: Kd  Điện áp đầu Vra tỷ lệ với hiệu số điện hai đầu vào, cho bởi: Vra = Kd.(Vin+ - Vin-) Với Kd hệ số khuếch đại áp, thường lớn cỡ 000 000 lần  Mạch khuếch đại hiệu điện áp hai đầu vào:  Nếu Vin+ = Vra = - Kd Vin- nên Vra ngược pha với tín hiệu vào Vậy điện áp Vin- ngõ vào ( -) gọi ngõ vào đảo  Nếu Vin- = Vra = Kd Vin+ nên Vra đồng pha với tín hiệu vào Vậy điện áp Vin+ ngõ vào ( +) gọi ngõ vào không đảo 1.62.2 Đặc tuyến truyền đạt Đối với Op- Amp điện áp ngõ phụ thuộc vào điện áp ngõ vào mà phụ thuộc vào nguồn cung cấp  Điện áp Vra đạt dải điện áp định từ Vrmin tới Vrmax - Giá trị Vrmin thường lớn – VSS từ 1V đến 3V - Giá trị Vrmax thường nhỏ + VSS từ 1V đến 3V  Đặc tuyến hàm truyền đạt ngõ Op - Amp Vậy Op-Amp hoạt động theo vùng riêng biệt: - Điện áp Vrmin < Vra < Vrmax gọi vùng hoạt động tuyến tính - Điện áp Vra = Vrmin gọi vùng bão hòa âm - Điện áp Vra = Vrmax gọi vùng bão hòa dương 1.62.3 Hệ số khuếch đại đồng pha - Hệ số khuếch đại đồng pha định nghĩa: gọi thay đổi mức điện áp ngõ - gọi thay đổi mức điện áp ngõ vào - Kcm có giá trị ln nhỏ Kd phụ thuộc vào điện áp ngõ vào đồng pha - 1.62.4 Tỷ số nén tín hiệu đồng phaCMRR( common mode rejection ratio)  Đưa điện áp Vin+ = Vin- theo lý thuyết Vra = Kd.(Vin+ - Vin-) =  Nhưng thực tế Vra ta tính Vra = Kcm.Vcm - Vcm = Vin+ = Vin- gọi điện áp đồng pha - Kcm gọi hệ số khuếch đại đồng pha  Để đánh giá khả làm việc Op - Amp thực so với Op - Amp lý tưởng người ta đưa hệ số CMRR để so sánh  Trình bày tín hiệu ngõ thực lý tưởng Vin+ = Vin- Giá trị khoảng 103 đến 105 Chú ý: Tỷ số nén tín hiệu đồng pha thường tính theo đơn vị decibel - CMRR(dB) 20 lg Kd Kc ( khoảng 76dB – 100dB) 1.62.5 Dòng vào tĩnh điện áp lệch khơng  Dịng vào tĩnh giá trị trung bình dịng điện ngõ vào Iin- , Iin+ Ta có với Vin+ = Vin- =  Dòng vào lệch khơng hiệu dịng điện ngõ vào Iin- , Iin+ Ta có Iout = Iin+ - Iin- Thơng thường Iout = 0,1It Hai thơng số cho thấy tính khơng lý tưởng Op- Amp chúng phụ thuộc vào nhiệt độ  Dịng vào lệch khơng ngun nhân gây V r0 Vin+ = Vin- Người ta gọi điện áp Vr0 điện áp lệch không  Vậy cần đặt hai đầu ngõ vào điện áp V r0 để điện áp V Nói cách khác, điện áp lệch khơng điện áp để cân điện áp nhỏ tồn đầu vào  Mạch đo điện áp lệch không  Vro điện áp đầu không mong muốn gây điện áp Vr đầu vào Vin+ = Vout Điện áp VroVout  Để cho điện áp ngõ ta phải bù điện áp V r0 hai đầu điện áp ngõ vào Vin+ , Vin- 1.63 Giới thiệu số vi mạch khuếch đại thuật tốn thơng dụng Mục tiêu: Biết số vi mạch khuếch đại thuật tốn thơng dụng: họ Op -Amp LM 101và LM 741 1.63.1 Op-Amp LM 101 - Kí hiệu mã  Sơ đồ chân hình dạng Op - Amp LM 101A   Sơ đồ chân Op - Amp LM 101AJ, LM101W Sơ đồ chân Op - Amp LM 101AH, LM101AJ - 14/883  Op - Amp LM101A; LM201A; LM301A có số đặc điểm chung nên thay  Op - Amp LM101AJ; LM101J/ 883; LM201AN; LM301AN có số đặc điểm chung đặc điểm nên thay  Op - Amp LM101AH; LM101AH/ 883; LM201AH; LM301AH có số đặc điểm chung đặc điểm nên thay - Các Thông số kỹ thuật LM101-201-301 1.63.2 Op - Amp LM 741 - Kí hiêu mã  Sơ đồ chân họ LM 741H; LM741J; LM741W  Op - Amp LM741H; LM741H/883; LM741AH/883; LM741CH có số đặc điểm chung nên thay  Op - Amp LM741J; LM741J/883; LM741CN có số đặc điểm chung nên thay  Các Thơng số kỹ thuật họ LM741 hình 18.11  1.64 Thực hành mạch ứng dụng bản: Mục tiêu: Thực hành mạch điện học 1.64.1 Mạch khuếch đại đảo 1.64.1.1 Sơ đồ mạch điện Giá trị linh