Các trang trong thể loại “kỹ thuật điện tử”

các dạng bài tập kỹ thuật điện tử

Trang 1

Các trang trong thể loại “Kỹ thuật điện tử”

Trang 2

Mục lục

1.1 Nguyên lý hoạt động 1

1.1.1 Flash ADC 2

1.1.2 ADC xấp xỉ nối tiếp 2

1.1.3 Ramp-compare ADC 2

1.1.4 ADC tích phân sườn đôi hoặc đa sườn 2

1.1.5 ADC mã hoá delta 2

1.1.6 ADC sigma-delta 2

1.2 Các đặc trưng hoạt động 2

1.2.1 ADC dấu phảy tĩnh 2

1.2.2 ADC dấu phảy động 2

1.2.3 Các lỗi đặc trưng 2

1.3 Ứng dụng 3

1.3.1 Các nhóm 3

1.3.2 Lĩnh vực 3

1.3.3 Oversampling 3

1.4 am khảo 3

1.5 Xem thêm 4

1.6 Liên kết ngoài 4

2 Biến áp 5 2.1 Lịch sử phát triển 5

2.2 Nguyên tắc hoạt động 5

2.3 Phân loại máy biến áp 6

2.4 Lĩnh vực sử dụng 6

2.5 am khảo 6

2.6 Xem thêm 6

3 Bơm nhiệt điện 8 3.1 Nguyên lý hoạt động 8

3.2 Ứng dụng 8

3.3 am khảo 8

i

Trang 3

ii MỤC LỤC

3.4 Xem thêm 8

4 Bộ nhớ ﬂash 9 4.1 Lịch sử 9

4.2 So sánh với các bộ nhớ khác 9

4.3 Xem thêm 9

4.4 am khảo 9

5 CMOS 10 5.1 Lịch sử phát triển 10

5.2 Chi tiết kĩ thuật 11

5.2.1 Cấu trúc 11

5.2.2 Ví dụ: cổng NAND 12

5.3 Xem thêm 12

5.4 am khảo 12

6 Cuộn cảm 13 6.1 Tổng quan 13

6.2 Từ trường và từ dung 13

6.3 Điện thế, dòng điện và trở kháng 13

6.4 Năng lượng lưu trữ 14

6.5 Chỉ số chất lượng 14

6.6 Phương pháp nối kết 14

6.7 Xem thêm 14

6.8 am khảo 14

7 Công tắc 15 7.1 Cấu tạo 15

7.2 Phân biệt công tắc điện và công tắc từ 15

7.3 am khảo 15

7.4 Xem thêm 15

8 Cảm biến 16 8.1 Các đặc trưng 16

8.2 Cảm biến chủ động và bị động 17

8.3 Phân loại theo nguyên lý hoạt động 17

8.4 Một số cảm biến 17

8.4.1 Biến áp xoay 17

Trang 4

MỤC LỤC iii

8.4.2 Con quay 18

8.4.3 Cảm biến tốc độ 18

8.4.4 Cảm biến nhiệt độ 18

8.4.5 Đầu dò khói 18

8.5 Vai trò của cảm biến trong tự động hóa 18

8.6 Đối tượng nghiên cứu 18

8.7 am khảo 18

8.8 Xem thêm 18

9 Cổng AND 19 9.1 Ký hiệu 19

9.2 Toán học 19

9.3 Cấu tạo 19

9.4 ay thế 19

9.5 Xem thêm 19

9.6 am khảo 19

10 Cổng NAND 20 10.1 Ký hiệu 20

10.2 Phần cứng 20

10.3 Xem thêm 20

10.4 am khảo 20

11 DAC 21 11.1 Nguyên lý hoạt động 21

11.3 Ứng dụng 21

11.4 am khảo 22

11.5 Xem thêm 22

12 Danh sá các trường đại học ở Việt Nam có đào tạo ngành Kỹ thuật điện tử, truyền thông 23 12.1 Kỹ thuật điện tử, truyền thông 23

