Bài giảng Điện tử 2

chỉnh chế độ một chiều cho các tầng, đặc biệt khi phải thay thế transistor. 12. Do các tụ ký sinh CBE, CCE, CCB của transistor, điện dung lắp ráp C1 làm thoát tín hiệu ở vùng tần số cao xuống đất (mát) và do sự suy giảm hệ số khuếch đại dòng điện  ở vùng tần số cao gây nên méo tần số cao. 13. Có hồi tiếp âm dòng điện. Vì điện áp hồi tiếp lấy trên tải ở cực phát. Điện áp hồi tiếp tỷ lệ với dòng điện ra. 14. Khi tín hiệu vào là hình sin thì tầng khuếch đại ở chế độ A cho ra tín hiệu sin, chế độ B cho ra tín hiệu một nửa sin, chế độ AB cho ra hơn nửa sin, chế độ C cho ra tín hiệu bé hơn một nửa sin. 180 15. Tầng khuếch đại công suất đơn cho làm việc ở chế độ A để tránh méo. Tuy nhiên hiệu suất thấp. Tầng khuếch đại đẩy kéo cho làm việc ở chế độ AB để giảm méo phi tuyến và cho hiệu suất cao. 16. Là tầng khuếch đại tín hiệu và cho đầu ra hai tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng pha ngược nhau.Các loại mạch khuếch đại đảo pha gồm ghép biến áp và mạch khuếch đại đảo pha chia tải. 17. Khi đó tín hiệu vào bé, xem transistor là phần tử tuyến tính, là việc trong phần thẳng của đặc tuyến. 18. Khi đó tín hiệu vào lớn (vì đã qua nhiều tầng khuếch đại phía trước) nên transistor làm việc ở cả phần cong của đặc tuyến. Dùng phương pháp đồ thị có độ chính xác cao hơn. Câu hỏi trắc nghiệm: Câu hỏi TN2.1 TN2.2 TN2.3 TN2.4 TN2.5 TN2.6 TN2.7 TN2.8 Đáp án A C B D A A A A Câu hỏi TN2.9 TN2.10 TN2.11 TN2.12 TN2.13 TN2.14 TN2.15 TN2.16 Đáp án C A A A C C A B Câu hỏi TN2.17 TN2.18 TN2.19 TN2.20 TN2.21 TN2.22 TN2.23 TN2.24 Đáp án A A A B C A A A Bài tập: BT2.1: Vì cực S nối đất nên US = 0. Ta có: UDS = UD – US = UD UGS = UG – US = UG Do điện trở RG = 1M rất lớn IG = 0 UG = IG.RG = 0 UGS = 0 Giá trị dòng ID tính từ phương trình: 181 ID=IDss 1- UGS Up 2 =IDss=5mA Phương trình đường tải một chiều: UDS = UDD – ID.RDUD = UDD – ID.RD = 20V – (5mA).(2,2K) = 9V BT2.2: Tìm tọa độ điểm phân cực Q: Mạch này có VG = 0 VS = -VGS = -(-2) = 2V = ID.RS ⇒ ID= 2 RS = 2 1KΩ =2mA VD = Vcc – ID.RD = 12V – (2mA).(2K) = 8V VDS = VD – VS = 8V – 2V = 6V Tọa độ điểm phân cực Q:Q VGS=-2V ID=2mA VDS=6V Phương trình đường tải tĩnh có dạng: VDS = Vcc – ID.(RD + RS) ID = -0,33VDS +4mA Hay ID = -0,33.10 -3VDS + 4.10 -3A Điện thế tại các cực của JFET: VG= 0 V VS=2 V VD=8V BT2.3: a. Hai transistor trong sơ đồ mắc theo kiểu lặp cực phát (cực E). Để có tín hiệu ra cực đại, điện áp trên mỗi cực phát là: UE = Ec/2 = 10V Do đó, điện áp cực gốc T1: UBT1 = UE + UBE1 = 10 + 0,5 = 10,5V Và điện áp cực gốc T2: UBT2 = UE – UBE2 = 10 – 0,5 = 9,5V C2 được nạp đến trị số 10V. Khi Uv> 0, T1 dẫn, T2 tắt. Điện áp trên cực phát biến thiên theo điện áp vào. Điện áp trên C2 giữ nguyên không đổi và điện áp trên Rt biến thiên từ 0V ÷ 10V. Khi Uv< 0, T1 tắt, T2 dẫn, C2 phóng điện. Lúc này tụ C2 đóng vai trò là nguồn cung cấp cho T2. Điện áp trên tải tải thay đổi từ 0V ÷ 10V. 182 Trong nửa chu kì âm của điện áp vào, năng lượng tích trữ trên tải rất nhỏ so với năng lượng tích trữ trong C2. Vì vậy, điện áp trên tụ C2 hầu như không đổi, trong nửa chu kì âm C2 phóng điện rất chậm. b. Tính R1, R2: R1=R2= URt I = Ec 2 -UDT I = 10-0,5 10-3 =9,5KΩ Công suất ra và hiệu suất: Pr = Uhd 2 Rt = 10 √2 100 = 0,5W Dòng cung cấp chỉ có trong nửa chu kì dương của điện áp vào và trị số cực đại của nó là: ICmax= Ec 2 Rt = 10 100 =0,1A Công suất cung cấp: P0=EcIth=20 10-1 π =0,64W Hiệu suất: η= Pr P0 = 0,5 2 =0,75 = 75% BT2.4: a)K = 6 b)Zv =  c)Ur = 2,1667V d) 0V; -6V; 12V; -13V; 13V BT2.5: a)Ur = -U1 -2U2 – 4U3 b)Ur = 12V c)Ur = -13V BT2.6: a)Ur = 2(U2 – U1) b) 0V c) -12V d) -13V BT2.7: a) 38,775Ux/R1R4 – 4,7Uy/R5 + 38,775Uz/R2R4 b)R5 = 1K, chọn R4 = 2K, R1 = 7,775K, R2 = 4,73K 183 Chương 3.Tạo dao động điều hòa và nguồn một chiều Câu hỏi ôn tập: 1. Mạch tạo dao động là mạch khi có nguồn nó tự làm việc cho ra tín hiệu. Mạch tạo dao động sin cho ra tín hiệu hình sin, mạch tạo dao động xung cho ra tín hiệu xung như: xung