Điện tử cơ bản

Cho maïch khueách ñaïi MOSFET nhö thí duï 1, MOSFET hoaït ñoäng trong ñieàu kieän baûo hoaø vôùi daûi ñieän theá vaøo 1V 1,9V, ta phaûi choïn ñieän theá vaøo ñieåm hoaït ñoäng taïi t[r]

GT ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

ÔN TẬP – CÔNG THỨC

A Các định luật mạch điện

• Định luật Kirchhoff về thế , về dòng

• Định lý Thevenin VTH, RTH, Norton IN, RN = RTH

• Công thức cầu chia thế

• Công thức cầu chia dòng

B Cách hoạt động và công thức linh kiện

• Nối pn- Diod

• MOSFET

• BJT

• Op.Amp.

1 MOSFET

• Biểu thức điện thế và dòng điện

a.Biểu thức điện thế

Dựa vào lý thuyết và đặc tuyến, quỉ tích các điểm có VDSbhcho bởi:

VDSbh = VGS – VTH (1).

b Biểu thức dòng điện thoát ID.

- Trong vùng điện trở : VGS < VTH hay VDS < VGS – VTH ta có

Transistor nối lưỡng cực-BJT

.Biểu thức dòng điện trong BJT ( ráp CE)

• Theo định luật Kirchhoff ta có:

; 1

.Cách ráp cực phát chung ( CE-common emitter)

vi

-QRB

RCCi

Co

RL+

Mạch tương đương (AC)

; 1

C B

E

vce +

vbe

-+

Bib ic

-e

-vce

c + vbe

C Phân tích các thành phần phi tuyến

ON G

D

vGS<VTH

S OFF

D

G

iDS

Inverter (Mạch Đảo)

V DD = 5 V

A

v out 5V

0 V T =1V 5V v in

=/A B A

Cách hoạt động chế độ giao hoán

• Khi không có xungvào: MOSFET không dẫn

on R

Mức điện thế logic qui định của MOSFET:

V IL max

0 V OL max 0

0 0

Không xác định Mức logic 1

Mức logic0

Mứùc logic1

Không xác định Mức logic 0

Không xác định

IH NMH

E Khuếch đại tín hiệu lớn

Dải điện thế ngõ vào cực đại:

Dải điện áp ra cực đại:

Dải dong thoát tương ứng:

1 1 2 L S

S

L

KR V V

Độ lợi điện thế còn gọi là hàm số truyền: Vs

vo

cutoff Biên độ của

v o vùng (v i – V TH ) độ dốc lớn

v A

Thí dụ 2 :

Cho mạch khuếch đại MOSFET như thí dụ 1, MOSFET hoạt động trong điều kiện bảo hoà với dải điện thế vào 1V 1,9V, ta phải chọn điện thế vào điểm hoạt động tại trị số trung tâm dải động đó, gọi

V i = 1,45V Sự chọn lựa này được biểu diễn trên hình vẽ lại dưới đây:

Tính được điện thế ngõ ra:

vo Và: 5V

Để cho mạch khuếch đại hoạt động dưới điều kiện bảo hoà.

• Mạch SF ( Source Follower) hay DC (Drain common)

Mạch theo nguồn (SF- Source Follower)

Còn gọi là mạch đệm (buffer), mạch

hoạt động trong vùng bảo hoà.

Tại nút ngõ ra cho:

G Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ

• Dòng điện hoạt động ngõ ra I D được tinh trực tiếp hệ thức đặc tính MOSFET như:

•

• Điện thế hoạt động ngõcung cấp ra có được bằng cách áp dụng

định luật Kirchhoff cho vòng bao gồm nguồn, MOSFET, và R L như sau:

+ - vi

iD=K(vi-VTH)2/2

RL

vo

+ - vi

ids=K(VGS-VTH)vgs ids=gmvgs RL

• Do đó, độ lợi tín hiệu nhỏ cho:

ids=K(VGS-VTH)vgs ids=gmvgs RL

o

I TH L i

• MOSFET

• Khi có tín hiệu vào v I = v GS :

 2

2

6 5 Điện trở ngỏ vào, ngỏ ra , Độ lợi dòng điện và độ

lợi công suất

• Mạch tương đương (AC)

• Tổng trở (Điện trở) ngỏ vào:

• Điện trở ra

 Độ lợi dòng

 Vì R = nên độ lợi dòng cũng bằng vô cực 

• Độ lợi công suất

• Vì Ri = nên độ lợi công suất cũng vô hạn.

• Tuy nhiên , trong mạch thực tế, điện trở ngõ vào và độ lợi công suất là hữu hạn ( xác định)



• Sắp xếp lại cho:

Cho thấy độ lợi thế nhỏ hơn 1.