12.2 Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông 23

12.3 am khảo 24

12.5 Xem thêm 24

13 Danh sá loạt 4000 25 13.1 Danh sách IC 25

13.2 am khảo 25

Trang 5

iv MỤC LỤC

13.3 Xem thêm 25

14 Danh sá loạt 7400 26 14.1 Danh sách IC 26

14.2 am khảo 26

14.3 Xem thêm 26

15 Dao động điện 27 15.1 Nguyên lý hoạt động 27

15.2 Mạch Điện LC nối Tiếp 27

15.3 Mạch Điện RLC nối Tiếp 27

15.4 Công ức Tổng át 28

15.5 am khảo 28

16 Demultiplexer 29 16.1 Nguyên lý hoạt động 29

16.4 am khảo 29

16.5 Xem thêm 29

17 DIAC 30 17.1 Nguyên lý hoạt động 30

17.4 Một số DIAC 30

17.5 am khảo 30

17.6 Xem thêm 31

18 Douglas Engelbart 32 18.1 Tuổi trẻ và học tập 32

18.2 Sự nghiệp 32

18.2.1 Nghiên cứu tại UC Berkeley 32

18.2.2 SRI và ARC 32

18.2.3 ARPANET 33

18.2.4 Chặng cuối sự nghiệp 33

18.2.5 Hoạt động độc lập 34

18.3 Vinh dự và giải thưởng 34

18.4 Gia đình 34

Trang 6

MỤC LỤC v

18.5 a đời 34

18.6 am khảo 34

18.7 Đọc thêm 35

19 Flip-ﬂop 36 19.1 Nguyên lý hoạt động 36

19.2.1 Flip-ﬂop RS 37

19.2.2 Flip-ﬂop RSH 37

19.2.3 Flip-ﬂop D 37

19.2.4 Flip-ﬂop JK 37

19.2.5 Flip-ﬂop T 37

19.4 am khảo 37

19.5 Xem thêm 37

20 Giấy điện tử 38 20.1 Lịch sử 38

20.2 am khảo 38

21 GTO 40 21.1 Nguyên lý hoạt động 40

21.4 am khảo 40

21.5 Xem thêm 40

22 HEMT 41 22.1 Phát minh 41

22.3 Các biến thể 41

22.3.1 pHEMT 41

22.3.2 mHEMT 41

22.3.3 HEMT cảm ứng 41

22.5 am khảo 41

22.6 Xem thêm 41

Trang 7

vi MỤC LỤC

23.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 43

23.2 Đặc tính đóng cắt của IGBT 43

23.3 Vùng làm việc an toàn (Safe Operating Area) 44

23.4 Yêu cầu với tín hiệu điều khiển 44

23.5 Vấn đề bảo vệ IGBT 44

23.6 am khảo 44

23.7 Xem thêm 44

24 JFET 45 24.1 Nguyên lý hoạt động 45

24.4 am khảo 45

24.5 Xem thêm 45

25 Khoa học máy tính 46 25.1 Lịch sử 46

25.2 Những thành tựu đáng kể 46

25.3 Các lĩnh vực của khoa học máy tính 47

25.3.1 Cơ sở toán học 47

25.3.2 Lý thuyết tính toán 47

25.3.3 Cấu trúc dữ liệu và giải thuật 48

25.3.4 Ngôn ngữ lập trình và trình biên dịch 48

25.3.5 Hệ thống phân tán, song song, tương tranh 48

25.3.6 Kỹ nghệ phần mềm 48

25.3.7 Kiến trúc máy tính 48

25.3.8 Truyền thông 48

25.3.9 Cơ sở dữ liệu 49

25.3.10 Trí tuệ nhân tạo 49

25.3.11 Tính toán mềm 49

25.3.12 Đồ họa máy tính 49

25.3.13 Tương tác người-máy 49

25.3.14 Tính toán khoa học 49

25.4 Đào tạo về khoa học máy tính 49

25.5 Xem thêm 50

25.6 am khảo 50

Trang 8

MỤC LỤC vii

26.1 Hoạt động 51

26.2 am khảo 51

26.3 Xem thêm 51

27 Khuế đại âm thanh 53 27.1 am khảo 53

27.2 Xem thêm 53

28 Khuế đại điện tử 55 28.1 Những đặc tính chung 55

28.1.1 Độ lợi 55

28.1.2 Dải động ngõ ra 55

28.1.3 Băng thông và thời gian đáp ứng 55

28.1.4 ời gian trả về và sai số 55

28.1.5 Tốc độ đáp ứng 56

28.1.6 Tạp âm 56

28.1.7 Hiệu suất 56

28.1.8 Độ tuyến tính 56

28.1.9 Tỉ số tín hiệu trên tạp âm 56

28.2 Các mạch khuếch đại điện tử 56

28.2.1 Các lớp của mạch khuếch đại 56

28.2.2 Mạch khuếch đại đèn điện tử 57

28.2.3 Mạch khuếch đại Tranzito 57

28.2.4 Mạch khuếch đại thuật toán (op-amps) 57

28.2.5 Mạch khuếch đại vi sai 58

28.2.6 Mạch khuếch đại thị tần 58

28.2.7 Mạch khuếch đại dọc cho máy hiện sóng 58

28.2.8 Mạch khuếch đại phân bố 58

28.2.9 Các mạch khuếch đại vi ba 58

28.3 Mạch khuếch đại nhạc cụ, khuếch đại âm thanh 58

28.4 am khảo 58

28.5 Xem thêm 58

29 Khuế đại đo lường 59 29.1 Sơ đồ cơ bản 59

29.2 am khảo 59

29.3 Xem thêm 59

Trang 9

viii MỤC LỤC

30.1 Tiêu chuẩn cho các ký hiệu 60

30.2 ư viện ký hiệu phổ biến 60

30.2.1 Linh kiện bị động 60

30.2.2 Linh kiện chủ động 60

30.2.3 Máy phát, cắt mạch, thứ khác 60

30.2.4 Mạch tích hợp 60

30.2.5 Đèn điện tử chân không 60

30.3 am khảo 60

30.4 Xem thêm 60

31 Kỹ thuật máy tính 61 31.1 am khảo 61

32 Kỹ thuật điện 62 32.1 Lịch sử 62

32.1.1 Những phát triển hiện đại 64

32.1.2 Bóng bán dẫn (transistor) trạng thái rắn 65

32.2 am khảo 65

33 Kỹ thuật điện tử 66 33.1 am khảo 66

33.2 Xem thêm 66

34 LED 67 34.1 Lịch sử 67

34.1.1 Những phát hiện sơ khai 67

34.1.2 á trình thương mại hóa 68

34.1.3 LED xanh da trời và LED trắng 68

34.2 Hoạt động 68

34.2.1 Về mặt điện tử 68

34.2.2 Chiết suất 69

34.2.3 Lớp tráng phủ 69

34.2.4 Hiệu suất và các thông số hoạt động 69

34.2.5 Tuổi thọ 69

34.3 Màu sắc và vật liệu 70

34.3.1 LED xanh da trời và LED tia cực tím 70

34.4 Tính chất 70

34.6 Xem thêm 71

34.7 am khảo 71

Trang 10

MỤC LỤC ix

35.1 Phân loại 73

35.2 Linh kiện chủ động 73

35.2.1 Linh kiện bán dẫn 73

35.2.2 ang điện tử, hiển thị 74

35.2.3 Đèn điện tử chân không 74

35.2.4 Nguồn điện 74

35.3 Linh kiện thụ động 75

35.3.1 Điện trở 75

35.3.2 Tụ điện 75

35.3.3 Cảm ứng từ điện 75

35.3.4 Memristor 75

35.3.5 Networks 75

35.3.6 Transducer, cảm biến 75

35.3.7 Antenna 76

35.4 Linh kiện điện cơ 76

35.4.1 Phần tử gốm áp điện 76

35.4.2 Đầu nối 76

35.4.3 Chuyển mạch, công tắc 76

35.4.4 Cầu chì, bảo vệ 76

35.5 am khảo 77

35.6 Xem thêm 77

36 MOSFET 78 36.1 Hoạt động của MOSFET 78

36.2 MOSFET thời sơ khai 78

36.3 Sự thu nhỏ của MOSFET 78

36.3.1 Các khó khăn 78

36.4 Chế tạo MOSFET 78

36.5 Các loại MOSFET 78

36.5.1 NMOS 79

36.5.2 DMOS 79

36.5.3 HEXFET 79

36.5.4 CoolMOS 79

36.6 am khảo 79

36.7 Xem thêm 79

37 Multiplexer 80 37.1 Nguyên lý hoạt động 80

37.1.1 Mux và Demux mạch số 80

Trang 11

x MỤC LỤC

37.1.2 Mux và Demux mạch tương tự 81

37.1.3 Truyền địa chỉ 81

37.3 am khảo 81

37.4 Xem thêm 81

38 Màn hình tinh thể lỏng 82 38.1 Lịch sử 82

38.2 Cấu tạo 82

38.3 Phân loại sản phẩm 83

38.3.1 LCD ma trận thụ động 83

38.3.2 LCD ma trận chủ động 83

38.4 Hoạt động bật tắt cơ bản 83

38.5 Hiển thị màu sắc và sự chuyển động 83

38.6 Xem thêm 83

38.7 am khảo 84

39 Mạ cộng 85 39.1 Phân loại 85

39.1.1 Mạch cộng bán phần 85

39.1.2 Mạch cộng toàn phần 85

39.2 Phép cộng nhiều bit 85

39.2.1 Phương pháp tiếp nối 85

39.2.2 Phép cộng bán song song 86

39.3 am khảo 86

39.4 Xem thêm 86

40 Mạ in 87 40.1 Lịch sử 88

40.2 Các module 89

40.3 iết kế 89

40.4 Các phần mềm thiết kế 89

40.5 Chỉ dẫn 89

40.6 Chú thích 89

41 Mạ so sánh 91 41.1 Nguyên lý hoạt động 91

41.3 am khảo 91

Trang 12

MỤC LỤC xi

41.4 Xem thêm 91

42 Mạ đếm 92 42.1 Nguyên lý hoạt động 92

42.1.1 Synchronous Counter 92

42.1.2 Asynchronous Counter 92

42.4 am khảo 92

42.5 Xem thêm 92

43 Mạ đếm vòng 93 43.1 Nguyên lý hoạt động 93

43.2 Tiến trình hoạt động của mạch 4 bit 93

43.4 am khảo 93

43.5 Xem thêm 93

44 Phân tí mạng lưới (điện) 94 44.1 am khảo 94

45 Phần mềm thiết kế mạ in 95 45.1 Công nghệ mạch in 95

45.2 Các tính năng 96

45.3 am khảo 96

45.4 Xem thêm 96

46 Pin mặt trời 97 46.1 Lịch sử của pin mặt trời 97

46.2 Nền tảng 98

46.3 Vật liệu và hiệu suất 98

46.4 Sự chuyển đổi ánh sáng 99

46.5 Xem thêm 99

46.6 am khảo 99

47 Pin nhiệt 100 47.1 Nguyên lý hoạt động 100

Trang 13

xii MỤC LỤC

47.4 am khảo 100

47.5 Xem thêm 100

48 RAM 102 48.1 Lịch sử 102

48.2 Đặc trưng 103

48.3 Mục đích 103

48.4 Phân loại RAM 103

48.4.1 RAM tĩnh 103

48.4.2 RAM động 103

48.5 Các thông số của RAM 104

48.5.1 Dung lượng 104

48.5.2 BUS 104

48.6 Các loại module của RAM 105

48.7 Tính tương thích với bo mạch chủ 105

48.8 Xem thêm 105

48.9 am khảo 105

49 Rơ le 106 49.1 am khảo 106

49.2 Xem thêm 106

50 Siêu tụ điện 107 50.1 Nguyên lý hoạt động 107

50.4 am khảo 108

50.5 Xem thêm 108

51 anh ghi dị 109 51.1 Nguyên lý hoạt động 109

51.4 am khảo 109

51.5 Xem thêm 109

52 iết bị hiển thị 110 52.1 Xem thêm 110

Trang 14

MỤC LỤC xiii

52.2 am khảo 110

53 yristor 111 53.1 Lịch sử nghiên cứu 111

53.2 Đặc tính Volt-Ampere của thyristor 111

53.2.1 Không có dòng điện vào cực điều khiển (Ig = 0) 111

53.2.2 Có dòng điện vào cực điều khiển (iG > 0) 111

53.3 Mở, khóa thyristor 111

53.3.1 Mở thyristor 111

53.4 Các thông số cơ bản 112

53.4.1 Giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua thyristor Iv,tb 112

53.4.2 Điện áp ngược cho phép lớn nhất Ung,max 112

53.4.3 ời gian phục hồi tính chất khóa của thyristor τ(μs) 112

53.4.4 Tốc độ tăng điện áp cho phép dU/dt (V/μs) 112

53.4.5 Tốc độ tăng dòng cho phép dI/dt (A/μs) 112

53.6 am khảo 113

53.7 Xem thêm 113

54 Tiền khuế đại 114 54.1 am khảo 114

54.2 Xem thêm 114