vuông, xung tam giác... 2. Yêu cầu của một mạch tạo dao động sin là cho tín hiệu ra có biên độ, tần số ổn định. 3. Điều kiện dao động của một mạch tạo dao động là K⃗ Kht⃗ =1, trong đó K⃗ =KejφK; Kht⃗ =Khte jφKht nên có K.Kht = 1 và K + Kht = 2n. 4. Vẽ mạch hình 3.6, nêu tác dụng linh kiện trong mạch, viết biểu thức tần số dao động. 5. Dựa trên cơ sở về pha, đảm bảo cho mạch tạo dao động có hồi tiếp dương để xác định các phần tử LC trong khung dao động của mạch tạo dao động 3 điểm. 6. Vẽ mạch hình 3.8, nêu tác dụng linh kiện trong mạch, viết biểu thức tần số dao động. 7. Vẽ mạch hình 3.9, nêu tác dụng linh kiện trong mạch, viết biểu thức tần số dao động. 8. Vẽ mạch hình 3.10, giới thiệu khối khuếch đại, khối hồi tiếp. Viết biểu thức tần số dao động, giá trị K, Kht của mạch. 9. Vẽ mạch hình 3.13 và hình 3.14, giới thiệu khối khuếch đại, khối hồi tiếp. Viết biểu thức tần số dao động, giá trị K, Kht của mạch. 10. Nguyên tắc tạo tín hiệu từ tín hiệu tam giác là dùng bộ điện trở cùng hai dãy diode để giảm hệ số phân áp của mạch khi tín hiệu vào lớn (theo từng khoảng thời gian) làm tín hiệu vào bộ OA có dạng sin gãy khúc, qua khuếch đại cho tín hiệu ra hình sin. Số diode trong dãy càng nhiều thì độ chính xác càng cao. 11. Trong các mạch tạo dao động sin tần số có độ ổn định cao ta dùng thạch anh. Khi mạch làm việc ở tần số của thạch anh sẽ quyết định tần số dao động của mạch và vì thạch anh có tần số rất ổn định. 184 12. Vì tại tần số fq trở kháng của thạch anh Zq = 0, tín hiệu hồi tiếp đưa về khuếch đại lớn nhất, Ur lớn nhất. Mạch dao động ở tần số đó. Ở tần số khác Zq 0, điện áp đưa vào khuếch đại bị suy giảm nên Ur bị triệt tiêu. 13. Vì thạch anh mang tính cảm (L) thì mạch mới thỏa mãn điều kiện dao động về pha tức là có hồi tiếp dương. 14. Trong mạch dao động phải có mạch khuếch đại là để lấy năng lượng của nguồn cung cấp bù vào tổn hao do mạch dao động gây ra. Tuy nhiên, mạch khuếch đại phải được đấu nối sao cho khi kết hợp với mạch hồi tiếp có K.Kht = 1 và K + Kht = 2n 15. Mạch cung cấp nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp xoay chiều từ lưới điện thành nguồn điện áp một chiều để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử hoạt động. 16. Vẽ hình 3.23. Biến áp có nhiệm vụ biến đổi lưới điện thành một điện áp xoay chiều U2 theo yêu cầu: - Mạch chỉnh lưu chuyển đổi điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều U0 đập mạch; - Mạch lọc có nhiệm vụ san bằng U0 thành điện áp U01 ít đập mạch hơn; - Mạch ổn áp cho ra một điện áp Ur ổn định khi U1 vào thay đổi hay Itải thay đổi. 17. Có mạch chỉnh lưu nửa sóng, toàn sóng và chỉnh lưu cầu. Chỉnh lưu toàn sóng có số xung qua tải trong một chu kì lớn gấp đôi (m = 2) nên lọc thuận lợi hơn. Đặc biệt chỉnh lưu cầu cuộn dây thứ cấp không cần điểm giữa. 18. Mạch chỉnh lưu bội áp là mạch để tạo ra điện áp một chiều đầu ra lớn hơn hai hay nhiều điện áp đầu vào (tùy vào mạch). Người ta dùng mạch chỉnh lưu này khi cần điện áp một chiều lớn. 19. Hệ số đập mạch Kđ = U0~/U0 là tỷ số của thành phần xoay chiều với thành phần một chiều. Ở đầu vào có Kđv = U0~v/U0v, đầu ra có Kđr = U0~r/U0r. Kđ càng nhỏ càng tốt. Hệ số lọc q = Kđv/KđrU0~v/U0r> 1, q càng lớn càng tốt. 185 20. Có các kiểu mạch lọc: mạch lọc C, mạch lọc L, mạch lọc LC và mạch lọc RC. - Mạch lọc C dùng trong trường hợp yêu cầu lọc đơn giản, điện trở tải lớn, dòng tải nhỏ. - Mạch lọc L dùng khi dòng tải lớn (điện trở tải nhỏ). - Mạch lọc LC dùng phổ biến trong mạch công suất vừa và lớn. - Mạch lọc RC dùng trong mạch công suất nhỏ, hiệu suất mạch lọc này thấp. 21. Vẽ sơ đồ khối của bộ ổn định điện áp gồm các khối tạo nguồn chuẩn, bộ so sánh, mạch hồi tiếp, mạch khuếch đại và phần tử hiệu chỉnh. Nguyên tắc chung của mạch là nếu điện áp ra tăng, mạch hoạt động để điện trở của phần tử hiệu chỉnh tăng, sụt áp trên nó tăng, làm cho Ur giảm. Ngược lại nếu điện áp ra giảm, mạch hoạt động để sao cho điện trở phần tử hiệu chỉnh giảm, sụt áp trên nó giảm, làm cho Ur tăng lên. Như vậy, mạch có tác dụng tự động ổn định điện áp ra. 22. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện. Nguyên lý ổn áp của mạch là khi điện áp vào tăng thì dòng điện qua diode Zener tăng gây sụt áp trên điện trở R tăng, giữ cho điện áp trên diode không đổi. Vì Uz + Ur = Uv(Uv tăng bao nhiêu thì Ur tăng bấy nhiêu). Mạch thường sử dụng khi Uv = (1,5 ÷ 3)Uz. 23. Mạch ổn áp dùng transistor khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu sai lệch để điều khiển transistor công suất dẫn mạnh hay dẫn yếu tỷ lệ nghịch với điện áp ra (Ur tăng thì transistor dẫn yếu, Ur giảm thì transistor dẫn mạnh). 186 24. Khi dòng tải yêu cầu lớn đòi hỏi phần tử hiệu chỉnh phải có hệ số khuếch đại dòng lớn  dùng mạch Darlington. Mạch Darlington có trở kháng vào lớn nên khi tải thay đổi ít ảnh hưởng đến điện áp đầu ra của bộ OA nên Ur ổn định. 25. Mạch ổn áp dùng OA khuếch đại điện áp sai lệch có ưu điểm là nhờ nó có hệ số khuếch đại rất lớn nên làm tăng hệ số ổn định của bộ ổn áp. 26. Vẽ sơ đồ mạch bảo vệ quá dòng, quá áp, trong đó T3, R6, R7 làm nhiệm vụ hạn chế dòng. Khi dòng tải bình thường sụt áp trên R6 nhỏ hơn 0,6V nên T3 tắt. Khi dòng tải tăng sụt áp trên R6 lớn hơn 0,6V làm T3 thông, dòng T3 dây sụt áp trên R7 làm giảm điện áp cực gốc tầng Darlington. T1T2 giảm thông, làm giảm dòng tải trở lại. 27. Vì mạch ổn áp có hai họ. Họ 78xx ổn áp cho ra điện áp dương, họ 79xx cho ra điện áp âm. Loại LM 238 có thể điều chỉnh điện áp ra trong một phạm vi khá rộng. 28. Sơ đồ khối bộ nguồn chuyển mạch. Nêu chức năng từng khối: (1) Bộ lọc nhiễu tần số cao; (2) Bộ chỉnh lưu và lọc sơ cấp (nếu Uv là một chiều thì không có khối này); (3) Phần chuyển mạch chính; (4) Phần chỉnh lưu lọc thứ cấp; (5) Phần hồi tiếp (lấy mẫu); (6) Phần khuếch đại sai lệch; (7) Tạo áp chuẩn; (8) Tạo dao động sóng tam giác; 187 (9) Điều chế độ rộng xung; (10) Bộ khuếch đại kích thích và đảo pha. 29. Người ta cho bộ nguồn chuyển mạch làm việc ở tần số cao (trong khoảng 15KHz ÷ 50KHz) là để làm giảm nhỏ kích thước bộ nguồn (giảm kích thước của biến áp) và nâng cao hiệu suất của bộ nguồn, thuận tiện cho việc lọc nguồn thứ cấp. 30. Nguyên tắc ổn áp của bộ nguồn chuyển mạch là khi điện áp vào tăng khối điều khiển có nhiệm vụ điều khiển chuyển mạch đóng thời gian ngắn hơn để cho xung ra hẹp.Ngược lại, khi cho điện áp vào giảm thì tín hiệu điều khiển chuyển mạch đóng thời gian dài hơn  độ rộng xung ra tỷ lệ nghịch với điện áp vào, để sau khi chỉnh lưu và lọc lần thứ hai Ur ổn định. Câu hỏi trắc nghiệm: CH TN3.1 TN3.2 TN3.3 TN3.4 TN3.5 TN3.6 TN3.7 TN3.8 ĐA A A C C B A B B CH TN3.9 TN3.10 TN3.11 TN3.12 TN3.13 TN3.14 TN3.15 TN3.16 ĐA B B A A B A B B CH TN3.17 TN3.18 ĐA B B Bài tập: BT3.1: a. Đây là mạch dao động sin có khung dao động LC đặt ở cửa thuận của bộ OA. Khi có nguồn nuôi trên khung LC phát sinh ra dao động sin, mạch khuếch đại tín hiệu đó rồi hồi tiếp về qua R3, khung LC. Mạch này có K = 0; hệ số hồi 188 tiếp Kht = Rtđ/(Rtđ + R3), trong đó là điện trở tương đương của khung cộng hưởng; hệ số khuếch đại K = (R2 + R1)/R1. Mạch sẽ dao động ở tần số cộng hưởng vì lúc đó Rtđ lớn nhất nên Kht cũng lớn nhất. b. Điều kiện để mạch dao động cho ra điện áp sin là: K.Kht = 1 [(R2 + R1)/R1][Rtđ(Rtđ + R3)] = 1 Hay: Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1) c. Từ điều kiện Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1), thay các giá trị đó cho các điện trở Rtđ = 1K. Biết Rtđ= L C Q và f CH = 1 2π√LC = 100KHz ⇒ Rtđ f CH =2πQL⇒ L= Rtđ 2πf CH Q ≈ 16μH Mặt khác: f CH Rtđ= Q 2πC ⇒ C= Q 2πf CH Rtđ =0,159.10-6F≈0,16μF BT3.2: a. Tín hiệu ra là sóng sin theo thời gian. b. Ở mạch này điện trở R1 mắc nối tiếp với tụ C làm điện trở của mắt lọc thứ ba, vừa làm điện trở trong mạch hồi tiếp âm vì cửa đảo của bộ OA là điểm đất ảo nên R1 = R. Mục đích là để cho kết cấu của mạch đơn giản, gọn. c. Vì đầu vào “-“ là điểm đất ảo nên R1 = R = 1K. Vì Kht= 1 29 nên K= Rht R1 =29 từ đó