Ki thuat dien tu c

Tính dẫn ñiện của vật chất có thể thay ñổitheo một số thông số của môi trường như nhiệt ñộ, ñộ ẩm, áp suất … mang ñiện Vật chất ñược cấu thành bởi các hạt mang ñiện: Hạt nhân ñiện tích

K thu t ñi n t

Linh kiện ñiện tử

 Chương 7: Đại số Boole và các cổng logic

 Chương 8: Tối thiểu hóa hàm Boole

Diod chỉnh lưu

Diode tách sóng

Diode ổn áp (diode Zener)

Diode biến dung (diode varicap hoặc varactor)

Diode hầm (diode Tunnel)

Tính dẫn ñiện của vật chất có thể thay ñổi

theo một số thông số của môi trường như

nhiệt ñộ, ñộ ẩm, áp suất …

mang ñiện

Vật chất ñược cấu thành bởi các hạt mang ñiện:

Hạt nhân (ñiện tích dương)

ðiện tử (ñiện tích âm)

ρ↓ ρ↓

Chất cách ñiện Chất bán dẫn

Giãn ñồ năng lượng của vật chất

 Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa ñiện tử và hạt nhân.

 Vùng tự do: ðiện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển.

 Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng ñể chuyển ñiện tử từ vùng hóa trị sang vùng tự do

Chương 1: Chất bán dẫn và Diode

Chất bán dẫn thuần: n=p.

Chất bán dẫn tạp loại N:

 Pha thêm chất thuộc nhóm V trong bảng tuần hoàn Mendeleev

vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Phospho vào Si.

 Nguyên tử tạp chất thừa 1 e lớp ngoài cùng liên kết yếu với hạt

nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng lượng yếu

 p>n

Âm nguồn thu hút hạt mang ñiện tích dương (lỗ trống)

Dương nguồn thu hút các hạt mang ñiện tích âm (ñiện tử)

Vùng trống càng lớn hơn.

Gần ñúng: Không có dòng ñiện qua diode khi phân cực ngược.

Dòng ñiện này là dòng ñiện của các hạt thiểu số gọi là dòng trôi.

Giá trị dòng ñiện rất bé.

E

Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường

E như hình vẽ.

ðiện trường này hút các ñiện

tử từ âm nguồn qua P, qua N

về dương nguồn sinh dòng ñiện theo hướng ngược lại

Ing -e

Phân cực thuận cho diode

Âm nguồn thu hút hạt mang

ñiện tích dương (lỗ trống)

Dương nguồn thu hút các hạt

mang ñiện tích âm (ñiện tử)

Vùng trống biến mất.

Dòng ñiện này là dòng ñiện của các hạt ña số gọi là dòng khuếch tán.

Giá trị dòng ñiện lớn.

E

Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường

E như hình vẽ.

ðiện trường này hút các ñiện

tử từ âm nguồn qua P, qua N

về dương nguồn sinh dòng

ñiện theo hướng ngược lại

Ith -e

Nhiệt ñộ tuyệt ñối: T ( 0 K).

ðiện áp trên diode: U.

Dòng ñiện ngược bão hòa: IS chỉ phụ thuộc nồng ñộ tạp chất, cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như hằng số).

trôi, dòng rò Ig, có giá trị bé.

Gọi ñiện áp trên 2 cực của diode là U

Dòng ñiện tổng cộng qua diode là:

Khi phân cực cho diode (I,U≠0):

ðặc tuyến tĩnh và các

tuyến Volt-Ampe của diode:

I=Is(eqU/kT-1)

ðoạn AB (A’B’): phân cực thuận,

U gần như không ñổi khi I thay ñổi.

Ge: U~0.3V Si: U~0.6V.