55 Transistor Darlington 115 55.1 Nguyên lý hoạt động 115

55.4 am khảo 115

55.5 Xem thêm 115

56 Transistor hiệu ứng trường 116 56.1 Lịch sử 116

56.2.1 JFET 116

56.2.2 MOSFET 116

56.5 am khảo 117

56.6 Xem thêm 117

Trang 15

xiv MỤC LỤC

57 Transistor lưỡng cực 118 57.1 Hình ảnh 118

57.2 Nhà phát minh 118

57.4 Cấu tạo 118

57.5 Ký hiệu trong mạch điện 119

57.6.1 Transistor ngược NPN 119

57.6.2 Transistor thuận PNP 120

57.7 Các thông số cần quan tâm 120

57.9 Các ứng dụng điển hình 120

57.9.1 Khuếch đại điện áp một chiều 120

57.9.2 Khuếch đại điện áp xoay chiều 121

57.9.3 Khuếch đại công suất 121

57.9.4 Khuếch đại chuyển mạch 121

57.9.5 Ứng dụng để điều khiển động cơ 121

57.10 am khảo 121

57.11 Xem thêm 121

58 Trigger Smitt 122 58.1 Nguyên lý hoạt động 122

58.3 am khảo 123

58.4 Xem thêm 123

59 TTL (logic) 124 59.1 Lịch sử 124

59.3 am khảo 125

59.4 Xem thêm 125

60 Tụ hóa 126 60.1 Cấu tạo 126

60.2 Phân cực 126

60.3 Các biến thể 127

60.4 Siêu tụ điện 127

60.5 Xem thêm 127

Trang 16

MỤC LỤC xv

60.6 am khảo 127

61 Tụ hóa nhôm 128 61.1 Nguyên lý hoạt động 128

61.4 am khảo 128

61.5 Xem thêm 128

62 Tụ polyme 129 62.1 Kết cấu 129

62.4 am khảo 129

62.5 Xem thêm 129

63 Tụ điện 130 63.1 Lịch sử 130

63.2 Các tham số chính của tụ điện 130

63.2.1 Điện dung của tụ điện 131

63.2.2 Điện áp làm việc 131

63.2.3 Nhiệt độ làm việc 132

63.3 Các loại Tụ điện 132

63.3.1 Tụ điện phân cực 132

63.3.2 Tụ điện không phân cực 132

63.3.3 Tụ điện có trị số biến đổi 132

63.3.4 Siêu tụ điện 132

63.4 Các kiểu tụ điện 133

63.5 am khảo 133

63.6 Xem thêm 133

64 Tụ điện Li ion 134 64.1 Nguyên lý hoạt động 134

64.4 am khảo 135

64.5 Xem thêm 135

Trang 17

xvi MỤC LỤC

65.3 am khảo 136

65.4 Xem thêm 136

66 UJT 137 66.1 Nguyên lý hoạt động 137

66.4 am khảo 137

66.5 Xem thêm 137

67 Varicap 138 67.1 Nguyên lý hoạt động 138

67.4 am khảo 138

67.5 Xem thêm 138

68 Varistor 140 68.1 Nguyên lý hoạt động 140

68.4 am khảo 140

68.5 Xem thêm 140

69 Vi mạ 141 69.1 Lịch sử 141

69.2.1 Phân loại theo tín hiệu được xử lý 141

69.2.2 Phân loại theo mức độ tích hợp 141

69.2.3 Phân loại theo công nghệ 142

69.2.4 Phân loại theo công dụng 142

69.4 am khảo 142

69.5 Xem thêm 142

Trang 18

MỤC LỤC xvii

70.1 Lịch sử 143

70.2 Đệm và không đệm 143

70.3 Danh sách IC 143

70.5 am khảo 143

70.6 Xem thêm 143

71 Vi mạ họ 7400 144 71.1 Mô tả tóm tắt các phát triển 144

71.3 am khảo 144

71.4 Xem thêm 144

72 Điện cực 145 72.1 Nguyên lý hoạt động 145

72.2 Các điện cực 145

72.2.1 eo tên gọi chức năng phổ biến 145

72.2.2 Kỹ thuật điện tử 145

72.2.3 Điện cực kỹ thuật 145

72.4 am khảo 146

72.5 Xem thêm 146

73 Điện trở (thiết bị) 147 73.1 Ký hiệu và quy ước 147

73.2.1 Định luật Ohm 147

73.2.2 Đơn vị 147

73.2.3 Điện trở mắc nối tiếp và song song 147

73.3 Công suất tiêu thụ 148

73.4 Mã màu trên điện trở 148

73.5 y ước trên sơ đồ nguyên lý 149

73.6 Các đặc tính không lý tưởng trên điện trở 149

73.7 Các loại điện trở có giá trị cố định 149

73.7.1 Điện trở làm bằng chì 149

73.7.2 Điện trở hợp chất carbon 149

73.8 Chú thích 149

Trang 19

xviii MỤC LỤC

74.4 am khảo 151

74.5 Xem thêm 151

75 Điện tử tương tự 152 75.1 Tín hiệu tương tự 152

75.2 am khảo 152

75.3 Xem thêm 152

76 Điốt laser 153 76.1 Nguyên lý hoạt động 153

76.2 Xem thêm 153

76.3 am khảo 153

77 Điốt phát quang hữu cơ 154 77.1 Lịch sử 154

77.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 155

77.3 Vật liệu 156

77.3.1 Vật liệu phân tử nhỏ 156

77.3.2 Vật liệu polyme 157

77.3.3 Vật liệu phát lân quang 158

77.4 Ưu và nhược điểm 158

77.4.1 Ưu điểm 158

77.4.2 Nhược điểm 159

77.5 Chú thích 160

77.6 am khảo 163

78 Điốt quang 164 78.1 Nguyên lý hoạt động 164

78.2.1 Hiệu suất 164

78.2.2 Đáp tuyến phổ 164

78.2.3 Dòng tối 165

78.2.4 Đáp ứng thời gian 165

78.2.5 Mức ồn 165

78.3 Các chế độ hoạt động 165

Trang 20

MỤC LỤC xix

78.3.1 Chế độ quang điện 165

78.3.2 Chế độ quang dẫn 165

78.3.3 Chế độ tuyết lở 165

78.3.4 Phototransistor 165

78.4 am khảo 166

78.5 Xem thêm 166

79 Điốt Sottky 167 79.1 Nguyên lý hoạt động 167

79.4 am khảo 167

79.5 Xem thêm 167

80 Điốt tunnel 168 80.1 Nguyên lý hoạt động 168

80.4 am khảo 168

80.5 Xem thêm 168

81 Điốt Zener 169 81.1 Nguyên lý hoạt động 169

81.4 am khảo 170

81.5 Xem thêm 170

82 Đèn nhân quang điện 171 82.1 Cấu trúc và nguyên lý làm việc 171

82.3 Xem thêm 172

82.4 am khảo 172

83 Đèn phát tia X 173 83.1 Nguyên lý hoạt động 173

83.2 Xem thêm 173

83.3 am khảo 173

Trang 21

xx MỤC LỤC

84 Định dạng Gerber 174 84.1 Dữ liệu chế tạo PCB 174

84.2 Gerber mở rộng 174

84.3 am khảo 174

84.4 Xem thêm 174

85 Định luật Ohm 175 85.1 Lịch sử 175

85.2 Phạm vi áp dụng 176

85.3 Dạng vi phân 177

85.4 Dòng xoay chiều 177

85.5 Xem thêm 177

85.6 am khảo 177

86 Độ khuế đại 178 86.1 uật ngữ 178

86.2 am khảo 178

86.3 Xem thêm 178

87 Ổn áp 179 87.1 Nguyên lý hoạt động 179

87.4 am khảo 179

87.5 Xem thêm 179

88 Ứng dụng mạ khuế đại thuật toán 180 88.1 Ứng dụng mạch tuyến tính 180

88.1.1 Mạch khuếch đại vi sai 180

88.1.2 Mạch khuếch đại đảo 180

88.1.3 Mạch khuếch đại không đảo 181

88.1.4 Mạch theo điện áp 181

88.1.5 Mạch khuếch đại tổng 181

88.1.6 Mạch tích phân 181

88.1.7 Mạch vi phân 182

88.1.8 Mạch so sánh 182

88.1.9 Mạch khuếch đại đo lường 182

Trang 22

MỤC LỤC xxi

88.1.10 Mạch chuyển đổi kiểu Schmi (Schmi trigger) 18288.1.11 Mạch giả lập cuộn cảm 18288.1.12 Mạch phát hiện mức không 18288.1.13 Mạch biến đổi tổng trở âm 18288.2 Các ứng dụng phi tuyến 18288.2.1 Mạch chỉnh lưu chính xác 18288.2.2 Mach khuếch đại đầu ra Lô-ga 18288.3 Các ứng dụng khác 18388.4 am khảo 18388.5 Nguồn, người đóng góp, và giấy phép cho văn bản và hình ảnh 18488.5.1 Văn bản 18488.5.2 Hình ảnh 18888.5.3 Giấy phép nội dung 202

Trang 23

Chương 1

ADC

ADC 4 kênh ghép WM8775SEDS của Wolfson Microelectronics

đặt trong card Sound Blaster X-Fi Fatal1ty Pro.

ADC hay Mạ uyển đổi tương tự ra số hay

Analog-to-digital converter, là mộtlinh kiện bán dẫnthực hiện

chuyển đổi mộtđại lượng vật lý tương tự liên tục nào

đó (thường làđiện áp) sang giá trị số biểu diễn độ lớn

của đại lượng đó.[1] Để thuận tiện mô tả, sau đây coi

mặc nhiên tín hiệu vào là điện áp

Sự chuyển đổi liên quan đến việc lượng tử hóa tín hiệu

ngõ vào, do đó nhất thiết mắc một lượng lỗi ay vì làm

một chuyển đổi duy nhất, ADC thực hiện việc chuyển

đổi theo định kỳ gọi là “mẫu” ngõ vào (sample) Kết quả

là một quá trình thời gian liên tục (continuous-time) và

giá trị liên tục (continuous-amplitude) được chuyển đổi

sang dãy số rời rạc về cả hai thứ đó.[2]Như vậy nó có

hai đặc trưng quan trọng nhất liên quan đến độ phân

giải hai chiều:

• Nhịp lấy mẫu là khoảng thời gian giữa hai lần thực

hiện số hóa, hoặc nghịch đảo của nó làtần sốsố

hóa

• Bậc số hóa là số bit xác định số mức số hóa cho dải

giá trịđiện ápdanh định Hệ M bit có 2Mmức cho

tín hiệu đơn cực, chỉ dương hoặc chỉ âm Nếu là

tín hiệu song cực, phải dành 1 bit dấu, và do mức

0 bị dính nên hệ cho ra 2M-1−1 mức.

Dải giá trịđiện ápdanh định nầy được gọi là dải động

Điện áp lớn hơn thì gây tràn (overﬂow)

Lý thuyết về số hóa các quá trình tương tự không nêu

ở đây Điểm chú ý là tác động của hiện tượng Aliasingđến đặc trưng số hóa, và nó dẫn đến đòi hỏi tần số sốhóa phải lớn hơn trên gấp đôi tần cực đại của băng tầntín hiệu trong các nhu cầu thông thường, còn trong nhucầu kỹ thuật thì là gấp 4, ví dụ phải dùng 1 KHz để sốhóa tín hiệu có băng tần 10–250 Hz

Tại ngõ vào chính của ADC trong chip có thể có phần

tử Multiplexer, cho ra ADC đa ngõ vào hay ADC đakênh Trước đây giá thành ADC cao, nên đã bố trí 8đến 64 ngõ vào Hiện nay xuất hiện các chip chỉ bố trí

1, 2 hoặc 4 ngõ vào

Mạch DAC (Digital-to-analog converter) thực hiện

hoàn nguyên tín hiệusố hóa

1.1 Nguyên lý hoạt động

Flash ADC

1

Trang 24

Flash ADC là dạng đơn giản nhất, thực hiện bằng dãy

điện trở phân áp và các comparator điện áp Nó là

minh hoạ nhập đề cho hoạt động của ADC Trong hình

vẽ là ADC 16 mức “không âm”, thực hiện bẳng 15

comparator Kết quả so được mạch lập mã Encoder tiếp

nhận và chuyển sang mã nhị phân, trong trường hợp

1.1.2 ADC xấp xỉ nối tiếp

ADC xấp xỉ nối tiếp (successive-approximation)

