Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện – Điện tử - Trình độ: Cao đẳng, Trung cấp) - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM

Giáo trình Điện tử cơ bản được biên soạn cho hệ Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử, là tài liệu phục vụ hoạt động giảng dạy và học tập của giảng viên và sinh viên. Nội dung giáo trình trình bày những khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt của một số linh kiện điện tử thông dụng, giúp SV phân tích được các mạch điện tử cơ bản. Phần thực hành hướng dẫn đo kiểm, lắp ráp, sửa chữa các mạch điện tử cơ bản sử dụng các linh kiện bán dẫn: diode, transistor, OPAMP và các linh kiện điện tử cơ bản khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG VINATEX TP.HCM

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày …tháng năm… ……… của ………

TP.HCM, năm 2017

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Giáo trình ĐIỆN TỬ CƠ BẢN biên soạn cho hệ Cao đẳng ngành Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử, là tài liệu phục vụ hoạt động giảng dạy và học tập của giảng viên và sinh viên

Nội dung giáo trình trình bày những khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt của một số linh kiện điện tử thơng dụng, giúp SV phân tích được các mạch điện tử cơ bản Phần thực hành hướng dẫn đo kiểm, lắp ráp, sửa chữa các mạch điện tử cơ bản sử dụng các linh kiện bán dẫn: diode, transistor, OPAMP và các linh kiện điện tử cơ bản khác

Giáo trình phù hợp chương trình mơn học, đáp ứng chất lượng đào tạo

Giáo trình cĩ thể dùng để tham khảo cho các hệ Trung cấp, Cao đẳng, ngành điện – điện

tử nĩi chung

Mong được sự đĩng gĩp ý kiến quí báu của đọc giả để giáo trình ngày càng phong phú

và hồn thiện hơn

Tp HCM, tháng 9 năm 2010

Người soạn Ngô Thanh Nhân

Trang Chương I – LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG

Chương III – TRANSISTOR

Chương IV - MẠCH KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT

Chương V – OP-AMP – KHUẾCH ĐẠI VÀ ỨNG DỤNG

5 Mạch khuếch đại không đảo (Non-inverting amplifier) 30

Tên môn học: ĐIỆN TỬ CĂN BẢN

Mã môn học: MH11

Thời gian thực hiện môn học: 75 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm,

thảo luận, bài tập: 55 giờ; Kiểm tra: 05 giờ)

+ Vận dụng phương pháp đo kiểm thành thạo

+ Lắp ráp, sửa chữa, làm mạch in các mạch điện tử cơ bản sử dụng các linh kiện bán dẫn: diode, transistor, OPAMP và các linh kiện điện tử cơ bản khác

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Nhận thức được ý nghĩa, giá trị khoa học của môn học

+ Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động

và sáng tạo trong học tập

III Nội dung môn học:

1 Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

- Sử dụng phương pháp ngoại quan đọc chính xác giá trị điện trở và tụ điện, cuộn cảm

- Vận dụng được các công thức để tính toán trị số điện trở, điện dung và điện cảm

- Sử dụng các loại điện trở, tụ điện và cuộn cảm phù hợp và đúng với nhu cầu thực tế của mạch điện

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung chương:

2.2.3 Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện

2.2.4 Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện

2.2.5 Lắp tụ

2.3 Cuộn dây

1 Mục tiêu chương:

- Trình bày và phân tích được hoạt động của bán dẫn loại P, N

- Trình bày được nguyên lý hoạt động của tiếp giáp P-N, hoạt động Diode

- Xác định và phân biệt các loại Diode

- Vẽ và phân tích được đặc tuyến Volt-Ampere của Diode

- Đọc được trị số diode Zener theo vòng màu và theo mã

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung chương:

2.1 Khái niệm chất bán dẫn

2.2 Cấu tạo - ký hiệu - hình dáng

2.3 Nguyên lý hoạt động - thông số kỹ thuật

2.4.1 Mạch chỉnh lưu nửa sóng (một bán kỳ)

2.4.2 Chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa

2.4.3 Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode

- Trình bày được ký hiệu, hình dáng, tên gọi của transistor

- Vẽ và phân tích được đặc tuyến Volt-Ampe của transistor lưỡng cực BJT

- Đọc và phân tích được các thông số cơ bản của transistor trên Datasheet

- Trình bày được sơ đồ nguyên lý các mạch khuếch đại dùng transistor

- Trình bày được nguyên lý hoạt động các mạch khuếch đại dùng transistor

- Phân tích được sơ đồ mạch khuếch đại sử dụng transistor

- Tính toán được các thông số cơ bản của mạch

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung chương:

2.1 Cấu tạo - ký hiệu - hình dáng

2.2 Nguyên lý hoạt động - thông số kỹ thuật Thời gian: 01 giờ

2.3 Phân cực transistor – các kiểu ráp mạch Thời gian: 02 giờ

2.3.1 Phân cực cố định

2.3.2 Phân cực ổn định cực phát

2.3.3 Phân cực bằng cầu chia thế

2.3.4 Phân cực với hồi tiếp điện thế

2.5 Các mạch ứng dụng của BJT Thời gian: 01 giờ

1 Mục tiêu chương:

- Trình bày và phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động , ký hiệu hình dáng của Opamp

- Đọc và phân tích được các thông số cơ bản của Opamp trên Datasheet

- Trình bày được sơ đồ nguyên lý các mạch khuếch đại đảo và không đảo

- Trình bày được nguyên lý hoạt động các mạch ứng dụng của Opamp

- Tính toán được các thông số cơ bản của mạch

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung chương:

2.1 Cấu tạo - ký hiệu - hình dáng

2.2 Nguyên lý hoạt động - thông số kỹ thuật

2.3.1 Mạch khuếch đại đảo (inverting amplifier)

2.3.2 Mạch khuếch đại không đảo (Non-inverting amplifier)

2.4 Các trạng thái bão hòa

- Xác định và đọc được các thông số trên linh kiện

- Đo kiểm, xác định vị trí chân của các linh kiện

- Sử dụng thành thạo đồng hồ đo VOM và dao động ký

- Kiểm tra sự hoạt động của linh kiện

- Thực hiện được các mạch in đơn giản

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung bài:

2.1 Sử dụng VOM, dao động ký, testboard và các thiết bị thực tập

2.2 Đo kiểm các linh kiện thực tập

- Đo kiểm và đọc các thông số thành thạo

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung bài:

2.2 Mạch nắn điện bán kỳ – toàn kỳ dùng Diode Thời gian: 04 giờ

1 Mục tiêu bài:

- Trình bày được chức năng của mạch, phân cực, khuếch đại, dao động đa hài

- Lắp ráp được mạch, thao tác đúng kỹ thuật

- Đo kiểm và đọc các thông số thành thạo

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung bài:

2.2 Mạch khuếch đại Thời gian: 05 giờ

1 Mục tiêu bài:

- Trình bày được chức năng của mạch phát FM-Micro vô tuyến

- Phân biệt được các dạng mạch FM kiểu 1, kiểu 2

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của Transistor C1815, cuộn dây

- Ráp được mạch micro vô tuyến, kiểm tra hoạt động và phân tích sai hỏng

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung bài:

1 Mục tiêu bài:

- Trình bày được chức năng của các loại mạch khuếch đại Opamp

- Trình bày và phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại đảo, không đảo

và vi sai

- Ráp, đo và kiểm tra được mạch khuếch đại đảo, không đảo và vi sai

- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

2 Nội dung bài:

2.1 Các chế độ hoạt động Thời gian: 05 giờ

IV Điều kiện thực hiện môn học:

1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Xưởng thực hành điện điện tử

2 Trang thiết bị máy móc: Máy tính, màn hình LCD, bộ thực hành điện tử cơ bản, bộ thực hành điện tử tương tự, các linh kiện điện tử mẫu

3 Học liệu, dụng cụ, nguyên phụ liệu: Tài liệu hướng dẫn môn học, giáo trình môn học, tài liệu tham khảo, dụng cụ đo kiểm, dây dẫn nối

