Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: KTML VÀ ĐHKK TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCN&TM, ngày tháng năm 2018 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Thương mại Vĩnh Phúc, năm 2018 Chương 1: Các linh kiện điện tử thụ động ứng dụng Mục tiêu: - Hiểu kiến thức đặc điểm cấu tạo, tính chất, chế làm việc, qui cách đóng vỏ ghi nhãn lĩnh vực ứng dụng số linh kiện điện tử thụ động mạch điện tử ứng dụng hệ thống lạnh điện trở, tụ điện, cuộn cảm thạch anh; - Có lịng u nghề, say mê tìm hiểu kiến thức lĩnh vực điện tử Bài Điện trở: 1.1 Khái quát chung - Điện trở: Hiểu cách đơn giản - Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vơ lớn - Điện trở dây dẫn : Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R = ρ.L / S Trong đó: + ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu làm điện trở + L chiều dài dây dẫn (m) + S tiết diện dây dẫn (m2) + R điện trở đơn vị Ohm (Ω) - Hình dáng ký hiệu: Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo loại điện trở có trị số khác Hình dạng điện trở thiết bị điện tử Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý 1.1.1 Các thông số a Điện trở danh định: - Là giá trị được nhà sản xuất tính tốn để áp dụng cho trình sản xuất điện trở Giá trị ghi nhãn trên thân điện trở xuất xưởng Giá trị danh định không giá trị thực thân điện trở, mà giá trị gần - Đơn vị điện trở biểu thị ôm (Ω), bội số đơn vị Ω Kilô ôm (KΩ) ; Mêga ôm (MΩ) ; Giga ôm (GΩ) - 1GΩ = 1000 MΩ = 1.000.000 KΩ = 1.000.000.000 Ω b Sai số - Sai số giá trị sai lệch giá trị thực với giá trị danh định điện trở - Người ta thường sử dụng giá trị sai số tương đối tính % - Dựa vào sai số, người ta thường chia điện trở thành cấp xác: Cấp I có sai số ±5% ; cấp II có sai số ±10% ; cấp II có sai số ±20% c Công suất chịu đựng - Khi làm việc với dịng điện chạy qua, điện trở bị nóng lên nhiệt lượng tỏa ra, loại điện trở chịu đựng giới hạn nhiệt độ tương ứng với cơng suất định Vượt qua công suất này, điện trở không làm việc lâu dài - Công suất chịu đựng cơng suất tổn hao lớn mà điện trở chịu đựng thời gian dài mà không ảnh hưởng đến trị số điện trở - Khi thay điện trở, nên chọn loại điện trở có công suất chịu đựng lớn điện trở cũ - Khi mắc điện trở vào đoạn mạch, thân điện trở tiêu thụ công suất P tính theo cơng thức P = U I = U2 / R = R.I2 - Theo công thức ta thấy, công suất tiêu thụ điện trở phụ thuộc vào dòng điện qua điện trở phụ thuộc vào điện áp hai đầu điện trở - Cơng suất tiêu thụ điện trở hồn tồn tính trước lắp điện trở vào mạch - Nếu đem điện trở có cơng suất danh định nhỏ cơng suất tiêu thụ điện trở bị cháy - Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có cơng suất danh định ≥ lần cơng suất mà tiêu thụ - Ở sơ đồ cho ta thấy : Nguồn Vcc 12V, điện trở có trị số 120Ω có cơng suất khác nhau, cơng tắc K1 K2 đóng, điện trở tiêu thụ công suất P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W - Khi K1 đóng, điện trở có cơng suất lớn công suất tiêu thụ, nên điện trở không cháy - Khi K2 đóng, điện trở có cơng suất nhỏ công suất tiêu thụ, nên điện