1.1.5 ADC mã hoá delta

ADC Mã hoá delta (delta-encoded ADC or

counter-ramp)

1.1.6 ADC sigma-delta

ADC sigma-delta

1.2 Các đặc trưng hoạt động 1.2.1 ADC dấu phảy tĩnh

Các ADC thông thường nêu ở mục trên thực hiện sốhóa với các mức tín hiệu cách đều, và cho ra kết quả là

số integer nhị phân, biểu diễn giá trịtín hiệu Nó đượcgọi là kiểu dấu phảy tĩnh Tuy nhiên thuật ngữ “dấuphảy tĩnh” không cần nhắc tới nếu không có nhu cầuphân biệt

Ví dụ ADC 16 bit nhị phân cho ra giá trị mã từ−16383

đến +16383, lỗi xấp xỉ tín hiệu là ≈10−5, đáp ứng tốt nhucầu số hoá âm nhạc thông thường Trong ứng dụng âmnhạc thì không cần quan tâm giá trị tuyệt đối phải làchính xác, nên việc thích ứng với cường độ âm thanhthực hiện bằng chỉnh chiết áp khuếch đại là đủ.Trong đo lường hay ứng dụng cần giá trị chính xác, thìADC này chỉ đáp ứng dải động xác định

1.2.2 ADC dấu phảy động

Trong các thiết bị đo lường có dải động rộng thì sử dụngADC dấu phảy động Kiến trúc của ADC nầy gồm cóhai phần:

1 Tiền khuếch đại có độ khuếch điều khiển nhịphân, với số bit điều khiển là số bit đặc tính củakết quả

2 ADC dấu phảy tĩnh, có số bit chính là số bit địnhtrị của kết quả

Hoạt động của ADC nầy có hai kỳ Kỳ 1, xác định bitđặc tính để tiền khuếch đại cho ra tín hiệu có độ lớntrong dải động của ADC chính, trong đó giá trị đặc tínhcao thì độ khuếch thấp Kỳ 2, ADC chính số hóa

1.2.3 Các lỗi đặc trưng

Lỗi nhảy sai mức: quá rộng hay quá cao

Trang 25

1.4 THAM KHẢO 3

• Đặc trưng biến đổi phi tuyến

• Trôi điểm không do trôi phông của các phần tử

tuyến tính trong hay ngoài chip

• Nhảy sai mức hiện ra ở dạng quá rộng hay quá cao,

do ảnh hưởng nhiễu và dải bất định ở mức ngưỡng

so sánh gây ra

• Lỗi lệch thời hay “skew”, xảy ra ở ADC ghép

kênh ADC ghép kênh phải tuần tự biến đổi cho

các tín hiệu vào, nên tín hiệu vào được lấy mẫu

không cùng thời điểm Một số thiết bị đã bố trí

microprocessor tính hiệu đính skew để đưa về

cùng thời điểm

• Lỗi Aliasing: khi bộ lọc cắt tần cao không đủ

mạnh, các nhiễu tần số cao lọt vào

1.3 Ứng dụng

ADC là một trong những phần tử phổ biến, có mặt trong

tất cả các thiết bị kỹ thuật sốtiếp nhận thông tin từ các

cảm biếnanalog ADC cũng thường được tích hợp với

cảm biếnvà đặt ngay tại đầu thu, truyền dữ liệu dạng

số về khối xử lý Nó đảm bảo sự ưu việt là dữ liệu trung

thực, truyền đưa dễ dàng và xử lý thuận tiện.[3]

1.3.1 Các nhóm

• ADC nhanh, dấu phảy tĩnh và số bit thấp, cỡ 8-12

bit, dùng cho biến đổi tín hiệuvideo,radar,cảm

biến CCD,…

• ADC âm thanh, dấu phảy tĩnh và số bit trung bình,

dùng trong thiết bị âm thanh

• ADC kỹ thuật, dấu phảy tĩnh hoặc động, số bit cỡ

24-32, dùng trong thiết bị đo lường tín hiệu, ví dụ

ADC 24-bit 2.5 MHzAD7760

• ADC đo lường đơn giản cho ra số BCD với 3-5

digit không kể dấu, ví dụICL7135 Một số chip tích

hợp với mạch “giải mã 7 thanh” để hiện số bằng

LED hay màn hiện LCD nhưICL7106, ICL7107

Chúng được dùng trong máy đo thông dụng, như

Multimeterhiện số, có bán ngoài chợ Nhật Tảo

1.3.2 Lĩnh vực

• Đo đạc trong vật lý, hóa học, sinh học, y học, đo

lường điện,…

• Âm nhạc, hình ảnh, truyền hình truyền thông,…

• ông tin liên lạc, thiết bị dân sinh,…

Flash ADC được tạo ra khá sớm, dùng cho hiện cường

độ âm thanh bằng dãy LED trong máy hát nhạc, ví dụ

ICLM3914

1.3.3 Oversampling

Do công nghiệp chế tạo cho ra ADC nhanh và rẻ, nênchỉ tiêu tần số số hóa của chip thường cao hơn nhucầu của mạch ứng dụng Mặt khác, mạch ứng dụngthường thiết kế với nhiều nhịp số hóa chọn được Nhằmkhai thác tối đa năng lực ADC và tránh phải bố trímạch lọc anti-alias cho mỗi mức nhịp số hóa, kỹ thuậtOversampling được vận dụng

Nội dung của kỹ thuật Oversampling là, tín hiệu được

số hóa ở tần cao hơn K lần tần yêu cầu làm việc, sau

đó kết quả được xử lý bằng “kỹ thuật lọc số", rồi cộngchúng lại theo bước số hóa yêu cầu.[4]

Giải thich về ngưỡng và độ phân giải Oversampling

Kết quả cộng cho ra độ phân giải cao hơn độ phân giảidanh định ∆V của chip, ví dụ đạt được mức 20 bit bằngADC 16 bit, tức là tăng 4 bit Nếu cộng K số lại (cộngkhông có phủ chồng) thì gia tăng bit cao nhất là cỡlog2(K)/2, tuy nhiên độ phân giải thực tế bị chặn bởi độrộng của dải bất định củacomparatorkhi chuyển mứcgiữa hai mức kề nhau, và tùy thuộc chất lượng của chip

sử dụng.[5]

Trường hợp ADC lý tưởng thì ngưỡng phânbiệt ra mức tín hiệu L và L+1 ∆V nằm ở giữa.Trong thực tếcomparatorcó dải bất định là

δV, giá trị tín hiệu rơi vào dải δV sẽ cho rahoặc là L hoặc là L+1 Oversampling dùngchip có độ phân giải ∆V thì đạt độ phân giảicao nhất là cỡ δV Song nếu quan sát tín hiệu

DC hoặc biến đổi quá chậm, thì ví dụ tín hiệu

DC vào ở mức L + 0,7 ∆V, kết quả số hóa sẽluôn là L+1, Oversampling không tăng đượccái gì cả Để khắc phục thì người ta đưa vàomột lượng nhiễu răng cưa nhỏ biết trước, vàloại đi trong kết quả cộng

1.4 Tham khảo

[1] Walden R H., 1999.Analog-to-digital converter surveyand analysis IEEE Journal on Selected Areas in

Trang 26

4 CHƯƠNG 1 ADC

Communications 17 (4), p 539–550 doi:10.1109/49

761034

[2] ADC and DAC Glossary - Maxim

[3] Rudy J van de Plassche: CMOS integrated

analog-to-digital and analog-to-digital-to-analog converters 2nd edition

Kluwer Academic, Boston 2003,ISBN 1-4020-7500-6

[4] Nauman Uppal (2004) "Upsampling vs Oversampling

for Digital Audio" Retrieved 2/12/2015

[5] "Improving ADC Resolution by Oversampling and

Averaging" Silicon Laboratories Inc Retrieved

2/12/2015

1.5 Xem thêm

• Audio codec

• Digital signal processing

• DAC(Digital-to-analog converter)

Trang 27

Chương 2

Biến áp

Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp,

làthiết bị điệnthực hiện truyền đưanăng lượnghoặc

tín hiệuđiện xoay chiều giữa cácmạch điệnthông qua

cảm ứng điện từ

Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay

nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết quatrường điện từ Khi

đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ

tạo ratrường điện từ eođịnh luật cảm ứng Faraday

trường điện từtạo radòng điện cảm ứng ở các cuộn

thứ cấp Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố

trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây Vật liệu dẫn từ phụ

thuộctần sốlàm việc

• Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng

lávật liệu từ mềmcóđộ từ thẩmcao nhưthép silic,

permalloy,… và mạch từ khép kín như các lõi ghép

bằng lá chữ E, chữ U, chữ I.[1]

• Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng

lõiferritkhép kín mạch từ

Ở tần số siêu cao là vùngvi sóngvà sóng truyền hình,

vẫn có các biến áp dùng lõi không khí và thường không

khép mạch từ Tuy nhiên quan hệ điện từ của chúng

khác với hai loại nói trên, và không coi là biến áp thật

sự

Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với

nhau về điện, hoặc dùng chung vòng dây như trong

biến áp tự ngẫu ông thường tỷ số điện áp trên cuộn

thứ cấp với điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng

quấn, và gọi là tỷ số biến áp Khi tỷ số này >1 thì gọi là

tăng thế, ngược lại <1 thì gọi là hạ thế.

