Tai Lieu Dien Tu Co Ban-Thanh-CDN150h

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ QUỐC TẾ VABIS HỒNG LAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH

MÔ-ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN MÃ SỐ: MĐ13

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Trình độ Cao đẳng nghề

TẬP 1

Vũng tàu – 2012

Giáo trình lưu hành nội bộ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ QUỐC TẾ VABIS HỒNG LAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH

MÔ-ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TẬP 1

MÃ SỐ: MĐ13

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Trình độ Cao đẳng nghề

Giáo viên soạn Khoa Điện – Điện lạnh

Lê Viết Thành Nguyễn Văn Vụ

Vũng tàu – 2012

Giáo trình lưu hành nội bộ

Mô-đun: Điện tử cơ bản Nghề: Điện công nghiệp

Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 1

BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (Lý thuyết: 03h; Thực hành: 02h; kiểm tra: 01h)

Mục tiêu của bài: - Đánh giá, xác định tính dẫn điện trên mạch điện, linh kiện phù hợp theo yêu cầu

kỹ thuật. - Phát biểu tính chất, điều kiện làm việc của dòng điện trên các linh kiện điện tử

khác theo nội dung bài đã học. - Tính toán điện trở, dòng điện, điện áp trên các mạch điện một chiều theo điều

kiện cho trước. Nội dung của bài: 1.1. VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN VÀ CÁCH ĐIỆN

Các vật liệu dùng trong kỹ thuật điện và điện tử thường được chia làm bốn loại: - Vật liệu dẫn điện. - Vật liệu cách điện. - Vật liệu bán dẫn. - Vật liệu từ tính.

1.1.1. Vật liệu dẫn điện và cách điện • Vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện là vật liệu có khả năng cho dòng điện chạy qua một cách dễ dàng và thường xuyên. Các vật liệu dẫn điện thường là kim loại, chúng được dùng dưới dạng nguyên chất hay hỗn hợp (hợp kim). Bạc, đồng, nhôm, vàng….là những vật liệu dẫn điện tốt. Các hợp kim như mangan là hợp kim chứa đồng và mangan; constantan là hợp kim cũng chứa đồng và mangan nhưng với tỷ lệ khác; Niken – Crôm: Chứa đồng, kền, sắt, crôm và mangan là những vật liệu dẫn điện được dùng nhiều trong kỹ thuật điện.

Tên vật liệu Điện trở

suẩt ρρρρ

ΩΩΩΩmm2/m

Nhiệt độ nóng

chảy t0C

Hợp kim

Phạm vi ứng dụng

Đồng đỏ hay đồng kỹ thuật

0,0175 1080 Chủ yếu dùng làm dây dẫn

Đồng Thau (0,03 - 0,06)

900 đồng với kẽm - Các lá tiếp xúc - Các đầu nối dây

Nhôm 0,028 660 - Làm dây dẫn điện - Làm lá nhôm trong tụ xoay - Làm cánh toả nhiệt - Dùng làm tụ điện (tụ hoá)

Bạc 960 - Mạ vỏ ngoài dây dẫn để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần

Nic ken 0,07 1450 - Mạ vỏ ngoài dây dẫn để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần

Thiếc 0,115 230 Hợp chất - Hàn dây dẫn.


Bài 2: Linh kiện thụ động Trang 2

dùng để làm chất hàn gồm: - Thiếc 60% - Chì 40%

- Hợp kim thiếc và chì có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của từng kim loại thiếc và chì..

Chì 0,21 330 - Cầu chì bảo vệ quá dòng - Dùng trong ac qui chì - Vỏ bọc cáp chôn

Sắt 0,098 1520 - Dây săt mạ kem làm dây dẫn với tải nhẹ - Dây lưỡng kim gồm lõi sắt vỏ bọc đồng làm dây dẫn chịu lực cơ học lớn

Maganin 0,5 1200 Hợp chất gồm: - 80% đồng - 12% mangan - 2% nic ken

Dây điện trở

Contantan 0,5 1270 Hợp chất gồm: - 60% đồng - # 40% nic ken - # 1% Mangan

Dây điện trở nung nóng

Niken - Crôm 1,1 1400 (nhiệt độ làm việc: 900)

Hợp chất gồm: - 67% Nicken - 16% săt - 15% crôm - 1,5% mangan

- Dùng làm dây đốt nóng (dây mỏ hàn, dây bếp điện, dây bàn là)

Bảng 1.1: Vật liệu dẫn điện • Vật liệu cách điện.

Vật liệu cách điện là nhữnh vật liệu có đặt tính không cho dòng điện đi qua, ví dụ như: sứ, thủy tinh, nhựa, mica, cao su, vẹcni, không khí,…nói ách khác, vật liệu cách điện là những vật liệu có điện trở rất lớn, không cho dòng điện đi qua. Nhưng nếu điện thế đặt vào hai đầu vật liệu cách điện tăng quá trị số an toàn, thì dòng điện có thể đi xuyên qua vật liệu cách điện.

TT

Tên vật liệu

Hằng số điện môi

Đặc điểm

Phạm vi ứng dụng

1 Mi ca 6-8 Tách được thành từng mảnh rất mỏng

- Dùng trong tụ điện - Dùng làm vật cách điện trong thiết bị nung nóng (VD:bàn là)

2 Sứ 6-7 - Giá đỡ cách điện cho đường dây dẫn



- Dùng trong tụ điện, đế đèn, cốt cuộn dây

3 Thuỷ tinh 4-10 4 Gốm 1700-

4500 - Kích thước nhỏ nhưng điện dung lớn

- Dùng trong tụ điện

5 Bakêlit 4-4,6 6 Êbônit 2,7-3 7 Pretspan 3-4 Dùng làm cốt biến áp 8 Giấy làm tụ điện 3,5 Dùng trong tụ điện 9 Cao su 3 - Làm vỏ bọc dây dẫn

- Làm tấm cách điện Lụa cách điện 3,8-4,5 Dùng trong biến áp Sáp 2,5 Dùng làm chất tẩm sấy biến áp,

động cơ điện để chống ẩm Paraphin Dùng làm chất tẩm sấy biến áp,

động cơ điện để chống ẩm Nhựa thông 3,5 - Dùng làm sạch mối hàn

- Hỗn hợp paraphin và nhựa thông dùng làm chất tẩm sấy biến áp, động cơ điện để chống ẩm

Êpoxi 3,7-3,9 Hàn gắn các bộ kiện điện-điện tử Các loại plastic

(polyetylen, polyclovinin)

Dùng làm chất cách điện

Bảng 1.2: Vật liệu cách điện • Vật liệu bán dẫn.

Vật liệu bán dẫn là vật liệu có tính trung gian giữa vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện. Một vật liệu bán dẫn tinh khiết thì không dẫn điện vì có điện trở rất lớn. Nhưng khi pha thêm vào một tỷ lệ rất thấp các vật liệu thích hợp thì điện trở của vật liệu bán dẫn giảm xuống một cách rõ rệt và nó trở thành dẫn điện. Hai chất bán dẫn thông dụng nhất là Germani(Ge) và Silic (Si). • Vật liệu từ tính.

Các vật liệu từ tính là các vật liệu có tính chất rất dễ nhiễm từ. Trong kỹ thuật điện tử người ta thường dùng các vật liệu từ tính như sắt, sắt – silic là sắt có pha thêm silic để tăng điện trở suất, làm giảm dòng điện Fucô. Sắt silic thường dập thành tấm, dùng làm lõi biến áp cấp điện và lõi biến áp âm tần. Ferrite, hợp kim anico, pecmaloi là những vật liệu từ tính được dùng rất nhiều trong kỹ thuật điện tử. 1.1.2. Điện trở cách điện của linh kiện và mạch điện tử.

Điện trở cách điện của mạch điện là điện trở khi có điện áp lớn nhất cho phép đặt vào giữa mà linh kiện không bị đánh thủng (phóng điện).

Các linh kiện có giá trị điện áp ghi trên thân linh kiện kèm theo các đại lượng đặc trưng.



Ví dụ: Tụ điện được ghi trên thân như sau: 47µ/25V, có nghĩa là Giá trị là 47µ

và điện áp lớn nhất có thể chịu đựng được không quá 25V.

Các linh kiện không ghi giá trị điện áp trên thân thường có tác dụng cho dòng

điện một chiều (DC) và xoay chiều (AC) đi qua nên điện áp đánh thủng có tương quan

với dòng điện nên thường được ghi bằng công suất.

Ví dụ: Điện trở được ghi trên thân như sau: 100Ω/ 2W Có nghĩa là giá trị là

100Ω và công suất chịu đựng trên điện trở là 2W, chính là tỷ số giữa điện áp đặt lên

hai đầu điện trở và dòng điện đi qua nó (U/I). U càng lớn thì I càng nhỏ và ngược lại.

Các linh kiện bán dẫn do các thông số kỹ thuật rất nhiều và kích thước lại nhỏ

nên các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng tra mà không ghi trên thân nên muốn

xác định điện trở cách điện cần phải tra bảng.

Điện trở cách điện của mạch điện là điện áp lớn nhất cho phép giữa hai mạch dẫn

đặt gần nhau mà không sảy ra hiện tượng phóng điện, hay dẫn điện. Trong thực tế khi

thiết kế mạch điện có điện áp càng cao thì khoảng cách giữa các mạch điện càng lớn.

Trong sửa chữa thường không quan tâm đến yếu tố này tuy nhiên khi mạch điện bị ẩm

ướt, bị bụi ẩm... thì cần quan tâm đến yếu tố này để tránh tình trạng mạch bị dẫn điện

do yếu tố môi trường.

Vật liệu Điện trở suất Bạc Đồng Vàng Nhôm Kẽm Thép Chì Niken

0.016 0.017 0.020 0.026 0.06 0.10 0.21 0.42

Khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở suất của vật dẫn cũng thay đổi theo công thức:

ρ = ρ 0 (1+ at) Trong đó: ρ: Điện trở suất ở 00C

a: Hệ số nhiệt t: Nhiệt độ (0C)

Bảng tập hợp một sốvật liệu dẫn điện và hợp kim có điện trở suất cao: Bảng 1-1. Một số vật liệu dẫn điện Bảng 1-2. Các loại hợp kim có điện trở suất cao



Tên Điện trở suất ρ (Ωm)

Hệ số nhiệt: α (1/0C)

Tỷ trọng d

Nhiệt độ nóng chảy (0C)

Phạm vi sử dụng

Mengani (86% đồng, 12% mangan, 2% kềm)

0, 5 5.10-5 8,4 1200 Dùng làm dây điện trở

Nicrôm (67% kềm, 16% sắt, 15% crôm, 1,5% mangan)

1,1 15.10-5 8,2 1400 Dùng làm dây mỏ hàn, dây bàn là và bếp điện

Côntantan (60% đồng, 39% kềm, 1% mangan)

0,09 5.10-6 8,9 1270 Dùng làm dây điện trở nung nóng

1.2. CÁC HẠT MANG ĐIỆN VÀ DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 1.2.1. Các hạt mang điện

Hạt mang điện là phần tử cơ bản của vật chất có mang điện, nói cách khác đó là các hạt cơ sở của vật chất mà có tác dụng với các lực điện trường, từ trường.