suy ra Rht = 29R1 = 29K. Ta có: ω=2πf= 1 √6RC ⇒ C= 1 √62πfR = 1 √62π103103 =64,7945.10-9F≈65nF BT3.3: a. Tín hiệu ra là sóng sin theo thời gian. b. Ta có fdd = 1/2RC. Thay số vào ta được fdd = 530,5Hz. c. Mạch này có hệ số hồi tiếp Kht = 1/3 nên hệ số khuếch đại phải bằng 3. Ta có: K = 1 + Rht/R1 = 3 Rht = 2R1 = 20K. 189 BT3.4: a. Mạch này 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 của điện trở là từ 15,915K đến 159,15K (chú ý các điện trở R được đồng chỉnh với nhau). BT3.5: a.Khả năng cho dòng tải tối đa được đánh giá bằng hiệu số: Izmax – Izmin = 60mA – 10mA = 50mA. Với Rt = 240 và 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 bộ ổn áp dùng Dz được san bằng trên Rz và R1 nối tiếp nhau, ta nói tác dụng suy giảm điện áp gợn sóng của Dz với hệ số suy giảm là Rz/(Rz + R1), từ đó lối ra có điện áp gợn sóng là: Ugợn sóng ra = U01.Rz/(Rz + R1) = 2V.7/(133 + 7) = 100mV. BT3.6: Điện áp trên tải là: Ut = Uz + UBE = 8,2V + 0,7V = 8,9V Dòng qua tải là: It= Ut Rt = 8,9V 100Ω =89mA Với điện áp vào 22V, dòng qua Rs là: Is= Uv-Ut Rs = 22V-8,9V 120Ω =109mA Do đó, dòng qua collector là: IC = Is – It = 109mA – 89mA = 20Ma 190 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Cấu tạo và ký hiệu của Thyristor .......................................................... 5 Hình 1.2. Mạch điện minh họa hoạt động của Thyristor ...................................... 6 Hình 1.3. Đặc tuyến Vôn - Ampe của Thyristor ................................................... 8 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 của ĐIAC ................................................................. 18 Hình 1.15. Mạch điều chỉnh độ ........................................................................... 18 Hình 1.16. Cấu tạo, ký hiệu và đặc tuyến V-A của Diode 4 lớp ......................... 19 Hình 1.17. Dùng Diode Shockley làm mạch kích mở cho TRIAC ..................... 19 Hình 1.18. Transistor một tiếp giáp UJT ............................................................. 20 Hình 1.19. Mạch điện khảo sát đặc tuyến của UJT ............................................. 21 Hình 1.20. Đặc tuyến V-A của UJT ................................................................ 21 Hình 1.21. Mạch dao động tích thoát dùng UJT ................................................. 23 Hình 1.22. Dạng sóng của VE, VB1 và VB2 .......................................................... 24 Hình 2.1. Cấu tạo và ký hiệu quy ước của JFET ................................................. 29 Hình 2.2. Đặc tuyến ra của JFET kênh n ............................................................ 29 Hình 2.3. Đặc tuyến truyền đạt của JFET kênh n ............................................... 31 Hình 2.4. Sơ đồ phân cực cố định cho JFET ....................................................... 34 Hình 2.5. Sơ đồ tương đương ở 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 .......................................................................... 34 191 Hình 2.10. Sơ đồ tự phân cực JFET .................................................................... 35 Hình 2.11. Phân tích ở chế độ 1 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 của MOSFET kênh đặt sẵn ..................................... 39 Hình 2.24. Mạch khảo sát đặc tuyến của MOSFET kênh đặt sẵn loại N ........... 42 Hình 2.25. Các đặc tuyến của 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 của MOSFET kênh cảm ứng loại N ......... 45 Hình 2.30. Các đặc tuyến của 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 và 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 ra ........................................................................ 52 192 Hình 2.43. Mạch tương đương của FET ở chế độ xoay chiều ............................ 53 Hình 2.44. Đặc tuyến ra vùng gần gốc ................................................................ 