Các biến áp điện lực có kích thước và công suất lớn,

thích hợp với tên gọi máy biến áp Máy biến áp đóng

vai trò rất quan trọng trongtruyền tải điện năng.[2]

Biến áp cũng là mộtlinh kiện điện tửquan trọng trong

kỹ thuật điện tử và truyền thông.[3]

2.1 Lịch sử phát triển

• Năm 1831: Michael Faraday phát hiện ra hiện

tượngdòng điệntạo ratừ trườngvà ngược lại, sự

biến thiên từ trường cũng tạo ra dòng điện

• Năm 1884: Máy biến áp đầu tiên được sáng chế

ra bởiKároly Zipernowsky, Miksa Déri và OóTitusz Bláthy

• Năm 1886: Máy biến áp chođiện xoay chiềulầnđầu tiên được đưa vào sử dụng tạiMassachuses,

Mĩ

• Năm 1889: Mikhail Dolivo-Dobrovolsky chế tạo ra

máy biến áp 3 phađầu tiên

• Năm 1891: Máy biến áp Tesla được chế tạo bởi

Nikola Tesla, có khả năng tạo ra dòng điện xoaychiều vớitần sốvàhiệu điện thếcao

2.2 Nguyên tắc hoạt động

Mô hình máy biến thế

Máy biến thế hoạt động tuân theo 2hiện tượng vật lý:

• Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ

Trang 28

6 CHƯƠNG 2 BIẾN ÁP

Từ thông cảm ứng trong lõi thép máy biến thế

sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông

qua từ trường Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh

qua số vòng quấn trên lõi sắt

Khi N P , U P , I P, ΦP và N S , U S , I S , ΦS là số vòng

quấn, hiệu điện thế, dòng điện và từ thông trong mạch

điện sơ cấp và thứ cấp (primary và secondary) thì theo

I P (máy biến thế lý tưởng)

Ví dụ, 1 máy biến thế có công suất 400 W, tỉ lệ biến thế

80:5

• Phía sơ cấp 80 V, 5 A, 160 vòng

• Phía thứ cấp 5 V, 80 A, 10 vòng

2.3 Phân loại máy biến áp

Máy biến áp (MBA) có thể phân làm nhiều loại khác

nhau dựa vào:

• Cấu tạo: MBA một pha và MBA ba pha

• Chức năng: MBA hạ thế và MBA tăng thế

• Cách thức cách điện: MBA lõi dầu, lõi không khí…

• Nhiệm vụ: MBA Điện lực, MBA dân dụng, MBA

áp thường chuyển hiệu điện thế mức trung thế từmáyphát điện(10 kV đến 50 kV) sang mức cao thế (110

kV đến 500 kV hay cao hơn) trước khi truyền tải lên

đường dây điện cao thế Trongtruyền tải điện năngvớikhoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càngít

Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn,máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà,hay các cục biến thế, cục sạc,… dùng cho các thiết bịđiện với hiệu điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3V,…)

2.5 Tham khảo

[1] Knowlton A.E (Ed.), 1949 Standard Handbook forElectrical Engineers (8th ed.) McGraw-Hill p 597.[2] Mack J E., Shoemaker T., 2006 Chapter 15 -Distribution Transformers (11th ed.) New York:McGraw-Hill., p 15–1 to 15–22.ISBN 0-07-146789-0.[3] Bedell Frederick History of A-C Wave Form, ItsDetermination and Standardization Transactions of theAmerican Institute of Electrical Engineers 61 (12), p

864 doi:10.1109/T-AIEE.1942.5058456

2.6 Xem thêm

Trang 29

2.7 LIÊN KẾT NGOÀI 7

2.7 Liên kết ngoài

• Máy biến áp - Hướng dẫn Java Tương tácPhòng

thí nghiệm Cao từ trường ốc gia

• Bên trong Máy biến áp của Đại học Denver

• Hiểu Máy biến áp: Đặc điểm và Hạn chế của Tạp

chí Conformity

• 3 ông tin và cấu trúc pha của Máy biến áp —

Điểm cấp nguồn 3 pha

• Trạm điện và Truyền tảitrênDMOZ

• J.Edwards và T.K Saha, Dòng đi qua máy biến áp

thông qua vector Poynting PDF(264 KB)

• Giới thiệu các máy biến áp thông dụngPDF(94.6

KB)

• ứng dụng Java cho máy biến áp

• Mạch 3 pha của máy biến áp

Trang 30

Chương 3

Bơm nhiệt điện

Sơ đồ bơm nhiệt Peltier, các chân nhiệt đặt song song, nhưng nối

tiếp về điện.

Phần tử bơm nhiệt điện hay bơm nhiệt Peltier, Peltier

cooler là một loạilinh kiện bán dẫnhoạt động theo theo

hiệu ứng Peltier, dùng dòng điện để tạo ra dòng nhiệt

cưỡng bức ở mối nối của hai loại vật liệu khác nhau.

Bơm nhiệt điện hoạt động ở trạng thái rắn tiêu thụ năng

lượng điện để cưỡng bức truyền nhiệt từ phía này sang

phía kia Nó hoạt động thuận nghịch, nên có thể sử

dụng như một bộ điều khiển nhiệt độ, hoặc làm nóng

hoặc làm mát Trong thực tế việc áp dụng chính là sắp

xếp để sử dụng tính năng nào, và thường là làm mát

bằng cách thải nhiệt ở phần nóng lên ra môi trường

khác.[1]

Hiệu ứng Peltier là một phần của hiện tượng vật lý trong

chất bán dẫn làhiệu ứng nhiệt điện

3.1 Nguyên lý hoạt động

Năm 1821,omas Johann Seebeckphát hiện ra rằng

hai dây dẫn khác loại nối với nhau và đặt ở hai nhiệt

độ khác nhau (tức là có gradient nhiệt) thì tạo ra một

điện áp Sự chênh nhiệt dẫn đến dòng nhiệt truyền, làm

khuếch tán các hạt mang điện Dòng chảy của các hạt

mang điện giữa các vùng nóng và lạnh lại tạo ra một

điện áp khác nhau.[2]

Năm 1834,Jean Charles Athanase Peltierphát hiện ra

hiệu ứng ngược lại, rằng một dòng điện chạy qua mối

nối nhau của hai dây dẫn khác loại nhau, thì tùy thuộc

vào chiều dòng điện, làm cho nó hoạt động như một

phần tử làm nóng hoặc làm mát.[3]

Hiệu ứng được gọi là hiệu ứng Peltier và Bơm nhiệt

Peltier hoạt động theo hiệu ứng này.

3.2 Ứng dụng 3.3 Tham khảo

[1] ermoelectric Coolers Basics TEC Microsystems.Truy cập 01 Apr 2015

[2] Seebeck (1826) ermoelectric generator, p 1, at GoogleBooks “Ueber die Magnetische Polarisation der Metalleund Erze durch Temperatur-Diﬀerenz.” Annalen derPhysik und Chemie, 6, pp.ː 1-20, 133-160, 253-286.[3] Peltier (1834) ermoelectric generator, p 37, at GoogleBooks “Nouvelles expériences sur la caloricité descourants électrique”, Annales de Chimie et de Physique,

Trang 31

Chương 4

Bộ nhớ ﬂash

Một ổ USB ﬂash Chip bên trái là bộ nhớ ﬂash Bên phải là bộ

vi điều khiển

Bộ nhớ ﬂash là một loại bộ nhớ máy tính kiểubộ nhớ

điện tĩnh(non-volative memory), có thể bị xóa khi mất

nguồn điện cấp vào và lập trình lại (reprogrammed)[1]

Về mặt kỹ thuật thì bộ nhớ ﬂash có thể được dùng như

một loạiEEPROMmà ở đó nó có thể được đọc/ ghi bằng

điện và không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện

Có 2 kiểu bộ nhớ ﬂash chính đã được tạo ra là NAND

và NOR được cấu thành từ cáccổng logic Bộ nhớ ﬂash

được cấu thành từ các phần tử (cell) nhớ riêng rẽ với các

đặc tính bên trong giống như những cổng logic tương

ứng đã tạo ra nó; do đó, ta có thể thực hiện thao tác

đọc/ ghi, lưu trữ dữ liệu theo từng phần tử (cell) nhớ

một

Khác với các bộ nhớEPROMsphải được xóa trước khi

được ghi lại, thì bộ nhớ ﬂash kiểuNANDcó thể được

ghi và đọc theo từng khối (block) hoặc trang (page) nhớ,

còn bộ nhớ ﬂash kiểuNORthì có thể được đọc hoặc ghi

một cách độc lập theo từng từ (word) hoặc byte nhớ của

máy[2]

Các chip nhớ ﬂash nhỏ được sử dụng trong bộ nhớ dữ

liệu cấu hình tĩnh của máy tính, trong máy dân dụng

như tivi, quạt,… Các chip lớn thì dùng trongmáy nghe

nhạc kĩ thuật số,máy ảnh kĩ thuật số, điện thoại di

động Nó cũng được sử dụng trên các máy trò chơi, thay

thế choEEPROM, hoặc choRAM tĩnhnuôi bằng pin để

lưu dữ liệu của trò chơi

Phổ thông nhất chính làthẻ nhớvàổ USB ﬂashđể lưutrữ và truyền dữ liệu giữa các máy tính và các thiết bị

kỹ thuật số khác

4.1 Lịch sử

Bộ nhớ ﬂash được Toshiba đưa ra năm 1984 làm

EEPROM, cho phép đọc ghi từng byte khác với các

EPROMtiền nhiệm.[3]

4.2 So sánh với các bộ nhớ khác 4.3 Xem thêm

[3] Masuoka F., Momodomi M., Iwata Y., Shirota R (1987)

New ultra high density EPROM and ﬂash EEPROM withNAND structure cell.Electron Devices Meeting, 1987International IEEE Retrieved 01 Apr 2015