Trong kỹ thuật tuỳ vào môi trường mà tồn tại các loại hạt mang điện khác nhau, Chúng bao gồm các loại hạt mang điện chính sau:

e- (electron) Là các điện tích nằm ở lớp vỏ của nguyên tử cấu tạo nên vật chất, khi nằm ở lớp vỏ ngoài cùng lực liên kết giữa vỏ và hạt nhân yếu dễ bứt ra khỏi nguyên tử để tạo thành các hạt mang điện ở trạng thái tự do dễ dàng di chuyển trong môi trường.

Ion+ Là các nguyên tử cấu tạo nên vật chất khi mất điện tử ở lớp ngoài cùng chúng có xu hướng lấy thêm điện tử để trở về trạng thái trung hoà về điện nên dễ dàng chịu tác dụng của lực điện, nếu ở trạng thái tự do thì dễ dàng di chuyển trong môi trường.

Ion- Là các nguyên tử cấu tạo nên vật chất khi thừa điện tử ở lớp ngoài cùng chúng có xu hướng cho bớt điện tử để trở về trạng thái trung hoà về điện nên dễ bị tác dụng của các lực điện, nếu ở trạng thái tự do thì chúng dễ dàng chuyển động trong môi trường. 1.2.2. Dòng điện trong kim loại. 1.2.2.1. Bản chất dòng điện trong kim loại.

Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Chuyển động nhiệt của các ion (dao động của các ion quanh vị trí cân bằng) có thể phá hủy trật tự này. Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.

Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi (n = hằng số). Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào. Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.

Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. Các loại mất trật tự thường gặp là chuyển



động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể, sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại. Điện trở của kim loại rất nhạy cảm với các yếu tố trên. Tính dẫn điện của kim loại cho thấy hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt được thể hiện trên bảng sau:

Chất ρ0 (Ω.m) α(K-1) Bạc 1,62.10-8 4,1.10-3

Platin 10,6.10-8 3,9.10-3

Đồng 1,69.10-8 4,3.10-3 Nhôm 2,75.10-8 4,4.10-3

Sắt 9,68.10-8 6,5.10-3

Silic 0,25.10-8 -70.10-3

Vonfam 5,25.10-8 4,5.10-3

Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự

do dưới tác dụng của điện trường. Trong kĩ thuật điện người ta qui ước chiều của dòng điện là chiều chuyển động

của các hạt mang điện dương nên dòng điện trong kim loại thực tế ngược với chiều của dòng điện qui ước. 1.2.2.2. Sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.

Khi nhiệt độ tăng, chuyền động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng, làm cho điện trở của kim loại tăng. Thí nghiệm chứng tỏ điện trở suất ρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: Ρ = ρ0 [1 + a (t – t0 )]

Trong đó ρ0 là điện trở suất ở t0oC (thường lấy là 20oC); α là hệ số nhiệt điện trở,

đơn vị đo là K-1. Tuy nhiên, nếu làm thí nghiệm một cách chính xác, ta thấy hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào cả độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó. Ngày nay, hệ số nhiệt điện trở của bạch kim (platin) đã được nghiêm cứu rất cẩn thận, vì người ta thường dùng dây bạch kim để làm nhiệt kế dùng trong công nghiệp. 1.2.2.3. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.

Khi nhiệt độ càng giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động của electron càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0K, điện trở của các kim loại sạch đều rất bé. Một số kim loại như Hg, Pb...., hoặc một số hợp kim như Nb3Sn, Nb3Ge...., và một số gốm ôxít kim loại như DyBa2Cu3O7 , khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng không. Nhiệt độ tới hạn của một số chất được ghi như sau:

tên vật liệu Tc (K)

Nhôm 1,19 Thủy ngân 4,15 Chì 7,19 Thiếc 3,72 Kẽm 0,85 Nb3Sn 18 Nb3Al 18,7 Nb3Ge 23



DyBa2Cu3O7 92,5 HgBa2Ca2Cu2O8 134

Nhiều tính chất khác như từ tính, nhiệt dung cũng thay đổi đột ngột ở nhiệt độ này. Vậy vật liệu ấy đã chuyễn sang trạng thái siêu dẫn. Hiện nay các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh mà các nam châm điện thường không thể tạo ra được. Cho dòng điện chạy qua các cuộn dây kim loại siêu dẫn rồi bỏ nguồn điện đi, dòng điện vẫn tiếp tục chạy trong nhiều năm mà không yếu đi. Trong tương lai, người ta dự kiến có thề dùng dây siêu dẫn để tải điện, và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa. 1.2.2.4. Hiện tượng nhiệt điện.

Nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyễn động nhiệt của electron sẽ làm cho một phần electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng sẽ tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm.

Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế nào đó. Nếu lấy hai đầu dây kim loại khác loại và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, khiến trong mạch có một suất điện động E . E gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.

E = αT(T1-T2) Trong đó: αT: hệ số nhiệt điện động. T1-T2: hiệu nhiệt độ ở đầu nóng và đầu lạnh. Đơn vị đo: V.K-1

1.2.3. Dòng điện trong chất lỏng, chất điện phân. 1.2.3.1. Điện li.

Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li thành các nguyên tử tích điện gọi là ion. Ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

Các ion dương và âm vốn đã tồn tại sẵn trong các phân tử axit, bazo, và muối. Chúng liên kết chặt với nhau bằng lực hút culong. Khi vào nước hoặc một dung môi khác, lực hút culong yếu đi, liên kết trở nên lỏng lẻo. Một số phân tử bị chuyển động nhiệt tách thành các ion tự do. Chuyển đông nhiệt mạnh trong các muối và bazo nóng chảy cũng làm các phân tư chất này phân li thành các ion tự do như các dung dịch. Ta gọi chung những dung dịch và chất nóng chảy như trên là chất điện phân. 1.2.3.2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân.

Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. Ion dương chạy về phía catốt nên gọi là cation. Ion âm chạy về phía anốt nên gọi là anion.

Mật độ các ion trong chất điện phân thường nhỏ hơn mật độ electron tự do trong kim loại. Khối lượng và kích thước của ion lớn hơn khối lượng và kích thước của electron nên tốc độ của chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn. Môi trường dung dịch lại rất mất trật tự nên cản trở mạnh chuyển động của các ion. Ví thế, chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất đi theo.tới điện cực chỉ có electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.



Vậy: Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion

dương và âm dưới tác dụng của điện trường ngoài.

1.2.3.3. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan. Ta xét bình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng. Khi có dòng

điện chạy qua, nguyên tử đồng ở anot biến thành ion Cu+2 và tan vào dung dịch. Ion Cu+2 ở gần catot nhận electron của catot, biến thành nguyên tử đồng và bám vào cực này.

Vậy hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anốt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. 1.2.3.4. Các định luật Faraday.

Vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất nên khối lượng chất đi đến điện cực:

- Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân. - Tỉ lệ thuận với khối lượng của ion. - Tỉ lệ nghịch với dđiện tích của ion.

Faraday đã tổng quát hóa các nhận xét trên, và mở rộng cho cả trường hợp các chất được giải phóng ở điện cực là do các phản ứng phụ sinh ra, thành hai định luật Faraday.

* Định luật 1: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. m = kq , trong đó k là đương lượng điện hóa của chất giải phóng ở điện cực.

* Định luật 2: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1/F, trong đó F là số Faraday. k = (1/F). (A/n), F = 96494 C/mol chọn F = 96500 C/mol.

Kết hợp hai định luật Faraday, ta có:

Trong đó, m là khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực, tính bằng gam. 1.2.3.5. Ứng dụng hiện tượng điện phân.

Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện,....ta chỉ nói qua về công nghệ luyện nhôm và mạ điện.

* Luyện nhôm: Quặng nhôm phổ biến lá boxit giàu nhôm oxit Al2O3 . Nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 rất dcao, tc = 20500C. Người ta pha thêm vào quặng nhôm một lượng quặng cryolit Na3AlF6 để hạ nhiệt độ nóng chảy xuống còn khoảng 9500C. Bể điện phân có điện cực bằng than, dòng điện chạy qua khoảng 104A. Năng lượng điện tỏa ra trong bể điện phân giữ cho hỗn hợp quặng luôn luôn nóng chảy. Công nghệ luyện nhôm tiêu thụ một điện năng lớn nên giá thành của nhôm cao.

* Mạ điện: Để tăng vẽ đẹp và chống rỉ cho các đồ dùng thường ngày bằng kim loại, người ta thường mạ lên chúng một lớp kim loại trơ. Đối với các vật dụng lớn bằng thép thì thường mạ niken, còn với đồ mĩ nghệ thì mạ bạc, vàng. Công nghệ mạ thường dùng là công nghệ điện phân. Bể điện phân lúc này gọi là bể mạ có anot là một tấm kim loại để mạ, catot là vật cần mạ. Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ trong đó có thêm một số chất phụ gia để làm cho lớp mạ bám vào bề mặt được chắc, bền và bóng đẹp. Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để



đảm bảo chất lượng của lớp mạ. Khi mạ các vật dụng phức tạp, người ta còn phải quay vật trong lúc mạ để lớp mạ được đều. 1.2.4. Dòng điện trong chân không. 1.2.4.1. Cách tạo ra dòng điện trong chân không.

Chân không là môi trường đã được lấy đi tất cả các phần tử khí. Nó không chứa hạt tải điện nên không dẫn điện. muốn tạo ra dòng điện chạy giữa hai điện cực đặt trong chân không, ta phải đưa hạt tải điện lá các electron vào trong đó. Vậy, dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron được đưa vào khoảng chân không đó.

Vậy: Dòng điện trong môI trường chân không là dòng chuyển dời có hường của các e- dưới tác dụng của điện trường ngoài. 1.2.4.2. Tia catot. * Tính chất của catốt:

- Nó phát ra từ catốt, theo phương vuông góc với bề mặt catốt. Gặp một vật cản, nó bị chặn lại và làm vất đó tích điện âm.

- Nó mang năng lượng lớn: Nó có thể làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm kim loại phát ra tia X , làm nóng các vật mà nó rọi vào tác dụng lực lên các vật đó.

- Từ trường làm tia catốt lệch theo hướng vuông góc với phương lan truyền và phương của từ trường, còn điện trường làm tia catốt lệch theo chiều ngược với chiều của điện trường. * Bản chất của tia catốt.

Tia catốt là một dòng các electron phát ra từ catốt, do có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian, do áp suất của khí thấp, chỉ một tỉ lệ rất nhỏ của các electron này va chạm với phân tử khí và làm ion hóa chúng. Các ion dương nhận năng lượng của điện trường, đập vào catốt, sinh ra các electron mới để duy trì quá trình phóng điện. Đại bộ phận các electron còn lại, không bị va chạm với các phần tử khí. Chúng chuyển động như các electron tự do trong chân không. Như vậy, tia catốt thực chất là dòng electron phát ra từ catốt và bay gần như tự do trong ống.tuy nhiên trong vẫn còn khí, nhưng tia catốt không khác gí một dòng electron trong chân không. * Ứng dụng.