52 Hình 2.45. Nguyên lí bộ 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 khi 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 của 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 bộ khuếch đại nhiều tầng ................................................ 64 Hình 2.57. Sơ đồ bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung .............................. 62 Hình 2.58. Dạng tổng quát đặc tuyến biên độ - tần số của bộ khuếch đại ghép điện dung ............................................................................................................. 66 Hình 2.59. Ảnh hưởng của tụ nối tầng đến đặc tuyến ......................................... 67 Hình 2.60. Ảnh hưởng tính chất tần số cao của transistor đến đặc tuyến ........... 68 Hình 2.61. Tầng khuếch đại ghép biến áp ........................................................... 69 Hình 2.62: Sơ đồ tương đương của tầng khuếch đại ghép biến áp ..................... 70 Hình 2.63. Vị trí điểm làm việc tĩnh của các chế độ khuếch đại công suất ........ 71 Hình 2.64. Dạng dòng điện ra ứng với các chế độ công tác của transistor ......... 69 Hình 2.65. Tầng công suất mắc E chung ............................................................. 73 Hình 2.66. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra và điểm làm tĩnh Q ......................... 73 Hình 2.67. Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra ........................................... 74 Hình 2.68. Đặc tuyến đường tải tĩnh và điểm làm việc tĩnh Q của ..................... 72 Hình 2.69. Mạch khuếch đại công suất chế độ A ghép biến áp với tải ............... 76 Hình 2.70. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra tầng công suất EC ghép biến áp ..... 76 Hình 2.71. Sơ đồ mạch điện ................................................................................ 75 Hình 2.72. Các đặc tuyến của mạch .................................................................... 75 Hình 2.73. Tầng khuếch đại đẩy kéo ghép biến áp ............................................. 80 193 Hình 2.74. Các đường tải và dạng tín hiệu ra ..................................................... 80 Hình 2.75. Tầng đẩy kéo dùng transistor cùng loại ............................................ 82 Hình 2.76. Đường tải xoay chiều và dạng tín hiệu ra của mạch đẩy kéo dùng transistor cùng loại .............................................................................................. 83 Hình 2.77. Tầng đẩy kéo dùng transistor khác loại ............................................ 84 Hình 2.78. Dạng tín hiệu của tầng KĐ đẩy kéo làm việc ở các chế độ khác nhau .. 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 của bộ khuếch đại một chiều .................... 85 Hình 2.82. Mạch khuếch đại gồm 3 tầng ghép trực tiếp ..................................... 87 Hình 2.83. Mạch điện ở 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 khi uv = 0 ...................................................... 90 Hình 2.87: Sơ đồ tầng vi sai khi có tín hiệu vào với Uv1> 0, Uv2 = 0 ................. 90 Hình 2.88. Mạch điện .......................................................................................... 92 Hình 2.89. Khuếch đại vi sai có tải kiểu gương dòng điện ................................. 95 Hình 2.90. Khuếch đại vi sai dùng transistor trường .......................................... 94 Hình 2.91. Ký hiệu bộ 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 của OA ............................................................ 99 Hình 2.95. Đặc tuyến biên độ và đặc tuyến pha của OA .................................. 100 Hình 2.96. Điện áp lệch không .......................................................................... 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 không đảo ................................................................ 100 Hình 2.100. Bộ lặp lại điện áp ........................................................................... 