ðoạn làm việc của diode chỉnh lưu

ðoạn CD (C’D’): phân cực ngược,

U gần như không ñổi khi I thay ñổi ðoạn làm việc của diode zener

ðiện trở một chiều: Ro=U/I

Diode tần số cao, diode tần số thấp

Dòng ñiện tối ña: IAcf

Diode công suất cao, trung bình, thấp

Hệ số chỉnh lưu: Kcl=Ith/Ing=Rng/Rth.

Kclcàng lớn thì diode chỉnh lưu càng tốt

Một số ứng dụng của Diode

Mạch lọc tụ C Ổn áp bằng diode zener

Kỹ thuật điện tử Chương 2 BJT

Nội dung

Cấu tạo BJT

BJT (Bipolar Junction Transistors)

Cho 3 lớp bán dẫn tiếp xúc công nghệ liên tiếp

nhau.

Các cực E: Emitter, B: Base, C: Collector.

Điện áp giữa các cực dùng để điều khiển dòng

E

Ký hiệu

B C

Chiều dòng, áp của các BJT

B

C E

IB-

+

+ -

+

- VCE

B

C E

IB-

+

+

+ V EC -

IBVùng bão hòa

Vùng cắt I B = 0

Chú ý khi phân cực cho chế độ khuếch đại:

Tiếp xúc B-E được phân cực thuận

Tiếp xúc B-C được phân cực ngược

Vì tiếp xúc B-E như một diode, nên để phân cực cho BJT, yêu cầu VBE≥Vγ.

Đối với BJT Ge: Vγ~0.3V

Đối với BJT Si: Vγ~0.6V

Đường tải tĩnh và điểm làm

việc tĩnh của BJT

Đường tải tĩnh được vẽ

trên đặc tuyến tĩnh của

BJT Quan hệ: IC=f(UCE)

Điểm làm việc tĩnh nằm

trên đường tải tĩnh ứng

với khi không có tín hiệu

Giao điểm giữa đường tải

tĩnh với đặc tuyến BJT của

Phân cực bằng dòng cố định

Tính ổn định nhiệt

Khi nhiệt độ tăng, IC tăng, điểm làm việc di chuyển từ A sang A’ BJT dẫn càng mạnh, nhiệt độ trong BJT càng tăng, càng làm IC tăng lên nữa

Nếu không tản nhiệt ra môi trường, điểm làm việc có thểsang A’’ và tiếp tục

Vị trí điểm làm việc thay đổi, tín hiệu ra bị méo

Trường hợp xấu nhất có thểlàm hỏng BJT

A A’

Tìm IB, IC, VCEvà công suất tiêu tán của BJT.

Để BJT họat động ở chế độ khuếch đại, chọn UBE=Vγ

A(6V,4mA)

6

40µA 4

Phân cực bằng điện áp hồi tiếp

Áp dụng KLV cho vòng I:

IB=(UCE-UBE)/RB

Áp dụng KLI cho nút C:

I=IB+IC=IE

Áp dụng KLV cho vòng II:

 UCE giảm xuống UCEA’.

 Mà IB=(UCE-UBE)/RB Nên IB

và UBE giảm, dẫn đến ICgiảm trở lại.

 Điểm làm việc từ A’ lại trở

về A.

 Mạch ổn định nhiệt.

Phân cực bằng điện áp hồi tiếp

Hồi tiếp:

Lấy 1 phần tín hiệu ngõ ra, đưa ngược về ngõ vào

Hồi tiếp dương:

tín hiệu đưa về cùng pha với ngõ vào

ứng dụng trong mạch dao động

Hồi tiếp âm:

tín hiệu đưa về ngược pha với ngõ vào

dùng để ổn định mạch

giảm hệ số khuếch đại

Phân cực bằng điện áp hồi tiếp

Mạch hồi tiếp âm điện áp bằng cách lấy điện áp UCE đưa vềphân cực UBEcho BJT

Mạch ổn định nhiệt nhưng hệ

số khuếch đại giảm

Khắc phục:

 Tách RBthành 2 điện trở và nối với tụ C xuống masse

 Tụ C gọi là tụ thoát tín hiệu xoay chiều.