Tia catốt có nhiều tính chất có thể áp dụng váo thực tế. Ứng dụng phổ biến nhất là để làm ống phóng điện tử và đèn hình. Để tạo được tia catốt mạnh và đáp ứng được các yêu cầu của kỹ thuật, người ta không dùng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp như đã mô tả ở trên, mà dùng một didoe chân không với catốt được nung nóng và anot có lỗ thủng để cho dòng electron bay ra. Súng electron được sử dụng trong ống phóng điện tử và đèn hình. 1.2.5. Dòng điện trong chất khí.

- Chất khí vốn không dẫn điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi có hạt tải điện (electron và ion) do tác nhân ion hóa sinh ra. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của electron và các ion trong điện trường.

- Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí xảy ra khi ta phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngoài để tạo ra hạt tải điện trong chất khí.

- Khi dùng nguồn điện áp lớn để tạo ra sự phóng điện qua chất khí, ta thấy có hiện tượng nhân số hạt tải điện.



- Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí là quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữ được khi không còn tác nhân ion hóa tác động từ bên ngoài.

- Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành trong chất khí khi có điện trường đủ mạnh để làm ion hóa chất khí.

- Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catốt để nó phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron.

Vậy: Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, âm và các điện tử tự do, dưới tác dụng của điện trường ngoài. 1.2.6. Dòng điện trong chất bán dẫn.

Chất bán dẫn là chất nằm giữa chất cách điện và chất dẫn điện, cấu trúc nguyên tử có bốn điện tử ở lớp ngoài cùng nên dễ liên kết với nhau tạo thành cấu trúc bền vững. Đồng thời cũng dễ phá vỡ dưới tác dụng nhiệt để tạo thành các hạt mang điện.

Khi bị phá vỡ các mối liên kết, chúng trở thành các hạt mang điện dương do thiếu điện tử ở lớp ngoài cùng gọi là lỗ trống. Các điện tử ở lớp vỏ dễ dàng bứt khỏi nguyên tử để trở thành các điện tử tự do.

Khi đặt điện trường ngoài lên chất bán dẫn các e- chuyển động ngược chiều điện trường, Các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường để tạo thành dòng điện trong chất bán dẫn.

Vậy: dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hường của các e- và các lỗ trống dưới tác dụng của điện trường ngoài.

Chất bán dẫn được trình bày ở trên được gọi là chất bán dẫn thuần không được ứng dụng trong kĩ thuật vì phải có các điều kiện kèm theo như nhiệt độ điện áp... khi chế tạo linh kiện. Trong thực tế để chế tạo linh kiện bán dẫn người ta dùng chất bán dẫn pha thêm các chất khác gọi là tạp chất để tạo thành chất bán dẫn loại P và loại N

Chất bán dẫn loại P là chất bán dẫn mà dòng điện chủ yếu trong chất bán dẫn là các lỗ trống nhờ chúng được pha thêm vào các chất có 3 e- ở lớp ngoài cùng nên chúng thiếu điện tử trong mối liên kết hoá trị tạo thành lỗ trống trong cấu trúc tinh thể.

Chất bán dẫn loại N là chất bán dẫn mà dòng điện chủ yếu là các e- nhờ được pha thêm các tạp chất có 5 e- ở lớp ngoài cùng nên chúng thừa điện tử trong mối liên kết hoá trị trong cấu trúc tinh thể để tạo thành chất bán dẫn loại N có dòng điện đi qua là các e- .

Linh kiện bán dẫn trong kĩ thuật được cấu tạo từ các mối liên kết P, N. Từ các mối nối P, N này mà người ta có thể chế tạo được rất nhiều loại linh kiện khác nhau. Tuyệt đại đa số các mạch điện tử hiện nay đều được cấu tạo từ linh kiện bán dẫn, các linh kiện được chế tạo có chức năng độc lập như Diót, tran zitor… được gọi là các linh kiện đơn hay linh kiện rời rạc, các linh kiện bán dẫn được chế tạo kết hợp với nhau và với các linh kiện khác để thực hiện hoàn chỉnh một chức năng nào đó và được đóng kín thành một khối được gọi là mạch tổ hợp (IC: Integrated Circuits). Các IC được sử dụng trong các mạch tín hiệu biến đổi liên tục gọi là IC tương tự, các IC sử dụng trong các mạch điện tử số được gọi là IC số. Trong kĩ thuật hiện nay ngoài cách phân chia IC tương tự và IC số người ta còn phân chia IC theo hai nhóm chính là IC hàn xuyên lỗ và IC hàn bề mặt SMD: Surface Mount Device, Chúng khác nhau về kích thước và nhiệt độ chịu đựng trên linh kiện. Xu hướng phát triển của kỹ thuật điện tử là không ngừng chế tạo ra các linh kiện mới, mạch điện mới trong đó chủ yếu là công nghệ chế tạo linh kiện mà nền tảng là công nghệ bán dẫn.



CÂU HỎI ÔN TẬP Hãy lựa chọn phương án đúng để trả lời các câu hỏi dưới đây bằng cách đánh

dấu tick hoặc khoanh tròn vào đáp án thích hợp:

tt Nội dung câu hỏi a b c d

1.1. Thế nào là vật dẫn điện? a. Vật có khả năng cho dòng điện đi qua. b. Vật có các hạt mang điện tự do.

c. Vật có cấu trúc mạng tinh thể

d. Cả a,b.

1.2. Thế nào là vật cách điện? a. Vật không có hạt mang điện tử do.

b. Vật không cho dòng điện đi qua.

c. Vật ở trạng thái trung hoà về điện.

d. Cả ba yếu tố trên

1.3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật

chất? a. Cấu tạo c. Điện trường ngoài

b. Nhiệt độ d. Cả ba yếu tố trên

1.4. Dựa vào tính chất cấu tạo cho biết chất nào có khả

năng dẫn điện tốt nhất? a. Nhôm c. Bạc Vàng

b. Đồng d. Sắt

1.5. Dựa vào tính chất cấu tạo cho biết chất nào có khả

năng cách điện tốt nhất? a. Không khí. c. Gốm.

b. Thuỷ tinh. d. Mi ca

1.6. Các hạt nào là hạt mang điện? a. ion+ I c. Ion--

b. e-- d. Cả ba hạt nêu trên

1.7. Dòng điện trong chất điện phân là dòng của loại hạt

măng điện nào? a. e-- c. ion-



ion+ d. Gồm b và c. 1.8. Dòng điện trong chất khí là dòng của các hạt mang

điện nào? a. e-- c. ion -

b. ion+ d. Cả a,b,c.

1.9. Dòng điện trong kim loại là dòng của hạt mang điện

nào? a. e- c. ion-

b. ion+ d. Gồm a,b,c

1.10. Trong chất bán dẫn dòng điện di chuyển là dòng của

hạt mang điện nào? a. e-- c. on--

b. ion+ d. lỗ trống

1.11. Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ A. Giảm đi. B. Không thay đổi. C. Tăng lên. D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.

1.12. Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là:

A. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm. B. Do năng lượng dao động của ion (+) truyền cho eclectron khi va chạm. C. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion (-) khi va chạm. D. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron, ion (-) truyền cho ion (+) khi va chạm.

1.13. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là: A. Do sự va chạm của các electron với các ion (+) ở các nút mạng. B. Do sự va chạm của các ion (+) ở các nút mạng với nhau. C. Do sự va chạm của các electron với nhau. D. Cả B và C đúng.

1.14. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng do: A. Chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên. B. Chuyển động định hướng của các electron tăng lên. C. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên.



D. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi. 1.15. Một sợi dây đồng có điện trở 74Ω ở 500 C, có điện trở suất ỏ = 4,1.10-3K-1.

Điện trở của sợi dây đó ở 1000 C là: A. 86,6Ω B. 89,2Ω C. 95Ω D. 82Ω

1.16. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Hạt tải điện trong kim loại là electron. B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi C. Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm. D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.

1.17. Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120Ω ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204Ω. Điện trở suất của nhôm là:

A. 4,8.10-3K-1 B. 4,4.10-3K-1 C. 4,3.10-3K-1 D. 4,1.10-3K-1

1.18. Phát biểu nào sau đây là đúng? Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì:

A. Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn. B. Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia. C. Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn. D. Không có hiện tượng gì xảy ra.

1.19. Để xác định được sự biến đổi của điện trở theo nhiệt độ ta cần các dụng cụ: A. Ôm kế và đồng hồ đo thời gian. B. Vôn kế, ampe kế, cặp nhiệt độ. C. Vôn kê, cặp nhiệt độ, đồng hồ đo thời gian. D. Vôn kê, ampe kế, đồng hồ đo thời gian.

18. Hiện tượng siêu dẫn

1.20. Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi:

A. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. B. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.



C. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. D. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau.

1.21. Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào: A. Hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn. B. Hệ số nở dài vì nhiệt ỏ. C. Khoảng cách giữa hai mối hàn. D. Điện trở của các mối hàn.

1.22. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn điện có bản chất khác nhau hàn nối với nhau thành một mạch kín và hai mối hàn của nó được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau. B. Nguyên nhân gây ra suất điện động nhiệt điện là do chuyển động nhiệt của các hạt tải điện trong mạch điện có nhiệt độ không đồng nhất. C. Suất điện động nhiệt điện E tỉ lệ nghịch với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện. D. Suất điện động nhiệt điện E xấp xỉ tỉ lệ với hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện.

1.23. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Đối với vật liệu siêu dẫn, để có dòng điện chạy trong mạch ta luôn phải duy trì một hiệu điện thế trong mạch. B. Điện trở của vật siêu dẫn bằng không. C. Đối với vật liệu siêu dẫn, có khả năng tự duy trì dòng điện trong mạch sau khi ngắt bỏ nguồn điện. D. Đối với vật liệu siêu dẫn, năng lượng hao phí do toả nhiệt bằng không.

1.24. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số ỏT = 65 (µV/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là

A. E = 13,00mV. B. E = 13,58mV. C. E = 13,98mV. D. E = 13,78mV.

1.25. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số ỏT = 48 (µV/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ t0C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Nhiệt độ của mối hàn còn là:

A. 1250C. B. 3980K. C. 1450C. D. 4180K.



1.26. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số ỏT được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 5000C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Hệ số ỏT khi đó là:

A. 1,25.10-4 (V/K) B. 12,5 (µV/K) C. 1,25 (µV/K) D. 1,25(mV/K)

19. Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây

1.27. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các iôn âm, electron đi về anốt và iôn dương đi về catốt. B. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về anốt và các iôn dương đi về catốt. C. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các iôn âm đi về anốt và các iôn dương đi về catốt. D. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về từ catốt về anốt, khi catốt bị nung nóng.

1.28. Công thức nào sau đây là công thức đúng của định luật Fara-đây?

A. tInA

Fm .=

B. m = D.V

C. At

nFmI

...

=

D. FIAnm

t...