4 Các điều kiện khác: Phần mềm chuyên dụng

V Nội dung và phương pháp, đánh giá:

1 Nội dung đánh giá:

Đánh giá thông qua bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ, kiểm tra kết thúc môn học sinh viên cần đạt các yêu cầu sau:

- Ký hiệu, công dụng, cấu tạo và hoạt động của các loại điện trở, tụ điện và cuộn cảm

- Các loại điện trở, tụ điện và cuộn cảm phù hợp và đúng với nhu cầu thực tế của mạch điện

- Sơ đồ nguyên lý các mạch khuếch đại dùng transistor

- Tính toán được các thông số cơ bản của mạch

- Chấp hành nội quy, quy chế của nhà trường

- Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

- Chuẩn bị đầy đủ nội dung tự học, tự nghiên cứu

- Tham gia đầy đủ thời lượng của môn học, tích cực trong giờ học

- Điểm trung bình các điểm kiểm tra là trung bình cộng của các điểm kiểm tra thường xuyên, điểm kiểm tra định kỳ và tự nghiên cứu theo hệ số của từng loại điểm Trong đó điểm kiểm tra thường xuyên, điểm tự nghiên cứu được tính hệ số 1, điểm kiểm tra định

kỳ được tính hệ số 2

VI Hướng dẫn thực hiện môn học:

1 Phạm vi áp dụng môn học: Chương trình môn học được sử dụng để giảng dạy trình

độ cao đẳng, trung cấp

2 Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học:

- Đối với giảng viên:

+ Trước khi giảng dạy, giảng viên cần chuẩn bị đầy đủ điều kiện giảng dạy lý thuyết

và thiết bị thực hành, hồ sơ bài giảng, phương tiện hỗ trợ, chú trọng sử dụng các phương pháp dạy học tích cực nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy

+ Hướng dẫn sinh viên phương pháp học tập, tự học, tự nghiên cứu, tự rèn luyện tay nghề

- Đối với sinh viên:

+ Tham dự ít nhất 70% thời gian học lý thuyết và làm đầy đủ các bài tập, các yêu cầu của môn học được quy định trong chương trình môn học

+ Chuẩn bị nội dung thảo luận nhóm, nội dung tự học tự nghiên cứu khi tới lớp + Xây dựng kế hoạch tự học, tự nghiên cứu cho cá nhân

3 Những trọng tâm cần chú ý:

- Các mạch phân cực cho BJT

- Các kiểu mạch khuếch đại

- Mạch khuếch đại đảo, không đảo và vi sai

4 Tài liệu tham khảo:

[1] Giáo trình điện tử cơ bản – TLLHNB

[2] Giáo trình thực tập điện tử cơ bản – TLLHNB

[3] Nguyễn Viết Nguyên - Linh kiện điện tử và ứng dụng - NXB Giáo dục, 2002 [4] Đỗ Xuân Thụ - Kỹ thuật điện tử - NXB Giáo dục, 1999

Chương I – LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG

1 Điện trở

1.1 Khái niệm về điện trở

Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

1.2 Hình dáng và ký hiệu :

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử

Trở sứ công suất lớn , trị số được ghi trực tiếp

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý

1.3 Đơn vị của điện trở

Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω

Hệ số Vạch

3 (4)

Dung sai Vạch

4 (5)

* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu :

* Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác )

1.5 Phân loại điện trở

2.1 Cấu tạo của tụ điện

Hình dạng của tụ gốm Hình dạng của tụ hoá

2.3 Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện

* Điện dung :Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực

* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường

dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF)

1 Fara = 106 µFara = 109nF = 1012pF

* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

2.4 Sự phóng nạp của tụ điện

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chất này mà tụ

có khả năng dẫn điện xoay chiều., cách ly điện 1 chiều

2.5 Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện

* Với tụ hoá :Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ

Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V Tụ xoay sử dụng trong Radio

* Với tụ giấy , tụ gốm :Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu

 Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )

 Chữ K hoặc J hoặc M ở cuối là chỉ sai số 5% , 10% , 20% của tụ điện

Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi không khí, L2

là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây

lõi thép kỹ thuật

Tính chất nạp , xả của cuộn cảm

Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại (hiên tượng cuộn dây xả điện.)