trở bị cháy d Hệ số nhiệt điện trở - Khi nhiệt độ làm việc thay đổi trị số điện trở bị thay đổi Sự thay đổi trị số tương đối nhiệt độ thay đổi 10C gọi hệ số nhiệt điện trở - Các loại điện trở bình thường (khơng phải loại điện trở nhiệt) làm việc, nhiêt độ tăng lên 10C trị số điện trở chúng tăng khoảng 0,2% 1.1.2 Phương thức đấu nối a Mắc điện trở nối tiếp - Mạch đấu nối Điện trở mắc nối tiếp - Khái niệm: Mắc điện trở nối tiếp cách nối điện trở liên tiếp điểm cuối điện trở nối với điểm đầu điện trở tạo thành vịng khép kín với nguồn điện - Các điện trở mắc nối tiếp tương đương với điện trở có giá trị tổng điện trở thành phần Rtđ = R1 + R2 + R3 + + Rn - Dòng điện chạy qua điện trở mắc nối tiếp có giá trị I I = IR1 = IR2 = = IRn = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = .= (Un / Rn) - Từ công thức ta thấy rằng, sụt áp điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điện trở tương ứng b Mắc điện trở song song - Mạch đấu nối Điện trở mắc song song - Khái niệm: Mắc điện trở song song cách nối tất đầu-đầu điện trở nối chung với nhau, tất đầu-cuối điện trở nối chung với nối với nguồn điện - Các điện trở mắc song song tương đương với điện trở có giá trị nghịch đảo tổng nghịch đảo điện trở thành phần (1 / Rtđ) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + .+ (1 / Rn) - Nếu mạch có điện trở song song Rtđ = R1.R2 / (R1 + R2) - Điện áp điện trở mắc song song UR1 = UR2 = .= URn = U - Dòng điện chạy qua điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở I1 = (U / R1) , I2 = ( U / R2) , , In = (U / Rn) c Mắc điện trở hỗn hợp - Mạch đấu nối Điện trở mắc hỗn hợp - Khái niệm: Mắc điện trở hỗn hợp cách nối phối hợp cách mắc nối tiếp cách mắc song song - Mắc hỗn hợp cho phép tạo giá trị điện trở theo tính tốn mong muốn cách mắc tối ưu hay sử dụng thực tế - Ví dụ: ta cần điện trở 9KΩ ta mắc song song điện trở 15K sau mắc nối tiếp với điện trở 1,5KΩ 1.2 Các loại điện trở, cấu tạo ký hiệu - Điện trở dây: Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R = ρ.L / S Trong đó: + ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu làm điện trở + L chiều dài dây dẫn (m) + S tiết diện dây dẫn (m2) + R điện trở đơn vị Ohm (Ω) - Điện trở thường : Điện trở thường điện trở có cơng suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W - Điện trở công suất: Là điện trở có cơng suất lớn từ 1W, 2W, 5W, 10W - Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác điện trở cơng suất, điện trở có vỏ bọc sứ, hoạt động chúng toả nhiệt - Biến trở: Là điện trở chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu VR chúng có hình dạng sau: Hình dạng biến trở Ký hiệu sơ đồ - Triết áp: Triết áp tương tự biến trở có thêm cần chỉnh thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh Ví dụ - Triết áp Volume, triết áp Bass, Treble v.v , triết áp nghĩa triết phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh Ký hiệu triết áp sơ đồ nguyên lý Hình dạng triết áp Cấu tạo triết áp - Điện trở cố định: Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo loại điện trở có trị số khác Hình dạng điện