=

1.29. Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là I = 1 (A). Cho AAg=108 (đvc), nAg= 1. Lượng Ag bám vào catốt trong thời gian 16 phút 5 giây là:

A. 1,08 (mg). B. 1,08 (g). C. 0,54 (g). D. 1,08 (kg).

1.30. Một bình điện phân dung dịch CuSO4 có anốt làm bằng đồng, điện trở của bình điện phân R = 8 (Ω), được mắc vào hai cực của bộ nguồn E = 9 (V), điện trở trong r =1 (Ω). Khối lượng Cu bám vào catốt trong thời gian 5 h có giá trị là:

A. 5 (g). B. 10,5 (g). C. 5,97 (g). D. 11,94 (g).



1.31. Đặt một hiệu điện thế U không đổi vào hai cực của bình điện phân. Xét trong cùng một khoảng thời gian, nếu kéo hai cực của bình ra xa sao cho khoảng cách giữa chúng tăng gấp 2 lần thì khối lượng chất được giải phóng ở điện cực so với lúc trước sẽ:

A. tăng lên 2 lần. B. giảm đi 2 lần. C. tăng lên 4 lần. D. giảm đi 4 lần.

1.32. Độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng là do: A. Chuyển động nhiệt của các phân tử tăng và khả năng phân li thành iôn tăng. B. Độ nhớt của dung dịch giảm làm cho các iôn chuyển động được dễ dàng hơn. C. Số va chạm của các iôn trong dung dịch giảm. D. Cả A và B đúng.

1.33. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Khi hoà tan axit, bazơ hặc muối vào trong nước, tất cả các phân tử của chúng đều bị phân li thành các iôn. B. Số cặp iôn được tạo thành trong dung dịch điện phân không thay đổi theo nhiệt độ. C. Bất kỳ bình điện phân nào cũng có suất phản điện. D. Khi có hiện tượng cực dương tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật ôm.

1.34. Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về cách mạ một huy chương bạc? A. Dùng muối AgNO3. B. Đặt huy chương ở giữa anốt và catốt. C. Dùng anốt bằng bạc. D. Dùng huy chương làm catốt.

20. Bài tập về dòng điện trong kim loại và chất điện phân

1.35. Cho dòng điện chạy qua bình điện phân đựng dung dịch muối của niken, có anôt làm bằng niken, biết nguyên tử khối và hóa trị của niken lần lượt bằng 58,71 và 2. Trong thời gian 1h dòng điện 10A đã sản ra một khối lượng niken bằng:

A. 8.10-3kg B. 10,95 (g). C. 12,35 (g). D. 15,27 (g).

1.36. Cho dòng điện chạy qua bình điện phân chứa dung dịch CuSO4, có anôt bằng

Cu. Biết rằng đương lượng hóa của đồng 710.3,3.1 −==

nA

Fk kg/C. Để trên catôt

xuất hiện 0,33 kg đồng, thì điện tích chuyển qua bình phải bằng: A. 105 (C).



B. 106 (C). C. 5.106 (C). D. 107 (C).

1.37. Đặt một hiệu điện thế U = 50 (V) vào hai cực bình điện phân để điện phân một dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô vào một bình có thể tích V = 1 (lít), áp suất của khí hiđrô trong bình bằng p = 1,3 (at) và nhiệt độ của khí hiđrô là t = 270C. Công của dòng điện khi điện phân là:

A. 50,9.105 J B. 0,509 MJ C. 10,18.105 J D. 1018 kJ

1.38. Để giải phóng lượng clo và hiđrô từ 7,6g axit clohiđric bằng dòng điện 5A, thì phải cần thời gian điện phân là bao lâu? Biết rằng đương lượng điện hóa của hiđrô và clo lần lượt là: k1 = 0,1045.10-7kg/C và k2 = 3,67.10-7kg/C

A. 1,5 h B. 1,3 h C. 1,1 h D. 1,0 h

1.39. Chiều dày của lớp Niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,05(mm) sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30cm2. Cho biết Niken có khối lượng riêng là ρ = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 và hoá trị n = 2. Cường độ dòng điện qua bình điện phân là:

A. I = 2,5 (ỡA). B. I = 2,5 (mA). C. I = 250 (A). D. I = 2,5 (A).

1.40. Một nguồn gồm 30 pin mắc thành 3 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song, mỗi pin có suất điện động 0,9 (V) và điện trở trong 0,6 (Ù). Bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện trở 205Ω mắc vào hai cực của bộ nguồn. Trong thời gian 50 phút khối lượng đồng Cu bám vào catốt là:

A. 0,013 g B. 0,13 g C. 1,3 g D. 13 g

1.41. 3.31 Khi hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1 = 20mV thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I1 = 8mA, nhiệt độ dây tóc bóng đèn là t1 = 250 C. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2 = 240V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8A. Biết hệ số nhiệt điện trở ỏ = 4,2.10-3 K-1. Nhiệt độ t2 của dây tóc đèn khi sáng bình thường là:

A. 2600 (0C) B. 3649 (0C)



C. 2644 (0K) D. 2917 (0C)

1.42. Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R= 2 (Ω). Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U= 10 (V). Cho A= 108 và n=1. Khối lượng bạc bám vào cực âm sau 2 giờ là:

A. 40,3g B. 40,3 kg C. 8,04 g D. 8,04.10-2 kg

1.43. Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô tại catốt. Khí thu được có thể tích V= 1 (lít) ở nhiệt độ t = 27 (0C), áp suất p = 1 (atm). Điện lượng đã chuyển qua bình điện phân là:

A. 6420 (C). B. 4010 (C). C. 8020 (C). D. 7842 (C).

21. Dòng điện trong chân không

1.44. Câu nào dưới đây nói về chân không vật lý là không đúng? A. Chân không vật lý là một môi trường trong đó không có bất kỳ phân tử khí nào. B. Chân không vật lý là một môi trường trong đó các hạt chuyển động không bị va chạm với các hạt khác. C. Có thể coi bên trong một bình là chân không nếu áp suất trong bình ở dưới khoảng 0,0001mmHg. D. Chân không vật lý là một môi trường không chứa sẵn các hạt tải điện nên bình thường nó không dẫn điện.

1.45. Bản chất của dòng điện trong chân không là A. Dòng dịch chuyển có hướng của các iôn dương cùng chiều điện trường và của các iôn âm ngược chiều điện trường B. Dòng dịch chuyển có hướng của các electron ngược chiều điện trường C. Dòng chuyển dời có hướng ngược chiều điện trường của các electron bứt ra khỏi catốt khi bị nung nóng D. Dòng dịch chuyển có hướng của các iôn dương cùng chiều điện trường, của các iôn âm và electron ngược chiều điện trường

1.46. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Tia catốt có khả năng đâm xuyên qua các lá kim loại mỏng. B. Tia catốt không bị lệch trong điện trường và từ trường. C. Tia catốt có mang năng lượng. D. Tia catốt phát ra vuông góc với mặt catốt.



1.47. Cường độ dòng điện bão hoà trong chân không tăng khi nhiệt độ catôt tăng là do:

A. Số hạt tải điện do bị iôn hoá tăng lên. B. Sức cản của môi trường lên các hạt tải điện giảm đi. C. Số electron bật ra khỏi catốt nhiều hơn. D. Số eletron bật ra khỏi catốt trong một giây tăng lên.

1.48. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dòng điện trong chân không tuân theo định luật Ôm. B. Khi hiệu điện thế đặt vào điốt chân không tăng thì cường độ dòng điện tăng. C. Dòng điện trong điốt chân không chỉ theo một chiều từ anốt đến catốt. D. Quỹ đạo của electron trong tia catốt không phải là một đường thẳng.

1.49. Cường độ dòng điện bão hoà trong điốt chân không bằng 1mA, trong thời gian 1s số electron bứt ra khỏi mặt catốt là:

A. 6,6.1015 electron. B. 6,1.1015 electron. C. 6,25.1015 electron. D. 6.0.1015 electron.

1.50. Trong các đường đặc tuyến vôn-ampe sau, đường nào là của dòng điện trong chân không?

1.51. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Chất khí trong ống phóng điện tử có áp suất thấp hơn áp suất bên ngoài khí quyển một chút. B. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống phóng điện tử phải rất lớn, cỡ hàng nghìn vôn. C. Ống phóng điện tử được ứng dụng trong Tivi, mặt trước của ống là màn huỳnh quang được phủ chất huỳnh quang. D. Trong ống phóng điện tử có các cặp bản cực giống như của tụ điện để lái tia điện tử tạo thành hình ảnh trên màn huỳnh quang.

22. Dòng điện trong chất khí

1.52. Bản chất dòng điện trong chất khí là: A. Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn âm, electron ngược chiều điện trường.

I(A) O U(V)

A

I(A) O U(V)

B

I(A) O U(V)

C

I(A) O U(V)

D



B. Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn âm ngược chiều điện trường. C. Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường. D. Dòng chuyển dời có hướng của các electron theo ngược chiều điện trường.

1.53. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hạt tải điện trong chất khí chỉ có các các iôn dương và ion âm. B. Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật Ôm. C. Hạt tải điện cơ bản trong chất khí là electron, iôn dương và iôn âm. D. Cường độ dòng điện trong chất khí ở áp suất bình thường tỉ lệ thuận với hiệu điện thế.

1.54. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dòng điện trong kim loại cũng như trong chân không và trong chất khí đều là dòng chuyển động có hướng của các electron, ion dương và ion âm. B. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển động có hướng của các electron. Dòng điện trong chân không và trong chất khí đều là dòng chuyển động có hướng của các iôn dương và iôn âm. C. Dòng điện trong kim loại và trong chân không đều là dòng chuyển động có hướng của các electron. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển động có hướng của các electron, của các iôn dương và iôn âm. D. Dòng điện trong kim loại và dòng điện trong chất khí là dòng chuyển động có hướng của các electron. Dòng điện trong chân không là dòng chuyển động có hướng của các iôn dương và iôn âm.

1.55. Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng A. trong kĩ thuật hàn điện. B. trong kĩ thuật mạ điện. C. trong điốt bán dẫn. D. trong ống phóng điện tử.

1.56. Cách tạo ra tia lửa điện là A. Nung nóng không khí giữa hai đầu tụ điện được tích điện. B. Đặt vào hai đầu của hai thanh than một hiệu điện thế khoảng 40 đến 50V. C. Tạo một điện trường rất lớn khoảng 3.106 V/m trong chân không. D. Tạo một điện trường rất lớn khoảng 3.106 V/m trong không khí.

1.57. Khi tạo ra hồ quang điện, ban đầu ta cần phải cho hai đầu thanh than chạm vào nhau để

A. Tạo ra cường độ điện trường rất lớn. B. Tăng tính dẫn điện ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than. C. Làm giảm điện trở ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than đi rất nhỏ. D. Làm tăng nhiệt độ ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than lên rất lớn.

1.58. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiệu điện thế gây ra sét chỉ có thể lên tới hàng triệu vôn.



B. Hiện tượng hồ quang điện chỉ xảy ra khi hiệu điện thế đặt vào các cặp cực của thanh than khoảng 104V. C. Cường độ dòng điện trong chất khí luôn luôn tuân theo định luật Ôm. D. Tia catốt là dòng chuyển động của các electron bứt ra từ catốt.

1.59. Đối với dòng điện trong chân không, khi catôt bị nung nóng đồng thời hiệu điện thế giữa hai đầu anốt và catốt của bằng 0 thì

A. Giữa anốt và catốt không có các hạt tải điện. B. Có các hạt tải điện là electron, iôn dương và iôn âm. C. Cường độ dòng điện chạy chạy mạch bằng 0. D. Cường độ dòng điện chạy chạy mạch khác 0.

23. Dòng điện trong bán dẫn

1.60. Phát biểu nào sau đây về đặc điểm của chất bán dẫn là không đúng? A. Điện trở suất của chất bán dẫn lớn hơn so với kim loại nhưng nhỏ hơn so với chất điện môi. B. Điện trở suất của chất bán dẫn giảm mạnh khi nhiệt độ tăng. C. Điện trở suất phụ thuộc rất mạnh vào hiệu điện thế. D. Tính chất điện của bán dẫn phụ thuộc nhiều vào các tạp chất có mặt trong tinh thể.

1.61. Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn là: A. Dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống ngược chiều điện trường. B. Dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống cùng chiều điện trường. C. Dòng chuyển dời có hướng của các electron theo chiều điện trường và các lỗ trống ngược chiều điện trường. D. Dòng chuyển dời có hướng của các lỗ trống theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường.

1.62. Ở nhiệt độ phòng, trong bán dẫn Si tinh khiết có số cặp điện tử – lỗ trống bằng 10-13 lần số nguyên tử Si. Số hạt mang điện có trong 2 mol nguyên tử Si là:

A. 1,205.1011 hạt. B. 24,08.1010 hạt. C. 6,020.1010 hạt. D. 4,816.1011 hạt.

1.63. Câu nào dưới đây nói về phân loại chất bán dẫn là không đúng? A. Bán dẫn hoàn toàn tinh khiết là bán dẫn trong đó mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. B. Bán dẫn tạp chất là bán dẫn trong đó các hạt tải điện chủ yếu được tạo bởi các nguyên tử tạp chất. C. Bán dẫn loại n là bán dẫn trong đó mật độ lỗ trống lớn hơn rất nhiều mật độ electron.



D. Bán dẫn loại p là bán dẫn trong đó mật độ electron tự do nhỏ hơn rất nhiều mật độ lỗ trống.

1.64. Chọn câu đúng? A. Electron tự do và lỗ trống đều chuyển động ngược chiều điện trường. B. Electron tự do và lỗ trống đều mang điện tích âm. C. Mật độ các hạt tải điện phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, mức độ chiếu sáng. D. Độ linh động của các hạt tải điện hầu như không thay đổi khi nhiệt độ tăng.



BÀI 2. LINH KIỆN THỤ ĐỘNG (Lý thuyết: 03h; Thực hành: 12h; kiểm tra: 01h)

Mục tiêu của bài: - Phân biệt điện trở, tụ điện, cuộn cảm với các linh kiện khác theo các đặc tính của

linh kiện. - Phân tích đúng trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế. - Đo kiểm tra chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị của linh kiện. - Thay thế/thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật của

mạch điện công tác. Nội dung của bài:

2.1. ĐIỆN TRỞ 2.1.1. NHẬN DẠNG ĐIỆN TRỞ

a. KHÁI NIỆM: Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một

vật thể dẫn điện. nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại, vật cách điện có điện trở cực lớn.

Điện trở dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức:

Trong đó: R là điện trở có đơn vị là Ohm (Ω) L là chiều dài của dây (m) S là tiết diện của dây dẫn (m2) ρ là điện trở suất của vật dẫn (Ωm)

b. CẤU TRÚC, HÌNH DÁNG VÀ KÝ HIỆU

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện điện tử không phân cực (linh kiện thụ động) và là một thành phần quan trọng.

Chúng được làm từ hợp chất Cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý. Đơn vị điện trở được tính bằng Ω (Ohm)

- Ohm còn có các đơn vị bội số khác như:

+ Kilo Ohm (KΩ ): 1KΩ =1000Ω

+ Mega Ohm (MΩ ): 1MΩ =106Ω

R R R R

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_v%E1%BA%ADt_l%C3%BD

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%ABn_%C4%91i%E1%BB%87n



c. ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TRỞ Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện

quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện trở có những tác dụng sau: Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp

Đấu nối tiếp với bóng đèn một điện trở.

Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước.

Cầu phân áp để lấy ra áp U1 tuỳ ý

Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động

Mạch phân cực cho Transistor

Tham gia vào các mạch tạo dao động R C

Mạch tạo dao động sử dụng IC 55



d. PHÂN LOẠI ĐIỆN TRỞ: Khi dòng điện cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyển

thành nhiệt năng với công suất theo phương trình sau: P = I2.R = U2/R = U.I

trong đó: P là công suất, đo theo W I là cường độ dòng điện, đo bằng A R là điện trở, đo theo Ω Chính vì lý do này, khi phân loại điện trở, người ta thường dựa vào công suất mà

phân loại điện trở. Và theo cách phân loại dựa trên công suất, thì điện trở thường được chia làm 3 loại:

- Điện trở công suất nhỏ - Điện trở công suất trung bình - Điện trở công suất lớn.

Tuy nhiên, do ứng dụng thực tế và do cấu tạo riêng của các vật chất tạo nên điện trở nên thông thường, điện trở được chia thành 2 loại:

- Điện trở thường (gọi ngắn gọn là điện trở): là các loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ hay là các điện trở chỉ cho phép các dòng điện nhỏ đi qua. Gồm bột than, chì và keo kết dính đổ thành khối hình trụ đưa ra hai chân (điện trở than).

- Điện trở công suất: là các điện trở dùng trong các mạch điện tử có dòng điện lớn đi qua hay nói cách khác, các điện trở này khi mạch hoạt động sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng khá lớn. Chính vì thế, chúng được cấu tạo nên từ các vật liệu chịu nhiệt.

Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.

2.1.2. ĐỌC TRỊ SỐ ĐIỆN TRỞ: 2.1.2.1. Ghi trực tiếp:

Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân. Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ.

Trở sứ công xuất lớn, trị số được ghi trực tiếp

Ví dụ:

2.1.2.2. Ghi bằng ký hiệu các vòng màu:

Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy ước chung của thế giới



QUY ƯỚC VÒNG MÀU CỦA ĐIỆN TRỞ

CÁCH ĐỌC TRỊ SỐ ĐIỆN TRỞ

• Điện trở ở vị trí bên trái (4 vòng màu) có giá trị được tính như sau:

R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ

Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tưong ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.

• Điện trở ở vị trí giữa (5 vòng màu) có giá trị được tính như sau:

R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ

Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3. Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ.

• Điện trở ở vị trí bên phải (6 vòng màu) có giá trị được tính như sau:

R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ

Bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai số 1%. Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C.

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.

• Do các điện trở cố định thường có sai số đến 20%, tức là có thể biến đổi xung quanh trị số danh định đến 20%. Cho nên không cần thiết phải có tất cả các trị số 10, 11, 12, 13,... Mặt khác các mạch điện thông thường đều cho phép sai số theo thiết kế. Nên chỉ cần các trị số 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 200,... là đủ.



2.1.2.3. Quy trình đọc giá trị điện trở

TT BƯỚC CÔNG VIỆC YÊU CẦU KỸ THUẬT

1 Xác định loại điện trở cần đọc giá trị

- Chính xác. - Phân biệt loại vạch màu hoặc loại ghi giá trị trên thân điện trở.

2* Xác định màu của các vạch - Chính xác.

3 Tính giá trị theo các vạch màu - Chính xác.

4 Ghi nhận giá trị đã tính - Chính xác.

2.1.3. ĐO, KIỂM TRA ĐIỆN TRỞ BẰNG VOM

a. Công tác chuẩn bị: • Thiết bị: Hộp đựng linh kiện. • Dụng cụ: VOM. • Vật tư: các loại điện trở.

b. Quy trình đo, kiểm tra điện trở

TT BƯỚC CÔNG VIỆC YÊU CẦU KỸ THUẬT

1 Lấy điện trở ra khỏi mạch đo. - Không trầy xước.

2* Chọn tầm đo điện trở - Chính xác.

3 Chập 2 que đo VOM lại với nhau

- Chính xác. - Tiếp xúc tốt

4 Chỉnh cho kim VOM về vị trí 0Ω - Chính xác.

5 Đặt 2 que đo VOM vào 2 đầu điện trở

- Chính xác. - Tiếp xúc tốt

6 Kiểm tra và đọc giá trị điện trở

- Xác định đúng tình trạng điện trở - Đọc chính xác trị số hiển thị ở đồng hồ đo.

2.1.4. MỘT SỐ SAI HỎNG THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

TT Một số sai hỏng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục

01 Giá trị đọc không chính xác

Do xác định không đúng chiều vạch màu hoặc màu của các vạch.

Đổi chiều hoặc xác định lại các màu vạch

Mô-đun: Điện tử cơ bản

Bài 2: Linh kiện thụ động

02 Giá trị đo không thực tế với sai số quá lớn

-sai s-

2.1.5. CÁCH MẮC ĐIỆN TRỞ

Ta không thể kiếm được một điện trở có trị số bất kỳ, các nhkhoảng 150 loại trị số điện trở thông dụngthiết kế, đòi hỏi chúng ta phải kết hợp các thông dụng.

Bảng dưới đây là mầu sắc v

Các giá tr

2.1.5.1. Điện trở mắc nối tiếp .

Nghề: Điện công nghiệp

- Do sai số của dụng cụ đo và sai số của người đọc. - Tiếp xúc không tốt.

- Chỉnh dụng cụ đo thật chính xác vtrị số chính xác.- Giữ cho chân điện trở tiếp xúc tque đo.

ẮC ĐIỆN TRỞ

ợc một điện trở có trị số bất kỳ, các nhà sản xuất chỉảng 150 loại trị số điện trở thông dụng. Do đó, để chọn đúng giá trị điện trở theo

ỏi chúng ta phải kết hợp các điện trở lại với nhau qua các cách mắc

ầu sắc và trị số của các điện trở thông dụng.

Các giá trị điện trở thông dụng.

ện trở mắc nối tiếp .

Điện trở mắc nối tiếp.

ề: Điện công nghiệp

Trang 28

ỉnh dụng cụ đo ật chính xác và đọc ị số chính xác.

ữ cho chân điện xúc tốt với

ản xuất chỉ đưa ra ể chọn đúng giá trị điện trở theo

ện trở lại với nhau qua các cách mắc



- Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tcộng lại. Rtd = R1 + R2 + R3

- Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau v

I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 )

- Từ công thức trên ta thgiá trị điện trở .

2.1.5.2. Điện trở mắc song song.