 Tín hiệu đưa về thoát xuống masse theo tụ C mà không được đưa về cực B của BJT

1

,

B B B B ng B B B B CC hm B

R R R R R R R R R V U V

+

=

= +

=

=

 Phương trình tải tĩnh:

VCC=IC(RC+RE/α)+UCE.

Là phương trình đường thẳng.

Phân cực tự động

Tính ổn định nhiệt

 Khi nhiệt độ tăng, IC tăng từ ICA

sang ICA’, điểm làm việc di

chuyển từ A sang A’ IC tăng

Mạch ổn định nhiệt bằng hồi tiếp

âm dòng điện emitter qua RE

REgọi là điện trở ổn định nhiệt

RE càng lớn thì mạch càng ổn định

Mạch khuếch đại dùng BJT

Các cách mắc mạch BJT

E-C (Emitter Common).

Vào B ra C, E chung vào

vào

ra

E

B C

Mô hình Π:

BJT được thay bằng mạch tương đương sau

Dùng trong sơ đồ E-C và C-C

Quy tắc vẽ sơ đồ tương đương tín

hiệu xoay chiều

Đối với tín hiệu xoay

E

AC

R1 C1

R4

R3

R2 C2

E

AC

R1 C1

R4

R3

R2 AC

 RC: Tải cực C.

 RE: Ổn định nhiệt.

 Rt: Điện trở tải.

 en, Rn: Nguồn tín hiệu và điện trở trong của nguồn.

 C1, C2: Tụ liên lạc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi qua.

 CE: Tụ thoát xoay chiều, nâng cao hệ số khuếch đại toàn mạch.

Mạch khuếch đại E-C

Sơ đồ tương đương

Mạch khuếch đại E-C

Hệ số khuếch đại dòng điện:

Gọi KIlà hệ số khuếch đại dòng điện:

Ta có:

V t v t C I

v v B v v B v v

v

t t C B t t C B t

t

r

r R R R R K

R r i i r i R

i

u

R R R i i R R i R

i

u

).

//

(

.

.

//

//

.

β

β β

i

idòngvào

dòngra

Mạch khuếch đại E-C

Hệ số khuếch đại điện áp:

Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp:

Ta có:

n v

t I n v v

t t U

n v v n

v

n v

t t r

RR

RKRRi

RiK

RRienRR

ei

Riu

+

=+

=

+

=

⇒+

=

=

.)(

)(

n

r U

e

u ápvào

Mạch khuếch đại E-C với KI, KU có dấu âm nên tín hiệu ngõ ra ngược pha với tín hiệu ngõ vào.

Điện trở vào và điện trở ra của mạch E-C có giá trị trung bình trong các sơ đồ khuếch đại.

chiều, cho tín hiệu

xoay chiều đi qua

Hệ số khuếch đại dòng điện:

Gọi KIlà hệ số khuếch đại dòng điện:

Ta có:

v t C I

v v E v v E v v v

t t C E t t C E t t r

r R R R R K

R r i i r i R i u

R R R i i R R i R i u

).

//

(

.

.

//

//

.

α

α α

i

idòngvàodòngra

Mạch khuếch đại B-C

Hệ số khuếch đại điện áp:

Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp:

Ta có:

n v

t I n v v

t t U

n v v n

v

n v

t t

r

RR

RKRRi

RiK

RRienRR

=

+

=

⇒+

=

=

.)(

)(

n

r U

e

u ápvào

ápra

KI~1 nhưng Rt>>Rv, Rnnên KU>1 : mạch khuếch đại điện áp.

Mạch khuếch đại B-C

Hệ số khuếch đại công suất:

KP=KU.KI

Pha của tín hiệu:

KI>0 nên tín hiệu ngõ

ra cùng pha tín hiệu ngõ vào

Mạch khuếch đại B-C

Nhận xét:

Mạch khuếch đại B-C có biên độ Ki<1, KU>1

nên mạch không khuếch đại dòng điện, chỉ

khuếch đại điện áp.