trở cố định Ký hiệu điện trở cố định sơ đồ nguyên lý 1.3 Qui cách đóng vỏ ghi nhãn Điện trở thường ký hiệu vịng mầu, điện trở xác ký hiệu vịng mầu * Quy định giá trị vòng màu: Mầu sắc Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh Giá trị * Cách đọc trị số điện trở vịng mầu: Mầu sắc Xanh lơ Tím Xám Trắng Nhũ vàng Nhũ bạc Giá trị -1 -2 - Vòng số vòng cuối ln ln có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, vòng sai số điện trở, đọc trị số ta bỏ qua vòng - Đối diện với vòng cuối vòng số 1, đến vòng số 2, số - Vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị - Vòng số bội số số 10 - Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vịng 3) - Có thể tính vịng số số số không "0" thêm vào - Mầu nhũ có vịng sai số vịng số 3, vịng số nhũ số mũ số 10 số âm * Cách đọc trị số điện trở vòng mầu : ( điện trở xác ) - Vịng số vòng cuối cùng, vòng ghi sai số, trở vịng mầu mầu sai số có nhiều mầu, gây khó khăn cho ta xác điịnh đâu vịng cuối cùng, nhiên vịng cuối ln có khoảng cách xa chút - Đối diện vòng cuối vòng số - Tương tự cách đọc trị số trở vòng mầu vòng số bội số số 10, vòng số 1, số 2, số hàng trăm, hàng chục hàng đơn vị - Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vịng 4) - Có thể tính vịng số số số không "0" thêm vào * Thực hành đọc trị số điện trở Các điện trở khác vòng mầu thứ Khi điện trở khác vịng mầu thứ 3, ta thấy vòng mầu bội số thường thay đổi từ mầu nhũ bạc mầu xanh , tương đương với điện trở < Ω đến hàng MΩ Các điện trở có vịng mầu số số thay đổi - Ở hình giá trị điện trở ta thường gặp thực tế, vịng mầu số thay đổi giá trị điện trở tăng giảm 10 lần - Bài tập - Bạn đoán nhanh trị số trước đáp án xuất hiện, tất trị số mà bạn đoán trước kết xuất hiệ kiến thức bạn phần ổn * Các trị số điện trở thông dụng - Ta kiếm điện trở có trị số bất kỳ, nhà sản xuất đưa khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng , bảng mầu sắc trị số điện trở thông dụng Bài Tụ điện: Thời gian: 2.1 Khái quát chung a Khái niệm - Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv - Tụ điện phần tử có giá trị dịng điện qua tỷ lệ với tốc độ biến đổi điện áp theo thời gian Biểu thức: i = C.dUc / dt b Cấu tạo tụ điện Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hố chất làm chất điện mơi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện mơi Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hố 49 ký hiệu UP) Độ lớn UGS0 UDS0 ứng với đường UGS = họ đặc tuyến Khi tăng UGS, ID tăng tỉ lệ độ dẫn điện kênh tăng theo mức độ giảm phân cực ngược tiếp giáp p-n Lúc UGS = 0, ID = ID0 Giá trị ID0 dịng tĩnh cực máng khơng có điện áp cực cửa Khi có UGS < 0, ID < ID0 xác định ID = ID0 (1- UGS / UGS0 8.2.3 Các tham số JFET - Các tham số chủ yếu JFET gồm hai nhóm: Tham số giới hạn gồm có: - Dịng cực máng cực đại cho phép IDmax dòng điện ứng với điểm B đặc tuyến (đường ứng với giá trị UGS = 0) ; Giá trị IDmax khoảng < 50mA; - Điện áp máng - nguồn cực đại cho phép điện áp nguồn UGSmax UDSmax = UB / (1,2 -:- l,5) (cỡ vài chục Vôn) UB điện áp máng nguồn ứng với điểm B - Điện áp khóa UGSO (hay Up) (bằng giá trị UDSO ứng với đường UGS = 0) Tham số làm việc gồm có: - Điện trở hay điện trở vi phần đầu ri = ∂UDS/∂ID |UGS = const (cỡ 0,5 M ) ri thể độ dốc đặc tuyến vùng bão hòa - Hỗ dẫn đặc tuyến truyền đạt: cho biết tác dụng điều khiển điện áp cực cửa tới dòng cực máng, giá trị điển hình với JFET S = (7 - 10)mA/V Cần ý giá trị hỗ dẫn S đạt cực đại S = So lúc giá trị điện áp UGS lân cận điểm (xem dạng đặc tuyến truyền đạt JFET hình 2.48b) tính So = 2IDO/UGSO - Điện trở vi phân đầu vào: r vào tiếp giáp p-n định, có giá trị khoảng 109 - Ở tần số làm việc cao, người ta quan tâm tới điện dung cực CDS CGD (cỡ pf) 8.3 Transistor trường có cực cửa cách ly – MOSFET 8.3.1 Cấu tạo ký hiệu qui ước Đặc điểm cấu tạo MOSFET có hai loại thể hình vẽ Kí hiệu quy ước MOSFET mạch điện tử cho hình 50 Trên đế đơn tinh thể bán đẫn tạp chất loại p (Si-p), người ta pha tạp chất phương pháp công nghệ đặc biệt (plana, Epitaxi hay khuếch tán ion) để tạo vùng bán dẫn loại n+ (nồng độ pha tạp cao so với đế) lấy hai điện cực D S Hai vùng nối thông với nhờ kênh dẫn điện loại n hình thành trình chế tạo (loại kênh đặt sẵn ) hay hình thành sau có điện trường (lúc làm việc mạch điện) tác động (loại kênh cảm ứng ) Tại phần đối diện với kênh dẫn, người ta tạo điện cực thứ ba cực cửa G sau phủ lên bề mặt kênh lớp cách điện mỏng SiO2 Từ MOSFET cịn có tên loại FET có cực cửa cách li (IGFET) Kênh dẫn cách li với đế nhờ tiếp giáp p-n thường phân cực ngược nhờ điện áp phụ đưa tới cực thứ cực đế 8.3.2 Nguyên lý làm việc Để phân cực MOSFET người ta đặt điện áp UDS > Cần phân biệt hai trường hợp: + Với loại kênh đặt sẵn, xuất dòng điện tử kênh dẫn nối S D mạch ngồi có dịng cực máng ID (chiều vào cực D), chưa có điện áp đặt vào cực cửa (UGS = 0) Nếu đặt lên cực cửa điện áp UGS > 0, điện tử tự có vùng đế (là hạt thiểu số) hút vào vùng kênh dẫn đối diện với cực cửa làm giầu hạt dẫn cho kênh, tức làm giảm điện trở kênh, lám tăng dịng cực máng ID Chế độ làm việc gọi chế độ giầu MOSFET Nếu đặt tới cực cửa điện áp UGS < 0, trình ngược lại, làm kênh dẫn bị nghèo hạt dẫn (là điện tử) bị đẩy xa khỏi kênh Điện trở kênh dẫn tăng tùy theo mức độ tăng UGS theo chiều âm làm giảm dòng ID Đây chế độ nghèo MOSFET Nếu xác định quan hệ hàm số ID = F3(UDS) lấy với giá trị khác UGS Ií thuyết thay thực nghiệm, ta thu họ đặc tuyến MOSFET loại kênh n đặt sẵn hình vẽ 51 + Với loại kênh cảm ứng, đặt tới cực cửa điện áp UGS < 0, khơng có dịng cực máng (ID = 0) tồn hai tiếp giáp p-n mắc đối vùng máng - đế nguồn - đế, khơng tồn kênh dẫn nối máng - nguồn Khi đặt UGS > 0, vùng đế đối diện cực cửa xuất điện tử tự (do cảm ứng tĩnh điện) hình thành kênh dẫn điện nối liền hai cực máng nguồn Độ dẫn kênh tăng theo giá trị UGS dịng điện cực máng ID tăng Như MOSFET loại kênh cảm ứng làm việc với loại cực tính UGS chế độ làm giầu kênh Biểu diễn quan hệ hàm ID= F4(UDS), lấy với giá trị UGS khác nhau, ta có họ đặc tuyến MOSFET kênh n cảm ứng hình - Từ họ đặc tuyến MOSFET với hai loại kênh đặt sẵn kênh cảm ứng giống đặc tuyến JFET xét, thấy rõ có vùng phân biệt : vùng gần gốc