Giáo trình Mạch điện tử (Nghề: Điện tử công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

Cấu trúc của iáo trình bao gồm 6 bài, cụ thể như sau: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor; Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng FET; Mạch khuếch đại dùng OP-amp; Mạch khuếch đại công suất; Mạch ghép transistor hồi tiếp; Mạch dao động. Mời các bạn cùng tham khảo!

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: M CH Đ N T NGÀNH, NGHỀ: ĐI N T CÔNG NGHI P

TRÌNH ĐỘ: Cao đ , Trung c

(Ban hành kèm theo Quyết định Số:257 /QĐ-CĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng ngh Đồng Tháp)

Đồ Thá , ăm 2017

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu ày thuộc loại sách iáo trì h ê các uồ thô ti có thể được

hé dù uyê bả hoặc trích dù cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác ma tí h lệch lạc hoặc sử dụ với mục đích ki h doa h thiếu là h mạ h sẽ bị hiêm c m

LỜ G Ớ TH U

Giáo trì h ày được biê soạ th o Chư trì h chi tiết mô đu Mạch Điệ

Tử ba hà h k m th o Chư trì h đào tạo hề Điệ tử công nghiệ trì h độ cao đ

C u tr c c a iáo trì h bao ồm bài Cụ thể hư sau

Bài 1: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor

Bài 2: Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng FET

Bài 3: Mạch khuếch đại dùng OP-amp

Bài 4: Mạch khuếch đại công suất

Bài 5: Mạch ghép transistor hồi tiếp

Bài 6: Mạch dao động

Tác iả i ch thà h cảm u Th y hoa Điệ -Điệ đ biê soạ

h tài liệu iả dạy có liê ua đế mô đu ày trước đó ua hiều iai đoạ

Tác iả i ch thà h cảm Th y Trư ă Tám là iả viê hoa

Cô hệ Trư Đại học C Th là tác iả c a các Giáo trì h: NH N

đồ bộ về hì h ả h c hư c hạ chế về mặt chuyê mô R t mo các

iả viê tro hoa Điệ -Điệ tử và học si h si h viê các lớ đó ó thêm

để Giáo trì h Mạch Điệ Tử ày ày cà hoà thiệ h

Mọi đó ó kiê i vui l trao đ i ua s điệ thoại: 0989297510 hoăc mail: tha h ia 7 @ mail.com

i ch thà h cảm !

Đồng Tháp, ngày 13 tháng 07 năm 2017

Giả viê biê soạ : Phan Thanh Giang

MỤC LỤC



1

2 Bài 1: Mạch khuếch đại tí hiệu h dù Tra sistor

3 Bài 2: Mạch khuếch đại tí hiệu h dù FET

4 Bài 3: Mạch khuếch đại dù OP-amp

5 Bài 4: Mạch khuếch đại cô su t

6 Bài 5: Mạch hé tra sistor hồi tiế

7 Bài 6: Mạch dao độ

8 Tài liệu tham khảo

G ÁO TRÌNH MÔ ĐUN

T n ô đun: M CH Đ N T

Mã ô đun: MĐ 18

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của ô đun:

Vị trí:

à mô đu thuộc hóm các mô đu th c hà h, th c tậ chuyê mô Mô

đu ày được b trí sau khi học o các mô Điệ tử c bả , Đo lư điệ điệ tử, ỹ thuật s

nghĩa và vai trò của ô đun:

à mô đu cu c cho ư i học các kiế th c về các loại mạch khuếch đại, dao độ Mô đu là kiế th c ề tả để hục vụ các mô học, mô

đu chuyê mô chuyê s u th c hà h, th c tậ Do đó, yêu c u ư i học hải hiểu, th c hà h thà h thạo các kỹ ă th o t bài học

Giải thích được uyê l hoạt độ các mạch

Hiểu được uy trì h l , đo thô s các mạch khuyếch đại, mạch dao

độ

n ng:

ử dụ thà h thạo các dụ cụ đo kiểm

iểm tra được các i h kiệ điệ tử

Tí h toá được các thô s mạch khuếch đại, dao độ

thà h thạo được các mạch th o uy trì h

ác đị h hư h và sửa ch a được các mạch điệ tử

N ng c t chủ và tr ch nhiệ :

R luyệ cho học si h thái độ hiêmt c, tỉ mỉ, chí h ác tro học

tậ và tro th c hiệ cô việc

Hiểu và vậ dụ các kiế th c, kỹ ă đ học để á dụ vào các l h v c chuyê mô hề hiệ

Đảm bảo a toà tro th c hà h

Nội dung của ô đun:

Bài ày cu c kiế th c về dạ mạch phân c c và mạch phân giải mạch

tí hiệu xoay chiều c a khuếch đại tí hiệu nh dù BJT

Hướ d cho ư i học tí h toá các thông s c a mạch khuếch đại BJT Hướ d cho ư i học l mạch, đo các thô s c a các mạch

M c ti u:

au khi học o bài ày ư i học có khả ă :

iế th c:

Ph tích được uyê l làm việc c a các mạch m c BJT c bả

Ph biệt đ vào và ra tí hiệu trê s đồ mạch điệ và th c tế th o các tiêu chuẩ mạch điệ

ỹ ă :

iểm tra được chế độ làm việc c a tra sistor th o s đồ thiết kế

Thiết kế, l rá được các mạch khuếch đại dù tra sistor đ iả th o yêu

c u kỹ thuật

Thái độ:

N hiêm t c, tích c c tro th c hà h

Đảm bảo a toà tro th c hà h về ư i, thiết bị, dụ cụ

Chịu trách hiệm với h sả hẩm mì h tạo ra

Có khả ă vậ dụ các kiế th c, k ă đ học để á dụ vào th c tế Nội du bài:

Hì h Tí hiệu ch nhật Hì h Tí hiệu sin

Hì h 1 Một s loại tí hiệu điệ

Tính khuếch đại của B T

Giả sử ta đưa một tí hiệu oay chiều có dạ si , biê độ h vào ch B

c a BJT hư hì h vẽ Ðiệ thế ch B oài thà h h h c c một chiều VB

c có thà h h oay chiều c a tí hiệu vi(t) chồ lê

vB(t)=VB+vi(t)

Hì h 2 Mạch khuếch đại dù c u chia điệ thế

Các tụ C1 và C2 vào và ra được chọ hư thế ào để có thể m

hư i t t - du khá r t h - t s c a tí hiệu Như vậy tác dụ c a các

tụ liê lạc C1, C2 là cho thà h h oay chiều c a tí hiệu đi ua và ă thà h

h h c c một chiều

Tí hiệu tại các chân c a BJT

Hì h 3 Tí hiệu tại các chân B, C, E c a BJT

ề BJT, ư i ta thư dù mạch tư đư kiểu m u re hay mạch

tư đư th o thô s h Có thể mô tả 2 loại mạch tư đư ày hai

dạ đ iả và đ y đ Tuy hiê , tro ội du ày chỉ ét tư đư kiểu

m u re và mô tả th o dạ đ iả hư hì h 4 và hì h 5

Th o kiểu m u re c a dạ đ iả :

Mạch khuếch đại c c hát, thu chung:

a) Mạch c c phát, thu chung b) Mạch tư đư

Hì h 4 Mạch tư ng đư ng khuếch đại c c hát, thu chung

Mạch khuếch đại c c ề chu :

2 Mạch ắc theo kiểu c c E chung

2.1 Mạch khuếch đại c c ph t chung v i kiểu phân c c cố định và ổn định c c ph t

2.1.1 Mạch c bả

Hì h 6 Mạch h c c c đị h và đị h c c hát.