kiện:  Op-Amp LM741  R1= 2,2kΩ  R2 = 5,6kΩ  R3 = 1,5kΩ  Mạch khuếch đại đảo 1.64.1.2 Các bước thực hành  Trường hợp1: Cấp nguồn đôi cho Op - Amp ± VSS = ± 15V Ráp mạch hình 18.12 mơ hình ( test board) Đo ghi kết theo bảng số liệu 18.1, tính hệ số -Bảng số liệu 18.1 Vin(V) V0(V) -10 -8 -6 -4 -2 10 Tính hệ số Kd theo lý thuyết Vẽ đặc tuyến ngõ dựa vào bảng số liệu đo:  Vẽ đặc tuyến ngõ Vout theo bảng số liệu 18.1  Trường hợp 2: Cấp nguồn đơn cho Op-Amp ( VSS = 15V ; -VSS = 0V) Ráp mạch hình 18.11 mơ hình ( test board) Đo ghi kết theo bảng số liệu 18.2 tính hệ số Bảng số liệu 18.1 Vin(V) Vout(V) -10 -8 -6 -4 -2 Tính hệ số Kd theo lý thuyết ………… Vẽ đặc tuyến ngõ dựa vào bảng số liệu đó:  Vẽ đặc tuyến ngõ Vout theo bảng số liệu 18.2 10 -Nhận xét trường hợp đó: 1.64.2 Mạch khuếch đại Không đảo 1.64.2.1 Sơ đồ mạch điện Giá trị linh kiện:  Op - Amp LM741  R1 = 2,2kΩ  R2 = 5,6kΩ  R3 = R4 = 10kΩ  Mạch khuếch đại không đảo 1.64.2.2 Các bước thực hành - Trường hợp1: Cấp nguồn đôi cho Op - Amp ± VSS = ± 15V -Bước 1: Ráp mạch hình 18.14 mơ hình ( test board) -Bước 2: Đo ghi kết theo bảng số liệu 18.3 tính hệ số Bảng số liệu 18.3 Vin(V) Vin +(V) Vin -(V) Vout(V) -10 -8 -6 -4 -2 -Bước 3: Tính hệ số Kd theo lý thuyết -Bước 4: Tính điện áp theo lý thuyết -Bước 5: Vẽ đặc tuyến ngõ dựa vào bảng số liệu đó: 10  Vẽ đặc tuyến ngõ V0 theo bảng số liệu 18.3 - Trường hợp 2: Cấp nguồn đơn cho Op-Amp ( VSS = 15V ; -VSS = 0V) -Bước 6: Ráp mạch hình 18.14 mơ hình ( test board) -Bước 7: Đo ghi kết theo bảng số liệu 18.4 tính hệ số -Bảng số liệu 18.4 Vin(V) Vin +(V) Vin -(V) V0(V) -10 -8 -6 -4 -2 - Bước 8: Tính hệ số Kd theo lý thuyết - Bước 9: Tính điện áp theo lý thuyết - Bước 10: Vẽ đặc tuyến ngõ dựa vào bảng số liệu đó: 10  Vẽ đặc tuyến ngõ Vout theo bảng số liệu 18.4 - Nhận xét trường hợp đó: 1.65 Kiểm tra mạch khuếch đại Mục tiêu: Kiểm tra mạch khuếch đại đảo không đảo 1.65.1 Mạch khuếch đại đảo - Kiểm tra lắp mạch có sơ đồ chân giá trị điện trở - Kiểm tra kết bảng số liệu - Kiểm tra vẽ đặc tuyến ngõ 1.65.2 Mạch khuếch đại đảo - Kiểm tra lắp mạch có sơ đồ chân giá trị điện trở - Kiểm tra kết bảng số liệu - Kiểm travẽ đặc tuyến ngõ Câu hỏi tập Trình bày tính chất khuếch đại thuật toán OP – AMP Phân tích tham số khuếch đại thuật tốn OP – AMP Trình bày chức chân Op – Amp LM 101 Trình bày chức chân Op – Amp A741 Tài liệu tham khảo Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử Tác giả TS Nguyễn Viết Nguyên Th.s Phạm thị Thu Hương Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử Tác giả TS Nguyễn Tấn phước Giáo trình Mạch điện tử Tác giả TS Lê Tiến Thường Giáo trình Mạch điện tử Tác giả TS Lê Tiến Thường Electronic Design Tác giả C.J Savant Martin S.Roden Gordon L.Carpenter Fundamentals of microelectronics Tác giả Ashlee Krisko ... định điện áp: 1.7 Mạch lọc dùng tụ điện C Mục tiêu: Biết sơ đồ mạch điện, tác dụng linh kiện, dạng sóng điện áp ngõ ra, tính tốn thơng số ứng dụng mạch lọc dùng tụ điện C 1.7.1 Sơ đồ mạch điện. .. giá trị điện áp làm việc tụ điện, lắp tụ khơng tụ điện bị nóng nổ 1.8 Mạch lọc dùng RC Mục tiêu: Biết sơ đồ mạch điện, dạng sóng mức điện áp ngõ ra, ứng dụng mạch lọc RC 1.8.1 Sơ đồ mạch điện tác... thực trình nạp - xả dòng điện điện áp 1.10.2 Nguyên lý hoạt động - Khi điện áp U tăng cuộn dây L nạp dòng điện, đồng thời tụ điện C thực trình nạp điện áp Khi điện áp U giảm cuộn dây L xả dịng điện