ID tăng tuyến tính theo UDS phụ thuộc vào UGS, vùng bão hịa (vùng thắt) lúc ID phụ thuộc mạnh vào UGS, phụ thuộc yếu vào UDS vùng đánh thủng lúc UDS có giá trị lớn - Giải thích vật lí chi tiết q trình điều chế kênh dẫn điện điện áp UGS UDS cho phép dẫn tới kết luận tương tự JFET Bên cạnh tượng điều chế độ dẫn điện kênh tượng mở rộng vùng nghèo tiếp giáp p-n cực máng - đế tăng đần điện áp UDS Điều làm kênh dẫn có tiết diện hẹp dần từ cực nguồn tới cực máng bị thắt lai điểm ứng với điểm uốn ranh giới hai vùng tuyến tính bão hịa đặc tuyến Điện áp tương ứng với điểm gọi điện áp bão hòa UDSO (hay điện áp thắt kênh) Thực hành, tập: Thời gian:1 - Nhận dạng loại Diode bán dẫn, đo kiểm tra chất lượng diode 52 - Nhận dạng loại transistor BJT, ký hiệu cách bố trí chân dạng transistor BJT đặc trưng thường dùng - Nhận dạng loại transistor FET, ký hiệu cách bố trí chân dạng transistor FET đặc trưng thường dùng 10 Kiểm tra chương 2: Thời gian:1 53 Chương 3: Linh kiện điện tử bán dẫn tích hợp (IC) Thời gian: Mục tiêu: - Phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc, tính chất, qui cách đóng vỏ ghi nhãn linh kiện bán dẫn tích hợp (IC) số ứng dụng bản; - Có lịng u nghề, say mê tìm hiểu kiến thức lĩnh vực điện tử Bài Cấu tạo thông số IC tuyến tính Thời gian: 1.1 Cấu tạo chung - IC có cấu trúc điển hình bao gồm tầng chủ yếu : Tầng đầu vào, tầng khuếch đại điện áp tầng khuếch đại công suất - Tầng đầu vào thường mạch khuếch đại vi sai có tải động phần tử nguồn dịng ổn định cỡ 20µA - Tầng khuếch đại điện áp kiểu phức hợp mắc theo sơ đồ Darlington có tải động - Tầng khuếch đại cơng suất đầu mắc theo kiểu đẩy kéo có độ ổn định cao - Ký hiệu qui ước hình vẽ, với lối vào lối cho tín hiệu Hai đầu vào UP (hay Uv+ ; Uvk) gọi đầu vào không đảo đầu vào thứ hai U N (hay Uv- ; Uvđ) gọi đầu vào đảo - Tín hiệu đưa vào dùng cổng không đối xứng (đưa vào cổng, cổng nối tới 0V) dùng cổng đối xứng đưa tìn hiệu vào lối vào 1.2 Các thông số a Hệ số khuếch đại điện áp lúc hở mạch (không chứa mạch hồi tiếp âm) Ta có: A0 = Ur / Uv Đây giá trị tương đối lớn IC tuyến tính - Với IC µA 741, giá trị A0 = 200.000 lần - Uv giá trị điện áp vi sai đặt gữa cổng vào P N Uv = UP – UN Tùy theo giá trị điện áp UP UN mà giá trị UV có giá trị dương hay âm + Nếu UP > UN , UV > 0, điện áp đưa Ur > + Nếu UP < UN , UV < 0, điện áp đưa Ur < - Như vậy, IC khuếch đại thành phần điện áp vi sai cổng vào, thành phần dấu không khuếch đại mà làm bị yếu với mức độ tương đương Ta gọi tính chất nén đồng pha IC tuyến tính b Giá trị bão hịa Ta có quan hệ điện áp ra/vào Ur = A0.Uv thể vùng Uv có biên độ nhỏ Khi biên độ Uv tăng, Ur không tăng theo mà giữ giá trị giới hạn dương mức cố định U max gọi mức bão hòa dương hay 54 giới hạn âm mức cố định Umin gọi mức bão hòa âm Giá trị Umax, Umin phụ thuộc vào giá trị nguồn chiều ± UCC cung cấp cho IC thường thấp giá trị nguồn khoảng vài vơn c Sai số Với IC lý tưởng, dịng điện vào chiều lối vào P N trở kháng vào vô lớn, thực tế ln tồn dịng sai số Giá trị dòng sai số I+B hay I-B thường từ 10-7A -:- 10-9A tùy thuộc chất lượng