Bài giảng điện tử 2

THS LÊ MINH ĐỨC §IƯN Tư TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018 THS LÊ MINH ĐỨC BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018 LỜI NĨI ĐẦU Điện tử mơn học sở nằm chương trình đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật điện tử Nội dung môn học cung cấp cho người học kiến thức linh kiện bán dẫn nhiều mặt ghép, mạch khuếch đại ứng dụng, vấn đềghép tầng khuếch đại, lọc nguồn cung cấp cho mạch điện tử.Bài giảng bao gồm 02 phần: Phần nội dung chi tiết chương, cuối chương có câu hỏi ơn tập tài liệu tham khảo Phần phần hướng dẫn ôn tập đáp án câu hỏi chương 1, 2, nhằm giúp người học tự kiểm tra, củng cố kiến thức Chương 1: Phần tử nhiều mặt ghép P - N.Giới thiệu số linh kiện điện tử có cấu trúc đặc biệt SCR,TRIAC, DIAC, UJT… ứng dụng điển hình chúng thực tế Chương 2: Khuếch đại Đề cập tới cách mắc mạch khuếch đại sử dụng transistor hiệu ứng trường(FET), cách ghép tầng khuếch đại, mạch khuếch đại cơng suất, khuếch đại thuật tốn (OA): cấu trúc, đặc điểm ứng dụng mạch cộng, mạch trừ, mạch vi phân, mạch tích phân, mạch lọc tích cực… Chương 3: Tạo dao động điều hòa nguồn chiều Đề cập tới định nghĩa, điều kiện mạch tạo dao động hình sin; phân tích mạch tạo dao động hình sin ghép biến áp, ghép RC, mạch dao động điểm, dao động thạch anh Phân tích mạch cung cấp nguồn chiều; phương pháp bảo vệ dòng, áp nguồn; giới thiệu nguồn chuyển mạch Chương 4: Mạch điện tử ứng dụng Giới thiệu mạch điện ứng dụng thực tế sử dụng kiến thức trang bị chương đầu Đề cập tới yêu cầu chức nguyên lý hoạt động thiết bị đo lường điện tử; mạch chuyển đổi (điện áp/dòng điện, D/A, A/D, tần số/dòng điện, đo nhiệt độ…) Bài giảng biên soạn phù hợp với chương trình mơn học Điện tử Trường Đại học Lâm nghiệp phê duyệt Mặc dù cố gắng trình biên soạn chỉnh sửa nội dung, song lần biên soạn nên chắn tránh sai sót, mong nhận góp ý đồng nghiệp sinh viên để hoàn thiện giảng lần tái sau Các ý kiến góp ý xin gửi về: Bộ mơn Kỹ thuật điện & Tự động hóa, Khoa Cơ điện & Cơng trình, Trường Đại học Lâm nghiệp Tác giả Chương PHẦN TỬ NHIỀU MẶT GHÉP P- N Nội dung chương giới thiệu linh kiện bán dẫn cấu tạo từ nhiều mặt ghép P-N Thyristor, TRIAC, Diac, transistor tiếp giáp (UJT), diode Shortkey… ứng dụng điển hình chúng: mạch chỉnh lưu có điều khiển, mạch chuyển đổi điện áp, mạch khống chế pha, mạch kích… 1.1.Cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tuyến tham số Thyristor Thyristor cấu kiện chỉnh lưu có điều khiển quan trọng họ Thyristors Do làm từ vật liệu Silic nên cịn có tên gọi cấu kiện chỉnh lưu Si có điều khiển SCR (Silicon Controlled Rectifier) Cấu kiện chỉnh lưu Si có điều khiển cấu tạo từ dụng cụ nhiều mặt ghép P-N Các dụng cụ chỉnh lưu có có cấu trúc dạng bốn lớp bán dẫn công nghệ P- N- P-N xếp liên tiếp 1.1.1 Cấutạo Thyristor Thyristor chế tạo từ bốn lớp bán dẫn P1-N1-P2-N2 đặt xen kẽ (trên đế N1 điện trở cao, tạo lớp P1++ P2+, sau tiếp N2++) Giữa lớp bán dẫn hình thành chuyển tiếp P-N J1, J2,J3 lấy cực Anode (A), Cathode (K) cực khống chế G (hình1.1a) Để tiện cho việc phân tích ngun lí làm việc Thyristor tưởng tượng lớp bán dẫn Thyristor chia thành hai cấu trúc transistorP1N1P2 N1P2N2 hình 1.1a với nối thơng miền N1 P2 chúng Từ vẽ sơ đồ tương đương hình 1.1b Kí hiệu quy ước Thyristor cho hình 1.1c a) Cấu tạo lớp P-N b) Sơ đồ tương đương Hình 1.1.Cấu tạo ký hiệu Thyristor c) Ký hiệu 1.1.2 