9

Trang 32

Chương 5

CMOS

Mạch đảo dùng CMOS

CMOS, viết tắt của "Complementary

Metal-Oxide-Semiconductor" trongtiếng Anh, là thuật ngữ chỉ một

loại công nghệ dùng để chế tạomạch tích hợp Công

nghệ CMOS được dùng để chế tạo vi xử lý, vi điều

khiển,RAM tĩnh và cáccổng logic khác Công nghệ

CMOS cũng được dùng rất nhiều trong các mạch tương

tự nhưcảm biến ảnh,chuyển đổi kiểu dữ liệu, và các vi

mạchthu phátcó mật độ tích hợp cao trong lĩnh vực

thông tin

Trong tên gọi của vi mạch này, thuật ngữtiếng Anh

“complementary” (“bù"), ám chỉ việc thiết kế cáchàm

lôgíc trong các vi mạch CMOS sử dụng cả hai loại

transistor PMOSvàNMOSvà tại mỗi thời điểm chỉ có

một loại transistor nằm ở trạng thái đóng (ON)

Hai đặc tính cơ bản của các linh kiện được chế tạo

bằng công nghệ CMOS là có độmiễn nhiễucao và tiêu

thụnăng lượngở trạng thái tĩnh rất thấp Các vi mạch

CMOS chỉ tiêu thụ năng lượng một cách đáng kể khi các

transistorbên trong nó chuyển đổi giữa các trạng thái

đóng (ON) và mở (OFF) Kết quả là cácthiết bị CMOSít

tiêu thụnăng lượngvà tạo ra ítnhiệthơn so với các loại

cổng logickhác như mạch transistor-transistor logic

(TTL) hay mạch logic NMOS (khác với CMOS, NMOS

chỉ dùng toàn bộ transistor hiệu ứng trường kiểu n và

không dùng transistor hiệu ứng trường kiểu p) CMOScũng cho phép tích hợp cáchàm lôgícvới mật độ caotrênchíp

Cụm từ “metal-oxide-semiconductor” bắt nguồn từ một

quy trình chế tạocác vi mạch tích hợp CMOS trước đây

y trình này tạo ra các transistor hiệu ứng trường

mà mỗi transistor có một điện cực cổng bằng kim loạiđược đặt lên trên một lớp cách điện bằng oxide phủtrênvật liệu bán dẫn Ngày nay, thay vì dùng kim loại,người ta tạo ra điện cực cổng bằng một vật liệu khác,

đó làpolysilicon Tuy nhiên, IBM và Intel đã công bố sẽ

sử dụng trở lại cổng kim loại trong công nghệ CMOSnhằm tận dụng tính chất tiên tiến của vật liệu có hằng

số điện môi cao trong việc chế tạo các vi mạch có kíchthước 45 nanomét hay nhỏ hơn Dù có nhiều thay đổi,tên gọi CMOS vẫn tiếp tục được sử dụng trong các quytrình chế tạo hiện đại[1]

Một vi mạch tích hợp nhỏ chứa một lượng lớn

các tranzito CMOS đôi khi được gọi là vi mạ

tí hợp CHMOS uật ngữ CHMOS viết tắtcủa “Complementary High-density metal-oxide-semiconductor” trongtiếng Anh

Đôi khi, mạch kết hợp giữa cáccảm biến MEMSvớibộ

xử lý tín hiệu sốđược sản xuất trên một vi mạch tíchhợp CMOS đơn được gọi làCMOSens

năng lượngít hơn Chính vì thế, những ngày đầu CMOSđược sự quan tâm của ngành công nghiệpđồng hồ điện

tửvà một số lĩnh vực khác mà thời gian sử dụngpin

quan trọng hơn so với vấn đề tốc độ Khoảng 25 nămsau, CMOS đã trở thành kỹ thuật chiếm ưu thế trong vimạch tích hợp số Lý do là với việc ra đời các thế hệ quytrình chế tạo bán dẫn mới, kích thước hình học của các

transistorngày càng giảm xuống dẫn đến một loạt cải10

Trang 33

5.2 CHI TIẾT KĨ THUẬT 11

tiến; đó làdiện tíchchiếm chỗ của vi mạch giảm, tốc

độ làm việc tăng, hiệu suất sử dụng năng lượng tăng

vàgiá thànhchế tạo giảm Hơn nữa, nhờ vào sự đơn

giản và khả năng tiêu táncông suấttương đối thấp của

mạch CMOS, người ta có thể thực hiện vi mạch có mật

độ tích hợp cao mà vốn không thể làm được nếu dựa

trên các transistor lưỡng cực

Lúc ban đầu, người ta chỉ có thể tìm thấy cáchàm logic

CMOS chuẩn trong vi mạch tích hợp sốhọ 4000 Sau đó,

nhiều hàm tronghọ 7400bắt đầu được chế tạo bằng kỹ

thuật CMOS,NMOS,BiCMOSvà các kỹ thuật khác

Cũng trong thời kỳ đầu, mạch CMOS dễ bị hư hỏng vì

quá nhạy cảm với sựxả điện tích tĩnh điện(ESD) Do

đó, các thế hệ sau thường được chế tạo kèm theo các

mạch bảo vệ tinh vi nhằm làm tiêu tán cácđiện tích

này, không để cho lớp oxide cổng và cáctiếp giáp p-n

mỏng manh bị phá hủy Mặc dầu vậy, hãng sản xuất vẫn

khuyến cáo nên dùng bộ phận chốngtĩnh điệnkhi thao

tác trên các vi mạch CMOS nhằm tránh hiện tượng vượt

quá năng lượng Chẳng hạn, các hãng sản xuất thường

yêu cầu dùng bộ phận chống tĩnh điện khi chúng ta làm

các thao tác thêm một khốibộ nhớvàomáy vi tính

Bên cạnh đó, các thế hệ ban đầu như họ 4000 dùng

nhômlàm vật liệu tạo ra cực cổng Điều này khiến cho

CMOS có khả năng làm việc được trong điều kiệnđiện

ápcung cấp thay đổi nhiều, cụ thể là nó có thể làm việc

trong suốt tầm điện áp cung cấp từ 3 đến 18volt DC

Trong nhiều năm sau đó, mạch logic CMOS được thiết

kế với điện áp cung cấp chuẩn công nghiệp là 5V vì để

tương thích vớiTTL (logic) Kể từ 1990, bài toán tiêu

hao công suất thường được coi trọng hơn so với bài toán

tương hợp với TTL, và thế là điện áp cung cấp CMOS

bắt đầu được hạ thấp xuống cùng với kích thước hình

học của cáctransistor Điện áp cung cấp thấp không

chỉ giúp làm giảmcông suấttiêu hao mà còn cho phép

chế tạo lớp cách điện cực cổng mỏng hơn, chức năng

tốt hơn Hiện nay, một vài mạch CMOS làm việc với

điện áp cung cấp nhỏ hơn 1 volt

Trong thời kỳ đầu, điện cực cổng được chế tạo bằng

nhôm Các quy trình chế tạo CMOS đời sau chuyển

sang dùngsilicon đa tinh thể(“polysilicon”), chấp nhận

được tốt hơn ởnhiệt độcao trong quá trình tôi silicon

sau khi đãcấy ion Điều này cho phép nhà chế tạo có

thể đặtcực cổngngay từ những công đoạn sớm hơn

trong quy trình và rồi dùng trực tiếp cực cổng như là

một mặt nạ cấy để tạo ra mộtcực cổng tự sắp đặt(cực

cổng không tự sắp đặt sẽ đòi hỏi có sự chồng lấp lên

nhau khiến hãng sản xuất phải chấp nhận tăng kích

thước transistor và điện dung ký sinh) Vào năm2004,

cũng có những công trình nghiên cứu đề nghị dùng lại

cực cổng bằngkim loại, nhưng cho đến nay, các quy

trình vẫn tiếp tục sử dụng cực cổng polysilicon Cũng

có những nỗ lực lớn trong nghiên cứu nhằm thaychất

điện môi silicon dioxitở cực cổng bằng vật liệu điện

môi k-caođể chống lại hiện tượng tăng dòng rĩ

5.2 Chi tiết kĩ thuật

CMOS là tên dùng để ám chỉ cả hai khía cạnh: đó là mộtphong cách thiết kế mạch số cụ thể và cũng là tên củamột họ các quy trình chế tạo nhằm thực thi mạch điện

tử trên vi mạch (chip) Mạch logic CMOS tạo ra từ quytrình CMOS sẽ tiêu tán ít năng lượng hơn và cho phéptích hợp với mật độ cao hơn so với các quy trình khácvới cùng một chức năng Khi ưu điểm này ngày càngthể hiện và trở nên quan trọng hơn, quy trình CMOS vàcác quy trình biến thể của nó đã trở thành công nghệchủ đạo, chính vì thế cho đến năm 2006, hầu hết cácsản xuất vi mạch tích hợp đều dùng quy trình CMOS

5.2.1 Cấu trúc

Mạch logic CMOS dùng một tổ hợp hai loại transistorhiệu ứng trường kim loại-oxide-bán dẫn (MOSFET)

kiểu pvàkiểu nđể thực hiện cáccổng logicvà cácmạch

sốkhác mà chúng ta thấy trongmáy vi tính, thiết bị

viễn thôngvàxử lý tín hiệu Mặc dầu mạch logic CMOScũng có thể được thực hiện bằng linh kiện rời (chẳnghạn, những mạch rời mà bạn học trong môn mạch điện

tử cơ bản), thông thường sản phẩm CMOS thương mạiđiển hình làmạch tích hợpbao gồm hàng triệu (hayhàng trăm triệu)transistorcủa cả hai kiểu được chếtạo trên một miếngsilicon hình chữ nhậtcódiện tích

trong khoảng 0,1 đến 4cm vuông Những miếng siliconnhư vậy thường được gọi làchip, mặc dầu trong côngnghiệp người ta cũng gọi nó là die, có lẽ bời vì chúngđược tạo ra từ việc cắt nhỏ (dicing) miếng bánh siliconhình tròn là đơn vị cơ bản của sựsản xuất dụng cụ bándẫn

