(NB) Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính): Phần 1 do CĐ nghề Vĩnh Long biên soạn nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về tổng quan tín hiệu và truyền tin, linh kiện thụ động, linh kiện tích cực. Mời các bạn tham khảo!
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành theo Quyết định số 171 /QĐ – CĐNVL ngày 14 tháng 8 năm 2017 của
Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề Vĩnh Long)
(Lưu hành nội bộ)
NĂM 2017
Trang 2NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
NĂM 2017
Trang 3Giáo trình này ngoài việc vận dụng vào nghề kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tính, nó còn là nguồn tài liệu tham khảo cho những học viên muốn tìm hiểu về lĩnh vực điện tử
Mặc dù đã cố gắng, trong quá trình biên soạn nhưng vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và của các học viên để giáo trình ngày càng hoàn thiện tốt hơn
Xin chân thành cám ơn!
Tác giả
Trang 4MỤC LỤC
BÀI 1 TỔNG QUAN 1
1 Các đại lượng cơ bản 1
1.1 Khái niệm tín hiệu 1
1.2 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t 1
1.3 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ 1
1.4 Dải động của tín hiệu 1
1.5 Thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu 2
1.6 Các thành phần chẵn và lẻ của tín hiệu 2
1.7 Thành phần thực và ảo của tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu 2
2 Tín hiệu và truyền tin 3
2.1 Thông tin di động mặt đất: 3
2.2 Thông tin di động hàng hải: 4
2.3 Thông tin di động hàng không: 5
2.4 Thông tin vệ tinh 6
Bài 2 LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 8
1 Điện trở 8
1.1 Cấu tạo và kí hiệu qui ước 8
1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản 8
1.3 Quy luật màu, mã kí tự biểu diễn trị số điện trở 9
1.4 Cách đọc trị số điện trở màu 10
2 Tụ điện 11
2.1 Cấu tạo 11
2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản 11
3 Cuộn dây 15
3.1 Cấu tạo 15
3.2 Các đại lượng đặt trưng cho cuộn dây 15
3.3 Cách đọc trị số điện cảm theo màu 16
4 Biến áp 17
4.1 Cấu tạo 17
4.2 Nguyên lý hoạt động của biến áp 18
4.3 Công suất của biến áp 18
Câu hỏi ôn tập 19
Bài 3 LINH KIỆN TÍCH CỰC 20
1.1 Chất bán dẫn N 21
Trang 51.2 Chất bán dẫn P 21
2 Diode 22
2.1 Cấu tạo của Diode, nguyên lý, đặc tuyến của diode 22
2.2 Ứng dụng diode 25
3 Transistor lưỡng cực BJT 26
3.1 Cấu tạo, nguyên lý, phân cực của BJT 26
3.2 Ứng dụng cơ bản của BJT 30
4 Transistor MOSFET 30
4.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến của JFET 30
4.2 Ứng dụng 32
5 Transistor trường MOSFET 33
5.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến của MOSFET 33
5.2 Ứng dụng 35
Câu hỏi ôn tập 36
3 Cho biết chất bán dẫn P là gì?Bài 4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 36
1 Mạch khuếch đại E chung(CE: Common Emitter) 37
1.1 Sơ đồ mạch điện 37
1.2 Tính toán phân cực 37
1.3 Tính công suất khuếch đại và độ lợi 38
2 Mạch khuếch C chung (CC: Common Collector) 39
2.1 Sơ đồ mạch 39
2.2 Tính toán phân cực (học sinh xem lại mục 1.2) 40
2.3 Tính công suất khuếch đại và độ lợi 40
3 Mạch khuếch đại cực B chung(CB: Common Base) 41
3.1 Sơ đồ mạch 41
3.2 Tính toán phân cực(xem lại mục 1.2) 41
3.3 Tính công suất khuếch đại và độ lợi 41
Câu hỏi ôn tập 42
Bài 5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 43
1 Mạch khuếch đại đẩy kéo 43
1.1 Những vấn đề chung về tầng khuếch đại công suất đẩy kéo 43
