GIÁO TRÌNH ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ-CHƯƠNG 1 - LINH KIỆN THỤ ĐỘNG VÀ LINH KIỆN BÁN DẪN, GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ô TÔ

GIÁO TRÌNH ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ,LINH KIỆN THỤ ĐỘNG,LINH KIỆN BÁN DẪN, KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ô TÔ

CHƯƠNG 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG VÀ LINH KIỆN BÁN

Điện trở của dây dẫn :

Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính theocông thức sau: R = ρ.L / S

Trong đó: ρ: là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu [mm2/m]

L: là chiều dài dây dẫn m

S: là tiết diện dây dẫn mm2

R: là điện trở đơn vị là Ohm 

Điện trở có tác dụng giống nhau trong mạch điện một chiều và xoay chiều tức là chế

độ làm việc không phụ thuộc vào tần số của tín hiệu tác động nên nó

Khi sử dụng một điện trở các tham số cần quan tâm đến là:

- Giá trị điện trở tính bằng  hay K 

- Sai số hay dung sai là mức thay đổi tương đối của giá trị thực so với giá trị danh địnhsản xuất được ghi trên nó tính theo phần trăm

- Công suất tối đa cho phép tính bằng wat (w)

- Đặc điệm cấu tạo và loại vật liệu được dùng để chế tạo điện trở

Quy ước vạch màu và dung sai

Bảng mã màu điện trở 4 vạch màu

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

Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút

Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4)

Biến trở, triết áp :

Biến trở : Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình dạng như sau

Hình 2.1a Hình dạng biến trở Hình 2.1b Ký hiệu trên sơ đồ

Cấu tạo biến trở:

Hình 2.1c Cấu tạo biến trở

Triết áp: Triết áp cũng tương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh và thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh

Ví dụ như - Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh

Hình 2.1d Ký hiệu triết áp trên sơ đồ nguyên lý

Trong thực tế , khi ta cần một điện trở có trị số bất kỳ ta không thể có được , vì điện trở chỉ được sản xuất khoảng trên 100 loại có các giá trị thông dụng, do đó để có một điện trở bất kỳ ta phải đấu điện trở song song hoặc nối tiếp

là gốm có tụ gốm, cách điện bằng hóa chất có tụ hóa…

* Có hai loại tụ chính:

- Tụ giấy, tụ gốm là các tụ không phân cực có trị số <470nF

- Tụ hóa là các tụ có phân cực có trị số > 0,47F

* Trị số của tụ:

Tụ hóa ghi trực tiếp trên than ví dụ 10F, 100F , 470F …

Tụ giấy và gốm được kí hiệu trên thân bằng 3 số Ví dụ 103J, 223K…

3 số đầu ký hiệu cho giá trị, chữ là ký hiệu cho sai số

Cách đọc: 2 chữ số đầu giữ nguyên, số thứ 3 tương ứng với số 0 thêm vào và lấy đơn vị là pF

* Xét đối với điện áp một chiều:

Tụ hoàn toàn cách điện vì điện áp một chiều có tần số f = 0

Dung kháng của tụ: Z C 2 fC

1



Khi f = 0 thì Z C   nên tụ không dẫn điện một chiều

* Xét đối với điện áp xoay chiều:

Cho dòng điện xoay chiều đi qua vì: Điện áp xoay chiều có tần số f > 0  Z C  Khi đó tụdẫn điện như một điện trở f càng lớn hoặc C càng lớn thì ZC càng nhỏ, dòng điện xoay chiều

Cấu tạo cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật

Hình 2.2a Cuộn dây lõi không khí

Hình 2.2b Cuộn dây lõi Ferit

* Các tham số đặc trưng của cuộn cảm

Một cuộn dây trong mạch điện xoay chiều sẽ có điện trở một chiều bình thường do điện trở dây cuốn tạo ra và thành phần trở kháng được xác định: ZL = R+ j2 f.L

= 0

* Ứng dụng của cuộn cảm để chế tạo loa micro biến áp …

CHƯƠNG 2: LINH KIỆN BÁN DẪN

2.1 Điốt bán dẫn

2.1.1 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

Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, về phương diện hoá học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử

đó là các chất Germanium ( Ge) và Silicium (Si)

Từ các chất bán dẫn ban đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hayTransistor

Si và Ge đều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các nguyên tử

Si (Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hoá trị như hình dưới

liên kết bị thiếu một điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) và được gọi là chất bán dẫn P.

Hình 2.5 Chất bán dẫn P

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

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dưthừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Hình 2.6 Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Hình 2.7 Kí hiệu và hình dạng của đi ốt bán dẫn

2.1.5 Hoạt động của điốt

Phân cực thuận cho Diode

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại

Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của

Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V ).