2.1.2 Mạch điện tương đương

Mạch tư đư dạ oay chiều

Hì h 7 Mạch tư đư dạ oay chiều

Ðể tí h t tr ra c a mạch, đ u tiê ta i t t vào ( i=0); á một

uồ iả tư có trị s O vào hía ra hư hì h 8, o lậ tỉ s :

Hì h 8 Mạch tư khi tí h t tr ra o

Khi Vi = 0  ib = 0 ib = 0 (tư đư mạch h ) ê

Chú ý: Tro mạch c bả hì h , ếu ta m c thêm tụ h d CE hư hình 9 hoặc i th ch E u mass hư hì h 10 thì tro mạch tư đư oay chiều sẽ khô c s hiệ diệ c a điệ tr RE như hình 11

Hì h Mạch khuếch đại có tụ h

d

Hì h 10 Mạch khuếch đại E i

u mass

Mạch tư đư oay chiều khi khô có điệ tr RE

Hì h 11 Mạch tư đư oay chiều khi khô có RE

Ph iải mạch, ta tìm được:

Thật ra các kết uả trê có thể suy ra t các kết uả hì h 7 khi RE = 0

2.2 Mạch khuếch đại c c ph t chung v i kiểu phân c c ằng cầu chia điện thế

hư hì h bê dưới

Hì h 12 Mạch khuếch đại dù c u chia điệ thế

2.2 2 Mạch điện tương đương

Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều như bê dưới

Hì h 13 Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều

2.2 C c thông số cơ n

o sá h hì h 7 với hì h 13 ta th y hoà toà i hau ếu thay

RB=R1//R2 ê ta có thể suy ra các kết uả:

Ch : Tro mạch điệ hì h 12, ếu ta m c thêm tụ h d CE

c c hát (hì h 14) hoặc i th c c hát E u mass (hì h 15) thì trong mạch tư đư c khô c s hiệ diệ c a RE

Các kết uả trê v đ khi ta cho RE = 0

Mạch ắc theo kiểu c c C chung

1 Mạch điện cơ n

Mạch c bả hư bê dưới

Hì h 16 Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều

2 Mạch điện tương đương

Mạch tư dư oay chiều

Hì h 17 Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều

Như kết uả được th y h sau, điểm đặc biệt c a mạch ày là độ lợi điệ thế h h và bằ 1, tí hiệu vào và ra cù ha, t tr vào r t lớ và t

tr ra lại r t h ê tác dụ hư biế thế ì các l do trê , mạch c c thu chu thư được dù làm mạch đệm (Buff r) i cho việc truyề tí hiệu đạt hiệu su t cao h t

C c thông số cơ n

Các thô s c a mạch

Mạch c có thể được m c thêm 1 điệ tr RC hư hì h 19 Các cô th c trê v đ khi thay RB = R1//R2 T tr vào i và t tr ra 0 không thay

đ i vì RC khô làm ả h hư đế c c ề và c c hát

Hì h 18 C u chia điệ á Hì h 19 Mạch có RC

4 Mạch ắc theo kiểu c c B chung

4.1 Mạch điện cơ n

Mạch c bả hư bê dưới

Hì h 20 Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều

4.2 Mạch điện tương đương

Mạch tư dư oay chiều

Hì h 21 Mạch tư ng đư ng dạ xoay chiều

4 C c thông số cơ n

5 Th c hành

Bài ày cu c kiế th c về dạ mạch h c c và mạch h iải mạch

tí hiệu oay chiều c a khuếch đại tí hiệu h dù FET

Hướ d cho ư i học tí h toá các thô s c a mạch khuếch đại FET Hướ d cho ư i học l mạch, đo các thô s c a các mạch

Thiết kế, l rá các mạch khuếch đại dù FET th o đ yêu c u kỹ thuật

Đo đạc, kiểm tra, sửa ch a được các mạch điệ tí hiệu h dù FET th o yêu c u kỹ thuật

Thái độ:

N hiêm t c, tích c c tro th c hà h

Đảm bảo a toà tro th c hà h về ư i, thiết bị, dụ cụ và th c hiệ t t

về a toà vệ si h cô hiệ

Chịu trách hiệm với h sả hẩm mì h tạo ra

Có khả ă vậ dụ các kiế th c, k ă đ học để á dụ vào th c tế Nội du bài:

N ư i ta c có thể dù FET để khuếch đại tí hiệu h hư BJT Tro l c đó BJT, s thay đ i d điệ ra (d c c thu) được điều khiể

bằ d điệ vào (d c c ề ), thì FET, s thay đ i d điệ ngõ ra (d c c thoát) được điều khiể bằ một điệ thế h vào (hiệu thế c

uồ GS) Ở BJT ta có độ lợi d điệ  thì FET có độ truyề d m

ới tí hiệu h , mạch tư đư oay chiều c a FET hư hì h 1 a, tro

đó r là t tr vào c a FET

Hì h 1 Mach tư đư oay chiều c a FET

Ở JFET, r khoả hà chục đế hà trăm M, tro l c MO FET thư hà trăm đế hà à M Do đó, th c tế ư i ta có thể b r trong mạch tư đư hì h 1 b

Giá trị rd và gm thư được hà sả u t cho biết Nếu tro mạch thiết kế,

RD (điệ tr i t c c thoát lê uồ ) khô lớ l m (vài k), ta có thể b rdtro mạch tư đư hì h 1 c

1 Mạch khuếch đại c c nguồn chung

1.1 Mạch điện cơ n

Mạch c bả hư hì h bê dưới

Hì h 2 Mạch dù c u chia điệ thế với RS đị h c c uồ

1.2 Mạch điện tương đương

Mạch tư đư oay chiều

Hì h 3 Mạch tư đư oay chiều với RS đị h c c uồ

Hì h 4 Mạch c c thoát chu

2.2 Mạch điện tương đương

Mạch tư đư oay chiều

T tr ra: Ta th y RS so so với rd và so so với uồ d điệ

gmvgs Nếu ta thay thế uồ d điệ ày bằ một uồ điệ thế i tiế với điệ tr 1/ m và đặt uồ điệ thế ày bằ 0 tro cách tí h 0, ta tìm được t g

tr ra c a mạch:

Z0 = RS //rd // 1/gm Mạch khuếch đại c c cổng chung

1 Mạch điện cơ n

Mạch c bả hư hì h bê dưới

Hì h Mạch c c c chu

2 Mạch điện tương đương

Mạch tư đư oay chiều

Hì h 7 Mạch c c c chu

C c thông số cơ n

Các thô s c bả c a mạch

T mạch tư đư oay chiều:

Nếu đưa rd vào mạch tư đư thì:

4 Th c hành

OP-Bài ày cu c kiế th c về dạ mạch phân c c và mạch phân giải mạch

tí hiệu xoay chiều c a khuếch đại tí hiệu nh dù OP-Amp

Hướ d cho ư i học tí h toá các thông s c a mạch khuếch đại Amp

OP-Hướ d cho ư i học l mạch, đo các thô s c a các mạch

Đảm bảo a toà tro th c hà h về ư i, thiết bị, dụ cụ và th c hiệ t t

về an toà vệ sinh công nghiệ

Chịu trách hiệm với h sả hẩm mì h tạo ra

Có khả ă vậ dụ các kiế th c, k ă đ học để á dụ vào th c tế Nội du bài:

1 h i niệ

1.1 Gi i thiệu về C OP-Amp

Op-Am là viết t t c a Operational Amplifier, là một mạch điệ tử có

ch c ă khuyếch đại tí hiệu (Tí hiệu đ y được hiểu chu là tí hiệu điệ bao ồm cả d điệ và điệ á ) O -Amp không h t thiết hải là một C (Integrated circuit – mạch tích hợ ) hư hiệ ay O Am C được h cậ r t

rộ r i

Thô thư , Op-Am thư bao ồm:

2 Pin (chân) i với uồ ( ếu hì vào datash t sẽ được hi là + và - hoặc là CC và VEE)

2 Pin cho ut (bao ồm một đ u m và một đ u dư và thư được hi tro datash t với ch i + và i -)

Cu i cù là Out ut Pi để đưa tí hiệu đ ử l ra (thư được kí hiệu là out hoặc là o)