• Các điện trở mắc song song có giá trị t (1 / Rtd) = (1 / R1) + (1 / R2)

• Nếu mạch chỉ có 2 điện trở song song th Rtd = R1.R2 / ( R1 + R2)

• Dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song tỷ I1 = ( U / R1)

• Điện áp trên các đi

2.1.5.3. Điên trở mắc hỗn hợp

- Mắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối

- Ví dụ: nếu ta cần một điện trở 9K ta có thể mắc 2 điện trở 15K song song sau đó mắc nối tiếp với điện trở 1,5K .

Ngh

ện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thRtd = R1 + R2 + R3

ện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau v

I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 )

ta thấy rằng , sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với

ện trở mắc song song.

Điện trở mắc song song

ện trở mắc song song có giá trị tương đương Rtd được tính bởi công thức(1 / Rtd) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)

ếu mạch chỉ có 2 điện trở song song thì Rtd = R1.R2 / ( R1 + R2)

ện chạy qua các điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở I1 = ( U / R1) , I2 = ( U / R2) , I3 =( U / R3 )

điện trở mắc song song luôn bằng nhau

ở mắc hỗn hợp

Điện trở mắc hỗn hợp.

ắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối ưu hơn .

ụ: nếu ta cần một điện trở 9K ta có thể mắc 2 điện trở 15K song song sau đó ắc nối tiếp với điện trở 1,5K .


Trang 29

ằng tổng các điện trở thành phần

ện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng I

ện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với

ợc tính bởi công thức

ệ nghịch với giá trị điện trở

ụ: nếu ta cần một điện trở 9K ta có thể mắc 2 điện trở 15K song song sau đó



2.1.6. CÁC LINH KIỆN CÙNG NHÓM KHÁC VÀ 2.1.6.1. Biến trở, triết áp:

Biến trở: Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu l

dạng như sau :

Hình dạng biến trở Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trthuật viên, biến trở có cấu tạo nh

- Triết áp: Triết áp cũng tương t

trí phía trước mặt máy cho ngtriết áp Bass, Treec v.v.. , tr

theo mức độ chỉnh.

Ký hiệu triết áp tr

Hình dạng triết áp


ÙNG NHÓM KHÁC VÀ ỨNG DỤNG

ện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình

ạng biến trở Ký hiệu trên sơ đồ

ờng ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ ến trở có cấu tạo như hình bên dưới.

Cấu tạo của biến trở

ương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh v

ớc mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh. Ví dụ như - Triết áp Bass, Treec v.v.. , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu v

ệu triết áp trên sơ đồ nguyên lý.

ạng triết áp Cấu tạo trong triết áp


Trang 30

à VR chúng có hình

ửa chữa, cân chỉnh của kỹ

ần chỉnh và thường bố

Triết áp Volume, ết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ

ấu tạo trong triết áp



2.1.6.2. Điện trở nhiệt:

Là linh kiện điện trở có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ thường là “tẹc-mi-to” (thermistor). Điện trợ nhiệt có hai loại:

- NTC (negative temperature coefficient): Là điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm. Khi nhiệt độ tăng lên, trị số điện trở giảm xuống.

- PTC (positive temperature coefficient): Là điện trở nhiệt có hệ số nhiệt dương. Khi nhiệt độ tăng lên, trị số điện trở tăng theo.

Điện trở nhiệt thường dùng trong các mạch khuếch đại để ổn định nhiệt và dùng làm cảm biến trong các m,ạch điều khiển nhiệt độ tự động.

Hình V.20: Ký hiệu nhiệt điện trở.

Là loại điện trở có giá trị phụ thuộc vào ánh sáng vào. Khi độ sáng càng mạnh, giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại.

2.1.6.3. Quang trở (LDR- Light Dependent Resisitor):

Vật liệu dùng để chế tạo quang trở thường là sulfurcaminum, nên trên sơ đồ, quang trở thường có ký hiệu là Cds.

Ngày nay, quang trở được ứng dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, nhất là trong các mạch tự động điều khiển bằng ánh sáng như mạch đếm sản phẩm, mạch tự động tắt mở đèn đường khi trới sáng, tối, mạch báo động, mạch tự động đóng mở cửa….

Trên sơ đồ, quang trở được ký hiệu:

Hình V.21: Ký hiệu của quang trở.

2.1.6.4. Điện trở thay đổi theo điện áp: (VDR - Voltage Dependent Resistor):

Là loại điện trở có giá trị thay đổi theo điện trở đặt vào hai cực. Khi điện áp giữa hai cực của VDR nhỏ hơn điện áp quy định thì VDR có giá trị rất lớn, xem như hở mạch. Khi điện áp ở hai cực của VDR tăng cao quá mức quy định thì VDR có điện trở rất nhỏ, xem như nối tắt.

VDR có hình dạng giống như điện trở nhiệt nhưng nặng hơn.

Ký hiệu VDR trên sơ đồ:

Hình V.22: Ký hiệu VDR.

Th Th

LDR LDR

VDR VDR



2.1.6.5. Điện trở cầu chì (Fusiitor):

Là loại điện trở có giá trị rất nhỏ, khoảng vài ohm, thường được dùng để mắc trên các đường cung cấp nguồn của các mạch điện tử có dòng tải lớn như tầng công suất trong amply, mạch quét trong tivi….

Khi dòng tải lớn hơn giá trị cho phép thì điện trở cầu chì sẽ bị đứt để bảo vệ các linh kiện khác trong mạch.

Trên sơ đồ điện trở cầu chì được ký hiệu:

Hình V.23: Điện trở cầu chì.

2.1.6.6. Mạng điện trở (Resistor-netword)

Trong một số mạch điện người ta cần thiết kế gọn nhẹ, các điện trở được “nhhốt” trong cùng một vỏ, giá trị các điện trở này là như nhau, chúng có một điểm chung.

Thí dụ: mạng 5 điện trở 10K.

CÂU HỎI ÔN TẬP


2.1 Điện trở có tính chất gì? a. Dẫn điện DC b. Dẫn điện AC c. Dẫn điện DC và AC.

d. Không cho dòng điện đi qua.

2.2 Trong mạch điện, điện trở làm nhiệm vụ gì? a. Giảm áp. b. Hạn dòng. c. Phân cực.

d. Cả ba yêú tố trên.

2.3 Căn cứ vào đâu để phân loại điện trở? a. Cấu tạo. b. tính chất. c. Công dụng.

d. Cấp chính sác.

F

chung

10k 10k 10k 10k 10k



2.4 Điện trở mắc nối tíêp có tính chất gì? a. Tăng giá trị b. Giảm giá trị c. Giá trị không thay đổi.

d. Cả ba đều sai

2.5 Điện trở mắc song song có tính chất gì? a. Tăng giá trị b. Giảm giá trị c. Tăng công suất

d. Cả ba đều đúng

2.6 Thông thường người ta mắc điện trở song song để làm gì?

a. Tăng công suất chịu tải b. Giảm giá trị điện trở trên mạch c. Tăng diện tích toả nhiệt trên mạch

d. Cả ba điều trên

2.7 Điện trở có thông số kĩ thuật cơ bản nào? a. Trị số b. Sai số c. Công suất

d. Cả ba điều trên

2.8 Biến trở trong mạch điện dùng để làm gì? a. Thay đổi giá trị của điện trở. b. Thay đổi điện áp phân cực c. Thay đổi dòng phân cực d. Cả ba đều sai

2.9 Trong kĩ thuật biến trở than dùng để làm gì? a. Hạn chế dòng điện qua mạch b. Giảm điện áp cung cấp cho mạch c. Phân cực cho mạch điện

d. Cả ba điều trên.

2.10 Trong kĩ thuật biến trở dây quấn dùng để làm gì? a. Hạn chế dòng qua mạch điện. b. Giảm điện áp cung cấp cho mạch điện c. Phân cực cho mạch điện

d. Gồm a,b



Câu 2.11/ Ghi giá trị của điện trở có ba vòng màu: Nâu-đen-nhũ vàng vàng –tím- nhũ bạc xanh dương-xanh lá- nhũ vàng đỏ- nâu- nhũ bạc nâu –đỏ- nhũ bạc cam-cam- nhũ bạc Câu 2.12/ Ghi giá trị của điện trở có bốn vòng màu: Nâu-xám-đò-vàng kim cam-cam-nâu-bạch kim đỏ-tím-vàng-vàng kim xanh lá- xanh dương- vàng kim-bạch kim đỏ-đỏ-đỏ-bạch kim vàng-tím-can-vàng kim cam-trắng-đỏ-vàngkim xanh dương –xám-xanh lá- vàng kim Câu 2.13/ Vẽ bốn vòng màu của điện trở: 6k8±5% 68k±10% 680k±10% 270k±5% 680k±10% 22k±2% 1k2±1% 1M2±5% 4k7±2% 330k±10% 3k9±5% 220k±5% 2Ω2±5% 4Ω7±10% 2M2±5% 5k6±2% 0.12Ω±2% 0.56Ω±5% 6M8±10% 27k±2%.

Caâu 2.14/ Ghi ra năm vòng màu của các điện trở có giá trị số: 275Ω±5% 21Ω2±2% 5k6±2% 3k33±3% 56k±2% 176k±2% 1M22±2% 68Ω3±2% 976Ω±5%. 100Ω±5% Câu 2.15/ Tính giá trị Rtđ trên đoạn mạch AB:



Câu 2.16/ Tính điện áp tại đỉểm A:

Câu 2.17/ cho mạch điện: Tính giá trị điện trở và công suất của R. Câu 2.18: Thiết kế và vẽ mạch 1 điện trở 1,2k kết nối với bóng led xanh có 2,5v, dùng để báo nguồn cho điện AC. Câu 2.19: cho nguồn điện áp DC 12v, và 1 khóa K xoay nối tiếp nhau. Nếu k chuyển qua vị trí 1: Có 220Ω nối tiếp với led xanh nối xuống mass. Tìm I của led? Nếu k chuyển qua vị trí 2: Có 330Ω nối tiếp với led đỏ nối xuống mass. Tìm I của led? Nếu k chuyển qua vị trí 3: Có 1kΩ nối tiếp với led trắng nối xuống mass. Tìm I của led? Nếu k chuyển qua vị trí 4: Có 2,2kΩ nối tiếp với led vàng nối xuống mass. Tìm I của led?

A

+25V

5K

20K

A

+15V

10K

5K

33k 22k

10k

10k

10k

20k

20k

20k

B A

+24V

R

15V/5W



2.2. TỤ ĐIỆN Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch

điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv...

2.2.1. NHẬN DẠNG TỤ ĐIỆN 2.2.1.1. Cấu tạo của tụ điện .

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi.

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.

Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá

2.2.1.2. Hình dáng thực tế của tụ điện.

Hình dạng của tụ gốm Hình dạng của tụ hoá

2.2.1.3. Phân loại tụ điện Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica. (Tụ không phân cực)



Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.

Tụ gốm - là tụ không phân cực.

Tụ hoá (Tụ có phân cực) Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ

0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ..

Tụ hoá - Là tụ có phân cực âm dương.

Tụ xoay Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp

trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.

Tụ xoay sử dụng trong Radio



2.2.1.4. Điện dung, đơn vị và ký hiệu của tụ điện.