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

Hình 2.8

Phân cực ngược cho Diode

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng

Hình 2.9 Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

2.2 Tranzitor lưỡng cực.

2.2.1 Cấu tạo của Transistor ( Bóng bán dẫn )

Transistor 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

Hình 2.10 Cấu tạo Transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Ký hiệu tranzitor

2.2.2 Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

Xét hoạt động của Transistor NPN

Hình 2.11 Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E

- Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E

- Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không

có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 )

Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

- Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

- Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức

IC = β.IB

Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE

IB là dòng chạy qua mối BE

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích :

Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp

P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng IC , IE là các dòng hạt từ cực E một phần tái hợp tạo thành IB, một phần vượt qua tiếp giáp tạo thành dòng IC

Xét hoạt động của Transistor PNP

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B

2.2.3 Các dạng mắc mạch cơ bản của Transistor

Khi dùng transistor để ráp mạch khuếch đại trước hết phải phân cực cho transistor ở chế độ tĩnh sau đó đưa tín hiệu vào ở một cực, lấy ra ở cực thứ 2 và cực thứ 3 gọi là điểm chung Vậy có ba cách mắc transistor

vào

ra

mA

V V

mA

IE là dòng vào

IC là dòng raUBE là điện áo vào UBC là điện áp ra

vào

ra

mA

V V

mA

IB là dòng vào

IE là dòng raUBC là điện áo vào UCE là điện áp ra Quan hệ giữa dòng áp vào và dòng áp ra:

- Đặc tuyến vào: Ivào = f(Uvào) khi Ira (Ura)= const

- Đặc tuyến ra: Ira = f(Ura) khi Ivào (Uvào)= const

- Đặc tuyến truyền đạt : Ira = f(Uvào) khi Ivào (Ura)= const

Nguồn ECC, EBB có thể thay đổi, ECC cấp điện cho transistor, EBB phân cực cho transistor

- Giữ nguyên nguồn ECC để UCE có giá trị nhất định, thay đổi EBB để UBE thay đổi.Ứng với UBE thay đổi ta đo được dòng IB, IC Ví dụ ta đo được:

2.2.4 Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh

Đường tải tĩnh được vẽ trên đặc tuyến ra tĩnh của transitor để nghiên cứu dòng điện vàđiện áp một chiều khi mắc trong một mạch cụ thể nào đó

Để vẽ đường tải tĩnh ta cần xác định hai điểm:

- Một điểm trên trục tung (tương ứng với điện Ura =0)

- Một điểm trên trục hoành (tương ứng với Ira = 0)

Điểm công tác tĩnh (hay điểm tĩnh, điểm phân cực) là điểm nằm trên đường tải tĩnh xác định

dòng điện và điện áp trên transitor khi không có tín hiệu đặt vào, nghĩa là xác định điều kiện phân cực cho transitor.

Điểm công tác tĩnh của mạch là giao của đường tải tĩnh và đặc tuyến ra: (IB gần bằng

VCC/ RB đối với sơ đồ phân cực cố định- sơ đồ thứ nhất)

- Vị trí của điểm làm việc tĩnh rất quan trọng trong hoạt động của BJT

- Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi vị trí của điểm Q:

Nhiệt độ thay đổi, sự hoá già của linh kiện theo thời gian hoạt động, sự không ổn định của nguồn cung cấp

- Trong đó yếu tố về nhiệt độ là yếu tố thường xuyên tác động và có thể hạn chế được Do tính chất chung của bán dẫn là đặc tính điện phụ thuộc vào nhiệt độ nên dòng điện và điện áp trên transistor phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ Nghĩa là điểm làm việc tĩnh sẽ bị di chuyển khi nhiệt độ thay đổi

- Ảnh hưởng của nhiệt độ chính là ảnh hưởng tới hai tham số là dòng ngược ICB0 và điện áp

UBE

UBE biến đổi khoảng –2,2mV/0C đối với transistor loại Si và -1,8mV/0C đối với transistor Ge

ICB0 tăng gấp 2 lần khi nhiệt độ tăng 100C

2.2.5 Phân cực cho Transistor

Phân cực là dùng nguồn nuôi một chiều và các điện trở để tạo được sự phân bố điện thế giữa ba cực B,C,E của BJT sao cho các tiếp giáp J1(giữa B-E), J2(giữa B-C) có điện áp một chiều với cực tính và giá trị thích hợp Điện áp một chiều này sẽ thiết lập chế độ một chiều cho BJT Khi phân cực nếu:

- Tiếp giáp J1 phân cực thuận, J2 phân cực ngược thì BJT làm việc ở vùng khuếch đại Khi tính toán chế độ một chiều ở vùng này ta thường sử dụng công thức sau:

UBE= 0,7V

IC= βIB

IE= (β+1)IB

- Cả hai tiếp giáp J1, J2 đều phân cực ngược , BJT làm việc trong vùng khóa cắt dòng

- Cả hai tiếp giáp J1, J2 đều phân cực thuận, BJT làm việc trong vùng bão hòa

Các phương pháp phân cực cho BJT

2.2.5.1 Phân cực bằng dòng cực gốc cố định

Khi tính phân cực các tụ điện coi như hở mạch Áp dụng định luật Kirhop2 dễ dàng

tính được:

B

BE CC B

R

U E

BE CC B

R R

U E

I

)1( 

R1, R2 tạo thành mạch phân áp để cấp điện áp cho cực B

RC dẫn điện áp dương nguồn về cực C

RE là điện trở hồi tiếp âm dòng điện, tạo điện áp trên cực E tuỳ vào giá trị dòng IE đi qua BJT (do vậy gọi là tự phân cực)

Dòng điện trên RE sẽ tạo một sụt áp trên nó có xu hướng chống lại sự phân cực thuận của lớp tiếp xúc phát à ổn định nhiệt cho mạch

2 2 1

R R R

1

B

BE CC

B R R R

U E I

VCC là nguồn cung cấp một chiều

RC dẫn điện áp từ dương nguồn VCC về cực góp

Điện trở RB không nối trực tiếp với nguồn VCC mà nối giữa cực C và cực B Nghĩa là cực B được cấp nguồn từ VC, qua RB