101 Hình 2.101. Bộ cộng đảo ....................................................................................... 1 Hình 2.102. Bộ cộng không 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 .............................................................................. 107 194 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 bằng 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 3 điểm ................................................................ 123 Hình 3.8. Mạch tạo dao động 3 điểm điện cảm (Hartley) ................................. 124 Hình 3.9. Mạch tạo dao động 3 điểm điện dung (Clapp) .................................. 124 Hình 3.10. Mạch dao động 3 khâu RC .............................................................. 125 Hình 3.11. Mạch dao động 3 khâu RC .............................................................. 126 Hình 3.12. Mạch điện ........................................................................................ 124 Hình 3.13. Khối hồi tiếp trong 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 của thạch anh ............................................................ 130 Hình 3.18. Thay đổi tần số cộng hưởng riêng của 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 một chiều............................................................ 133 Hình 3.24. Sơ đồ các bộ lọc .............................................................................. 135 Hình 3.25. Các bộ lọc cộng hưởng .................................................................... 136 Hình 3.26. Đặc tuyến ngoài của bộ chỉnh lưu ................................................... 134 Hình 3.27. Mạch ổn áp mắc nối tiếp cho ra nhiều mức điện áp ổn định .......... 139 Hình 3.28. Bộ ổn áp bù nối tiếp ........................................................................ 140 195 Hình 3.29. Mạch ổn áp bù ................................................................................. 141 Hình 3.30. Các bộ 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 dòng dùng transistor ở chế độ không bão hòa ................. 144 Hình 3.34. Sơ đồ gương dòng điện đơn giản .................................................... 145 Hình 3.35. Nguồn ổn dòng 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 4 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. Vôn kế dùng transistor lưỡng cực ..................................................... 157 Hình 4.2. Vôn kế có biến trở điều chỉnh 0V ..................................................... 158 Hình 4.3. Vôn kế dùng JFET ............................................................................ 156 Hình 4.4. Vôn kế xoay chiều dùng mạch nắn điện nửa chu kì ......................... 160 Hình 4.5. Vôn kế xoay chiều dùng mạch nắn điện cả chu kì ............................ 160 Hình 4.6. Vôn kế xoay chiều dùng FET và chỉnh lưu tăng đôi 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. K ý hiệu của Watt kế ........................................................................ 165 Hình 4.12. Watt kế có cuộn dòng điện mắc trước, cuộn điện áp mắc sau ........ 165 Hình 4.13. Watt kế có cuộn điện áp mắc trước, cuộn dòng điện mắc sau ........ 165 Hình 4.14. Watt kế đo công suất xoay chiều 1 pha ........................................... 166 Hình 4.15. Watt kế đo công suất xoay chiều 3 pha ........................................... 166 Hình 4.16. Mạch chuyển đổi điện áp/dòng điện ............................................... 166 Hình 4.17. Bộ chuyển đổi số/tương tự .............................................................. 167 Hình 4.18. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi tương tự/số (A/D) .................................. 168 Hình 4.19. Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi tương tự/số (A/D) ......................... 168 Hình 4.20. Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi tần số/điện áp (FVC) .................... 169 Hình 4.21. Quan hệ giữa Vi, Vo và T trong mạch FVC .................................... 