Mạch khuếch đại B-C với KI, KU có dấu

dương nên tín hiệu ngõ ra cùng pha với tín

hiệu ngõ vào.

Điện trở vào của mạch B-C có giá trị nhỏ nhất

trong các sơ đồ khuếch đại.

Mạch khuếch đại C-C

Sơ đồ mạch

Tác dụng linh kiện:

RB1, RB2: Phân cực cho BJT Q

Hệ số khuếch đại dòng điện:

Gọi KIlà hệ số khuếch đại dòng điện:

Ta có:

v t E I

v v B v v B v v

v

t t E B t

t E E t

t

r

r R R R R K

R r i i r i R

i

u

R R R i i

R R i R

i

u

).

.

//

) 1 ( //

i

idòngvào

dòngra

Mạch khuếch đại C-C

Hệ số khuếch đại điện áp:

Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp:

Ta có:

t I t

t U

n v v n

v

n v

t t r

RR

RKRRi

RiK

RRienRR

ei

Riu

+

=+

=

+

=

⇒+

=

=

.)(

)(

n

r U

e

u ápvào

ápra

KI~(1+β), Rv~rv~(1+β)RE//Rt>>Rn nên KU~1: không khuếch đại điện áp

Mạch khuếch đại C-C với KI, KU có dấu dương nên tín hiệu ngõ ra cùng pha với tín hiệu ngõ vào.

Điện trở vào của mạch C-C có giá trị lớn nhất trong các sơ đồ khuếch đại Mạch này dùng phối hợp trở kháng rất tốt.

Phương pháp ghép các tầng khuếch đại

Ghép tầng

Yêu cầu mạch khuếch đại từ tín hiệu rât nhỏ ở đầu vào thành tín hiệu rất lớn ở đầu ra Không thể dùng 1 tầng khuếch đại mà phải dùng nhiều tầng

Giải pháp: Ghép tầng

Hệ số khuếch đại bằng tích các hệ số khuếch đại các tầng

Ghép tầng bằng tụ

Ưu: Đơn giản, cách ly thành phần 1 chiều giữa các tầng

Nhược: Suy giảm thành phần tầng số thấp

Công suất ra tải.

Công suất tiêu thụ

BJT làm việc với cả hai bán kỳ của tín hiệu vào

Ưu: Hệ số méo phi tuyến nhỏ

Nhược: Hiệu suất thấp η<50%

Chế độ B:

BJT chưa được phân cực, BJT làm việc với một bán

kỳ của tín hiệu vào

Ưu: Hiệu suất cao, η~78%

Nhược: Méo phi tuyến

Chế độ AB:

Là chế độ trung gian giữa chế độ A vfa chế độ B

BJT được phân cực yếu

Chế độ C:

BJT chỉ làm việc với 1 phần của 1 bán kỳ

Hiệu suất cao, η~100% Dùng cho mạch tần số cao

Khuếch đại công suất chế độ A

Nhược: Yêu cầu điện trở tải phải lớn thì công

suất ra mới lớn Dùng cho mạch công suất nhỏ.

Khắc phục: Để phối hợp trở kháng, sử dụng

biến áp.

Khuếch đại công suất chế độ B có biến áp

Chế độ B: BJT Q1và Q2 chưa được phân cực

R: Đảm bảo chế độ làm việc cho Q1 và Q2 Mỗi bán kỳchỉ có 1 trong hai BJT dẫn

T1: Biến áp đảo pha, cho 2 tín hiệu ra ngược pha nhau

Khuếch đại công suất chế độ AB

có biến áp

Chế độ AB: Q1và Q2 được phân cực yếu nhờ R1, R2

T1: Biến áp đảo pha, cho 2 tín hiệu ra ngược pha nhau

Khuếch đại công suất chế độ AB

Khuếch đại công suất chế độ AB

không biến áp

5

;EA % % % %( ! # &

9 F ? )$A;E#$ : + 2 E A01 =G0$

6

9 ! $ 9 ' ! : 3+#

B

;EA % % % % $ C# % % % % # & " H 1 + 2 ! * +#$' D $ 2 ! = ? !6

F ? )$A;E#$ : + ! # & $;< # & 0$ ;@A : @A ' ! I $ 301 $ & G* $;