Cách xác định điểm công tác tĩnh Q cũng tương tự như phần trên

Sơ đồ này có độ ổn định nhiệt tốt hơn sơ đồ phân dòng cố định

Khi nhiệt độ tăng à dòng IC tăng lên à sụt áp trên RC tăngà điện áp tại cực C là VC giảm xuống mà VB = VC – IB.RB do đó VB cũng giảm xuống, làm cho góc mở UBE nhỏ lại, BJT dẫn yếu đi, tức là các dòng qua BJT giảm (IC giảm chống lại sự thay đổi ban đầu)

Quá trình hoàn toàn ngược lại khi nhiệt độ giảmà điểm công tác tĩnh sẽ ổn định khi nhiệt độ thay đổi

Như vậy, nhờ điện trở hồi tiếp âm RB mà điểm làm việc tĩnh của mạch sẽ ổn định hơn

2.3 Tranzitor trường.

Khác với tranzitor lưỡng cực mà đặc điểm chủ yếu là dòng điện trong chúng do cả hai loại hạt dẫn(điện tử và lỗ trống) tạo nên, tranzitor trường hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng trường, điều khiển độ dẫn điện của đơn tinh thể bán dẫn nhờ tác động của một điện trường ngoài Dòng điện trong FET chỉ do một loại điện tích tạo nên

Sự khác nhau cơ bản giữa BJT và FET chỉ rõ trên hình:

- Cực nguồn là nơi mà các hạt dẫn đa số đi vào kênh và tạo ra dòng điện nguồn IS

- Cực máng D là nơi các hạt dẫn đa số đi khỏi kênh

- Cực G là cực điều khiển dòng điện chạy qua kênh

2.3.1 Cấu tạo và đặc tính của JFET.

1 Cấu tạo và ký hiệu

JFET được goi là FET có mối nối đơn, có hai loại JFET kênh N và kênh P

JFET kênh N có cấu tạo gồm thanh bán dẫn loại N, hai đầu nối với hai dây ra gọi là cực máng

D và cực nguồn S Hai bên thanh bán dẫn N là hai vùng bán dẫn P tạo thành mối nối P- N nhưđiốt Hai vùng này nối với nhau gọi là cực cửa G

JFET kênh P có cấu tạo tương tự nhưng chất bán dẫn ngược lại kênh N

P

D

S G

Kênh N

Vùng nghèo

Hình 2.13 Cấu tạo JFET

2 Đặc tính

Xét JFET kênh N có cực D nối dương nguồn, cực S nối âm nguồn

* Khi cực G hở (UGS = 0)

Lúc này dòng điện sẽ đi qua kênh theo chiều từ dương nguồn và cực D và ra ở cực S để trở

về âm nguồn của UDD, kênh có tác dụng như một điện trở

Nếu tăng điện thế UDS từ 0V lên thì dòng ID tăng nhanh sau đó đến một điện thế gới hạn thì

ID không tăng nữa gọi là dòng bão hòa IDSS Điện thế UDS có IDSS gọi là điện thế ngắt UP

* Khi cực G có điện thế âm (UGS < 0)

Khi cực G có điện thế âm nối vào chất bán dẫn loại P trong kênh N có dòng điện chạy qua nên có điện thế dương ở giữa bán dẫn N làm cho mối nối P-N bị phân cực ngược làm điện tử trong bán dẫn của kênh N bị đẩy và làm thu hẹp tiết diện kênh, nên điện trở kênh dẫn tăng lên,dòng ID giảm xuống

Khi tăng điện thế âm ở cực G thì mức phân cực ngược càng lớn làm dòng ID càng giảm nhỏ và đến một giá trị giới hạn thì dòng ID gần như không còn Điện thế này ở cực G gọi là điện thế ngắt UP(điện áp khóa kênh)

P D

6 7

Hình 2.16 Đặc tuyến ra của JFET kênh N

Hình 2.16 là đặc tuyến ra của JFET kênh N để chỉ sự thay đổi của ID theo UDS ứng với từng điện thế UGS ở cực G( gọi là họ đặc tuyến ID/UDS)

JFET kênh P

JFET kênh P có mạch thí nghiệm như hình 2.17 với nguồn UDD cung cấp cho UDS, Điện thế cung cấp cho cực G bây giờ là điện thế dương(UG > US) JFET kênh P có đặc tuyến giống kênh N nhưng có các dòng điện và điện thế ngược dấu

N P

D

I S G

S

+

+ ++

a) JFET kênh P

8

5 4 3 2 1

6 7

I D (mA)

Vùng đánh thủng

SIS

C

EUBE=0,7V

+

+

-IE

2.3.2 Cấu tạo và đặc tính của MOSFET.

1 MOSFET kênh liên tục

Kênh N

Hình 2.18 a) MOSFET liên tục kênh N

G D

S

D

S SS

G D

S G

Hai dây dẫn xuyên qua lớp cách điện nối vào hai vùng bán dẫn N nồng độ cao gọi là cực S

và cực D Cực G có tiếp xúc kim loại bên ngoài lớp oxít nhưng vẫn cách điện với kênh dẫn, thường cực S được nối chung với nền P