1.2 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo hoạt động ở chế độ B 44
1.3 Phân tích mạch điện 45
2 Mạch khuếch đại OCL 46
2.1 Sơ đồ mạch điện: 47
2.2 Tính toán công suất 47
Trang 62.3 Mạch ứng dụng 49
3 Mạch khuếch đại OTL 50
3.1 Sơ đồ mạch điện 51
3.2 Tính toán công suất 51
3.3 Mạch ứng dụng thực tế 52
Câu hỏi ôn tập 53
BÀI 6 MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 54
1 Vi mạch thuật toán 54
1.1 Khái niệm chung 54
1.2 Mạch khuếch đại đảo 54
1.3 Mạch khuếch đại không đảo 55
1.4 Mạch cộng 56
1.5 Mạch trừ 58
Câu hỏi ôn tập 59
Bài 7 THYRISTOR 60
1 SCR (Thyristor – Silicon Controlled Rectifier) 60
1.1 Cấu tạo – Ký hiệu 60
1.2 Nguyên lý hoạt động 61
1.3 Đặc tuyến Volt-Ampere của SCR 62
1.4 Các thông số của SCR 62
1.5 Ứng dụng 63
2 DIAC (Diode AC Semiconductor Switch) 66
2.1 Cấu tạo – ký hiệu 66
2.2 Nguyên lý hoạt động 66
2.3 Ứng dụng 67
3 TRIAC (Triod AC Semiconductor Switch) 67
3.1 Cấu tạo – ký hiệu 67
3.2 Nguyên lý hoạt động 68
3.3 Đặc tính 69
3.4 Các cách kích Triac 69
3.5 Ứng dụng 70
Câu hỏi ôn tập 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71
Trang 7BÀI 1 TỔNG QUAN
A MỤC TIÊU:
- Trình bày được các đại lượng;
- Nhận biết được tín hiệu, dạng tín hiệu;
- Tính cẩn thận, tỉ mỉ trong công việc
B NỘI DUNG:
1 Các đại lượng cơ bản
1.1 Khái niệm tín hiệu
Từ tín hiệu có nguồn gốc từ tiếng Latin: signum dùng để chỉ một vật thể, một dấu hiệu, một phần tử của ngôn ngữ hay một biểu tượng đã được thừa nhận để thể hiện một tin tức
Khái niệm tín hiệu: là sự biểu hiện vật lý của tin tức mà nó mang từ nguồn tin đến nơi nhận tin
Phương cách biểu diễn tín hiệu: tín hiệu điện: dòng điện hay điện áp
1.2 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t
Tính tiền định :tín hiệu được mô tả bằng hàm cụ thể
Tính tuần hoàn :có sự lặp lại sau một khoảng thời gian nhất định
Tính nhân quả : không có tín hiệu xuất hiện trước thời điểm t=0;
1.3 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ
Độ dài của tín hiệu là khoảng thời gian tồn tại của nó (từ lúc bắt đầu xuất hiện đến lúc mất đi) Độ dài mang ý nghĩa là khoảng thời gian mắc bận với tín hiệu của một mạch hay hệ thống điện tử Nếu tín hiệu s(t) xuất hiện lúc t o có độ dài là τ thì giá trị trung bình của s(t), ký hiệu là s(t) được xác định bởi:
1.4 Dải động của tín hiệu
Là tỉ số của tín giữa các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của công suất tức thời của tín hiệu.Nếu tính theo đơn vị logarit(dexiben ),dãi động được định nghĩa là :
Thông số này đặc trưng cho khoảng cường độ hay khoảng độ lớn của tín hiệu tác động lên mạch hoặc hệ thống điện tử
Trang 81.5 Thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu
Một tín hiệu s(t) luôn có thể phân tích thành hai thành phần một chiều và xoay chiều sao cho:
với s ~ là thành phần biến thiên theo thời gian của s(t) và có giá trị trung bình theo thời gian bằng 0 và s = là thành phần cố định theo thời gian (thành phần 1 chiều)
theo công thức trị trung bình của tín hiệu thì ta có
Một tín hiệu s(t) bất kì có thể biểu diễn tổng quát dưới dạng một số phức :
Trong đó là phần thực và là thành phần ảo của
Theo định nghĩa ,lượng liên hiệp phức của
Khi đó các thành phần thực và ảo của
Trang 92 Tín hiệu và truyền tin
Gần đây ,thông tin di đông đã trở thành một ứng dụng trong lĩnh vực thông tin