IC d Đặc tuyến tần số IC Hệ số truyền đạt A0 phụ thuộc vào tần số công tác, mối quan hệ biểu thị đồ thị gọi đặc tuyến tần số IC Qua đồ thị đặc tuyến tần số, ta thấy tần số tăng, hệ số khuếch đại A0 giảm với tốc độ tiêu chuẩn 20dB/decac đạt tới giá trị tần số khuếch đại đơn vị f T = MHz Bài Khuếch đại thuật toán Thời gian: 2.1 Khái quát chung Danh từ : “khuếch đại thuật tốn” (operational amplifier) thuộc khuếch đại dịng chiều có hệ số khuếch đại lớn, có hai đầu vào vi sai đầu chung Tên gọi có quan hệ tới việc ứng dụng chúng chủ yếu để thực phép tính cộng, trừ, tích phân v.v… Hiện khuếch đại thuật tốn đóng vai trị quan trọng ứng dụng rộng rãi kĩ thuật khuếch đại, tạo tín hiệu hình sin xung, ổn áp lọc tích cực v.v… Kí hiệu quy ước khuếch đại thuật toán (OA) cho hình - Có hai đầu vào UP (hay Uv+ ; Uvk) gọi đầu vào không đảo đầu vào thứ hai UN (hay Uv- ; Uvđ) gọi đầu vào đảo - Nguồn nuôi cho khuếch đại thuật tốn nguồn ni lưỡng cực với +UDD -UCC Cũng dùng nguồn đơn cực cấp cho KĐTT, đầu -UCC nối với đất (GND) 55 - Hiệu tín hiệu hai lối vào UD = UP - UN gọi điện áp vi sai - Mạch hoạt động với tín hiệu vào UP UN Khi có tín hiệu vào đầu vịa khơng đảo điện áp tín hiệu dấu (cùng pha) với tín hiệu vào Nếu tín hiệu đưa vào đầu đảo điện áp tín hiệu ngược dấu (ngược pha) so với tín hiệu vào Đầu vào đảo thường dùng để thực hồi tiếp âm bên vào cho OA - Để đơn giản, sơ đồ người ta thường ký hiệu KĐTT với đầu vào đầu cho tín hiệu - Đặc điểm KĐTT có hệ số khuếch đại vi sai AD lớn (thường AD ≈ 105 -:- 106) điện trở vào vi sai lớn, thường từ 10MΩ -:- 100MΩ với loại dùng transistor BJT, cịn với loại MOSFET vào khoảng 1012 Ω -:- 1013 Ω - Điện trở có trị số nhỏ, vào khoảng 100Ω -:- 1KΩ - Dòng chảy vào lối vào đầu vào vi sai P N nhỏ coi =0 - Đường đặc tính truyền đạt KĐTT biểu thị hình vẽ với hai vùng làm việc rõ ràng: + Vùng tuyến tính: ứng với giá trị UD nhỏ : Ura = AD.UD + Vùng bão hịa ứng với UD có trị số khoảng từ vài chục µA trở lên Lúc đó, Ura vùng bão hịa có giá trị khơng đổi: Ura = ± Ubh ; ±Ubh = UCC - (2-:-3)V - Một số kiểu IC KĐTT cho hình vẽ 2.2 Khuếch đại không đảo - Mạch điện 56 - Bộ khuếch đại đảo cho hình có thực hồi tiếp âm song song điện áp qua Rht Đầu vào không đảo nối với điểm chung sơ đồ (nối đất) Tín hiệu vào qua R1 đặt vào đầu đảo OA Nếu coi OA lý tưởng điện trở vào vơ lớn Rv → ∞, dịng vào OA vơ bé I = 0, nút N có phương trình nút dịng điện : Iv ≈ Iht Từ ta có : Do hệ số khuếch đại điện áp Kđ khuếch đại đảo có hồi tiếp âm song song xác định tham số phần tử thụ động sơ đồ : Nếu chọn Rht = R1, Kđ = -1, sơ đồ có tính chất tầng đảo lặp lại điện áp (đảotín hiệu) Nếu R1 = từ phương trình Iv ≈ Iht ta có Iv = - Ura / Rht hay Ura = -Iv.Rht tức điện áp tỉ lệ với dòng điện vào (bộ biến đổi dòng thành áp) Vì U0 → nên Rv = R1, K → ∞ Rr = 2.3 Khuếch đại đảo - Mạch điện: 57 -Bộ khuếch đại không đảo gồm có mạch hồi tiếp âm điện áp đặt vào đầu đảo, cịn tín hiệu đặt tới đầu vào khơng đảo OA Vì điện áp đầu vào OA (U0 = 0) nên quan hệ Uv Ur xác định : Lưu ý đến vị trí lối vào lối tức thay Ura Uvào ngược lạitrong sơ đồ (2.107a), ta có suy giảm điện áp : Khi Rht = R1 = ∞ ta có sơ đồ lặp lại điện áp (h.2.107b) với Kk = Điện trở vào khuếch đại không đảo điện trỏ vào OA theo đầu vào đảo lớn, điện trở Rr > 2.4 Một số ứng dụng a - Mạch cộng đảo: Sơ đồ hình vẽ có dạng khuếch đại đảo với nhánh song song đầu vào số lượng tín hiệu cần cộng Coi điện trở : Rht = R1 = R2 = … = Rn < Rv Công thức phản ánh tham gia giống số hạng tổng Tổng quát : 58 b - Mạch cộng không đảo: Sơ đồ nguyên lý mạch cộng khơng đảo vẽ hình Khi U0 = 0, điện áp hai đầu vào Khi dịng vào đầu khơng đảo khơng (Rv = ), ta có : Chọn tham số sơ đồ thích hợp có thừa số vế phải công thức Bài IC số cổng logic 3.1 Tổng quan IC số Thời gian: 59 3.1.1 Khái quát chung - Ic số vi mạch tổ hợp làm việc với tín hiệu số (Digital), tức tín hiệu vào / IC số tín hiệu xung số điện áp, dòng điện - IC số ứng dụng rộng rãi mạch điện số, thiết bị số đảm nhận chức từ đơn giản đến phức tạp trình xử lý tín hiệu số, q trình điều khiển, q trình đo lường, thu thập thông tin v.v - Cũng IC tương tự, IC số tồn với nhiều kiểu dáng, nhiều kích thước, nhiều chất liệu vỏ bên ngồi Hình dạng qui cách đóng vỏ số IC số 3.1.2 Những đặc trưng kỹ thuật IC số a IC số họ TTL : Họ TTL họ có cấu trúc bên transitor lưỡng cực * Nguồn nuôi : - Vcc = + 5V - GND : điện nối đất, nối với cực âm nguồn điện (có điện áp 0V ) * Mức điện áp: Là mức điện áp qui định cho tín hiệu số nhị phân tương ứng với mức logic ‘logic ’ ‘logic 1’.Để mạch số làm việc bình thường người ta cần phải định tiêu chuẩn điện áp cho mức logic phân biệt trường hợp tín hiệu vào tín hiệu Điện áp vào trạng thái thấp (VIL ) : VIL = Vmax = 0,8V Điện áp vào trạng thái cao (VIH ) : VIH =Vmin = 2.7V Điện áp trạng thái thấp (VOL ) : VOL =Vmax = 0.5V Điện áp trạng thái cao (VOH ) : VOH =Vmin = 3.4V - 60 * Thời gian trễ trung bình (tpd) : Là khoảng thời gian chênh lệch thời điểm xuất tín hiệu đầu so với thời điểm tín hiệu đưa vào đầu vào (không phân biệt chuyển mức logic) * Công suất tiêu tán (Pd) : Là công suất tổn hao phần tử bên IC * Tải vào, tải (Fan in, Fan out) : Đánh giá khả lối vào, lối IC nối tối đa đường vào, đường sở đảm bảo IC làm việc bình thường * Nhiệt độ mơi trường làm việc : Là khoảng nhiệt độ cho phép môi trường xung quanh IC mà đảm bảo IC làm việc bình thường * Mã số qui định ghi IC 1- Biểu thị hãng(cơng ty) sản xuất: Ví dụ SN : C.ty Texas MC : C.ty Môtorola HD : C.ty Hitachi CT : Các C.ty Trung quốc 2- Biểu thị phạm vi nhiệt độ: Ví dụ 74 : -:- +700C 54 : -55-:- 1250C 3- Biểu thị hệ : Ví dụ Không ghi : Hệ tiêu chuẩn H : Hệ tốc độ cao S : Hệ Schottky AS : Hệ Schottky tiên tiến L : Hệ công suất tiêu hao thấp LS : Hệ Schottky công suất tiêu hao thấp ALS : Hệ Schottky công suất tiêu hao thấp tiên tiến 4- Biểu thi chức : Ví dụ 00  IC cổng NAND đầu vào 02  IC cổng NOR đầu vào 5- Biểu thị qui cách đóng vỏ vật liệu Ví dụ J : hàng vng góc vỏ gốm N : hàng vng góc vỏ plastic (nhựa) W : Kiểu dẹt vỏ gốm T : Kiểu dẹt vỏ kim loại b/ IC số họ CMOS : Họ CMOS họ có cấu trúc bên transitor trường MOSFET * Các loại hình IC số họ CMOS: - IC CMOS loại tiêu