Nguyên lý làm việc củaThyristor Có thể biểu diễn Thyristor sơ đồ tương đương với hai transistor Q1, Q2mắc nối tiếp (hình 1.2) Trong đó: Q1 transistor loại PNP, Q2 transistor loại NPN a) Trường hợp cực G hở mạch (IG = 0) - Khi UAK> 0: J1, J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược, toàn điện áp UAK đặt lên J2 Khi UAK nhỏ, mạch có dịng bão hồ ngược ICB0 chuyển tiếp J2 - Khi UAK> đủ lớn: Tăng mức độ phân cực thuận cho tiếp giáp J1, J3, tăng phân cực ngược cho J2 Khi UAK tăng tới điện áp đánh thủng J2 J2 bị đánh thủng trở thành dẫn điện Khi J1, J3tương đương hai Diode phân cực thuận mắc nối tiếp nối tắt qua J2Thyristor chuyển sang trạng thái mở Khi Thyristor mở, nội trở giảm giá trị nhỏ coi không Đối với vật liệu silic, giá trị điện áp bão hòa transistorSilic xấp xỉ 0,2V UBE cỡ khoảng 0,7V.Điện áp rơi hai cực A K là:UAK = UEC1 + UBE2 0,2V + 0,7V  0,9V Giá trị điện áp UAK làm cho Thyristor chuyển trạng thái từ ngắt sang mở gọi điện áp kích mở tự nhiên (Ukmtn) Như vậy, phương pháp tăng điện áp phân cực thuận UAK để Thyristor chuyển từ khoá sang mở gọi phương pháp kích mở điện áp thuận (phương pháp kích mở tự nhiên)  phương pháp không dùng thực tế - Khi UAK< 0: J1, J3 phân cực ngược, J2 phân cực thuận, dòng qua Thyristor dòng rò ngược (chiều từ K  A) có trị số nhỏ Hình 1.2 Mạch điện minh họa hoạt động Thyristor - Khi UAK< đến giá trị Ung.max  J1, J3 bị đánh thủng  dòng ngược qua Thyristor tăng nhanh Thyristor bị hỏng b) Trường hợp IG (phương pháp kích mở dòng điều khiển) Khi UAK  điện áp UGK tạo dòng (IG + ICB0), dòng lớn dòng mở transistor T2 T2 mở T1mởThyristor chuyển sang trạng thái mở hồn tồn Khi Thyristor mở có mặt dịng IG khơng cịn có ý nghĩa Như vậy, ta cần đưa điện áp UGK có giá trị nhỏ (một xung điện áp dương có biên độ, độ rộng đủ lớn) làm mở Thyristor c)Tính dịng IA, IK trạng thái mở - Theo sơ đồ mạch tương đương Thyristor ta thấy, Thyristor dẫn điện có dịng điện từ A đến K tiếp xúc P-N Q1 vàQ2 có dịng điện: IE1 = IA; IC1 = 1IE1 = 1IA IE2 = IK; IC2 = 2IE2 = 2IK Mà dòng collector Q1, Q2 là: IC1 = 1IE1 + IC01 = 1IA + IC01 IC2 = 2IE2 + IC02= 2IK + IC02 Trong 1 2 hệ số khuếch đại thác lũ (số nhân thác lũ) - Dòng điện tổng qua Thyristor là: IA= IC1 + IC2 = 1IA + 2IK + IC01+ IC02 Trong đó:IC01 + IC02 = IC0 IC0 dòng điện ngược bão hòa tiếp xúc J2 Mặt khác: IK = IA + IG, thay vào (1-1) rút gọn ta có: α2 IG + IC0 IA = - (α1 + α2 ) (1-1) (1-2) Nếu IG = 0: IC0 (1-3) - (α1 + α2 ) Hệ số khuếch đại hai transistor trạng thái hở nhỏ Do đó, trạng thái dẫn bền vững đạt hai transistorrơi vào chế độ bão hòa tương ứng IA = với1+2= Như vậy, 1 + 2 =  dịng IA tăng vọt khơng điều khiển được, tương ứng với tiếp xúc J2 phân cực thuận Lúc Thyristor dẫn điện  hai transistor dẫn bão hòaThyristor chế độ mở (ON) Trên thực tế, đặt điện áp UAK lên Thyristor có dịng điện ngược chạy qua Thyristor, cịn dịng điều khiển IG tạo thành phần dòng điện mà tổng hệ số khuếch đại thác lũ dòng điện 1 + 2 = dẫn tớiThyristor khởi động Khi cho dòng điện vào cực điều khiển G, tăng hệ số  mà khơng phụ thuộc vào điện áp dịng điện Dịng IG có tác dụng gia tăng hạt dẫn thiểu số (điện tử) cho lớp bán dẫn P2 tiếp xúc J2 thông (phân cực thuận) sớm Tùy theo trị số dòng IG mà điện áp đánh thủng tiếp xúc J2 trị số dòng điện trì IH thay đổi Khi IG có giá trị lớn UBF nhỏ IH nhỏ 1.1.3 Đặc tuyến Vôn-Ampe (V-A) Thyristor Đặc tuyến V-A thể hoạt động Thyristor