Điện dung: Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức

C = ξ . S / d • Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) • ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện. • d : là chiều dày của lớp cách điện. • S : là diện tích bản cực của tụ điện.

Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1 Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF).

• 1 Fara = 1000 µ Fara = 1000.000 n F = 1000.000.000 p F • 1 µ Fara = 1000 n Fara • 1 n Fara = 1000 p Fara

Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý.

Phóng nạp của tụ điện

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

Minh hoạ về tính chất phóng nạp của tụ điện.

* Tụ nạp điện : Như hình ảnh trên ta thấy rằng , khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.



* Tụ phóng điện : Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt. => Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phóng nạp càng lâu. 2.2.2. ĐO, ĐỌC, KIỂM TRA VÀ MẮC TỤ 2.2.2.1. Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.

* Với tụ hoá : Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ => Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ .

Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V

* Với tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu.

• Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 ) • Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là

Giá trị = 47 x 10 4 = 470000 p ( Lấy đơn vị là picô Fara) = 470 n Fara = 0,47 µF

• Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện . * Thực hành đọc trị số của tụ điện.

Cách đọc trị số tụ giất và tụ gốm

Chú ý : chữ K là sai số của tụ - 50V là điện áp cực đại mà tụ chịu được.



* Tụ giấy và tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn vị là MicroFara

Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm.

2.2.2.2. Ý nghĩ của giá trị điện áp ghi trên thân tụ :

• Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.

• Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.

Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv... Tụ điện có nhiều loại như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mi ca , Tụ hoá nhưng về tính chất thì ta phân tụ là hai loại chính là tụ không phân cực và tụ phân cực

2.2.2.3. Đo kiểm tra tụ điện

Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm. Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập, để phát hiện tụ rò rỉ hoặc bị chập ta sử dụng VOM kim thang đo Ω và đặt 2 đầu que vào 2 chân của tụ điện.

Đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm .

• Ở hình ảnh trên là phép đo kiểm tra tụ gốm, có ba tụ C1 , C2 và C3 có điện dung bằng nhau, giả sử trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị rò và C3 là tụ bị chập.

• Khi đo tụ C1 ( Tụ tốt ) kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ. ( Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì kim sẽ không phóng nạp )



• Khi đo tụ C2 ( Tụ bị dkhông trở về vị trí cũ.

• Khi đo tụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lLưu ý: Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thanghoặc x10KΩ, và phải đảo chiều kim đồng hồ vĐo kiểm tra tụ hoá

Tụ hoá ít khi bị rò hay b(khô hoá chất bên trong lhoá, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ cảnh dưới đây minh hoạ các b

• Để kiểm tra tụ hoá C2 có ttụ C1 còn mới có c

• Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung cthấp )

• Đo vào hai tụ và so sánh đ• Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau l

phóng nạp kém hơn do đó t• Trường hợp kim lên mà không tr

Chú ý : Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trkhỏi mạch in, sau đó kiểm tra nh2.2.2.4. Cách mắc tụ

* Tụ điện mắc nối tiếp .• Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung t

thức : 1 / Ctđ = • Trường hợp chỉ có 2 tụ mắc nối tiế

Ngh

ụ C2 ( Tụ bị dò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo vở về vị trí cũ. ụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không tr

ểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thangải đảo chiều kim đồng hồ vài lần khi đo.

ểm tra tụ hoá ò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay h

ên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ ờng so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có c

ới đây minh hoạ các bước kiểm tra tụ hoá.

Đo kiểm tra tụ hoá ể kiểm tra tụ hoá C2 có trị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, ta d

ới có cùng điện dung và đo so sánh. ể đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung càng lớn th

à so sánh độ phóng nạp , khi đo ta đảo chiều que đo vếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở tr

ơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô. ên mà không trở về là tụ bị dò.

ếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch , ta cần phải hút rỗỏi mạch in, sau đó kiểm tra như trên.

ụ điện mắc nối tiếp . ụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương C tđ đư

(1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 ) ờng hợp chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp thì C tđ = C1.C2 / ( C1 + C2 )


Trang 41

ừng thang đo và dừng lại

à không trở về. ểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thang x1KΩ

hay hỏng ở dạng bị khô ụ bị giảm, để kiểm tra tụ

ốt có cùng điện dung, hình

ị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng

ớn thì để thang càng

ộ phóng nạp , khi đo ta đảo chiều que đo vài lần. ốt, ở trên ta thấy tụ C2

ạch , ta cần phải hút rỗng một chân tụ

ương đương C tđ được tính bởi công

C tđ = C1.C2 / ( C1 + C2 )



• Khi mắc nối tiếp thì đicủa các tụ cộng lại. U tđ = U1 + U2 + U3

• Khi mắc nối tiếp các tụ điện, nếu lcực âm tụ trước phải nối với cực d

Tụ điện mắc nối tiếp* Tụ điện mắc song song.• Các tụ điện mắc song song th

dung của các tụ cộng lại .• Điện áp chịu đựng của tụ điện t

thấp nhất. Nếu là tụ hoá thì các tụ phải đư

2.2.3. ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN2.2.3.1. Ứng dụng của tụ điện . Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện vtử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đdụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạTrong công nghiệp, tụ điện còn Dưới đây là một số những hình 2.2.3.2. * Tụ điện trong mạch lọc nguồn.

Tụ hoá trong mạch lọc nguồn.


điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp . U tđ = U1 + U2 + U3

ắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá ta cần chú ý chiều của tụ điện, ớc phải nối với cực dương tụ sau:

ụ điện mắc nối tiếp Tụ điện mắc song song ụ điện mắc song song.

ụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bủa các tụ cộng lại . C = C1 + C2 + C3

ện áp chịu đựng của tụ điện tương tương bằng điện áp của tụ có điện áp

ược đấu cùng chiều âm dương.

ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN ụ điện .

ợc sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị điện ột linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một công

ền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao đòn được sử dụng để bù công suất phản kháng.ình ảnh minh hoạ về ứng dụng của tụ điện.

ụ điện trong mạch lọc nguồn.

ụ hoá trong mạch lọc nguồn.


Trang 42

ằng tổng điện áp

ần chú ý chiều của tụ điện,

dung tương đương bằng tổng điện

ằng điện áp của tụ có điện áp

ện tử, trong các thiết bị điện ỗi mạch điện tụ đều có một công

o dao động ..vv... ất phản kháng.



• Trong mạch lọc nguồn nhchiều sau khi đã chnếu không có tụ thđược lọc tương đối p

* Tụ điện trong mạch dao động đa h

Mạch dao động đa h• Bạn có thể lắp mạch tr• Hai đèn báo sáng s

Transistor, chú ý đ

2.11 Tụ điện có tính chất ga. Ngăn dòng m

b. Ngăn dòng xoay chi

c. Cả a,b đúng

d. Cả a,b sai

2.12 Trong kĩ thuật tụ điện đa. Phân cực

b. Không phân c

c. Thường

d. Gồm a, b.

2.13 Tụ mắc nối tiếp có tính chất ga. Tăng trị số

b. Giảm trị số

c. Không thay đ

d. Tất cả đều sai

2.14 Tụ mắc song song có tính chất ga. Tăng trị số

b. Giảm trị số

Ngh

ạch lọc nguồn như hình trên , tụ hoá có tác dụng lọc cho điện áp một ã chỉnh lưu được bằng phẳng để cung cấp cho tải ti

ếu không có tụ thì áp DC sau đi ốt là điên áp nhấp nhô, khi có tụ điện áp nối phẳng, tụ điện càng lớn thì điện áp DC n

ụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông.

ạch dao động đa hài sử dụng 2 Transistor ạn có thể lắp mạch trên với các thông số đã cho trên sơ đồ.

Hai đèn báo sáng sử dụng đèn Led dấu song song với cực CE của hai Transistor, chú ý đấu đúng chiều âm dương.

CÂU HỎI ÔN TẬP

ụ điện có tính chất gì? òng một chiều

òng xoay chiều

ả a,b đúng

ĩ thuật tụ điện được chia làm mấy loại?

Không phân cực

ụ mắc nối tiếp có tính chất gì?

ảm trị số

Không thay đổi

ất cả đều sai

ụ mắc song song có tính chất gì?

ảm trị số


Trang 43

ụ hoá có tác dụng lọc cho điện áp một ợc bằng phẳng để cung cấp cho tải tiêu thụ, ta thấy

ấp nhô, khi có tụ điện áp này ện áp DC này càng phẳng.

ồ. ới cực CE của hai



c. Không thay đổi

d. Tất cả đều sai.

2.15 Trong thực tế thông thường người ta mắc tụ theo cách

nào? a. Mắc nối tiếp

b. Mắc song song

c. Mắc hỗn hợp

d. Tất cả các cách trên

2.16 Tụ điện có những thông số cơ bản nào? a. Trị số

b. Điện áp làm việc

c. Cấp chính xác

d. Tất cả các yếu tố trên.

2.17. Đọc giá trị các tụ điện:

4732G 102 104 273 1A471 101 222 331 2D202 2H .01J .47K 2.18. Ghi theo ký hiệu quy ước giá trị các tụ điện sau:

47p 680p 820p 4700pF 3300pF 1µF/50V 222p 10µF/25V 100p .01µ

2.19. Tính giá trị tụ tương đương của mạch sau:

500µ

500µ 50µ



2.3. CUỘN CẢM 2.3.1. Nhận dạng cuộn cảm2.3.1.1. Cấu tạo của cuộn cảm.

Cuộn cảm gồm một số vemay cách điện, lõi cuộn dây có thể lhay lõi thép kỹ thuật .

Cuộn dây l

Ký hiệu cukhông khí, L2 là cu

dây có lõi ch

2.3.1.2. Các đại lượng đặc trHệ số tự cảm (Định luật Faraday)Hệ số tự cảm là đại l

có dòng điện biến thiên ch

§ L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đ§ n : là số vòng dây c§ l : là chiều dài c§ S : là tiết diện của l§ µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu l

Cảm kháng Cảm kháng của cuộn dây l

cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều .

o Trong đó : XL là co f : là tần số đơn vị lo L : là hệ số tự cảm , đ

Ngh

ận dạng cuộn cảm ấu tạo của cuộn cảm.

ộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ nh

ộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit

ệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõikhông khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn

dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật

ợng đặc trưng của cuộn cảm. ịnh luật Faraday) ại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi

ên chạy qua. L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l

ệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) òng dây của cuộn dây.

ài của cuộn dây tính bằng mét (m) ện của lõi, tính bằng m2

ệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi .

ảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dện xoay chiều .