2 Đặc tính của MOSFET kênh liên tục

* Khi UGS > 0

Khi phân cực cho cực G có điện thế dương thì các điện tử thiểu số ở miền P bị thu hút vào vùng N nên làm tăng tiết diện kênh, điện trở kênh bị giảm xuống và dòng ID tăng cao hơn trị

số bão hòa IDSS Trường hợp này dòng ID lớn dễ làm hổng MOSFET liên tục kênh N

3 MOSFET kênh gián đoạn

Không có kênh dẫn

Hình 2.19 a) MOSFET gián đoạn kênh N

GD

S

SS G

D

SSS

GD

SG

Hai dây dẫn xuyên qua lớp cách điện nối vào hai vùng bán dẫn N nồng độ cao gọi là cực S và cực D Cực G có tiếp xúc kim loại bên ngoài lớp o xít và cách điện với cực D và S

4 Đặc tính của MOSFET kênh gián đoạn

Do cấu tạo kênh bị gián đoạn nên bình thường không có dòng điện qua kênh ID=0 và điện trở giữa D và S rất lớn

Khi phân cực cho G có UGS >0 thì điện tích dương ở cực G sẽ hút các điện tử của của nền P về phía giữa của hai vùng bán dẫn N và khi lực hút đủ lớn thì số điện tử bị hút nhiều hơn đủ để nối liền hai vùng bán dẫn N và kênh được liên tục Khi đó có dòng điện ID từ D sang S Điện thế phân cực cho cực G càng tăng thì dòng ID càng lớn Điện thế UGS đủ lớn để tạo thành kênh dẫn điện gọi là điện thế ngưỡng UGS(T) hay UT Khi UGS < UT thì dòng cực máng

ID = 0mA hay không có dòng điện chạy qua kênh(kênh dẫn chưa được tạo thành)

Bắt đầu ngắt

e e e

U GS

U DS

I D

I S =I D

Hình 2.20 Đặc tính của MOSFET kênh gián đoạn

2.4 Linh kiện quang điện tử

2.4.1 Quang điện trở

Là điện trở có trị số càng giảm khi được chiếu sáng càng mạnh Điện trở tối (khi không được chiếu sáng - ở trong bóng tối) thường trên 1MΩ, trị số này giảm rất nhỏ có thể dưới 100Ω khi được chiếu sáng mạnh

Hình 2.21

Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế tạo

* Ứng dụng của quang điện trở

1 Mạch báo động

Hình 2.22

Khi quang điện trở được chiếu sáng (trạng thái thường trực có điện trở nhỏ, điện thế cổng của SCR giảm nhỏ không đủ dòng kích nên SCR ngưng Khi nguồn sáng bị chắn ,R tăng nhanh, điện thế cổng SCR tăng làm SCR dẫn điện, dòng điện qua tải làm cho mạch báo động hoạt động

Người ta cũng có thể dùng mạch như trên, với tải là một bóng đèn để có thể cháy sáng

về đêm và tắt vào ban ngày Hoặc có thể tải là một relais để điều khiển một mạch báo động cócông suất lớn hơn

2.Mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC

Hình 2.23

Ban ngày, trị số của quang điện trở nhỏ Điện thế ở điểm A không đủ để mở Diac nên Triac không hoạt động, đèn tắt về đêm, quang trở tăng trị số, làm tăng điện thế ở điểm A, thông Diac và kích Triac dẫn điện, bóng đèn sáng lên

2.4.2 Quang điốt ( photo điôt)

Ta biết rằng khi một nối P -N được phân cực thuận thì vùng hiếm hẹp và dòng thuận lớn vì do hạt tải điện đa số (điện tử ở chất bán dẫn loại N và lỗ trống ở chất bán dẫn loại P) di chuyển tạo nên Khi phân cực nghịch, vùng hiếm rộng và chỉ có dòng điện rỉ nhỏ (dòng bão hào nghịch I0) chạy qua

Hình 2.24

Bây giờ ta xem một nối P-N được phân cực nghịch Thí nghiệm cho thấy khi chiếu sáng ánh sáng vào mối nối (giả sử diod được chế tạo trong suốt ta thấy dòng điện nghịch tăng lên gần như tỉ lệ với quang thông trong lúc dòng điện thuận không tăng Hiện tượng này được dùng để chế tạo quang diod

Khi ánh sáng chiếu vào nối P-N có đủ năng lượng làm phát sinh các cặp điện tử - lỗ trống ở sát hai bên mối nối làm mật độ hạt tải điện thiểu số tăng lên Các hạt tải điện thiểu số này khuếch tán qua mối nối tạo nên dòng điện đáng kể cộng thêm vào dòng điện bảo hòa nghịch I0 tự nhiên của điôt, thường là dưới vài trăm nA với quang điôt Si và dưới vài chục μAAvới quang điốt Ge

Quang diod cũng như quang điện trở thường được dùng trong các mạch điều khiển để đóng - mở mạch điện (dẫn điện khi có ánh sáng chiếu vào và ngưng khi tối)

2.4.3 Quang Tranzitor (Photo tranzitor)

Quang tranzitor là nới rộng đương nhiên của quang diod.Về mặt cấu tạo, quang transistor cũng giống như transistor thường nhưng cực nền (B) để hở Quang transistor có mộtthấu kính trong suốt để tập trung ánh sáng vào nối P-N giữa thu(C) và nền (B)

Khi cực nền để hở, nối nền - phát được phân cực thuận chút ít do các dòng diện rỉ (điện thế V lúc đó khoảng vài chục mV ở transistor Si) và nối thu-nền được phân cực nghịch nên transistor ở vùng tác động

Vì nối thu-nền được phân cực nghịch nên có dòng rỉ Ico chạy giữa cực thu và cực nền

Vì cực nền bỏ trống, nối nền - phát được phân cực thuận chút ít nên dòng điện cực thu là Ico(1+β) Đây là dòng tối của quang transistor

Hình 2.25

Khi có ánh sáng chiếu vào mối nối thu nền thì sự xuất hiện của các cặp điện tử và lỗ trống trống như trong quang diod làm phát sinh một dòng điện Iλ do ánh sáng nên dòng điện

thu trở thành: IC=(β+1)(Ico+Iλ).