hình vẽ 1.3 chia thành miền rõ rệt: a) Phân cực ngược UAK< Thyristor coi diode phân cực ngược mắc nối tiếp J1, J3 Khi UAK giảm dịng qua Thyristor nhanh chóng dòng bão hòa ngược (bằng dòng bão hòa ngược diode), Thyristor làm việc “Miền chắn ngược” hay trạng thái khóa “OFF” Nếu giảm UAK nhỏ (UAK *Trường hợp 1: Cực G hở (IG = 0): Tiếp giáp J1, J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược, UAK nhỏ dòng IA, IK nhỏ định chủ yếu dòng bão hòa ngược J2, ID = IA = IK gọi dòng dò thuận, Thyristor làm việc “Miền chắn thuận” (hay Thyristor chế độ trở kháng cao, trạng thái khóa “OFF”) Nếu tăng dần UAK lên đến điện áp đánh thủng tiếp xúc J2 dịng điện qua SCR tăng vọt Lúc tiếp xúc P-N coi phân cực thuận, điện trở chúng nhỏ làm cho sụt áp Thyristor giảm hẳn xuống khoảng từ  2V Lúc Thyristor chuyển từ trạng thái khóa sang trạng thái mở “ON”, hay trạng thái dẫn điện chế độ trở kháng thấp, miền làm việc Thyristor gọi “Miền dẫn thuận” Trong trạng thái mở, dòng điện qua Thyristor hạn chế nhờ điện trở mắc mạch ngồi IA>IL(dịng chốt:Dịng điện nhỏ Anode yêu cầu để trì Thyristor trạng thái mở).Như vậy, Thyristor chuyển sang trạng thái mở khơng cần dịng điều khiển IG Trị số điện áp mà xảy đánh thủng tiếp xúc J2 gọi điện áp đỉnh khuỷu VBF(hay điện áp kích mở) Như vậy, Thyristor dẫn điện dịng điện qua khơng thể điều khiển dòng IA lớn Theo sơ đồ tương đương, tăng UAK tới giá trị định làm dòng ngược IC1 tăng (khi J2 bắt đầu bị đánh thủng), mà IB2= IC1,khi IC1lớnhơn dịng mở cho Q2 Q2 mở làm cho IC2tiếp tục tăng, mà IB1=IC2.Như vậy,IC1tiếp tục tăng, q trình xảy theo vịng kín Kết dù điều kiện gây đánh thủng J2 (khi UAKgiảm), trình tự động tiếp tục dẫn tới Q1, Q2 mở hoàn toàn, nghĩa làThyristor mở hoàn toàn Khi Thyristor mở hoàn toàn, điện áp phân cực thuận UAKgiảmnhỏ điện áp kích mở dịng IAcũng giảm Thyristor mở.Thyristor ngừng dẫn dòng điện IAbị giảm xuống trị số dòngđiện IH gọi dòng điện trì tương ứng với dịng IHta có điện ápduy trì UH *Trường hợp 2: Cực G có dịng điều khiển (IG0): Nếu điện áp thuận đặt vào ThyristorUAKnhỏ mức điện áp kích mởUBF, cực G K đặt điện áp UG>0, tạo dòng IGđủ lớnlàm mở Q2và q trình xảy theo vịng kín tương tự làm cho Q1 mở Thyristor mở hoàn toàn tiếp Kht = Rtđ/(Rtđ + R3), điện trở tương đương khung cộng hưởng; hệ số khuếch đại K = (R2 + R1)/R1 Mạch dao động tần số cộng hưởng lúc Rtđ lớn nên Kht lớn b Điều kiện để mạch dao động cho điện áp sin là: K.Kht = [(R2 + R1)/R1][Rtđ(Rtđ + R3)] = Hay: Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1) c Từ điều kiện Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1), thay giá trị cho điện trở Rtđ = 1K Biết Rtđ = ⇒ L C Q fCH = 2π√LC = 100KHz Rtđ Rtđ =2πQL⇒ L= ≈ 16μH fCH 2πfCH Q Mặt khác: fCH Rtđ = Q Q ⇒ C= =0,159.10-6 F≈0,16μF 2πC 2πfCH Rtđ BT3.2: a Tín hiệu sóng sin theo thời gian b Ở mạch điện trở R1 mắc nối tiếp với tụ C làm điện trở mắt lọc thứ ba, vừa làm điện trở mạch hồi tiếp âm cửa đảo OA điểm đất ảo nên R1 = R Mục đích kết cấu mạch đơn giản, gọn c Vì đầu vào “-“ điểm đất ảo nên R1 = R = 1K Vì Kht = 29 nên K= Rht R1 =29 từ suy Rht = 29R1 = 29K Ta có: ω=2πf= √6RC ⇒ C= 1 = 3 √62πfR √62π10 10 =64,7945.10-9 F≈65nF BT3.3: a Tín hiệu sóng sin theo thời gian b Ta có fdd = 1/2RC Thay số vào ta fdd = 530,5Hz c Mạch có hệ số hồi tiếp Kht = 1/3 nên hệ số khuếch đại phải Ta có: K = + Rht/R1 = Rht = 2R1 = 20K 188 BT3.4: a Mạch cần Rht = 2R1 = 44K b Ta có