Trong cổng logic CMOS, một số MOSFET kiểu n đượcsắp thành dạngmạch kéo xuốngnằm giữa đầu ra củacổng với đường cung cấp nguồnđiện ápthấp ay vìdùng tải làđiện trởnhư trong các cổng logicNMOS,cổng logic CMOS lại dùng tải là một số MOSFET kiểu psắp thành dạngmạch kéo lênnằm giữa đầu ra của cổngvới đường cung cấp nguồn điện áp cao Mạch kéo lên,gồm cáctransistorkiểu p, mang tính bổ túc cho mạchkéo xuống, gồm các transistor kiểu n, sao cho khi các

transistorkiểu n tắt thì các transistor kiểu p sẽ dẫn vàngược lại

Mạch logic CMOS tiêu táncông suấtít hơn mạch logicNMOS bởi vì CMOS chỉ tiêu tán công suất trong thời

gian chuyển đổi trạng thái (công suất động) MộtASIC

điển hình được chế tạo vớicông nghệ 90nmthay đổitrạng thái đầu ra trong thời gian 120pico giây, và sựchuyển đổi này xảy ra trong mỗi thời gian 10nanogiây.Trong khi đó, mạch logicNMOStiêu tán công suất bất

kỳ lúc nào đầu ra ở mức thấp (công suất tĩnh), bởi vì

khi đó có dòng điện chạy từVđếnVthông qua điệntrở tải và mạch gồm các transistor kiểu n

MOSFET kiểu p được xem là dạng bổ túc cho MOSFETkiểu n bởi vì chúng chuyển sang dẫn khi điện áp cực

Trang 34

12 CHƯƠNG 5 CMOS

cổng của chúng thấp hơn điện áp cực nguồn và bởi vì

chúng có thể kéo cực máng lên đếnV Như vậy, nếu

cả hai transistor kiểu p và kiểu n có cực cổng nối chung

với nhau để trở thành một đầu vào chung thì MOSFET

kiểu p sẽ dẫn khi MOSFET kiểu n tắt và ngược lại

5.2.2 Ví dụ: cổng NAND

Như là một ví dụ, hình bên phải làsơ đồ mạchcủa một

cổng NANDtrong mạch CMOS

Nếu cả hai đầu vào A và B đều ở mức cao, khi đó cả hai

transistor kiểu n (nửa dưới của sơ đồ) đều dẫn, trong

khi đó không có transistor kiểu p nào (nửa trên của sơ

đồ) dẫn, như vậy chỉ có một đường dẫn điện được thiết

lập giữa đầu ra vàV, điều này khiến cho đầu ra ở mức

thấp Nếu một trong hai đầu ra A và B hoặc cả hai đầu

này đều ở mức thấp thì ít nhất sẽ có một transistor kiểu

n không dẫn, ít nhất một transistor kiểu p sẽ dẫn, tạo ra

một đường dẫn điện giữa đầu ra vàV, điều này khiến

đầu ra ở mức cao

Một ưu điểm khác của CMOS so với NMOS là cả hai quá

trình chuyển đổi từ thấp-đến-cao và từ

mức-cao-đến-mức-thấp của CMOS là nhanh vì các transistor

kéo lên có trở kháng thấp khi chuyển sang dẫn, không

giống như điện trở tải của mạch dùng NMOS.êm nữa,

tín hiệu ngõ ra có khả năng quét gần suốt tầmđiện áp

nằm giữa hai nguồn điện áp cung cấp nguồn thấp và

cao Đáp ứng gần đối xứng hơn, mạnh hơn này cũng

khiến CMOS có khả năng chống nhiễu tốt hơn

Trang 35

Chương 6

Cuộn cảm

Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loạilinh

kiện điện tử thụ độngtạo từ một dây dẫn điện với vài

vòng quấn, sinh ratừ trườngkhi códòng điệnchạy qua

Cuộn cảm có mộtđộ tự cảm(haytừ dung) L đo bằng

đơn vịHenry(H)

6.1 Tổng quan

Đối với dòng điện một chiều (DC), dòng điện có cường

độ và chiều không đổi (tần sốbằng 0), cuộn dây hoạt

động như một điện trở có điện kháng gần bằng không

hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản mạch Dòng điện

trên cuộn dây sinh ra một từ trường, B, có cường độ và

chiều không đổi

Khi mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dòng điện

trên cuộn dây sinh ra một từ trường, B, biến thiên và

một điện trường, E, biến thiên nhưng luôn vuông góc

với từ trường Độ tự cảm của cuộn từ lệ thuộc vào tần

số của dòng xoay chiều

Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch

nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy

vào đặc tính cụ thể của từng cuộn cảm, giúp ổn định

dòng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số

6.2 Từ trường và từ dung

Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường

và trở thànhnam châm điện Khi không có dòng điện

chạy qua, cuộn day không có từ Từ trường sản sinh tỉ

lệ vớidòng điện

B.A = IL

Hệ số tỷ lệ L làtừ dunghayđộ tự cảm, là tính chất vật

lý của cuộn dây, đo bằng đơn vịHenry - H, thể hiện

khả năng sản sinh từ của cuộn dây bởi một dòng điện,

A là diện tích bề mặt cuộn dây B.A ứng với từ thông

Từ dung càng lớn thì từ thông sinh ra càng lớn (ứng

với cùng một dòng điện), và cũng ứng với dự trữ năng

lượng từ trường (từ năng) trong cuộn dây càng lớn

Bảng dưới đây tóm tắt công thức tính từ dung cho một

số trường hợp

Cuộn cảm lõi sắt 3 pha 50 MVAR trong truyền tải điện tại Đức

6.3 Điện thế, dòng điện và trở kháng

eođịnh luật cảm ứng Faraday, từ trường biến thiêntheo thời gian tạo ra mộtđiện thếtrên cuộn dây V.

Với từ dung không đổi theo thời gian:

V = L dI dt

Dòng điện chạy trên cuộn dây có liên hệ với điện thếqua:

I = L1 ∫

V dt

Trở kháng phức của cuộn cảm với dòng điện xoaychiều, phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.13

Trang 36

Trường hợp cuộn dây không có điện trở, R=0, điện thế

đi trước dòng điện mộtpha90° Trong trường hợp cuộn

dây có điện trở, R>0, điện thế đi trước dòng điện một

góc θ

tan θ = ωT = 2πf1

T

6.4 Năng lượng lưu trữ

Năng lượng từ trường lưu trữ trên cuộn dây được tính

theo công thức:

E =12LI2

6.5 Chỉ số chất lượng

Chỉ số chất lượng hay còn gọi là hệ số phẩm chất, Q,

được định nghĩa là tỉ số củađiện ứngtrênđiện trở

Nhiều cuộn dây có thể mắc nối tiếp với nhau để tăng

từ dung hay song song với nhau dễ giảm từ dung

Khi mắc nối tiếp nhiều (n) cuộn dây lại với nhau, tổng

từ dung sẻ tăng và bằng tổng của các từ dung:

L = L1 + L2 + + L

Khi mắc song song nhiều (n) từ dung lại với nhau, từ

dung tổng sẽ giảm, nghịch đảo của từ dung tổng bằng

• Nam châm điện

Trang 37

Chương 7

Công tắc

Một số loại công tắc sử dụng trong vật lý điện tử

Công tắc là tên của một thiết bị (xét trongmạch điện),

hoặc một linh kiện (xét trong một thiết bị điện, sử dụng

với mục đích để đóng/bật - ngắt/mở/tắtdòng điệnhoặc

chuyển hướng trạng thái đóng-ngắt trong tổ hợp mạch

điện có sử dụng chung một công tắc Hay rõ hơn, trong

mạng điện, một công tắc có thể cùng lúc chuyển trạng

thái đóng-ngắt cho 1 hoặc nhiều mạch điện thành phần

Cầu dao,khóa điện,Rơ le,… là những dạng công-tắc đặc

biệt, được người Việt đặt tên riêng để phân biệt do cách

chế tạo, công năng sử dụng

7.1 Cấu tạo

Một công tắc được cấu tạo từ 2 điểm của đường dây tải

điện và cầu nối giữa chúng (giúp 2 điểm "tiếp xúc" với

nhau) Công tắc có thể là công tắc đơn (2 điểm, kết nối

1-1) hoặc đa điểm (kết nối 1-n hoặc n-1 hoặc n-n hoặc

n-m, trong đó n, m>1)

7.2 Phân biệt công tắc điện và công

tắc từ

Công tắc điện và công tắc từ khác nhau cơ bản ở cơ chế

điều khiển sự đóng-ngắt đường dây dẫn

• Công tắc điện hoạt động nhờ tác động cơ học di

chuyển cầu nối để nối-không nối 2 tiếp điểm củamạch điện, tác động này có thể là tác động chủđộng từ con người hoặc tự động nhờ cảm biến

nhiệt hoặc điện;

• Công tắc từ hoạt động nhờ một mạch điều khiển

khác sẽ hút/nhả 2 tiếp điểm với nhau

7.3 Tham khảo 7.4 Xem thêm

• Linh kiện điện tử

• Ký hiệu điện tử

• Sơ đồ mạch điện

15

Trang 38

Chương 8

Cảm biến

Bộ cảm biến làthiết bị điện tửcảm nhận những trạng

thái hay quá trìnhvật lýhayhóa họcở môi trường cần

khảo sát, và biến đổi thànhtín hiệu điệnđể thu thập

thông tinvề trạng thái hay quá trình đó.[1]