vô tuyến Phát triển của thông tin di động được bắt đầu bằng phát minh thí nghiệm về sóng điện từ của Hertz và điện báo vô tuyến của Marconi và vào thời kỳ đầu của phát minh thông tin vô tuyến ,nó được sử dụng trong dịch vụ vận tải an toàn đường biển để điều khiển các con tàu Về sau nó gồm có thông tin vô tuyến di động mặt đất, thông tin
vô tuyến di động hàng hải, thông tin vô tuyến di động hàng không
Thông tin vô tuyến di động đóng một vai trò quan trọng trong các dịch vụ viễn thông Các dịch vụ thông tin vô tuyến đang được phát triển một cách nhanh chóng và có thể phân chia chúng thành các dịch vụ viễn thông công cộng cho thông tin dùng riêng
2.1 Thông tin di động mặt đất:
Hình 0.1Thông tin di động mặt đất
Thông tin di động mặt đất thường được phân nhóm thành hệ thống công cộng
và dùng riêng Hệ thống công cộng có nghĩa là hệ thống thông tin có thể truy nhập tới mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), có điện thoại xe cộ,điện thoại không dây,chuông bủ túi trong hệ thống dùng riêng cả hai loại hệ thống Hệ thống thứ nhất
là hệ thống dịch vụ công cộng chẳng hạn như cảnh sát cứu hoả ,cấp cứu ,điện lực và giao thông.Hệ thống thứ hai dùng cho các cá nhân hay công ty.ở đây,ngoài dịch vụ kinh doanh sử dụng sóng vô tuyến dành riêng còn hệ thống MCA hệ thống kinh tế truy nhập đa kênh ,sử dụng các kênh vô tuyến trong thông tin vô tuyến nội bộ các công ty hay và cá nhân chẳng hạn như máy bộ đàm và vô tuyến nghiệp dư.Ngoài những dịch
Trang 10vụ kể trên còn có các dịch vụ thông tin di động mặt đất mới khác xuất hiện như chuông bỏ túi có màn hiện hình ,đầu cuối xa các đặc tính của thông tin di động được trình bày trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Các đặc tính của các dịch vụ thông tin di động mặt đất
2.2 Thông tin di động hàng hải:
Hình: Thông tin di động hàng hải
Trang 11Thông tin di động hàng hải được phân chia thành hệ thống thông tin tàu thuyền giữa trạm gốc ở cảng và tàu đi dọc theo bờ biển và hệ thống thông tin vệ tinh hàng hải đến các tàu ngoài khơi xa.Thông tin điện thoại tàu thuyền được phát triển từ điện báo vô tuyến sử dụng bằng sóng ngắn trung bình ,còn hệ thống điện thoại tàu bè thực sự sử dụng băng tần VHF là hệ thống điện thoại của Great lakes ở Mỹ năm 1952.ở châu âu kênh thông tin hai hướng mở rộng được phát triển theo các kiểu của Mỹ Các nước ở vùng biển bắc bắt đầu khai thác hệ thống này năm 1956,nhưng hệ thống này thuộc kiểu khai thác công nhân với băng tần 150Mhz
Sau đó ITU - R đã khuyến nghị kiểu truy nhập tự động và bây giờ hệ thống 450Mhz NMT được khai thác ở phía bắc và kiểu tự động băng tần 250Mhz được sử dụng ở nhật
Trong thời kỳ đầu của thông tin vệ tinh hàng hải ,hệ thống MARISATA được khai thác như một nội bộ công ty và theo đó INMARSAT được thiết lập và khai thác vào năm 1979 và rất nhiều dịch vụ như điện thoại ,telex,dữ liệu và cứu hộ hàng hải được cung cấp
Hệ thống giải pháp tổng thể GMDSS (hệ thống cứu hộ và an toàn hàng hải đang được phát triển và sẽ được sử dụng)
2.3 Thông tin di động hàng không:
Hình: Thông tin di động hàng không
Trong thông tin di động hàng không có dịch vụ điện thoại vô tuyến sân bay để kiểm soát bay và hệ thống điện thoại công cộng hàng không cho hành khách
Dịch vụ có điện thoại công cộng hàng không kiểu thông tin trực tiếp giữa đài mặt đất
và máy bay - được sử dụng một phần ở Mỹ ,Nhật và một sồ nước khác.Các kiểu chủ yếu của nó là ARINC và airfone là nhưng kiểu được phát triển ở Mỹ.Băng tần là 800 -