Một s loại O -Am trê th c tế:

oại 8 i s- 2 O Am tro , 2 i s cho uồ

oại 8 i s- 1 O Am tro , 2 i s cho uồ , c lại là để ti h chỉ h tí hiệu

oại 14 i s- có 4 O Am tro , 2 i s cho uồ

Hì h 1 Hì h dạ IC UA741 s dồ kh i

Th t ch c a C 741:

Pin 1, Offset N1, Used to set offset voltage if required

Pin 2, Inverting Input (IN-), The Inverting pin of the Op-Amp

Pin 3, Non- Inverting Input (IN+), The Non-Inverting Pin of the Op-Amp Pin 4, Vcc-, Connected to negative rail or ground

Pin 5, Offset N2, Used to set offset voltage if required

Pin 6, Output, Output pin of the Op-Amp

Pin 7, Vcc+, Connected to positive rail of supply voltage

Pin 8, NC, No connection

1.2 Thông số k thuật

Tro chư ày, ta khảo sát o -am trạ thái l tư au đ y là các đặc tí h c a một o -am l tư :

- Ðộ lợi v h A (o loo ai ) bằ vô c c

- Bă t rộ t 0Hz đế vô c c

- T tr vào bằ vô c c

- T tr ra bằ 0

- Các hệ s  bằ vô c c

- hi vào 0 volt, ra luô 0 volt

Ðư hiê một o -am th c tế khô thể đạt được các trạ thái l tư

- Zi ê khô có d điệ chạy vào o -am t các vào

- Z0 0 ê ra v0 khô bị ả h hư khi m c tải

- ì A r t lớ ê hải dù o -am với hồi tiế m ới hồi tiế m, ta có hai dạ mạch khuếch đại că bả sau:

VOut = Vin

D điệ (Mạch đệm)

VOut = -Rf (V1/R1 +

V2/R2 + + Vn/Rn ). huếch Đại

t

Hì h 2 Hệ s khuếch đại VOut/Vin

2 Mạch khuếch đại đ o (Inverting Amplifier)

- Zf đó vai tr mạch hồi tiế m f cà lớ (hồi tiế m cà h ) độ khuếch đại c a mạch cà lớ

- Khi Zf và Zi là điệ tr thu thì O -Am có tí h khuếch đại cả điệ thế một chiều

Mạch khuếch đại không đ o Non_inverting A p ifier)

- Zf c đó vai tr hồi tiế m Ðể tă độ khuếch đại AV, ta có thể tă

Zf hoặc iảm i

- Mạch khuếch đại cả tí hiệu một chiều khi f và Zi là điệ tr thu Mạch

c i uyê tí h ch t khô đảo và có cù cô th c với trư hợ c a tí hiệu oay chiều

4 M CH HU CH Ð V A ifferential Amplifier)

Dạ mạch că bả :

Hì h 5 Dạ mạch vi sai

Có 2 hư há l y tí hiệu ra:

- Phư há ra visai: Tí hiệu được l y ra i a 2 c c thu

- Phư há ra đ c c: Tí hiệu được l y i a một c c thu và mass Mạch được h c c bằ 2 uồ điệ thế đ i ( m, dư ) để có các điệ thế c c ề bằ 0volt

N ư i ta h biệt 3 trư hợ :

4.1 hi tín hiệu vào V 1 = V 2 cùng i n độ và cùng pha)

Do mạch đ i , tí hiệu ra va = vb Như vậy: va = AC V1 và

vb = AC V2

Tro đó AC là độ khuếch đại c a một BJT và được ọi là độ lợi cho tí hiệu chung (common mode gain)

Do V1 = V 2 nên va = vb ậy tí hiệu ra visai: va - vb = 0

4.2 hi tín hiệu vào có dạng visai

Lúc này V1 = - V2 (cù biê độ hư ược ha)

4.3 Trường hợp tín hiệu vào ất kỳ

Thô thư |A VS | >>|A C |

5 Mạch à to n

Ð y là các mạch điệ tử đặc biệt tro đó s liê hệ i a điệ thế vào và ngõ

ra là các hư trì h toá học đ iả

5.1 Mạch cộng