f = 1/2RC Tại fmin = 100Hz có Rmax = (1/2)fmin Thay số: Rmax = 159,15K Tại fmax = 1KHz có Rmin = (1/2)fmax Thay số: Rmin = 15,915K Khoảng biến đổi điện trở từ 15,915K đến 159,15K (chú ý điện trở R đồng chỉnh với nhau) BT3.5: a.Khả cho dòng tải tối đa đánh giá hiệu số: Izmax – Izmin = 60mA – 10mA = 50mA Với Rt = 240 U02 = Uz = 12V, ta có: It = Uz/Rt = 12V/240 = 50mA >Izmin = 10mA R1 = UR1/IR1 = (U01 – Uz)/(It + Iz) = (20V – 12V)/(50mA + 10mA) = 133 b Biết U01 = 10%U01 = 10%.20V = 2V Điện áp gợn sóng đặt vào ổn áp dùng Dz san Rz R1 nối tiếp nhau, ta nói tác dụng suy giảm điện áp gợn sóng Dz với hệ số suy giảm Rz/(Rz + R1), từ lối có điện áp gợn sóng là: Ugợn sóng = U01.Rz/(Rz + R1) = 2V.7/(133 + 7) = 100mV BT3.6: Điện áp tải là: Ut = Uz + UBE = 8,2V + 0,7V = 8,9V Dòng qua tải là: Ut 8,9V It = = =89mA Rt 100Ω Với điện áp vào 22V, dòng qua Rs là: Uv -Ut 22V-8,9V Is = = =109mA Rs 120Ω Do đó, dịng qua collector là: IC = Is – It = 109mA – 89mA = 20Ma 189 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo ký hiệu Thyristor Hình 1.2 Mạch điện minh họa hoạt động Thyristor Hình 1.3 Đặc tuyến Vơn - Ampe Thyristor Hình 1.4 Hạn chế dòng điện nội icb 11 Hình 1.5 Mạch chỉnh lưu khống chế kiểu pha xung 12 Hình 1.6 Mạch khống chế pha 900 13 Hình 1.7 Mạch khống chế pha 1800 14 Hình 1.8 Mạch khống chế pha với diode chỉnh lưu 14 Hình 1.9 Mạch khống chế đảo mắc song song 14 Hình 1.10 TRIAC 16 Hình 1.11 Mạch biến đổi điện áp xoay chiều – xoay chiều công suất nhỏ dùng TRIAC 16 Hình 1.12 Mạch biến đổi điện áp xoay chiều – xoay chiều công suất lớn dùng TRIAC 17 Hình 1.13 ĐIAC 18 Hình 1.14 Đặc tuyến V-A ĐIAC 18 Hình 1.15 Mạch điều chỉnh độ 18 Hình 1.16 Cấu tạo, ký hiệu đặc tuyến V-A Diode lớp 19 Hình 1.17 Dùng Diode Shockley làm mạch kích mở cho TRIAC 19 Hình 1.18 Transistor tiếp giáp UJT 20 Hình 1.19 Mạch điện khảo sát đặc tuyến UJT 21 Hình 1.20 Đặc tuyến V-A UJT …21 Hình 1.21 Mạch dao động tích dùng UJT 23 Hình 1.22 Dạng sóng VE, VB1 VB2 24 Hình 2.1 Cấu tạo ký hiệu quy ước JFET 29 Hình 2.2 Đặc tuyến JFET kênh n 29 Hình 2.3 Đặc tuyến truyền đạt JFET kênh n 31 Hình 2.4 Sơ đồ phân cực cố định cho JFET 34 Hình 2.5 Sơ đồ tương đương chế độ tĩnh 34 Hình 2.6 Đặc tuyến tĩnh 34 Hình 2.7 Tìm điểm làm việc 34 Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện ………… 34 Hình 2.9 Cách tính dùng đồ thị 34 190 Hình 2.10 Sơ đồ tự phân cực JFET 35 Hình 2.11 Phân tích chế độ chiều 35 Hình 2.12 Đặc tuyến tĩnh 36 Hình 2.13 Sơ đồ……… 36 Hình 2.14 Đường tải tĩnh 36 Hình 2.15 Cách tính dùng đồ thị 36 Hình 2.16 Cách xác định điểm làm việc tĩnh Q 36 Hình 2.17 Mạch phân cực phân áp 38 Hình 2.18 Sơ đồ tương đương 38 Hình 2.19 Xác định điểm làm việc tĩnh Q 39 Hình 2.20 Sơ đồ mạch………… 38 Hình 2.21 Đặc tuyến truyền đạt 38 Hình 2.22 Dạng đóng vỏ MOSFET 39 Hình 2.23 Cấu tạo, kí hiệu MOSFET kênh đặt sẵn 39 Hình 2.24 Mạch khảo sát đặc tuyến MOSFET kênh đặt sẵn loại N 42 Hình 2.25 Các đặc tuyến MOSFET kênh đặt sẵn 43 Hình 2.26 Sơ đồ mạch……… 41 Hình 2.27 Đặc tuyến truyền đạt……… 41 Hình 2.28 Cấu tạo, ký hiệu MOSFET kênh cảm ứng 44 Hình 2.29: Mạch khảo sát đặc tuyến MOSFET kênh cảm ứng loại N 45 Hình 2.30 Các đặc tuyến MOSFET kênh cảm ứng loại N 45 Hình 2.31 Phân cực hồi tiếp cho MOSFET kênh cảm ứng 46 Hình 2.32 Sơ đồ tương đương 46 Hình 2.33 Đường tải điểm làm việc tĩnh 45 Hình 2.34 Sơ đồ mạch cho 45 Hình 2.35 Xác định đặc tuyến truyền đạt 45 Hình 2.36 Xác định