Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Bài 1: Giới thiệu

Giới thiệu môn học MÔN MẠCH ĐIỆN TỬ. Số trình: 4 ~ 60 giờ. Lý thuyết: 45 giờ - lớp lớn, bao gồm 1 bài kiểm tra quá trình (giữa kỳ). Bài tập: 15 giờ - các lớp nhỏ. Tính điểm: Thi cuối kỳ: 70%, Điểm quá trình: 30% Điểm quá trình: Thi giữa kỳ: 10%, chuyên cần: 20% Hình thức thi: Thi giữa kỳ: thi viết – bài tập Thi cuối kỳ: thi viết – bài tập Mục đích môn học: Môn học cung cấp các kiến thức cơ sở về điện tử học, các định luật cơ bản của điện tử học, các linh kiện điốt, tranzitor, các mạch khuếch đại dùng tranzitor, cách nối tầng các mạch khuếch đại. Ngoài phần lý thuyết, môn học còn có phần bài tập. Bài giảng: https://sites.google.com/site/luuductrung1977/mach-dhien-tu Giáo trình: Bản dịch Thiết kế kỹ thuật điện tử Tham khảo: Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ, Lý thuyết mạch – Hồ Anh Túy Phạm Minh Hà, Kỹ thuật mạch điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 Automotive Electronics Handbook, của Ronald K. Jurgen, nhà xuất bản McGraw Hill. Power Electronics, của Mohan, Undeland, Robbins, nhà xuất bản: Wiley Microelectronic Circuits, của Sedra, Smith. Các sách Kỹ thuật điện tử khác. ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Bài 1: Giới thiệu (3 tiết + 1 tiết BT) 1.1 Giới thiệu điện tử học 1.2 Phân loại tín hiệu: Tín hiệu số - tương tự 1.3 Định luật Kirchhoff 1.4 Chia dòng và điện áp 1.5 Các mạch tương đương Thévenin và Norton Bài 2: Điện tử trạng thái rắn (3 tiết LT + 1 tiết BT) 2.1 Vật liệu điện tử trạng thái rắn 2.2 Mô hình liên kết hóa trị 2.3 Dòng điện dịch và sự dịch chuyển trong chất bán dẫn 2.4 Pha tạp chất trong chất bán dẫn Bài 3: Điốt trạng thái rắn và các mạch điốt (6 tiết LT + 2 tiết BT) 3.1 Lớp tiếp giáp p-n 3.2 Đặc tuyến i-v 3.3 Mô hình toán học cho điốt 3.4 Phân cực điốt: thuận-ngược 3.5 Điốt phân cực ngược 3.6 Điện dung lớp tiếp giáp p-n 3.7 Điốt cản schottky 3.8 Phân tích mạch điốt 3.9 Các mạch chỉnh lưu điốt 3.10 Các điốt quang, phát quang, pin mặt trời Bài 4: Tranzito lưỡng cực (6 tiết LT + 2 tiết BT) 4.1 Cấu trúc vật lý 4.2 Mô hình truyền dẫn cho npn-pnp 4.3 Các vùng hoạt động 4.4 Đặc tuyến truyền đạt i-v 4.5 Đơn giản hóa mô hình truyền đạt 4.6 Hiệu ứng và điện áp Early 4.7 Phân cực thực tế Bài 5: Tranzito trường (6 tiết LT + 2 tiết BT) 5.1 Đặc điểm của tụ MOS 5.2 MOSFET 5.3 JFET Bài 6: Các hệ thống tương tự (3 tiết LT + 1 tiết BT) 6.1 Ví dụ về hệ điện tử tương tự 6.2 Các vấn đề khuếch đại: Hệ số khuếch đại điện áp, dòng, công suất, thang decibel 6.3 Các mô hình hai cổng Bài 7: Khuếch đại thuật toán và ứng dụng (6 tiết LT + 2 tiết BT) 7.1 Khuếch đại vi sai 7.2 Khuếch đại thuật toán lý tưởng 7.3 Phân tích khuếch đại thuật toán lý tưởng 7.4 Bộ khuếch đại thuật toán không lý tưởng 7.5 Đáp ứng tần số và dải tần 7.6 Mô hình tín hiệu nhỏ Bài 8: Các khuếch đại một tranzito (6 tiết LT + 2 tiết BT) 8.1 Phân loại khuếch đại 8.2 Các khuếch đại đảo – emitter chung và cực nguồn chung 8.3 Các mạch lặp - khuếch đại collector chung và cực máng chung 8.4 Các khuếch đại không đảo – Base chung và cực cửa chung 8.5 Tụ đi vòng và ghép Bài 9: Các khuếch đại nhiều tầng (3 tiết LT + 1 tiết BT) 9.1 Các khuếch đại ghép xoay chiều nhiều tầng 9.2 Các khuếch đại ghép một chiều 9.3 Các khuếch đại vi sai Bài 10: Các khuếch đại nhiều tầng (3 tiết LT + 1 tiết BT) 10.1 Đáp ứng tần số khuếch đại 10.2 Khuếch đại điện áp – phản hồi nối tiếp – sơn 10.3 Khuếch đại điện trở truyền đạt – phản hồi sơn – sơn 10.4 Khuếch đại dòng – phản hồi sơn – nối tiếp 10.5 Khuếch đại điện dẫn truyền đạt – phản hồi nối tiếp – nối tiếp BÀI 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu điện tử học 1.2 Phân loại tín hiệu: Tín hiệu số - tương tự 1.3 Định luật Kirchhoff 1.4 Chia dòng và điện áp 1.5 Các mạch tương đương Thévenin và Norton 1.1 Giới thiệu điện tử học Các mốc sự kiện trong điện tử học Năm Sự kiện 1906 Deforest phát minh ra ống chân không ba cực (đèn 3 cực) 1925 Giới thiệu ti vi 1947 Bardeen, Brattain và Shockley sáng chế tranzitor lưỡng cực 1952 Shockley giới thiệu tranzitor trường đơn cực Các mức độ tích hợp Năm Các mốc lịch sử Số linh kiện/ chip 1950 Các linh kiện rời rạc 1 – 2 1960 Tích hợp cỡ nhỏ - SSI 109 2010 Tích hợp cỡ khổng lồ - GSI Định luật Ôm: Điện áp tỉ lệ với tốc độ biến thiên của dòng điện: Dòng điện tỉ lệ với tốc độ biến thiên của điện áp: 1.2 Phân loại tín hiệu: Tín hiệu số - tương tự Tín hiệu số Tín hiệu số nhị phân biến đổi theo thời gian. Mức logic 1 và mức logic 0. VH và VL VH =5V và VL= 0V VH =3.3, 2.5, 1.5V và VL= 0V VH = –0.8V và VL= –2.0V VH =12V và VL= –12V. Tín hiệu tương tự a) Tín hiệu tương tự liên tục, b) các phần dữ liệu lấy mẫu của tín hiệu a) 1.3 Định luật Kirchhoff Định luật Kirchhoff I (về dòng điện): Tổng các dòng điện đi vào một nút nào đó bằng tổng các dòng điện từ nút đó đi ra. Nếu coi các dòng vào có dấu âm, dòng ra có dấu dương thì: (ak = ±1) Định luật Kirchhoff II (về điện áp): tổng đại số các điện áp sụt trên các thông số thụ động của một vòng kín bằng tổng đại số các sức điện động có trong vòng kín đó. Hay là: Tổng đại số các điện áp sụt trong một vòng kín bằng không. (bk = ±1) 1.4 Chia dòng và điện áp Chia áp và dòng rất có ích đối với các kỹ thuật phân tích mạch mà chúng có thể thu được trực tiếp từ lý thuyết mạch cơ bản. Hình 1.4.1 Bộ chia áp điện trở. Chia áp Chia áp như mạch trong hình 1.4.1 trong đó các điện áp v1 và v2 được tính như sau: v1 = isR1 và v2 = isR2 (1.4.1) Áp dụng KVL cho vòng đơn vs = v1 + v2 = is(R1 + R2) và (1.4.2) Kết hợp các phương trình (1.4.1) và (1.4.2) ta thu được công thức chia điện áp cơ bản sau: và (1.4.3) Với các giá trị điện trở trong hình 1.4.1 thì và (1.4.4) Chia dòng Chia dòng cũng rất có ích. Hãy tính các dòng i1 và i2 trong hình 1.4.2. Dùng KCL tại nút đơn. Hình 1.4.2 Chia dòng trong mạch đơn giản is = i1 + i2 trong đó và (1.4.5) và tính vS ta được (1.4.6) trong đó ký hiệu R1||R2 biểu diễn sự kết hợp của các điện trở R1 và R2. Kết hợp các phương trình (1.4.5) và (1.4.6) ta có các công thức chia dòng sau: và (1.4.7) Với các giá trị trong hình 1.4.2, ta tính được và 1.5 Các mạch tương đương Thévenin và Norton a) mạch 2 cửa và các mạch tương đương b) Thévenin và c) Norton của nó