,$A;E#$ : + $A ? &0 # & : C# K0$

- )$A;E#$ : + $A ? &0 2 &

-G 2 ! )$A;E#$ : + )$ /01 : 40;/0

Sử dụng để biểu diễn trong hệ thống số đếm.

Đại lượng biểu diễn cho vị trí của một con số trong chuỗi số.

a S th p phân (Decimal): cơ s r = 10

b S nh" phân (Binary): cơ s r = 2

ư ư ư ư

0.625 x 2 = 1.25 ph n nguyên 1 (MSB)

0.25 x 2 = 0.5 ph n nguyên 0 0.5 x 2 = 1.0 ph n nguyên 1

& T) th p phân sang th p l%c phân

ư ư ư

( S nh" phân n bit có 2 n giá tr" t) 0 đ4n 2 n 5 1

( S nh" phân có giá tr" 2 n 51: 1 6 6 6 1 (n bit 1)

và giá tr" 2 n : 1 0 6 6 0 (n bit 0) ( S nhj phân có giá tr" l: n4u bit LSB = 1;

Ngư@c lai , có giá tr" chBn n4u bit LSB = 0

( Các bCi s c1a bit:

-$ớ Phép tr) (

( (

c.Phép nhân

Phép chia

Mã nh" phân T) mã

là các tK h@p nh" phân đư@c sL d%ng trong loNi mã nh" phân

Mã nh" phân cho s th p phân (BCD–Binary Coded Decimal)

S th p phân

ặ

FC

##

!G AB A'

?A

AI J K L M N O P

Q - R (

S

T U

V W

X

!

"

# ,

' Y

*

@ +

>

B

I E G A C

? F Z D H [

\ ]

^ _

`

a

&

= 3

)

% d e

f g h i j

"@

+: <k )ự A!''

III S nh" phân có d0u :

1 Bi[u di\n s có d0u:

a S có d0u theo biên đC : (Signed_Magnitude):

Bit MSB là bit d0u: 0 là s dương và 1 là s âm.

Các bit còn lNi bi[u di\n giá tr" :

có th[ l0y bù_1 c1a 1 s nh" phân bbng cách

l0y đco t)ng bit c1a nó (0 thành 1 và 1 thành 0)

-phNm vi bi[u di\n s có d0u n bit

Giá tr" dương Giá tr" âm

- -

-( ( ( (

( Bi[u di\n s có d0u bù_2

cách tìm giá tr" c1a s âm :

ta l0y bù_2 c1a nó; sg nh n đư@c s dương có cùng biên đC

S âm có giá tr"

-(

mh rCng chiau dài bit s có d0u

ố ươ 3 thêm các bit 0 và s âm thêm các bit 1 vào trưdc

( L0y bù_2 hai lin mCt s thì bbng chính nó (Giá tr" 51 đư@c bi[u di\n là 1 6 11 (n bit 1)

( Giá tr" 52 n đư@c bi[u di\n là 1 0 0 0 0 (n bit 0)

( ( (

( ( (

(

-( (

<ế) c%ả

&6p & ) !

! <ế) c%ả

s ố ươ 3 ≥B)

-! " # $% &'( )*+, "- / 01 2 #-34 0- ,#

; 9 / < =>? :@ 6 ; ; 7 ; 9 *4! 5 ? -A ' ? 4- B 5

C 5 C *4! C

> >

> : : >

: :

>

: : :

5 )7 C K G5 )7 C L 7 C ; *F ;

>

: :

>

>

: :

*$ )

+ , - /

: > : : : >

: : :

>

: :

>

>

: : :

>

: :

*

J5 # R *4!