điểm làm việc 45 Hình 2.37 Sơ đồ phân cực phân áp 48 Hình 2.38 Sơ đồ mạch 46 Hình 2.39 Xác định điểm làm việc 46 Hình 2.40 Xác định gm nhờ đặc tuyến truyền đạt 50 Hình 2.41 Xác định gm cho 48 Hình 2.42 Xác định trở kháng 52 191 Hình 2.43 Mạch tương đương FET chế độ xoay chiều 53 Hình 2.44 Đặc tuyến vùng gần gốc 52 Hình 2.45 Ngun lí phân áp có điều khiển dùng JFET 52 Hình 2.46 Sơ đồ SC phân cực cố định 55 Hình 2.47 Sơ đồ tương đương 55 Hình 2.48 Sơ đồ tính Zr 56 Hình 2.49 Sơ đồ khuếch đại SC tự phân cực 57 Hình 2.50 Sơ đồ tương đương không mắc tụ CS 57 Hình 2.51 Sơ đồ khuếch đại SC phân cực phân áp 60 Hình 2.52 Sơ đồ tương đương mạch khuếch đại SC phân cực phân áp 60 Hình 2.53.Vẽ lại hình 2.52 60 Hình 2.54 Sơ đồ khuếch đại cực máng chung DC 58 Hình 2.55 Tính Zr 59 Hình 2.56 Sơ đồ khối khuếch đại nhiều tầng 64 Hình 2.57 Sơ đồ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung 62 Hình 2.58 Dạng tổng quát đặc tuyến biên độ - tần số khuếch đại ghép điện dung 66 Hình 2.59 Ảnh hưởng tụ nối tầng đến đặc tuyến 67 Hình 2.60 Ảnh hưởng tính chất tần số cao transistor đến đặc tuyến 68 Hình 2.61 Tầng khuếch đại ghép biến áp 69 Hình 2.62: Sơ đồ tương đương tầng khuếch đại ghép biến áp 70 Hình 2.63 Vị trí điểm làm việc tĩnh chế độ khuếch đại công suất 71 Hình 2.64 Dạng dịng điện ứng với chế độ công tác transistor 69 Hình 2.65 Tầng cơng suất mắc E chung 73 Hình 2.66 Dạng tín hiệu đặc tuyến điểm làm tĩnh Q 73 Hình 2.67 Quan hệ tín hiệu vào tín hiệu 74 Hình 2.68 Đặc tuyến đường tải tĩnh điểm làm việc tĩnh Q 72 Hình 2.69 Mạch khuếch đại cơng suất chế độ A ghép biến áp với tải 76 Hình 2.70 Dạng tín hiệu đặc tuyến tầng công suất EC ghép biến áp 76 Hình 2.71 Sơ đồ mạch điện 75 Hình 2.72 Các đặc tuyến mạch 75 Hình 2.73 Tầng khuếch đại đẩy kéo ghép biến áp 80 192 Hình 2.74 Các đường tải dạng tín hiệu 80 Hình 2.75 Tầng đẩy kéo dùng transistor loại 82 Hình 2.76 Đường tải xoay chiều dạng tín hiệu mạch đẩy kéo dùng transistor loại 83 Hình 2.77 Tầng đẩy kéo dùng transistor khác loại 84 Hình 2.78 Dạng tín hiệu tầng KĐ đẩy kéo làm việc chế độ khác 84 Hình 2.79 Tầng khuếch đại đẩy kéo làm việc chế độ AB 85 Hình 2.80 Tầng công suất đẩy kéo dùng Darlington 85 Hình 2.81 Đặc tuyến biên độ tần số khuếch đại chiều 85 Hình 2.82 Mạch khuếch đại gồm tầng ghép trực tiếp 87 Hình 2.83 Mạch điện ví dụ 2.16 86 Hình 2.84: Mạch khuếch đại vi sai 87 Hình 2.85 Phương pháp đưa tín hiệu vào tầng khuếch đại vi sai 88 Hình 2.86 Tầng khuếch đại vi sai uv = 90 Hình 2.87: Sơ đồ tầng vi sai có tín hiệu vào với Uv1> 0, Uv2 = 90 Hình 2.88 Mạch điện 92 Hình 2.89 Khuếch đại vi sai có tải kiểu gương dịng điện 95 Hình 2.90 Khuếch đại vi sai dùng transistor trường 94 Hình 2.91 Ký hiệu khuếch đại thuật toán 98 Hình 2.92 Sơ đồ tương tương OA 96 Hình 2.93 Sơ đồ tương tương OA lý tưởng 99 Hình 2.94 Đặc tuyến truyền đạt OA 99 Hình 2.95 Đặc tuyến biên độ đặc tuyến pha OA 100 Hình 2.96 Điện áp lệch khơng 101 Hình 2.97 Bộ khuếch đại đảo 101 Hình 2.98 Bộ khuếch đại đảo có trở kháng vào lớn 100 Hình 2.99 Bộ khuếch đại khơng đảo 100 Hình 2.100 Bộ lặp lại điện áp 101 Hình 2.101 Bộ cộng đảo Hình 2.102 Bộ cộng khơng đảo 105 Hình 2.103 Mạch trừ hai điện áp 103 Hình 2.104 Mạch trừ nhiều điện áp 106 Hình 2.105 Mạch tích phân 107 193 Hình 2.106 Mạch vi phân 108 Hình 2.107 Mạch tạo hàm loga 108 Hình 2.108 Mạch tạo hàm đối loga 109 Hình 2.109 Các loại mạch lọc 110 Hình 2.110 Các dạng