* Biến áp

Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp ( lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit

Ký hiệu của biến áp

* Phân loại biến áp

 Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Biến áp nguồn Biến áp nguồn hình xuyến

 Biến áp xung & Cao áp

Biến áp xung Cao áp

Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các

bộ nguồn xung , biến áp cao áp lõi biến áp xung làm bằng ferit , do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công xuất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công suất mạnh gấp hàng chục lần

Chương II – DIODE

1 Chất bán dẫn

Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor,

IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay

2 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

3 Phân cực cho Diod

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có dòng

đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

4 Phân loại diode

Hình dáng Diode Zener ( Dz )

* Diode Thu quang ( Photo Diode )

Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode

Ký hiệu của Photo Diode

* Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )

Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

Diode phát quang LED

* Diode Varicap ( Diode biến dung )

Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode

* Diode xung

Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường nhiều lần.Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng

Ký hiệu của Diode xung

* Diode tách sóng

Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu

Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu RL là: Vdcm=Vm – 0.7V

Và điện thế đỉnh phân cực nghịch ở mỗi diode khi ngưng dẫn là:

VRM =Vdcm+Vm=2Vm-0,7V Dạng sóng thường trực ở 2 đầu RL :

Vdcm =Vm-2VD=Vm-1.4V

với

5.4 Chỉnh lưu với tụ lọc

Do điện thế đỉnh tối đa là Vdcm nên điện thế trung bình tối thiểu là

Vdcmin=Vdcm-Vr(p-p)

6.1 Diode zener với điện thế ngõ vào V i và tải R L cố định

Khi Vi và RL cố định, sự phân tích mạch có thể theo 2 bước:

- Xác định trạng thái của diode zener bằng cách tháo rời diode zener ra khỏi mạch và tính hiệu thế

V ở hai đầu của mạch hở

- Dùng mạch tương đương thích hợp để tìm các thông số chưa biết

Công suất tiêu tán bởi diode zener được xác định bởi

Pz =Vz.Iz

6.2 Nguồn Vi cố định và R L thay đổi

Khi Vi cố định, trạng thái ngưng hoặc dẫn của diode zener tùy thuộc vào điện trở tải RL , RL phải được chọn trong khoảng RLmin và RLmax

6.3 Tải R L cố định, điện thế ngõ vào Vi thay đổi

Nếu ta giữ RL cố định, Vi phải đủ lớn thì zener mới dẫn điện Ta phải tìm trị số tối thiểu và

tị số tối đa của Vi

7 Mạch chỉnh lưu bội áp

7.1 Chỉnh lưu tăng đôi điện thế

- Chỉnh lưu tăng đôi điện thế một bán kỳ

Ta cũng có thể mắc mạch chỉnh lưu tăng đôi điện thế theo chiều dương

- Mạch chỉnh lưu tăng đôi điện thế 2 bán kỳ

7.2 Mạch chỉnh lưu tăng ba, tăng bốn

Chương III – TRANSISTOR

1 Cấu tạo của Transistor

Có nhiều loại Transistor : loại 2 mối nối P-N (BJT : Bipolar Junction Transistor), loại đơn nối P-N (UJT : Uni Junction Transistor), loại hiệu ứng điện trường (FET : Field Effect Transistor), loại hiệu ứng điện trường Oxide kim loại (MOSFET : Metal Oxide Field Effect Transistor)

Transistor BJT gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

Cấu tạo Transistor

 B ( Base ) : cực nền (gốc)

 E ( Emitter ) : cực phát

 C ( Collector ) : cực thu (góp)

2 Ký hiệu & hình dáng Transistor (BJT)

Ký hiệu của Transistor

Transistor công suất nhỏ Transistor công suất lớn

 Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828,

và D là Transistor ngược NPN Các Transistor A và C thường có công suất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công suất lớn và tần số làm việc thấp hơn