170 196 Hình 4.22. Sơ đồ nguyên lý bộ 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 bộ tạo sóng ........................................................... 177 197 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 dB (Decibel): Đơn vị đo hệ số khuếch đại theo thang lô ga rít DCV (Direct Current Voltage): Điện áp một 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 JFET (Junction FET): Transistor hiệu ứng trường cực cửa tiếp giáp LPF (Low Pass Filer): Bộ lọc thông thấp LVDT (Linear Variable Differential Transformer): Bộ biến đổi tuyến tính vi sai MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET): Transistor hiệu ứng trường cực cửa cách ly 198 NFB (Negative Feed Back): Hồi tiếp âm OA, OPA, OP – AMP (Operation Amplifier): Bộ khuếch đại thuật toán OCL AMP (Output Capacitor Less Amplifier): Bộ khuếch đại ghép tụ điện OTL AMP (Output Transformer LessAmplifier): Bộ khuếch đại ghép biến áp Output: Đầu ra RIAA (Recording Industry Association of American Inc): Hiệp hội Công nghiệp ghi âm Hoa Kì S & H (Sampling & Holding) Lấy và giữ mẫu S (Source): Cực nguồn SR (Slew Rate): Tốc độ biến thiên điện áp Vp (Pinch-Off): Điện áp thắt kênh Vpp (Voltage peak – peak): Điện áp đỉnh – đỉnh VVR (Voltage – Variable Resistor): Điện áp – Biến trở 199 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 3 CHƯƠNG I.PHẦN TỬ NHIỀU MẶT GHÉP P- N ..................................................... 5 1.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tuyến và tham số của Thyristor....................... 5 1.1.1. Cấu tạo của Thyristor .................................................................................. 5 1.1.2. Nguyên lý làm việc của Thyristor ............................................................... 6 1.1.3. Đặc tuyến Vôn – Ampe (V-A) của Thyristor ............................................. 8 1.1.4. Thông số kỹ thuật của 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 một tiếp giáp UJT (Uni Junction Transistor) ........................... 19 1.4.Ôn tập chương 1 ..................................................................................................... 25 1.4.1. Câu hỏi ôn tập ........................................................................................... 25 1.4.2. Câu hỏi trắc nghiệm .................................................................................. 26 Tài liệu tham khảo chương 1 ....................................................................................... 27 CHƯƠNG II. KHUẾCH ĐẠI .............................................................................................. 28 2.1. Khuếch đại dùng transistor trường (FET) ........................................................... 28 2.1.1. Giới thiệu về 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 của 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) ............................................ 61 200 2.4.Ghép giữa các tầng khuếch đại ............................................................................. 63 2.4.1. Ghép tầng bằng điện dung ......................................................................... 64 2.4.2. Ghép tầng bằng 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 và 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 2 ................................................................................................... 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 2 ..................................................................................... 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 một chiều ................................................................................................. 132 3.2.1. Khái niệm chung ..................................................................................... 132 3.2.2. Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải............................... 133 3.2.3. Đặc tuyến ngoài của bộ chỉnh lưu ........................................................... 