ĐỀ CƯƠNG điện tử TƯƠNG tự đại học hàng hải

đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .đề cương điện tử số đại học hàng hải .

1

Đề cương điện tử tương tự

Câu 1 Nêu khái niệm về các loại bán dẫn và tính chất dẫn điện cụ thể của từng loại

- Bán dẫn thuần:

 Khái niệm: Là chất bán dẫn tinh khiết ,không lẫn các tạp chất khác

 Tính chất dẫn điện: Mô hình cấu trúc mạng tinh thể là liên kết đôi hóa trị ,ở điều kiện 00K các liên kết này bền vững  không có khả năng dẫn điện Khi được kích thích bởi 1 năng lượng bên ngoài  xuất hiện các cặp hạt dẫn  có khả năng dẫn điện.Vì vậy chất bán dẫn thuần chỉ được dùng làm nguyên liệu để chế tạo chất bán dẫn tạp

- Bán dẫn tạp loại N:

 Khái niệm: Là chất bán dẫn không tinh khiết, lẫn các tạp chất khác

 Tính chất dẫn điện: Khi pha trộn bán dẫn thuần (hoá trị 4) với tạp chất

có hoá trị 5 thì trong mối liên kết đôi hoá trị giữa chất bán dẫn thuần với tạp chất, mỗi nguyên tử tạp chất sẽ bị dư 1 điện tử ở vòng ngoài không tham gia vào mối liên kết đôi hoá trị cho nên liên kết yếu với hạt nhân, trở thành điện tử tự do, do đó chất bán dẫn tạp loại n là chất dẫn điện Như vậy hạt dẫn chủ yếu trong chất bán dẫn tạp loại n là các điện tử tự do mang điện tích âm nên được gọi là bán dẫn n (âm – negative) và gọi là hạt dẫn đa

số Nồng độ của hạt dẫn đa số trong bán dẫn tạp loại n (nn) tỷ lệ thuận với nồng độ tạp chất pha trộn

Do chất bán dẫn thuần không hoàn toàn tinh khiết cho nên tồn tại các hạt dẫn mang điện tích dương chính là các lỗ trống có nồng độ là pn có giá trị rất nhỏ Như vậy trong bán dẫn tạp loại n thì nồng độ của hạt dẫn âm lớn hơn rất nhiều lần so với hạt dẫn dương cho nên hạt dẫn âm gọi là hạt dẫn đa số, còn hạt dẫn dương gọi

Nồng độ của lỗ trống tỷ lệ với nồng độ tạp chất pha trộn Trong chất bán dẫn tạp loại p thì nồng độ hạt dẫn đa số lớn hơn rất nhiều lần so với nồng độ hạt dẫn thiểu số: pp >> np

Câu 2 Nêu khái niệm về tiếp giáp P-N và tính chất dẫn

điện của tiếp giáp PN

- Khái niệm:

 K/n: Tiếp giáp P-N là khi cho 2 miếng bán dẫn

tạp khác loại (p,n) tiếp xúc với nhau

 Công dụng: Tiếp giáp PN sẽ hình thành một

điện trường hướng từ N sang P gọi là điện trường tiếp xúc có tác dụng ngăn cản sự chuyển động khuếch tán của điện tử tự do từ bản

N sang P gọi là hàng rào điện thế

- Tính chất:

 Tiếp giáp P-N phân cực thuận:

Nếu ta đặt một điện trường ngoài (Eng) có:

E TX

E ng

E ng

+ -

3

 Ta thấy: Eng ngược chiều với chiều hàng rào điện thế nên có tác dụng thu hẹp hàng rào điện thế , sẽ có dòng điện thuận (Ith) chảy qua tiếp giáp P-N Khi thì hàng rào điện thế bị biến mất nên dòng điện thuận sẽ tăng rất nhanh

 Tiếp giáp P-N phân cực ngược:

Nếu ta đặt một điện trường ngoài (Eng) có:

 Cực (-) vào bản P;