mạch lọc tích cực dùng RC 112 Hình 3.1 Sơ đồ khối mạch dao động 118 Hình 3.2 Máy phát đa tín hiệu 118 Hình 3.3 Xấp xỉ hóa tín hiệu hình sin 119 Hình 3.4 Tạo tín hiệu hình sin phương pháp số 119 Hình 3.5 Sơ đồ khối mạch tạo dao động làm việc theo nguyên tắc hồi tiếp 120 Hình 3.6 Mạch dao động ghép biến áp 120 Hình 3.7 Mạch tạo dao động điểm 123 Hình 3.8 Mạch tạo dao động điểm điện cảm (Hartley) 124 Hình 3.9 Mạch tạo dao động điểm điện dung (Clapp) 124 Hình 3.10 Mạch dao động khâu RC 125 Hình 3.11 Mạch dao động khâu RC 126 Hình 3.12 Mạch điện 124 Hình 3.13 Khối hồi tiếp mạch dao động cầu Wien 127 Hình 3.14 Mạch dao động cầu Wien 127 Hình 3.15 Mạch điện 125 Hình 3.16 Tinh thể thạch anh 129 Hình 3.17 Đặc tính điện thạch anh 130 Hình 3.18 Thay đổi tần số cộng hưởng riêng thạch anh 128 Hình 3.19 Mạch cho tần số dao động nối tiếp (fq) 129 Hình 3.20 Mạch cho tần số dao động song song (fp) 129 Hình 3.21 Xấp xỉ từ đoạn tuyến tính hình sin 131 Hình 3.22 Mạch biến đổi xung tam giác – hình sin 130 Hình 3.23 Sơ đồ khối nguồn chiều 133 Hình 3.24 Sơ đồ lọc 135 Hình 3.25 Các lọc cộng hưởng 136 Hình 3.26 Đặc tuyến ngồi chỉnh lưu 134 Hình 3.27 Mạch ổn áp mắc nối tiếp cho nhiều mức điện áp ổn định 139 Hình 3.28 Bộ ổn áp bù nối tiếp 140 194 Hình 3.29 Mạch ổn áp bù 141 Hình 3.30 Các ổn áp chất lượng cao 139 Hình 3.31 Bộ ổn áp chất lượng cao dùng OA 140 Hình 3.32 Phần tử ổn dòng barette 143 Hình 3.33 Mạch ổn dịng dùng transistor chế độ khơng bão hịa 144 Hình 3.34 Sơ đồ gương dịng điện đơn giản 145 Hình 3.35 Nguồn ổn dịng IC tuyến tính 146 Hình 3.36: Sơ đồ nguồn ổn áp dùng IC loại 7805 (họ IC78xx) 148 Hình 3.37: Sơ đồ nguồn ổn áp chân nối 148 Hình 3.38 IC ổn áp có điều chỉnh 149 Hình 3.39 IC ổn áp 149 Hình 3.40 Sơ đồ cấu trúc điển hình IC ổn áp 150 Hình 4.1 Vơn kế dùng transistor lưỡng cực 157 Hình 4.2 Vơn kế có biến trở điều chỉnh 0V 158 Hình 4.3 Vơn kế dùng JFET 156 Hình 4.4 Vơn kế xoay chiều dùng mạch nắn điện nửa chu kì 160 Hình 4.5 Vơn kế xoay chiều dùng mạch nắn điện chu kì 160 Hình 4.6 Vôn kế xoay chiều dùng FET chỉnh lưu tăng đơi điện áp 162 Hình 4.7 Ampe kế điện tử 163 Hình 4.8 Ampe kế DC có nhiều thang đo 163 Hình 4.9 Đặt vôn kế trước, ampe kế sau 162 Hình 4.10 Đặt ampe kế trước, vôn kế sau 162 Hình 4.11 Ký hiệu Watt kế 165 Hình 4.12 Watt kế có cuộn dịng điện mắc trước, cuộn điện áp mắc sau 165 Hình 4.13 Watt kế có cuộn điện áp mắc trước, cuộn dịng điện mắc sau 165 Hình 4.14 Watt kế đo cơng suất xoay chiều pha 166 Hình 4.15 Watt kế đo cơng suất xoay chiều pha 166 Hình 4.16 Mạch chuyển đổi điện áp/dịng điện 166 Hình 4.17 Bộ chuyển đổi số/tương tự 167 Hình 4.18 Sơ đồ khối chuyển đổi tương tự/số (A/D) 168 Hình 4.19 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi tương tự/số (A/D) 168 Hình 4.20 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi tần số/điện áp (FVC) 169 Hình 4.21 Quan hệ Vi, Vo T mạch FVC 170 195 Hình 4.22 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi điện áp/tần số (VFC) 171 Hình 4.23 Nguyên tắc chuyển đổi điện dung/điện áp 172 Hình 4.24 Mạch kiểm tra Cx 172 Hình 4.25 Sơ đồ khối mạch kiểm tra Cx 173 Hình 4.26 Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ 174 Hình 4.27 Sơ đồ nguyên lý mạch báo động 173 Hình 4.28 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển nhiệt độ 175 Hình 4.29 Sơ đồ nguyên lý tạo sóng 177 196 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACV (Alternating Current Voltage): Điện áp xoay chiều AGC (Auto Gain Control): Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AMP (Amplifier/Amplification): Bộ khuếch đại/Sự khuếch đại BJT (Bipolar Junction Transistor): Transistor lưỡng cực BPF (Band Pass Filter) Bộ lọc thông dải BW (Band Width): Độ rộng băng thông CB (Common Base): Cực gốc chung CC (Common Collector): Cực góp chung CD (Common Drain): Máng chung CE (Common Emitter): Cực phát chung CG (Common Gate): Cổng chung CMRR (Common Mode Rejection Ratio): Tỷ số nén tín hiệu đồng pha CS (Common Source): Nguồn chung D (Drain): Cực máng Đơn vị đo hệ số khuếch đại theo dB (Decibel): thang lô ga rít DCV (Direct Current Voltage): Điện áp chiều FET (Field Effect Transistor): Transistor hiệu ứng trường G (Gate): Cực cửa, cực cổng HPF (High Pass Filter) Bộ lọc thông cao IC (Integrated Circuit): Vi mạch tích hợp Input: Đầu vào Transistor hiệu ứng trường cực cửa JFET (Junction FET): tiếp giáp LPF (Low Pass Filer): Bộ lọc thông thấp LVDT (Linear Variable Differential Bộ biến đổi tuyến tính vi sai Transformer): MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Transistor hiệu ứng trường cực cửa FET): cách ly 197 NFB (Negative Feed Back): OA, OPA, OP – AMP (Operation Amplifier): OCL AMP (Output Capacitor Less Amplifier): OTL AMP (Output Transformer LessAmplifier): Output: RIAA (Recording Industry Association of American Inc): S & H (Sampling & Holding) S (Source): SR (Slew Rate): Vp (Pinch-Off): Vpp (Voltage peak – peak): VVR (Voltage – Variable Resistor): 198 Hồi tiếp âm Bộ khuếch đại thuật toán Bộ khuếch đại ghép tụ điện Bộ khuếch đại ghép biến áp Đầu Hiệp hội Cơng nghiệp ghi âm Hoa Kì Lấy giữ mẫu Cực nguồn Tốc độ biến thiên điện áp Điện áp thắt kênh Điện áp đỉnh – đỉnh Điện áp – Biến trở MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I.PHẦN TỬ NHIỀU MẶT GHÉP P- N 1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tuyến tham số Thyristor .5 1.1.1 Cấu tạo Thyristor 1.1.2 Nguyên lý làm việc Thyristor 1.1.3 Đặc tuyến Vôn – Ampe (V-A) Thyristor 1.1.4 Thông số kỹ thuật Thyristor 10 1.2.Các mạch khống chế điển hình dùng Thyristor 12 1.2.1 Mạch chỉnh lưu có khống chế kiểu pha xung 12 1.2.2 Mạch khống chế pha 13 1.3.Một số dụng cụ chỉnh lưu có cấu trúc bốn lớp .15 1.3.1.TRIAC 15 1.3.2.ĐIAC 17 1.3.3 Diode bốn lớp (Diode Shockley) 19 1.3.4 Transistor tiếp giáp UJT (Uni Junction Transistor) 19 1.4.Ôn tập chương .25 1.4.1 Câu hỏi ôn tập 25 1.4.2 Câu hỏi trắc nghiệm 26 Tài liệu tham khảo chương .27 CHƯƠNG II KHUẾCH ĐẠI 28 2.1 Khuếch đại dùng transistor trường (FET) 28 2.1.1 Giới thiệu transistor trường (FET) 28 2.1.2 Transistor trường có cực cửa tiếp giáp JFET 29 2.1.3 Transistor trường có cực cửa cách ly MOSFET 40 2.1.4 Phân tích chế độ tín hiệu nhỏ dùng FET 49 2.1.5 Một số đặc điểm FET 53 2.2.Khuếch đại cực nguồn chung SC (Source Common) 55 2.2.1 Sơ đồ khuếch đại SC phân cực cố định 55 2.2.2 Sơ đồ khuếch đại SC tự phân cực 57 2.2.3 Sơ đồ khuếch đại SC phân cực phân áp 60 2.3.Khuếch đại cực máng chung DC (Drain Common) 61 199 2.4.Ghép tầng khuếch đại 63 2.4.1 Ghép tầng điện dung 64 2.4.2 Ghép tầng biến áp 68 2.5.Khuếch đại công suất 71 2.5.1 Tầng khuếch đại công suất chế độ A 73 2.5.2 Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo có biến áp (đẩy kéo song song) 79 2.5.3 Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp 82 2.6.Khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm 85 2.6.1 Mạch khuếch đại ghép trực tiếp 85 2.6.2 Tầng khuếch đại vi sai 90 2.7.Khuếch đại dùng vi mạch thuật toán 97 2.7.1 Khái niệm chung 97 2.7.2 Bộ khuếch đại đảo 101 2.7.3 Bộ khuếch đại không đảo 103 2.7.4 Mạch cộng 104 2.7.5 Mạch trừ 105 2.7.6 Mạch tích phân mạch vi phân 107 2.7.7 Các mạch biến đổi hàm số 108 2.7.8 Các mạch lọc 109 2.8.