Như vậy, trong quang transistor, cả dòng tối lẫn dòng chiếu sáng đều được nhân lên (β+1) lần so với quang diod nên dễ dàng sử dụng hơn Hình trên trình bày đặc tính V-I của quang transistor với quang thông là một thông số Ta ấy đặc tuyến này giống như đặc tuyến của transistor thường mắc theo kiểu cực phát chung

Có nhiều loại quang transistor như loại một transistor dùng để chuyển mạch dùng trong các mạch điều khiển, mạch đếm… loại quang transistor Darlington có độ nhạy rất cao Ngoài ra người ta còn chế tạo các quang SCR, quang triac…

chiếu vào càng mạnh, quang transistor càng dẫn mạnh, kim điện kế lệch càng nhiều Dĩ nhiên

ở mạch trên ta cũng có thể dùng quang điện trở hay quang điốt nhưng kém nhạy hơn

chiếu sáng nên quang transistor ngưng và T1 luôn thông Relais ở trạng thái đóng Khi được chiếu sáng, quang transistor dẫn mạnh làm T1 ngưng, Relais không hoạt động (ở trạng thái tắt).

2.4.4 Đi ốt phát quang (led)

Khi phân cực thuận một nối P-N, điện tử tự do từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợpvới lỗ trống (về phương diện năng lượng ta nói các điện tử trong dải dẫn điện - có năng lượng cao – rơi xuống dãi hoá trị - có năng lượng thấp – và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì sinh

ra năng lượng

Đối với điốt Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt Nhưng đối với điốt cấu tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng hồng ngoại (không thấy được dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa…) Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor)năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hay đỏ Với GaP (Gallium phosphor), năng lượng ánh sáng phát ra màu vàng hoặc xanh lá cây Các Led phát ra ánh sáng thấy được dùng để làm đènbáo, trang trí… Phần ngoài của LED có một thấu kính để tập trung anh sáng phát ra ngoài

Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tùy theo vật liệu cấu tạo, điện thế thềm của LED thay đổi từ 1 đến 2.5V và dòng điện qua LED tối đa khoảng vài mA

CHƯƠNG 3: MẠCH CẤP NGUỒN

(Thời gian: LT 5t, TN 1t)

3.1 Khái niệm chung về mạch cung cấp nguồn.

Nguồn điện có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và các thiết bị điện tử hoạt động Năng lượng một chiều đó được lấy từ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua một số quá trình biến đổi:

chiều

Hình 3.1 Sơ đồ khối nguồn điện

- Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U1 không cần biến áp

- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng U3

- Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều U3 thành điện áp một chiều U4 đỡ nhấp nhôhơn

- Bộ ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn đinh điện áp(dòng điện) ở đầu ra của nó U5(It) trong nhiều trường hợp nếu không có yêu cầu cao thì không cần bộ ổn áp hay ổn dòng

3.2 Các mạch chỉnh lưu điển hình

3.2.1 Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ.

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch

Trong nửa chu kì đầu U2> 0 đi-ốt được phân cực thuận nên dẫn điện Vậy có dòng điện qua đi-ốt

Trong nửa chu kì sau U2< 0 đi-ốt được phân cực ngược nên không có dòng điện qua đi-ốt

Quá trình lại tiếp tục trong chu kì sau

Ảnh hưởng của bộ chỉnh lưu tới công suất của bộ chỉnh lưu

- Trong mạch điện hình 3.2 điện áp ra tải là một dãy xung hình sin Để cung cấp cho các thiết

bị điện tử, yêu cầu điện áp ra của bộ chỉnh lưu là điện áp 1 chiều tương đối bằng phẳng muốnvậy ta phải mắc song song với tải tụ điện C

3.2.2 Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng máy biến áp có điểm giữa

Sơ đồ nguyên lý

Ur Rt D1

Nhờ biến áp nguồn điện áp mạng đưa tới sơ đồ sơ cấp được biến đổi thành điện áp hình sin U21 và U22 ngược pha nhau trên thứ cấp

Tương ứng với nửa chu kì (+) (U21>0, U22<0) D1 mở, D2 khóa Trên Rt dòng nhận được

có dạng 1 chiều là điện áp nửa hình sin do U21 qua D1 mở tạo ra Khi điện áp vào đổi dấu (nửa chu kì âm U21<0, U22>0 ) D1 khóa D2 mở và trên Rt nhận được dòng do D2 tạo ra

- Ðể ý là trong 2 trường hợp, dòng điện đều chạy qua Rt theo chiều từ trên xuống và dòng điện đều có mặt ở hai bán kỳ Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu Rt là:

Vdcm=Vm-0, 7V (với Vm là giá trị biên, 0.7V là sụt áp trên đi-ốt)

Và áp đỉnh phân cực nghịch ở mỗi đi-ốt khi ngưng dẫn là:

Ungc=Vdcm+Vm=2Vm-0, 7V

- Dạng sóng thường trực ở 2 đầu Rt được diễn tả ở hình 6.1

- Giá trị trung bình của điện áp trên tải được xác định:

Khi đó dòng qua các đi-ốt D1 và D2 là: 1 2 2

t I I

- Ở bán kỳ dương của nguồn điện, D2 và D4 phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D1

và D2 phân cực nghịch xem như hở mạch Dùng kiểu mẫu điện thế ngưỡng, mạch điện được

vẽ lại như hình 8.2

- Ở bán kỳ âm của nguồn điện, D1 và D3 phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D2, D4 phân cực nghịch xem như hở mạch (Hình 8.4)

Từ các mạch tương đương trên ta thấy:

- Ðiện thế đỉnh Vdcm ngang qua hai đầu RL là:



dcm CD

CD

R

V I

I





22





Trong đó L

dcm m

Giả sử tại thời điểm ta bắt đầu xét, điểm A có bán kỳ âm, D1 sẽ dẫn điện nạp cho tụ C1 điện

áp tối đa là điện áp đỉnh Umax

Bán kì tiếp theo ở A(+), D1 ngưng, D2 dẫn, điện áp đưa vào anot D2 bằng điện áp trên C1 cộng với điện áp nguồn Do đó dòng qua D2 nạp cho tụ C2 một điện áp bằng 2Umax

Bán kì tiếp đó điểm A trở lại bán kì âm D1 và D3 dẫn, D4 và D2 không dẫn Lúc này điện áp nạp cho tụ C3 là điện áp của tụ C2 = 2 VDC, còn điện áp nguồn thì qua D1 nạp cho C1

Bán kì tiếp theo đó điểm A đổi sang bán kì dương D1 và D3 không dẫn, D2 và D4 dẫn Điện

áp nạp cho tụ C4 lúc này là điện áp của C3 = 2 VDC.Còn điện áp trên C1 qua D4 nạp cho tụ C2

Như vậy trong sơ đồ này C1 được nạp tới điện áp tối đa bằng biên độ điện áp vào còn C3, C2, C4 được nạp điện áp tối đa bằng 2 lần biên độ điện áp vào

Ura

+

+ Cn

-Cn

D3 D4

C 1

Tầng thứ n Tầng thứ 1

Hình 3.9 Sơ đồ khối bộ lọc dùng tụ điện

Hình 3.10a là dạng điện áp của bộ chỉnh lưu cả chu kỳ trước khi lọc

Hình 3.10c là bộ chỉnh lưu cả chu kỳ, dạng sóng đầu ra được kết nối với tải Rt Nếu không

có tải, đầu ra của bộ chỉnh lưu được nối với tụ điện C, dạng sóng ra lý tưởng là một hằng số

có giá trị bằng biên độ Um của bộ chỉnh

Trong giản đồ T1 là khoảng thời gian tụ đang nạp điện và nạp đến giá trị bằng biên độ điện áp đầu ra Um của bộ chỉnh lưu T2 là khoảng thời gian và điện áp bộ chỉnh lưu giảm từ

Um và đòng thời tụ phóng điện vào tải

Như vậy dạng sóng đầu ra gồm điện áp một chiều Udc và hài Ur chính là sự nạp và phóng của

Trong đó: Um – biên độ điện áp sau bộ chỉnh lưu

Idc –Dòng điện tải tính mA

- Xét ảnh hưởng của bộ lọc RC tới thành phần xoay chiều AC:

Khi đó độ gợn sóng được tính bởi:

Hình 3.13 Mạch ổn áp dùng đi ôt zener

Đi ốt zener làm việc nhờ hiệu ứng đánh thủng zener và hiệu ứng đánh thủng thác lũ của chuyển tiếp P-N khi phân cực ngược Khác với đi ốt thông thường các đi ốt ổn định công tác ở chế độ phân cực ngược

Những tham số kỹ thuật của đi ốt zerner:

- Điện áp ổn đinh Uz: là điện áp ngược đặt lên đi ốt làm phát sinh hiện tượng đánh thủng

- Điện trở tĩnh Rt được tính bằng tỷ số giữa điện áp đặt vào và dòng điện đi qua đi ốt

LẤY MẪU

SO SÁNH TẠO ĐIỆN

ÁP CHUẨN

Hình 3.14 Sơ đồ mạch ổn áp nối tiếp

Phần tử điều khiển để điều chỉnh điện áp đàu vào và điện áp đầu ra Điện áp ra được lấy đưa trở lại so sánh với nguồn điện áp chuẩn

Giả sử điện áp ra tăng, bộ so sánh cung cấp một tín hiệu điều khiển, phần tử điều khiển sẽ làm giảm điện áp đầu ra

Giả sử điện áp đầu ra giảm, bộ so sánh cung cấp một tín hiệu điều khiển, phần tử điều khiển sẽ làm tăng điện áp đầu ra

* Xét một mạch ổn áp nối tiếp đơn giản dùng một Tranzitor

Tranzitor: đóng vai trò là phần tử điều khiển Đi ốt đóng vai trò là nguồn điện áp chuẩn Hoạt động của mạch như sau:

Nếu điện áp đầu ra giảm làm UE giảm  UBET1 tăng làm cho T1 dẫn mạnh Vì vậy tăng được điện áp đầu ra  duy trì được điện áp đầu ra ổn định

Nếu điện áp đầu ra tăng làm UE tăng  UBET1 giảm làm cho T1 dẫn yếu đi Vì vậy giảm được điện áp đầu ra  duy trì được điện áp đầu ra ổn định