• Trường hợp đặc biệt quan trọng khi R L rất lớn, khi R L  :

và khi có thêm g m Rs >>1 , cho:

 Ta sẽ thấy vì sao mạch SF hữu dụng khi xét điện trở vào và điện trở ra (xem ở sau)



• Điện trở vào và điện trở ra tín hiệu nhỏ

• Điện trở vào rất bằng vô hạn ( vô cực) vì dòng vào MOSFET

bằng không

• Điện trở ra được tính theo h :

• Áp dụng KCL tại nút a:

• Sắp sếp lại và đơn giản cho:

Do đó: g m R L , và R S rất lớn , R L +R S trở nên không đáng kể so với

g m R L R S , nên: :

vì g m rất lớn nên r o rất bé, và A i tất

C B

E

vce +

vbe

-+

Bib ic

• 2 Phân giải chế độ động- AC (ráp CE)

Ta c ó mạch tương đương tín hiệu nhỏ

CQ

h

V r

hfeib

ib

2 Đặc tuyến Ampe-Volt

Ta có đường biểu diễn : ID

Vz 0

0,6 V VD

Izk

IzM

Điện trở nối pn ID

a.Điện trở tĩnh

0 V D Vb.Điện trở động:

D D

D Q

V R

Phân cực thuận  Diod dẫn

Phân cực nghịch Diod ngưng

R V

e R

Thiết kế phần tử nhớ

A Mạch thử lần đầu

Phần tử nhớ

v C

trị số lưu trử 5V luôn bị rĩ

V OH Độ rộng xung store >> R ON C

storage node dOUTdIN

C

=0 store

storage node dOUTdIN

OH L

=0 store RIN

dOUT dIN

*

CM

dOUT /store

store

dIN

* CM

Z R

Z j L

j Z

=1/jwC

Zc Vc

Ic

+

11

+ -

Mạch lọc

• Định nghĩa:

• Mạch lọc là mạch có nhiệm vụ cho qua hoặc loại bỏ một tần số

hoặc một dải tần số theo mong muốn.

Mạch Op Amp.

• Cấu trúc mạch OP.Amp.

• Đặc tính mạch Op.Amp.

• Công thức cơ bản :

- Khuếch đại đảo

- Khuếch đại không đảo

I

R A

R

 

Mạch làm tóan

1.Mạch nhân

vo = - kvi với k = - RF / RI

+ _

–

2 M ạch cộng ( tổng)

Áp dụng nguyên lý chồng chất, cho:

3 Mạch trừ - Mạch khuếch đại vi sai

+ _

• Mạch khuếch đại trừ còn được thực hiện như

ii

iF

i O

dV RC

V

dt

 

L Năng lượng và công suất

• Năng lượng

• Công suất

• Công suất của MOSFET

• Công suất tiêu tán của CMOS ( công suất tĩnh = 0 )

• Công suất tiêu tán của BJT

Công suất tĩnh của MOSFET khi dẫn:

Công suất của cổng Inverter

2

S static

L ON

V P

L ON

S L L S L L dynamic

V P

R R

V R C V R C f P

M Chuyển đổi năng lượng

Khái niệm chuyển đổi công suất

battery

-Hiệu suất công suất của bộ chuyển đổi quan trọng thường

dùng một lô linh kiện sau: Bậc MOSFET, tụ điện, cuộn cảm,

PCC

PCC

Các mạch diod

2.Chỉnh lưu toàn kỳ ( toàn sóng)

a Chỉnh lưu toàn kỳ 2 diod

Vip

Vipn1: n2

D1

D2

VLRL

i1i2

VLDC = 0,636 Vp

b.Cầu chỉnh lưu ( 4Diod)

Xét mạch chỉnh lưu toàn kỳ 4 diod :

VoDC

D4

D2 D3

3.Mạch lọc

a Mạch lọc trong chỉnh lưu bán kỳ

 Do tụ lọc có trị số lớn,nên dạng sóng nạp

nhanh và xã chậm , nên dạng sóng ra khá

thẳng ( phẳng)

 Ta có hình vẽ sau ( với cách vẽ phóng đại):

 Vcmax =Vp Vrp Vrpp

0 II Vcmin VLDC 4II

Dạng sóng ngõ ra mạch chỉnh lưu

và lọc toàn kỳ:

V cmax = V p V rp V rpp

V LDC T 2 =T V cmin

1 0, 01

2

0, 011

Bộ cấp điện DC

1.Bộ cấp điện đơn giản

 Macïh gồm các thành phần chủ yếu sau:

2.Bộ cấp điện ổn định đơn giản

a.Mạch điện:

Rs điện trở giới hạn dòng

RL điện trở tải

2 S khởi ngưng, diod khởi dẫn, C nạp, vo tăng

3 S ngưng, , diod khởi ngưng, C giử vững vo ( xã qua tải )

Để giử vửng vo, ta phaỉ điếu khiển thời gian S dẫn/ ngưng

T + Vref

Tp

Cách điều chế độ rộng xung (PWM) cho:

- Nếu (vo – vref) tăng thì T giảm, Vo giảm lại để giử vo không đổi

- Nếu (vo –vref) giảm thì T tăng, Vo tăng lên để giử vo không đổi

+ vo -

+ - VI

2 Mạch hạ thế