Ôn tập chương 109 2.8.1 Câu hỏi ôn tập 112 2.8.2 Câu hỏi trắc nghiệm 112 2.8.3 Bài tập 115 Tài liệu tham khảo chương .116 CHƯƠNG III.TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ NGUỒN MỘT CHIỀU 118 3.1 Tạo dao động điều hòa .118 3.1.1 Nguyên lý chung tạo dao động điều hòa 118 3.1.2 Máy phát dao động hình sin 120 3.1.3.Các mạch tạo dao động 122 3.2 Nguồn chiều .132 3.2.1 Khái niệm chung 132 3.2.2 Lọc thành phần xoay chiều dòng điện tải 133 3.2.3 Đặc tuyến chỉnh lưu 136 200 3.2.4 Ổn định điện áp dòng điện 137 3.2.5 Bộ ổn áp tuyến tính IC 147 3.3 Ôn tập chương 151 3.3.1 Câu hỏi ôn tập 151 3.3.2 Câu hỏi trắc nghiệm 152 3.3.3 Bài tập 154 Tài liệu tham khảo chương 154 CHƯƠNG IV.MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 157 4.1 Mạch đo dòng điện, điện áp, áp suất 157 4.1.1 Mạch đo điện áp 157 4.1.2 Mạch đo dòng điện 162 4.1.3 Mạch đo công suất 164 4.2 Mạch chuyển đổi điện áp/ dòng điện 166 4.2.1 Yêu cầu chức 166 4.2.2 Mô tả hoạt động 166 4.3 Bộ chuyến đổi số/tương tự (DAC: Digital to Analog Converter) 167 4.3.1 Yêu cầu chức 167 4.3.2 Mô tả hoạt động 167 4.4 Bộ chuyến đổi tương tự /số (ADC: Analog to Digital Converter) 167 4.4.1 Yêu cầu chức 168 4.4.2 Mô tả hoạt động 168 4.5 Bộ chuyến đổi tần số/điện áp (FVC: Frequency to Voltage Converter) 169 4.5.1 Yêu cầu chức 169 4.5.2 Mô tả hoạt động 169 4.6 Bộ chuyến đổi điện áp/tần số (VFC: Voltage to Frequency Converter) 170 4.6.1 Yêu cầu chức 170 4.6.2 Mô tả hoạt động 171 4.7 Bộ chuyến đổi điện dung/điện áp (CFC: Capacitance to Voltage Converter) 171 4.7.1 Yêu cầu chức 171 4.7.2 Mô tả hoạt động 172 4.8 Mạch đo nhiệt độ 174 4.8.1 Yêu cầu chức 174 4.8.2 Mô tả hoạt động 174 201 4.9 Mạch báo động 174 4.9.1 Yêu cầu chức 174 4.9.2 Mô tả hoạt động 175 4.10 Mạch điều khiển nhiệt độ 175 4.10.1 Yêu cầu chức 175 4.10.2 Mô tả hoạt động 175 4.11 Bộ tạo sóng 176 4.11.1 Yêu cầu chức 176 4.11.2 Mô tả hoạt động 176 Tài liệu tham khảo chương .176 HƯỚNG DẪN ÔN TẬP VÀ ĐÁP ÁN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM, BÀI TẬP 179 Chương Phần tử nhiều mặt ghép P- N 179 Câu hỏi trắc nghiệm 179 Chương Khuếch đại .179 Câu hỏi ôn tập 179 Câu hỏi trắc nghiệm 180 Bài tập 180 Chương 3.Tạo dao động điều hòa nguồn chiều 183 Câu hỏi ôn tập 183 Câu hỏi trắc nghiệm 187 Bài tập 187 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 190 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 197 MỤC LỤC 197 202 ... ID(RS + RD) (2- 20) UD = UDD-IDRD (2- 21) US = IDRS (2- 22) IR1 = IR2 = UDD/(R1 + R2) (2- 23) Ví dụ: Cho mạch ch điện hình vẽ 2. 20 Hãy tính thơng ssố sau:IDQ, 39 UGSQ, UD, US, UDS UDG Hình 2. 20 Sơ đồ... đương hình 2. 18 UDD R1 Uv RD C2 Ur C1 R2 RS CS Hình 2. 17 Mạch phân cực phân áp 38 Hình 2. 18 Sơ đồ tương đương Khi IG = 0A, IR1 = IR2 điện áp phân cực điệnn áp đđặt R2: R2 UG = U (2- 18) R1 +R2 DD UG... phóng điệnn qua diode diodeEB điện trở RB1 xuống mass Hình 1 .22 Dạng D sóng VE, VB1 VB2 Khi RB1 giảm IB tăng gần g gấp đôi ( 2mA) nên điện thế: VB2 = VCC-IB.R2 = 10 – 2. 200  9,6V Ở cực B2 có