136 201 3.2.4. Ổn định điện áp và dòng điện ................................................................. 137 3.2.5. Bộ ổn áp tuyến tính IC ............................................................................ 147 3.3. Ôn tập chương 3 ................................................................................................. 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 3 .................................................................................... 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 năng .................................................................................. 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 năng .................................................................................. 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 năng .................................................................................. 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 năng .................................................................................. 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 năng .................................................................................. 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 năng .................................................................................. 171 4.7.2. Mô tả hoạt động ....................................................................................... 172 4.8. Mạch đo nhiệt độ ................................................................................................ 174 4.8.1. Yêu cầu chức năng .................................................................................. 174 4.8.2. Mô tả hoạt động ....................................................................................... 174 202 4.9. Mạch báo động .................................................................................................... 174 4.9.1. Yêu cầu chức năng .................................................................................. 174 4.9.2. Mô tả hoạt động ...................................................................................... 175 4.10. Mạch điều khiển nhiệt độ ................................................................................. 175 4.10.1. Yêu cầu chức năng ................................................................................ 175 4.10.2. Mô tả hoạt động ..................................................................................... 175 4.11. Bộ tạo sóng ........................................................................................................ 176 4.11.1. Yêu cầu chức năng ................................................................................ 176 4.11.2. Mô tả hoạt động ..................................................................................... 176 Tài liệu tham khảo chương 4 ..................................................................................... 176 HƯỚNG DẪN ÔN TẬP VÀ ĐÁP ÁN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM, BÀI TẬP ...... 179 Chương 1. Phần tử nhiều mặt ghép P- N .................................................................. 179 Câu hỏi trắc nghiệm........................................................................................... 179 Chương 2. Khuếch đại ............................................................................................... 179 Câu hỏi ôn tập .................................................................................................... 179 Câu hỏi trắc nghiệm........................................................................................... 180 Bài tập..... . ........................................................................................................ 180 Chương 3.Tạo dao động điều hòa và nguồn một 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