5 " ! ( 672 ! " ' $8 9 :

9 ;$9 < $ * * ! ! "! 9 : $8 <

&

L M

( c K

J

&

N :L :>

:M :K :J ::

H /^ M F

K>

K:

Jc J(

( c K

J

&

N :L :>

:M :K :J

::

:(

:c :&

:N

JJ JK J:

J>

JN J&

JM JL

: :

: :

G G F F F F G G

>B C

E G F

GG GF FF FG

F F F

F

E H > B K B C K > C

>B C

G F

GG GF FF FG

F F

F F

E H > B K B C K > C H > B K > B H > ⊕⊕B

S 9

1 Q

1 G F

GG GF FF FG F

F F F

5 / 6 + 7 1 6 + 7 1 6 + 7 1 6 + 7

S9 T G F

5 / 7⊕86⊕+9

3 / 6 + 1 6 7 1 + 7 / 6 + 1 6 + 7 1 6 + 7 1 6 + 7 / 6 + 8- 1 79 1 7 86 + 1 6 +9

3 / 6 + 1 7 86⊕+9

S 9

T

1

S 9 O N

E 1 T

O G F

GG GF FF FG F

F F F

S9 T

N G F

GG GF FF FG F

5-5;

3$

3-1

3;

3<

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

:$ $ :; ;

5.

3.

/ 3-

3$

3;

5$

5-5;

- N! ( 6 $ I + 1 7 L # -! ( ! ( $ 0 E 1 + # - P $ $ ! 5 - ( * 7 8! (

: = / : 1 2!>$8 9 / : 1 2!>8 9 1

-: :- -

:$ $ :; ;

3.

/

-6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

3-5.

5$

5-5;

3<

? " @! A 3< / - " @! B "

A 3< / " @! B " C

13

N! ! Z ( 6 $ I

: :- -

:$ $ :; ;

3.

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

E Q

6 + 7 3 5

5-5;

3<

G : :

/ 3 / -

)' D! '

3 . / + ' / ⊕ '

14

9 " ) 3 , !L ! 5 8 ! / + 9 " ) 3 & ( !" #$ ! ) 5 # & () ! * !

2 3 4

E

16

_ N! 7 ) 3 ,O O [/

F + N! 7 ) 3 & ( 9 " ) 3 ! ) 5 # 9 " ( ) 3 6

-.

-G -<

.

86% +% 79 / ∑8$% G% I9 / C $ 1 C G 1 C I / : $ 1 : G 1 : I / : $ : G : I

$ 86% +% 79 / ∏8.% -% <9 / : : - : <

-$

-;

$ - H G

*

@

1 C < - 1 C G 1 C H 1 C I /∑C ' 4 '

& # 5 -! %;> % # ! F !3 5 (! L 3 & A !3 5 (! & #

@ 6 F 0, 0.

,!" -!+0 !* + -!" , / +0 F - F 0!0 !" !" ,!"- !B 5 E 0!0 &! @!4 0 " 5 E- !" / 2 + 0 !" F 0, 0.

H

# : 1

H H K 1

0 8 0 8

# : ;⊕

H H K ;

0 8 8 0

; : ⊕ #

0 <, 2=<, 2 AI 7

A P I

H

H

A P I

0 0 8 8 5 5

# : # : 0

H

P P

? O 5 4- 5 +0 !+ " 0!0 << 5 4- >Q 2 4 42 !

R P P

&!+ ! @! 5!* # ườ ọ ,!" &!+ ! & 3 %

E! !" ;7 % /" & /" + $ * + $ = F , G & ) 6 % : H + $ )ắ " ừ % I 0>

H > H H

0 0 0 0 0 8 5 5

! ọ J,!" S ệ để & 3 @ộ

đế-J

H > H H U

M M

J : @ 0