chuẩn : Gồm hệ tiêu biểu + Hệ 4000B (Tiêu biểu hệ CD 4000 công ty RCA – công ty vô tuyến điện Mỹ) 61 + Hệ 4500B (Tiêu biểu hệ MC14500 hãng Môtorola) - IC CMOS loại tốc độ cao : + Hệ 40H - IC CMOS loại tốc độ cao : + Hệ 74HC4000 (cấu trúc chân giống CD 4000 RCA) + Hệ 74HC4500 (cấu trúc chân giống MC14500 Motorola) + Hệ 74HCxxx (cấu trúc chân giống họ TTL 74) + Hệ 74ACxxx Họ 4000B 4500B 40H 74HC 74AC Các Tham số Điện áp làm việc (3-:-18)V (3-:-15)V (2-:-8)V (2-:-6)V (2-:-5,5)V o o o o Nhiệt độ làm việc (-40-:-+85) C (-40-:-+85) C (-40-:-+85) C (-40-:-+85) C (-40-:-+85)oC Mức điện VIL 1,5Vmax 1,5Vmax 1Vmax 1Vmax 1,35Vmax áp logic VIH 3,5Vmin 3,5Vmin 4Vmin 3,5Vmin 3,15Vmin với nguồn VOL 0,05Vmax 0,05Vmax 0,05Vmax 0.1Vmax 0,1Vmax nuôi +5V VOH 4,95Vmin 4,95Vmin 4,95Vmin 4,9Vmin 4,9Vmin 3.2 Các cổng logic 3.2.1 Cổng NOT a Khái miệm: Là mạch thực chức phép phủ định logic Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NOT b Ký hiệu c Hoạt động Nếu đầu vào mạch có tín hiệu (logic1) đầu khơng có tín hiệu (logic0) ngược lại d Bảng chân lý 3.2.2 Cổng OR a Khái miệm: Là mạch thực chức phép cộng logic Y = x + x2 62 Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng OR b Ký hiệu c Hoạt động: Nếu hai đầu vào hai có tín hiệu (logic1) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào khơng có tín hiệu lối khơng có tín hiệu (logic0) d Bảng chân lý 3.2.3 Cổng AND a Khái miệm: Là mạch thực chức phép nhân logic Y = x x2 Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng AND b Ký hiệu c Hoạt động: Nếu hai đầu vào có tín hiệu (logic1) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào hai khơng có tín hiệu (logic0) lối khơng có tín hiệu d Bảng chân lý 3.2.4 Cổng NOR a Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic b Ký hiệu Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NOR 63 c Hoạt động: Nếu hai đầu vào khơng có tín hiệu (logic0) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào hai có tín hiệu (logic1) lối khơng có tín hiệu d Bảng chân lý 3.2.5 Cổng NAND a Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NAND b Ký hiệu c Hoạt động: Nếu hai đầu vào hai tín hiệu (logic0) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào có tín hiệu (logic1) lối khơng có tín hiệu d Bảng chân lý 3.2.6 Cổng EX - OR a Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng EX-OR b Ký hiệu c Hoạt động: Nếu hai đầu vào có trạng thái tín hiệu đầu khơng có tín hiệu (logic0) Cịn hai đầu vào khác trạng thái tín hiệu đầu có tín hiệu (logic1) d Bảng chân lý Kiểm tra chương 3: Thời gian: ... Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vô lớn - Điện trở dây dẫn : Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ... trị Phospho (P) vào chất bán dẫn Si nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho có điện tử tham gia liên kết dư điện tử trở thành điện tử tự => Chất bán... nghĩ giá trị điện áp ghi thân tụ: - Ta thấy tụ điện ghi trị số điện áp sau giá trị điện dung, giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, điện áp tụ bị nổ - Khi lắp tụ vào mạch điện có điện áp U người