Nếu điện áp đầu ra tăng qua phân áp R1 và R2, điện áp U2 tăng, làm điện áp UBE của T2 tăng(điện áp Uz không đổi) làm dòng qua T2 tăng dần đến dòng IB của T1 giảmn làm cho dòng qua tải giảm Điện áp đầu ra giảm vì vậy duy trì được điện áp đầu ra của mạch

Trường hợp điện áp đầu ra giảm giải thích tương tự

Điện áp U2 bằng tổng điện áp UBE của T2 và Uz và được tính:

r Z

R R

R U

U

U

2 1

2 2

ĐIỀU KHIỂN

LẤY MẪU

Điện áp đầu vào không ổn định cung cấp dòng cho tải Một phần điện bị mất do phần

tử điều khiển để đảm bảo cho điện áp ra được ổn định đưa đến tải Mạch lấy mẫu cung cấp tínhiệu hồi tiếp đến bộ so sánh, sau đó lấy ra một tín hiệu điều khiển làm thay đổi dòng điện chạy qua phần tử điều khiển

Ví dụ khi điện áp đầu ra tăng mạch lấy mẫu cung cấp tín hiệu hồi tiếp tới mạch so sánh, đầu ra mạch so sánh đưa tín hiệu điều khiển làm tăng dòng điện song song qua phần tử điều khiển làm dòng tải giảm xuống giữ điện áp ổn định

a)Mạch ổn áp song song dùng một tranzitor

Trên điện trở RS điện áp chưa ổn định, sụt áp do dòng cung cấp tới tải Rt Điện áp trên tải được xác định bởi điện áp Zener và điện áp giữa bazơ – emitơ Nếu điện trở tải giảm, dòng điều khiển cực B của T1 cũng giảm, sẽ làm dòng tải lớn hơn và ổn định được điện áp trên tải Điện áp ra trên tải là:

Hình 3.18 Mạch ổn áp song song đơn giản

b)Mạch ổn áp song song dùng hai tranzitor

Hình 3.19 Mạch ổn áp song song dùng 2 tranzitor

Đi ốt zener cung cấp một điện áp chuẩn, do đó điện áp trên R1 sẽ quyết định điện áp

ra Khi điện áp ra thay đổi, làm dòng song song qua T1 cũng thay đổi để giữ cho điện áp ra ổnđịnh Tranzitor T2 làm cho dòng cực bazơ của T1 lớn hơn mạch dùng một tranzitor vì vậy ổn định dòng qua tải lớn hơn Điện áp ra được xác định như sau:

-Hình 3.20 Sơ đồ khối ổn áp dùng IC

Các IC ổn áp chứa nguồn điện áp chuẩn, khuếch đại so sánh, phần tử điều khiển bảo

vệ quá tải, tất cả trong một IC đơn lẻ Mặc dù cấu tạo bên trong IC có khác với các mạch ổn

áp trước nhưng hoạt động bên ngoài thì như nhau

Hình 3.20 cho thấy sự ghép nối IC ổn áp 3 chân với mạch: Điện áp Uv được đưa tới một chân, điện áp ra được ổn áp Ur từ chân thứ 2, chân thứ 3 được nối với mas

Ổn áp cố định dùng IC

Họ IC 78xx cung cấp điện áp ra cố định từ (+)5V đến (+)24V Ký hiệu xx để chỉ điện

áp ra, ví dụ 7805 là ổn áp 5V, 7824 là ổn áp 24V Sơ đồ mạch mắc như sau:

IN OUTGND

7812Uv

-2

3

Hình 3.21 Mạch ổn áp dùng 7812

Chân 1: nối với điện áp vào

Chân 2: nối mas

Chân 3: được nối với tải

Tụ điện C =0,1F để cải thiện quá trình quá độ và lọc nhiễu tần số caoDòng điện đưa ra của họ 78xx thường  1A

Họ 79xx tương tự như họ 78xx nhưng cung cấp điện áp ra cố định từ -5V đến -24V

T 1 R

78xx

Mạch tăng áp ra:

Để tăng điện áp ra đấu thêm đi ốt zener

vào chân 2 của IC

Khi đó điện áp ra sẽ là:

Ur = Uz +Ur 78xx

2 3

1 78xx

DzR

CHƯƠNG 4: KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN TỬ

4.1 Khái niệm chung về mạch khuếch đại

4.1.1 Định nghĩa mạch khuếch đại.

Một trong số những ứng dụng quan trọng nhất của tranzito là sử dụng nó trong các

mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu mà thường gọi là mạch

khuếch đại

Thực chất khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều của nguồn cung cấp, không chứa thông tin, được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thông tin, làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và không méo

Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại như ở hình 4-1, trong đó En là nguồn tín hiệu vào, Rn là điện trở trong của nguồn tín hiệu, Rt tải nơi nhận tín hiệu ra

Hình 4.1

Hình 4-2 đưa ra cấu trúc nguyên lý để xây dựng một tầng khuếch đại

Phần tử cơ bản là phần tử điều khiển tranzito có điện trở thay đổi theo sự điều khiển của điện

áp hay dòng điện đặt tới cực điều khiển (cực gốc) của nó, qua đó điều khiển quy luật biến đổi dòng điện của mạch ra bao gồm tranzito và điện trở RC Tại lối ra giữa cực góp và cực phát, người ta nhận được một điện áp biến thiên cùng quy luật với tín hiệu vào nhưng độ lớn được tăng lên nhiều lần Để đơn giản, giả thiết điện áp đặt vào cực gốc có dạng hình sin