900 Mhz dùng chung với băng tần của thông tin di động mặt đất Ðiều chế ở đây là
Trang 12SSB.Về truy nhập cuộc gọi ,loại thứ nhất là chuyển vùng thông tin ,loại sau là kiểu vùng thông tin phụ thuộc
2.4 Thông tin vệ tinh
Hình: Mô hình cung cấp dịch vụ Internet qua vệ tinh cho những khu vực nhỏ
Hình: Các thành phần chính cho cơ sở hạ tầng mạng di động qua vệ tinh
Hình trên trình bày nguyên lý của thông tin vệ tinh, trong đó một vệ tinh có các chức năng thu, phát và khuếch đại sóng vô tuyến được phóng vào không gian trở thành một trạm thông tin ngoài trái đất Có nhiệm vụ thu sóng từ trái đất, khuếch đại chúng rồi phát chúng trở về một trạm khác trên mặt đất Đường truyền từ mặt đất lên gọi là đường lên, đường truyền từ vệ tinh xuống mặt đất gọi là đường xuống Để tránh can nhiễu giữa đường lên và đường xuống phải sử dụng các băng tần và sóng phân cực
Trang 13khác nhau Có hai loại vệ tinh: vệ tinh quỹ đạo và vệ tinh địa tĩnh Vệ tinh địa tĩnh có
ưu điểm là vị trí của nó không thay đổi so với mặt đất, nó được phóng vào quỹ đạo ở
độ cao 36000km so với đường xích đạo, thời gian để vệ tinh quay quanh một vòng trái đất là 24h
Vệ tinh thông tin: bao gồm các thiết bị để phục vụ cho mục đích thông tin (thiết bị chức năng) và các thiết bị chung dùng cho việc trợ giúp các thiết bị chức năng Thiết
bị chức năng bao gồm anten để thu sóng vô tuyến từ trạm mặt đất và thiết bị chuyển tiếp thông tin để biến đổi và khuếch đại sóng vô tuyến thu rồi phát xuống mặt đất Các trạm mặt đất: bao gồm các phương tiện thông tin trên mặt đất sử dụng cho thông tin vệ tinh Các phương tiện thông tin vệ tinh được chia thành anten, hệ thống máy phát và máy thu, hệ thống điều khiển thông tin
Câu hỏi ôn tập
Trang 14Bài 2 LINH KIỆN THỤ ĐỘNG
A MỤC TIÊU
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Xác định được giá trị của các điện trở, tụ điện, cuộn dây
- Tính toán được biến áp
- Rèn luyện được tính ham học
Công thức định luật Ohm:
V: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đơn vị đo là Volt (V)
I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đơn vị đo là Ampe(A)
R: là điện trở của vật dẫn điện, đơn vị đo là Ohm (Ω)
1.1 Cấu tạo và kí hiệu qui ước
1.1.1 Cấu tạo
Điện trở thường làm bằng hỗn bột hợp than hoặc kim loại được pha trộn với hỗn hợp các chất khác, rồi đem ép lại, tùy theo tỷ pha trộn điện trở có trị số lớn hay nhỏ, bên ngoài được bọc bởi lớp sơn cách điện Hai đầu có dây ra Là linh kiện không phân cực, người ta đọc trị số điện trở thông qua bản qui ước về mắc của điện trở
1.1.2 Ký hiệu
hoặc
Hình 1.2
1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản
- Điện trở danh định: Trên điện trở không ghi giá trị thực của điện trở mà chỉ ghi giá trị gần đúng, làm tròn, đó là điện trở danh định
Đơn vị điện trở : Đơn vị điện trở là Ohm (Ω)
Hình 1.1
Trang 15Bội số của Ohm là:
1KΩ = 1000 Ω = 103 1MΩ = 1000 KΩ = 1.000.000 Ω =106
- Sai số: Điện trở danh định không hoàn toàn đúng mà có sai số Sai số tính theo phần trăm (%)
- Công suất định mức: Công suất định mức là công suất tổn hao lớn nhất mà điện trở chịu được một thời gian dài làm việc mà không ảnh hưởng đến trị số của điện trở
1.3 Quy luật màu, mã kí tự biểu diễn trị số điện trở
- Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch màu theo một quy ước
- Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân Ví dụ như các điện trở công suất, điện trở sứ
Vòng số 3 (Bội số)
Vòng số 4 (Sai số)
Trang 161.4 Cách đọc trị số điện trở màu
- Hình dạng điện trở 4 vòng màu:
- Ý nghĩa các vòng màu
Vòng số 1: số thứ nhất Vòng số 2: Số thứ hai Vòng số 3: Bội số Vòng số 4: Sai số Trị số = (vòng số 1)(vòng số 2)(vòng số 3)(vòng số 4)
Hình 1.4
Hình 1.5c
Hình 1.6
Trang 172.1 Cấu tạo
Tụ điện gồm có hai bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau, ở giữa
có một lớp cách điện gọi là điện môi Chất cách điện thông dụng để làm điện môi là: giấy, dầu, mica, gốm, không khí,
Chất cách điện được lấy làm tên gọi cho tụ điện
Ví dụ: tụ điện giấy, tụ điện dầu, tụ điện gốm, tụ điện không khí,
2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản
- Điện dung C có đơn vị là Fara Fara là 1 là trị số điện dung rất lớn nên trong thực tế chỉ dùng các ước số của Fara là:
microfara - 1F = 10-6F
Hình 1.7
Hình 1.8
Trang 18nanofara – 1nF = 10-9F Picofara - 1F = 10-12F
2.2.2 Điện tích tụ nạp
- Nếu nối nguồn DC vào tụ với thời gian đủ dài sẽ nạp đầy Điện tích nạp được tính theo công thức:
Q = C.V Với Q: điện tích (Coulomb – C)
C: điện dung (Fara – F) V: điện thế nạp trên tụ (Volt – V)
2.2.3 Năng lượng tụ nạp và xả
Sau khi tụ nạp đầy ( công tắc K ở vị trí 2) thì bóng đèn sáng lên và sau một thời gian thì bóng đèn tắc Hiện tượng này gọi là tụ xả điện Dòng điện do tụ xả qua bóng đèn trong thời gian đèn sáng chính là năng lượng được nạp trong tụ điện
2
2
1
W = CV với W : điện năng ( Joule - J)
C: điện dung ( Fara -F ) V: điện áp trên tụ (Volt - V)
2.2.5 Thông kỹ thuật của tụ điện
Khi sử dụng tụ điện phải biết hai thông số chính của tụ điện là:
- Điện dung C
- Điện áp làm việc WV
Hình 1.9
Trang 19Phải chọn điện áp làm việc của tụ điện WV lớn hơn điện áp trên thân tụ điện Vc theo công thức:
W V >=2Vc
2.2.6 Phân loại tụ điện
Tụ điện được chia làm hai loại chính là :
- Tụ điện có phân cực tính dương và âm
- Tụ điện không phân cực tính được chia làm nhiều dạng
a Tụ Oxid hoá ( thường gọi là tụ hoá )
Tụ hoá có điện dung lớn tứ 1F 10.000F là loại có phân cực tính âm và dương Tụ được chế tạo với bản cực nhôm và cực dương có bề mặt hình thành lớp oxid nhôm và lớp bọt khí có tính cách điện để làm chất điện môi Lớp oxid nhôm rất mỏng nên điện dung của tụ lớn Khi sử dụng phải lắp đúng cực tính dương và âm, điện
áp làm việc thường nhỏ hơn 500V
Trang 20c Tụ giấy
Là loại tụ không có cực tính gồm có hai bản cực là các băng kim loại dài, ở giữa có lớp cách điện là giấy tẩm dầu và cuộn lại thành ống Điện áp đánh thủng đến vài trăm volt
d Tụ mica
Là loại tụ không có cực tính, điện dung từ vài F đến vài trăm nF, điện thế làm việc rất cao đến trên 1000V Tụ mica đắt tiền hơn tụ gốm vì ít sai số, đáp tuyến cao tấn số tốt, độ bền cao Trên tụ mica được sơn các chấm màu để chỉ trị số điện dung
và cách đọc giống như đọc điện trở
Trang 21Cách đo tụ điện:
- Tụ có trị số lớn hơn 10uF để thang đo 10 ohm
- Tụ 1uf – 10uF thang đoa 100 ohm
- Tụ 0,1 – 1uF thang đo 1K
Lõi của cuộn dây là một ống rỗng (lõi không khí), sắt bụi, lõi điều chỉnh được hay sắt lá Tuỳ loại lõi, cuộn dây có các ký hiệu khác nhau
Ký hiệu cuộn cảm:
3.2 Các đại lượng đặt trưng cho cuộn dây
- Hệ số từ cảm: là đại lượng đặt trưng cho sức điện động cảm ứng khi có dòng điện biến thiên đi qua và ký hiệu là L – đơn vị Henri (H) và được tính theo công thức:
7 2
10 4