ông tin được xử lý để rút ratham sốđịnh tính hoặc

định lượng của môi trường, phục vụ các nhu cầu nghiên

cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn

là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử lýthông tin, hay

trong điều khiển các quá trình khác

Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo

thànhđầu thuhayđầu dò(Test probe), có thể có kèm

các mạch điện hỗ trợ, và nhiều khi trọn bộ đó lại được

gọi luôn là "cảm biến" Tuy nhiên trong nhiều văn liệu

thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thước

lớn uật ngữ này cũng không dùng cho một số loại

chi tiết, như cái núm củacông tắcbật đèn khi mở tủ

lạnh, dù rằng về mặt hàn lâm núm này làm việc như

một cảm biến

Có nhiều loại cảm biến khác nhau và có thể chia ra hai

nhóm chính:

• Cảm biến vật lý:sóng điện từ,ánh sáng,tử ngoại,

hồng ngoại,tia X, tia gamma, hạt bức xạ,nhiệt

độ, áp suất,âm thanh, rung động,khoảng cách,

chuyển động,gia tốc,từ trường,trọng trường,…

• Cảm biến hóa học:độ ẩm,độ PH, cácion,hợp chất

đặc hiệu,khói,…

Có sự rất đa dạng của các hiện tượng cần cảm biến,

cũng như phương cách chế ra các cảm biến, và những

cảm biến mới liên tục phát triển Việc phân loại cảm

biến cũng phức tạp vì khó có thể đưa ra đủ các tiêu chí

phân loại cho tập hợp đa dạng như vậy được

8.1 Các đặc trưng

Một cảm biến được sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ

thuật xác định

• Độ nhạy: Gia số nhỏ nhất có thể phát hiện

• Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ

số biến đổi cố định

Đầu dò khí cháy cacbua hydro như metan nhãn hiệu Oldham, dùng được với máy đo di động

• Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng được

• Ảnh hưởng ngược: Khả năng gây thay đổi môi

trường

• Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của

tác nhân khác lên kết quả

• Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu

• Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục

vụ hoặc thời gian tồn tại (date)

• Độ trễ: Mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình

• Độ tin cậy: Khả năng làm việc ổn định, chịu những

biến động lớn của môi trường như sốc các loại

• Điều kiện môi trường: Dải nhiệt độ, độ ẩm, áp

suất,… làm việc được

16

Trang 39

8.4 MỘT SỐ CẢM BIẾN 17

Có sự tương đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp

dụng Các cảm biến ở các thiết bị số (digital), tức cảm

biến logic, thì độ tuyến tính không có nhiều ý nghĩa.

8.2 Cảm biến chủ động và bị động

Cảm biến chủ động và cảm biến bị động phân biệt ở

nguồn năng lượng dùng cho phép biến đổi lấy từ đâu

• Cảm biến ủ động không sử dụng điện năng bổ

sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình là

cảm biếnáp điệnlàm bằng vật liệu gốm, chuyển

áp suất thành điện tích trên bề mặt Cácantenna

cũng thuộc kiểu cảm biến chủ động

• Cảm biến bị động có sử dụng điện năng bổ sung

để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình là các

photodiodekhi có ánh sáng chiếu vào thì có thay

đổi của điện trở tiếp giáp bán dẫn p-n được phân

cực ngược Câc cảm biến bằngbiến trởcũng thuộc

kiểu cảm biến bị động

Phân loại thì như vậy nhưng một sốcảm biến nhiệt

độkiểu lưỡng kim dường như không thể xếp hẳn vào

nhóm nào, nó nằm vào giữa

Cảm biến hiệu ứng Hall đếm vòng quay nhờ hai nam châm màu

nâu gắn vào đĩa quay.

8.3 Phân loại theo nguyên lý hoạt

động

• Cảm biến điện trở: Hoạt động dựa theo di chuyển

con chạy hoặc góc quay củabiến trở, hoặc sự thay

đổiđiện trởdo co giãn vật dẫn

• Cảm biến cảm ứng:

• Cảm biến biến áp vi phân: Cảm biến vị

trí (Linear variable diﬀerential transformer,

LVDT)

• Cảm biến cảm ứng điện từ: cácantenna

• Cảm biến dòng xoáy: Các đầu dò của máy dò

khuyết tật trong kim loại, củamáy dò mìn

• Cảm biến cảm ứng điện động: chuyển đổi

chuyển động sang điện như microphone

điện động, đầu thu sóng địa chấn trên bộ(Geophone)

• Cảm biến điện dung: Sự thay đổi điện dung của

cảm biến khi khoảng cách hay góc đến vật thể kimloại thay đổi

• Cảm biến điện trường:

• Cảm biến từ giảo (magnetoelastic): ít dùng.

• Cảm biến từ trường: Cảm biếnhiệu ứng Hall, cảmbiếntừ trườngdùng vật liệusắt từ,… dùng trong

từ kế

• Cảm biến áp điện: Chuyển đổi áp suất sang điện

dùng gốm áp điện như titanat bari, trong các

microphone thu âm, hay ởđầu thu sóng địa chấn

trong nước (Hydrophone) như trong các máy

Sonar

• Cảm biến quang: Cáccảm biến ảnhloại CMOS hay

cảm biến CCDtrongcamera, cácphotodiodeở cácvùng phổ khác nhau dùng trong nhiều lĩnh vực

Ví dụ đơn giản nhất là đầu dò giấy trong khay củamáy in làm bằngphotodiode Chúng đang là nhóm

đầu bảng được dùng phổ biến, nhỏ gọn và tin cậy

cao

• Cảm biến huỳnh quang, nhấp nháy: Sử dụng các

chất phát quang thứ cấp để phát hiện các bức xạnăng lượng cao hơn, như các tấmkẽm sulfua.[2]

• Cảm biến điện hóa: Các đầu dò ion, độ pH,…

• Cảm biến nhiệt độ: Cặp lưỡng kim, hoặc dạnglinh kiện bán dẫn nhưPrecision Temperatur Sensor LM335có hệ số 10 mV/°K.[3]

8.4 Một số cảm biến 8.4.1 Biến áp xoay

Biến ápxoay (quay) dùng để biến đổi điện áp củacuộn

sơ cấphoặc góc quay của cuộn sơ cấp thành tín hiệu ratương ứng với chúng Biến áp xoay sin, cos để đo gócquay củarôto, trên đặt cuộn sơ cấp, thành điện áp tỉ lệthuận với sin hay cos của góc quay đó Biến áp xoaytuyến tính biến đổi độ lệch góc quay của rôto thànhđiện áp tỉ lệ tuyến tính

Trang 40

18 CHƯƠNG 8 CẢM BIẾN

8.4.2 Con quay

Con quay 3 bậc tự do và con quay 2 bậc tụ do được sử

dụng làm các bộ cảm biến đo sai lệch góc và đo tốc độ

góc tuyệt đối trong các hệ thống ổn định đường ngắm

của các dụng cụ quan sát và ngắm bắn

8.4.3 Cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ - bộ mã hóa quang học là đĩa mã trên có

khắc vạch mà ánh sáng có thể đi qua được Phía sau đĩa

mã đặtphototransistorchịu tác dụng của một nguồn

sáng Động cơ và đĩa mã được gắn đồng trục, khi quay

ánh sáng chiếu đến phototransistor lúc bị ngăn lại, lúc

không bị ngăn lại làm cho tín hiệu ở cực colecto là một

chuỗi xung Trên đĩa mã có khắc hai vòng vạch, ngoài

A trong B có cùng số vạch, nhưng lệch 90° (vạch A trước

B là 90°) Nếu đĩa mã quay theo chiều kim đồng hồ thì

chuỗi xung B sẽ nhanh hơn chuỗi xung A là ½chu kỳ

và ngược lại iết bị đo tốc độ như DC Tachometer, AC

Tachometer, Optical Tachometer

8.4.4 Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ như Pt 56Ω, Pt 100Ω,ermocouple

Đầu dò khói dùng LED:

1 Buồng 2 Nắp 3 Vỏ 4 Photodiode (detector) 5 LED hồng

ngoại

8.4.5 Đầu dò khói

Đầu dò khói thường được đặt trong một vỏ nhựa hình

đĩa đường kính 150 mm (6 in) và dày 25 mm (1 in),

nhưng hình dáng có thể thay đổi tùy theo nhà sản xuất

hoặc dòng sản phẩm Nó giúp phát hiện các vụ cháy

Các máy dò khói làm việc bằng cách:

• ang điện: dùngLEDphát sáng chiếu qua buồng

thử và thu nhận bằngphotodiodeđể xác định mức

trong suốt Nó phản ứng tốt với khói trước khi

cháy thật

• Ion hóa: Dùng nguồn phóng xạ như Americi

Am241ion hóabuồng khí, để các hạt khói nếu có

sẽ nhiễm điện và tụ lại

• Cả hai cách trên để tăng độ tin cậy.[4]

8.5 Vai trò của cảm biến trong tự động hóa

Cảm biến có vai trò quan trọng trong các bài toán điềukhiển quá trình nói riêng và trong cáchệ thống điềukhiển tự độngnói chung - Là thiết bị có khả năng cảmnhận các tín hiệu điều khiển vào, ra - Có vai trò đo đạccác giá trị - Giới hạn cảm nhận với đại lượngvật lýcầnđo

8.6 Đối tượng nghiên cứu 8.7 Tham khảo

[1] Edmund Schiessle, 1992 Sensortechnik undMesswertaufnahme Vogel, Würzburg ISBN 3-8023-0470-5

[2] Bhimsen Rout et al Medication Detection by aCombinatorial Fluorescent Molecular Sensor In:Angewandte Chemie 124, 2012, p 12645–12649[3] Precision Temperatur Sensor LM335.Texas InstrumentsInc Brochure Truy cập 01 Apr 2015

[4] Cote A., Bugbee P., 1988 Ionization smoke detectors.Principles of ﬁre protection incy, MA: National FireProtection Association p 249.ISBN 0-87765-345-3

8.8 Xem thêm

• Cảm biến ảnh

Định dạng
Số trang	224
Dung lượng	7,2 MB