Hình 4.2: Nguyên lý xây dựng một tầng khuếch đại

4.1.2 Các chế độ làm việc của tầng khuếch đại.

Để phần tử khuếch đại (tranzito) làm việc bình thường, tin cậy ở một chế độ xác định cần hai điều kiện cơ bản:

- Xác lập cho các điện cực bazơ, colectơ và emitơ của nó những điện áp 1 chiều cố định, gọi là phân cực tính cho phần tử khuếch đại Điều này đạt được nhờ các phương pháp phân cực kiểu dòng hay kiểu định áp

- Ổn định chế độ tĩnh đã được xác lập để trong quá trình làm việc, chế độ của phần tử khuếch đại chỉ hoàn toàn phụ thuộc vào điện áp điều khiển đưa tới lối vào Điều này thường được thực hiện nhờ các phương pháp hồi tiếp âm thích

Khi thoả mãn hai điều kiện trên, điểm làm việc tĩnh của tranzito sẽ cố định ở 1 vị trí trên họ đặc tuyến ra xác định được bằng cách sau: (Xét sơ đồ EC):

- Khi UV = 0 có phương trình cân bằng cửa áp ra: UCE0 +IC0R0 = EC (4-1)

Điểm làm việc tĩnh P xác định bởi toại độ (IC0,UCE0) hay (UCE0, UBE0) tùy theo vị trí của

P trên đường thẳng tải, người ta phân biệt các chế độ làm việc khác nhau của một tầng khuếchđại như sau:

Nếu P nằm ở khoảng giữa hai điểm M và N, trong đó M và N là những giao điểm của đường thẳng tải với các đường đặc tuyến ra tĩnh ứng với các chế độ tới hạn của tranzito

UBEmax (hay IBmax) và UBE = 0 (hay IB = 0) trên hình 4.3, ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế

độ A Chế độ này có hai đặc điểm cơ bản là: vùng làm việc gây ra méo nhỏ nhất và hiệu quả biến đổi năng lượng của tầng khuếch đại là thấp nhất

Hình 4.3 Đặc tuyến ra động (đường tải xoay chiều) của tầng khuếch đại (EC) và

cách xác định điểm làm việc tĩnh P

Khi P dịch dần về phía điểm N, tầng khuếch đại sẽ chuyển dần sang chế độ AB và lúc

P trùng với N, ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế độ B Đặc điểm chủ yếu của chế độ B là

có méo lớn (do một phần tín hiệu ở mạch ra bị cắt lúc ở mạch vào dòng IB » 0) và hiệu suất biến đổi năng lượng của tầng tương đối cao (vì dòng tĩnh nhỏ)

Khi P nằm ngoài N và lân cận dưới M, ta nói tầng khuếch đại làm việc ở chế độ khóa với hay trạng thái tới hạn phần biệt của tranzito: mở bão hòa (lúc P nằm gần M) hay khóa dòng (lúc P nằm dưới N) Chế độ này thường sử dụng ở các mạch xung

4.1.3 Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại

Để đánh giá chất lượng của một tầng khuếch đại người ta đưa ra các chỉ tiêu và tham

số cơ bản sau:

Hệ số khuếch đại:

Đại lượng tương ứng đầu vào

Nói chung vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức

) exp(j K

K

Phần mô đun |K| thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào, phần góc ϕk thể hiện độ dịch pha giữa chúng Nhìn chung độ lớn của |K| và ϕk phụ thuộc vào tần số ωt của tín hiệu vào Nếu biểu diễn |K| = f1(ωt) ta nhận được đường cong gọi làđặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại Đường biểu diễn ϕk=f2(ωt) gọi là đặc tuyến pha - tần số của nó

Thường người ta tính |K| theo đơn vị logarit, gọi là đơn vị đề xi ben (dB)

Khi ghép liên tiếp n tầng khuếch đại với các hệ số khuếch đại tương ứng là K1,K2, Kn thì

hệ số khuếch đại chung của bộ khuếch đại xác định theo:

K = K1.K2 Kn

Trở kháng lối vào, trở kháng lối ra:

Trở kháng vào, trở kháng ra của các tầng khuếch đại được tính theo định nghĩa:

I U

Z 

Nói chung chúng là các đại lượng phức: Z = R+jX

4.2 Mạch khuếch đại dùng Tranzitor

Khi có tác động điện áp xoay chiều ở cổng vào chưa có mắc điện trở tải Rt tại cổng ra qua một tụ ghép Cp2

Điện trở xoay chiều của đi ốt bazơ – emitơ được xác định bởi hệ thức:

E E

U

I

U

r   26

Với UT là điện thế nhiệt ở nhiệt độ 300K

Khi thiết lập sơ đồ tương đương cần chú ý các điểm sau:

- Nội trở của nguồn UCC rất nhỏ nên ở chế độ xoay chiều có thể coi là một phần tử ngắn mạch

- Chuyển tiếp giữa B-E là một đi ốt, khi phân cực và hoạt động thì tiếp giáp B-E được phân cực thuận Đi ốt được coi như một điện trở kí kiệu là rE (tính theo công thức trên)

- Giữa B-C được thay thế bằng một nguồn dòng

Sơ đồ BJT ở chế độ biến thiên nhỏ

U i

i0

CB

4.2.1 Mạch khuếch đại EC

Mạch điện nguyên lý 1 tầng khuếch đại EC cho trên hình 4.4