 Cực (+) vào bản N

 Ta thấy : Eng cùng chiều với chiều của hàng rào điện thế nên có tác dụng mở rộng hàng rào điện thế, sẽ không có dòng điện ngược chảy qua tiếp giáp P-N Do hạt dẫn thiểu số có nồng độ rất nhỏ cho nên vẫn tồn tại dòng điện ngược có giá trị rất nhỏ chảy qua

Câu 3 Trình bày cấu tạo, ký hiệu và nêu nguyên lý làm việc của đi-ôt bán dẫn

- Cấu tạo và ký hiệu:

Đi-ốt bán dẫn được cấu tạo trên cơ sở của một tiếp giáp P-N, bản cực P được gắn một điện cực gọi là a-nốt (A), bản cực N được gắn một điện cực gọi là ka-tốt (K) Tiếp giáp P-N của đi-ốt được hình thành bởi 2 loại tiếp xúc cơ bản:

+ Chuyển tiếp mặt: Diện tích tiếp xúc 2 đơn tinh thể lớn

+ Chuyển tiếp điểm: Diện tích tiếp xúc giữa 2 đơn tinh thể nhỏ

Như hình vẽ:

4

Hình 1.6 Cấu tạo, ký hiệu và một số dạng thực tế của đi-ốt

- Nguyên lý làm việc :

Nguyên lý làm việc của đi-ốt bán dẫn như một van dẫn điện một chiều, trên cơ

sở của một tiếp giáp P-N:

 Khi được phân cực thuận: A-nốt có điện thế dương còn Ka-tốt có điện thế âm, có dòng điện thuận IAK chảy từ Anốt đến Katốt

 Khi được phân cực ngược: Anốt có điện thế thấp hơn so với Katốt, không có có dòng điện ngược IAK chảy từ chảy từ Katốt đến Anốt

Câu 4 Trình bày cấu tạo, phân loại, ký hiệu và nêu nguyên lý làm việc của tranzitor lưỡng hạt

- Cấu tạo: Transistor lưỡng hạt (hay còn được gọi là transistor) được cấu tạo

bởi 3 miếng bán dẫn khác loại ghép xen kẽ nhau như hình vẽ

 E gọi là cực phát

 B gọi là cực gốc

 C gọi là cực góp

 2 tiếp giáp P-N là

Hình 1.10 Cấu tạo của transistor lưỡng hạt (BJT)

- Phân loại: Transistor sẽ có 2 loại là PNP và NPN:

 Loại PNP được gọi là transistor thuận

 Loại NPN được gọi là transistor ngược

5

Hình 1.11 Phân loại theo cấu tạo, ký hiệu và các dạng của transistor lưỡng hạt BJT

- Nguyên lý làm việc: Dùng dòng điện nhỏ (IB) điều khiển dòng điện lớn (IC) hoặc (Ie)

Câu 5 Vẽ và giải thích họ đặc tuyến ra của transtsor BJT (loại NPN) mắc kiểu

 Vùng II: dòng điện ra ít phụ thuộc vào điện áp ra mà chủ yếu phụ thuộc vào dòng điện hay điện áp lối vào, transistor làm việc như một

Câu 6 Trình bày phương pháp phân cực kiểu định dòng trực tiếp có hồi tiếp dòng điện cho cho transistor

R (β+1)R



  IC0 = βIB0; IE0 = (β+1) IB0

 Áp dụng K2, ta có:

UCE0 = En – IC0RC – IE0RE = En – βIB0RC – (β+1) IB0RE

7

Câu 7 Trình bày phương pháp phân cực kiểu định dòng gián tiếp (phân áp)

có hồi tiếp dòng điện cho transistor BJT

- Vẽ mạch phân cực và sơ đồ tương đương:

Hình 1.21 Mạch phân cực kiểu phân áp (a) và sơ đồ tương đương Thevenin (b)

- Phân cực kiểu phân áp:

UCE0 = En – IC0RC – IE0RE = En – βIB0RC – (β+1)IB0RE

Câu 8 Trình bày cấu tạo, phân loại, ký hiệu và nêu nguyên lý làm việc của transistor trường cực của tiếp giáp (JFET)

- Cấu tạo:

Trên một khối bán dẫn tạp có nồng độ cao gọi là kênh dẫn người ta phủ một lớp bán dẫn tạp khác loại có nồng độ thấp hơn gọi là vỏ

 Lớp vỏ được gắn một điện cực gọi là cực cổng có ký hiệu là G (Gate)

 Hai đầu kênh dẫn được gắn 2 điện cực:

+ Cực nguồn có ký hiệu là S (Source)

+ Cực máng có ký hiệu là D (Drain)

8

- Phân loại: 2 trường hợp

 Nếu kênh dẫn là bán dẫn tạp loại N thì vỏ sẽ là loại P Transistor trường loại này được gọi là JFET kênh dẫn loại n JFET kênh dẫn loại n có ký hiệu như hình b

 Nếu kênh dẫn là bán dẫn tạp loại P thì vỏ sẽ là loại N Transistor trường loại này được gọi là JFET kênh dẫn loại p có ký hiệu như hình c

- Ký hiệu:

Hình Cấu tạo (a), ký hiệu của JFET kênh dẫn N(b) và kênh dẫn P(b)

- Nguyên lý làm việc: Sử dụng điện áp UGS (với để điều khiển dòng điện Id hoặc Is

 Giữa 2 điện cực D và S được nối với nhau qua một kênh dẫn, nếu kênh dẫn hình thành ngay khi chế tạo thì được gọi là kênh dẫn có sẵn Nếu kênh dẫn hình thành sau khi đặt điện trường thích hợp thì được gọi là kênh dẫn cảm ứng

 Phía đối diện với đế qua kênh dẫn người ta đặt một điện cực kim loại sau khi đã phủ một lớp cách điện là ôxit silic SiO2 Điện cực này được gọi là cực cổng G

 Như vậy, nếu đế là bán dẫn loại p thì miền D và S sẽ là bán dẫn loại n

và kênh dẫn hình thành giữa D và S cũng sẽ được hình thành bởi các

9

hạt dẫn đa số là điện tử tự do mang điện tích âm nên gọi là kênh dẫn loại n; trường hợp còn lại gọi là kênh dẫn loại p

Hình 1.27 MOSFET/IGFET kênh dẫn có sẵn (a) và kênh dẫn cảm ứng (b)

- Phân loại: 4 loại

 MOSFET kênh dẫn có sẵn loại n (hình a)

 MOSFET kênh dẫn có sẵn loại p (hình b)

 MOSFET kênh dẫn cảm ứng loại n (hình c)

 MOSFET kênh dẫn cảm ứng loại p (hình d)

- Khái niệm:

Hồi tiếp là trích một phần tín hiệu ở đầu ra quay trở về đầu vào của một bộ khuếch đại nhằm cải thiện một vài chỉ tiêu chất lượng của một tầng khuếch đại hay của một bộ khuếch đại nhiều tầng

- Phân loại : 2 loại là hồi tiếp âm và hồi tiếp dương:

+ Nếu pha của tín hiệu hồi tiếp trùng pha với tín hiệu vào ta có hồi tiếp dương

10

+ Nếu pha của tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào ta có hồi tiếp âm

- Ảnh hưởng và tác dụng của từng loại hồi tiếp:

Hồi tiếp âm:

 Hồi tiếp âm làm giảm hệ số khuếch đại (K) nhưng làm tăng tính ổn định (S):

Hồi tiếp dương:

 Hồi tiếp dương tăng hệ số khuếch đại (K) nhưng làm giảm

- Phân loại: 2 loại phi tuyến và tần số

11

 Méo phi tuyến là méo do đường đặc tuyến biên độ không tuyến tính Nguyên nhân là transistor phần tử phi tuyến Hậu quả :làm cho hình dạng của tín hiệu ra không giống như hình dạng của tín hiệu vào

 Méo tần số là sự suy giảm tần số do hệ số khuếch đại không đồng đều trong giải tần số công tác Nguyên nhân do các phần tử LC phụ thuộc vào tần số Hậu quả là giải thông Δf của bộ khuếch đại thu hẹp vào

Câu 12 Vẽ sơ đồ khối cấu trúc của vi mạch khuếch đại thuật toán, nêu có giải

thích những đặc tính cơ bản của vi mạch khuếch đại thuật toán

- Sơ đồ khối:

- Khuếch đại vi sai :là khuếch đại mà tín hiệu ra không tỷ lệ với trị tuyệt đối

của tín hiệu vào mà tỷ lệ với hiệu của tín hiệu vào Khuếch đại vi sai được

sử dụng để khuếch đại tín hiệu có tần số giới hạn nhỏ ( tới vài Hz)

- Tầng khuếch đại mắc OC có điện trở vào lớn và điện trở ra nhỏ

+ Tầng đầu vào dùng tầng khuếch đại vi sai nên không có dòng đầu vào

 trở kháng vào bằng vô cùng + Tầng đầu ra dùng tầng khuếch đại mắc collector chung nên trở kháng

13

- Chứng minh:

 Dựa vào đặc điểm của vi mạch KĐTT:

{

 Từ (1) 

 Từ (2)  Uvào = Uht =

Hệ số khuếch đại điện áp của bộ khuếch đại không đảo là: K =

=

Kết luận: Câu 15 Vẽ mạch và chứng minh ứng dụng của vi mạch KĐTT làm bộ vi phân đảo - Mạch điện: - Chứng minh:  Dựa vào đặc điểm của vi mạch KĐTT: {

14

 Từ (1) 



 Từ (2)  IC = IR 

Hệ số truyền đạt của bộ vi phân là:

- Kết luận: Từ 1 vi mạch khuếch đại thuật toán ta có thể tạo ra 1 vi phân

điện áp ra tỷ lệ với 1 vi phân điện áp đầu vào

Câu 16 Vẽ mạch và chứng minh ứng dụng của vi mạch KĐTT làm bộ tích phân đảo

- Kết luận: Từ 1 vi mạch khuếch đại thuật toán ta có thể tạo ra 1 tích phân

điện áp ra tỷ lệ với 1 tích phân điện áp đầu vào

Câu 17 Vẽ mạch và chứng minh ứng dụng của vi mạch KĐTT làm bộ cộng đảo

16

 Do bộ khuếch đại làm việc trong vùng tuyến tính nên thỏa mãn nguyên lý xếp chồng:

 ∑ [ ]

 Nếu chọn:

  ∑

- Kết luận: Từ 1 vi mạch thuật toán ta có thể tạo ra 1 bộ cộng tín hiệu Câu 18 Vẽ mạch và chứng minh ứng dụng của vi mạch KĐTT làm bộ trừ tín hiệu - Mạch điện: - Chứng minh: Ta có:  Bộ khuếch đại đảo:



 Bộ khuếch đại không đảo:

 ( )

= ( )

𝑈𝑣

17

 Chọn: Rht = R1 và R2 = R3

{



- Kết luận: Từ 1 vi mạch tuyến tính ta có thể tạo ra 1 bộ trừ tín hiệu

Câu 19 Trình bày nguyên lý tạo dao động điều hòa tự kích

- Nguyên lý chung của mạch tạo dao động tự kích : là sử dụng một bộ

khuếch đại có hồi tiếp như sau:

Hình 3.1 Nguyên lý dao động tự kích Bao gồm 2 khâu: khuếch đại và hồi tiếp:

+ Khâu khuếch đại có hệ số khuếch đại là k và độ di pha là φk

+ Khâu hồi tiếp có hệ số truyền đạt là β và độ di pha là φβ

- Điều kiện pha - điều kiện cần: phải có hồi tiếp dương

φk + φβ = n2π (Trong đó n là một số nguyên )

Tín hiệu hồi tiếp trùng pha với tín hiệu vào nên điều kiện pha là phải có

hồi tiếp dương

- Điều kiện biên độ - điều kiện đủ : biên độ điện áp hồi tiếp luôn lớn hơn

hoặc bằng biên độ điện áp ( Uht ≥ Uvào) và chia làm 2 phần:

+ Trong quá trình quá độ : Uht > Uvào

+ Trong quá trình xác lập : Uht = Uvào

U U

U x U

U U

U

ra

ht vao

ra ra

ra vao

ht vao

ht

như vậy cụ thể điều kiện biên độ sẽ là: k.β ≥ 1

Câu 20 Nêu tên và đặc điểm của các loại mạch tạo dao động điều hòa đã học

- Dao động thạch anh:

Tần số cao,không thay đổi tần số ra, độ chính xác và ổn định cao

- Tổng hợp tần số:

Kết hợp dao động LC với dđ thạch anh thì tạo ra tần số cao, thay đổi tần

số của khung dao động LC, độ chính xác và ổn định cao của dao động thạch anh

- Mạch tạo dao động điều hòa sử dụng RC:

Tần số thấp, giá thành rẻ, độ chính xác và ổn định thấp, thay đổi tần phụ thuộc vào R,C,N , f =

19

Hình 5.1 Sơ đồ khối của nguồn chỉnh lưu

- Chức năng của các khối:

+ Biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều từ lưới điện công nghiệp về điện áp của nguồn một chiều cung cấp cho các mạch điện

tử, nó còn có tác dụng cách ly với lưới điện, đảm bảo an toàn cho người sử dụng

+ Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều sau biến áp

về điện áp một chiều cần thiết cho máy Mạch lọc san bằng có nhiệm

vụ san bằng điện áp sau chỉnh lưu đảm bảo độ bằng phẳng của điện áp một chiều cung cấp cho các mạch điện tử

+ Ổn áp là ổn định điện áp ra một chiều Ở một số thiết bị, mạch ổn áp

sẽ chung cho cả nguồn cấp lấy từ các nguồn một chiều khác như pin,

ắc quy trong trường hợp nguồn chỉnh lưu bị sự cố

Câu 22 Vẽ và giải thích nguyên lý làm việc và đặc điểm của mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điểm chung tính

- Sơ đồ mạch điện:

Đồ thị thời gian:

b

20

- Nguyên lý chỉnh lưu:

 Giả sử nửa chu kỳ dương, : Điốt D2 phân cực ngược nên khóa lại Điốt D1 phân cực thuận nên có dòng điện thuận chạy từ A qua D1 qua tải Rt về ‘0’

 Giả sử nửa chu kỳ âm , : Các điốt D1 phân cực ngược nên khóa lại Điốt D2 phân cực thuận nên có dòng điện thuận chạy từ B qua D2 qua tải Rt về ‘0’

- Đặc điểm:

 Ưu điểm: Hiệu suất nguồn điện cao

 Nhược điểm: Bắt buộc phải sử dụng biến áp nên công suất thấp

Câu 23 Vẽ và giải thích nguyên lý làm việc và đặc điểm của mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

- Sơ đồ mạch điện:

Đồ thị thời gian:

D1 D4

D3

Rt

21

- Nguyên lý chỉnh lưu:

 Giả sử nửa chu kỳ dương, : Các điốt D1,D3 phân cực ngược nên khóa lại Các điốt D2,D4 phân cực thuận nên có dòng điện thuận chạy từ A qua D2 qua tải Rt và qua D4 về điểm B

 Giả sử nửa chu kỳ âm , : Các điốt D2,D4 phân cực ngược nên khóa lại Các điốt D1,D3 phân cực thuận nên có dòng điện thuận chạy từ

B qua D3 qua tải Rt và qua D1 về điểm A

- Đặc điểm:

 Ưu điểm: Cấp nguồn cho tải công suất lớn, nhỏ gọn, sử dụng phổ biến

 Nhược điểm: 1 cặp điốt chỉ sử dụng 1 nửa chu kỳ

Câu 24 Mạch lọc san bằng có chức năng gì ? Có những loại mạch lọc san phẳng nào và nêu đặc điểm của mỗi loại mạch lọc

- Chức năng : San bằng điện áp sau chỉnh lưu đảm bảo độ bằng phẳng của

điện áp một chiều cung cấp cho các mạch điện tử

- Phân loại:

 Lọc nguồn bằng điện dung:

 Đặc điểm: Cấp nguồn cho tải công suất lớn

R K