XL = 2.3,14.f.L là cảm kháng, đơn vị là Ω

ị là Hz ệ số tự cảm , đơn vị là Henry


Trang 45

òng, dây quấn được sơn ật liệu dẫn từ như Ferrite

õi Ferit

õi ộn

ỹ thuật

ện động cảm ứng của cuộn dây khi

ự cản trở dòng điện của



Thí nghidây v

* Thí nghiệm trên minh hovào các nguồn điện 12V nhưng có tK3 , khi K1 đóng dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vđó bóng đèn sáng nhất, khi K2 đóng dhơn ( do ZL tăng ) => bóng 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất ( do ZL tăng cao nhất) => bóng đ => Kết luận : Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây vvới tần số dòng điện xoay chiều, ngđi qua cuộn dây càng khó, dòng chiều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0

Điện trở thuần của cuộn dây. Điện trở thuần của cuộn dây l

năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thvới cảm kháng, điện trở thuần cnhiệt khi cuộn dây hoạt động. 2.3.1.3. Tính chất nạp, xả của cuộn

* Cuộn dây nạp năng lươngdây nạp một năng lượng dưới dạng từ tr

• W : năng lượng ( June ) • L : Hệ số tự cảm ( H ) • I dòng điện (A).

Thí nghi


Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn

dây với dòng điện xoay chiều ên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn sau đó đư

ưng có tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2 , ện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vì

ất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếy đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng , dòng đi

ộn dây yếu nhất ( do ZL tăng cao nhất) => bóng đèn sáng yảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây vện xoay chiều, nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số c

àng khó, dòng điện một chiều có tần số f = 0 Hz vì vậy với dều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0

ện trở thuần của cuộn dây. ện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn

ờng cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đới cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở n

ất nạp, xả của cuộn cảm

ương : Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn ới dạng từ trường được tính theo công thức

W = L.I 2 / 2

Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây.


Trang 46

èn sau đó được đấu ần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2 ,

ZL = 0 ) => do ện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếy

điện xoay chiều èn sáng yếu nhất.

ảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây và tỷ lệ ện xoay chiều có tần số càng cao thì

ậy với dòng một

ợc bằng đồng hồ vạn ương đối nhỏ so

ện trở này sinh ra

ện chạy qua cuộn dây, cuộn



Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng cuộn dây xả điện. 2.3.2. ĐO, ĐỌC, KIỂM TRA VÀ CÁCH MẮC CUỘN CẢM 2.3.2.1. Đọc giá trị cuộn cảm

Giá trị cuộn cảm được đọc như cách dọc điện trở, vì cuộn cảm cũng được đánh giá trị bằng các vạch màu và những cuộn cảm lớn được ghi giá trị trực tiếp trên cuộn cảm.

Dưới đây là bảng mã màu sử dụng để đọc giá trị cuộn cảm, với đơn vị là µH.

2.3.2.2. Đo, kiểm tra cuộn cảm

Sử dụng VOM kim, thang đo Ω, đo 2 chân cuộn cảm để kiểm tra. - Nếu kim VOM lên với một giá trị rất nhỏ, cuộn cảm còn tốt. - Nếu kim VOM lên giá trị bằng 0, cuộn cảm bị chập. - Nếu kim VOM không lên. Cuộn cảm bị đứt.

2.3.2.3. Cách mắc cuộn cảm Nhiều Cuộn Dây có thể mắc nối tiếp với nhau để tăng Từ Dung hay song song

với nhau dể giảm Từ Dung Nối Tiếp

Khi mắc nối tiếp nhiều cuôn dây lại với nhau, tổng từ dung sẻ tăng và bằng tổng của các từ dung



Khi mắc nối tiếp 2 cuộn dây c

Song Song Khi mắc song song nhiều

của các từ cảm trên tổng của các

Khi mắc song song 2 cuộn dây ctừ cảm của cuộn dây

L2.3.3. CÁC LINH KIỆN KHÁC C2.3.3.1. Loa (Speaker )

Loa là một ứng dụng của cuộn dây v

Loa 4Ω - 20W ( Speaker )

Cấu tạo của loa : Loa gcực N ở giữa và cực S ở xung quanh, giữa hai cực tạo thkhá mạnh, một cuôn dây được gắn với mđược đỡ bằng gân cao su mềm giúp ch

Hoạt động : Khi ta cho dòng chạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ tr


Lt = L1 + L2 + Ln

ắc nối tiếp 2 cuộn dây cùng giá trị từ cảm, tổng từ cảm sẽ tăng gLt = L + L = 2L

ắc song song nhiều từ cảm lại với nhau, tổng từ cảm sẻ giảm vổng của các từ cảm

ắc song song 2 cuộn dây cùng giá trị từ cảm, tổng từ cảm sẽ

Lt = (L L) / (L + L) = ½ L ỆN KHÁC CÙNG NHÓM VÀ ỨNG DỤNG

ột ứng dụng của cuộn dây và từ trường.

Cấu tạo và hoạt động của Loa (

Loa gồm một nam châm hình trụ có hai cực lồng vực S ở xung quanh, giữa hai cực tạo thành một khe từ có từ tr

ợc gắn với màng loa và được đặt trong khe từ, mợc đỡ bằng gân cao su mềm giúp cho màng loa có thể dễ dàng dao động ra v

Khi ta cho dòng điện âm tần (điện xoay chiều từ 20Hz ạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ trường biến thiên và bị từ trường cố định của


Trang 48

tăng gấp đôi.

ẻ giảm và bằng Tích

ẽ bằng một nửa

ạt động của Loa (Speaker)

ụ có hai cực lồng vào nhau , ột khe từ có từ trường

ợc đặt trong khe từ, màng loa ộng ra vào.

ện xoay chiều từ 20Hz - 20.000Hz) ờng cố định của



nam châm đẩy ra, đẩy vào làm cuộn dây dao động => màng loa dao động theo và phát ra âm thanh.

Chú ý : Tuyệt đối ta không được đưa dòng điện một chiều vào loa , vì dòng điện một chiều chỉ tạo ra từ trường cố định và cuộn dây của loa chỉ lệch về một hướng rồi dừng lại, khi đó dòng một chiều qua cuộn dây tăng mạnh (do không có điện áp cảm ứng theo chiều ngược lai) vì vậy cuộn dây sẽ bị cháy . 2.3.3.2. Micro

Micro

Thực chất cấu tạo Micro là một chiếc loa thu nhỏ, về cấu tạo Micro giống loa nhưng Micro có số vòng quấn trên cuộn dây lớn hơn loa rất nhiều vì vậy trở kháng của cuộn dây micro là rất lớn khoảng 600Ω ( trở kháng loa từ 4Ω - 16Ω ) ngoài ra màng micro cũng được cấu tạo rất mỏng để dễ dàng dao động khi có âm thanh tác động vào. Loa là thiết bị để chuyển dòng điện thành âm thanh còn micro thì ngược lại , Micro đổi âm thanh thành dòng điện âm tần. 2.3.3.3. Rơ-le (Relay)

Rơ le

Rơ le cũng là một ứng dụng của cuộn dây trong sản xuất thiết bị điện tử, nguyên lý hoạt động của Rơle là biến đổi dòng điện thành từ trường thông qua quộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động vv...

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Rơ le



CÂU HỎI ÔN TẬP 2.17 Cuộn cảm có tính chất gì?

a. Ngăn dòng DC

b. Ngăn dòng AC

c. Cả a, b đúng

d. Cả a, b sai

2.18 Hệ số từ cảm của cuộn cảm phụ thuộc vào yếu tố nào? a. Số vòng dây.

b. Phẩm chất lõi

c. Kĩ thuật quấn.

d. Cả ba điều trên.

2.19 Có mấy hình thức ghi trị số linh kện thụ động? a. Ghi trực tiếp.

b. Ghi bằng vòng màu.

c. Ghi bằng kí tự.

d. Cả ba cách trên.

2.20 Cách ghi trị số linh kiện thụ động dựa vào đâu? a. Giá trị của linh kiện.

b. Kích thước của linh kiện.

c. Hình dáng của linh kiện

d. Cấu tạo của linh kiện.


Bài 3: Linh kiện tích cực

Bài 3.1. CH

Mục tiêu bài học:

- Phân biệt các loại diode: điốt nắn điện, điốt tách sóng, led theo các đặc tính của linh kiện.

- Sử dụng bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật của các loại diode.- Phân biệt được các loại diode bằng máy đo VOM/ DVOM theo các đặc tính của

linh kiện. - Kiểm tra đánh giá chất l

linh kiện. Nội dung bài học:

Trong mạch điện tử nếu chỉ thuần các linh kiện thụ động thđộng được, do các thông tin không đđược xử lý (điều chế, khuếch đại, chuyển đổi sang các dạng tín hiệu khác..). Linh kiện tích cực trong mạch giữ vai trcác thông tin tín hiệu, biến đổi vtử. Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học, công nghệ, nhất lnghệ bán dẫn, trong các thiết bị điện tử, chúng ta gặp chủ yếu l

Trong các thiết bị điện tử chất rắn, dchất bán dẫn điện. Chất bán dẫn lchất dẫn điện và chất cách điện. Chúng có điện trở suất lớn hnhiều, nhưng lại rất nhỏ so với chất cách điện.3.1.1. KHÁI NIỆM CHẤT BÁN DẪN3.1.1.1. Chất bán dẫn thuần3.1.1.1.1. Các khái niệm

Các nguyên tố chủ yếu đ(Ge) và Silicium (Si). Chđiện của Si tinh khiết. Song, Si có cao hơn nhiều so với Ge m

Si và Ge đều có hoá trị 4, tức lnguyên tử Si (Ge) liên kết với nhau theo li

Ngh

Bài 3.1. CHẤT BÁN DẪN – DIODE (Lý thuyết: 04h; Thực hành: 06h)

ệt các loại diode: điốt nắn điện, điốt tách sóng, led theo các đặc tính của

ử dụng bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật của các loại diode.ợc các loại diode bằng máy đo VOM/ DVOM theo các đặc tính của

ểm tra đánh giá chất lượng diode bằng VOM/ DVOM trên cơ s

ạch điện tử nếu chỉ thuần các linh kiện thụ động thợc, do các thông tin không được tạo ra hoặc không được biến đổi v

ợc xử lý (điều chế, khuếch đại, chuyển đổi sang các dạng tín hiệu khác..). Linh kiện ực trong mạch giữ vai trò quan trọng không thể thiếu được, l

ệu, biến đổi và xử lí thông tin, là nền tảng cấu tạo nới sự phát triển không ngừng của khoa học, công nghệ, nhất l

ệ bán dẫn, trong các thiết bị điện tử, chúng ta gặp chủ yếu là linh ki

ết bị điện tử chất rắn, dòng điện tử xảy ra có các thuất bán dẫn điện. Chất bán dẫn là những chất có đặc tính dẫn điện trung gian giữa

ất cách điện. Chúng có điện trở suất lớn hơn chại rất nhỏ so với chất cách điện.

ỆM CHẤT BÁN DẪN ất bán dẫn thuần

ệm

ố chủ yếu được dung để chế tạo linh kiện bán dẫn l(Ge) và Silicium (Si). Chất Ge tinh khiết có độ dẫn điện xấp xỉ 1000 lần so với độ dẫn

ủa Si tinh khiết. Song, Si có ưu điểm là có thể hoạt động ở nhiệt độ vều so với Ge mà không làm hỏng cấu trúc tinh thể của chúng.

ều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các ết với nhau theo liên kết cộng hoá trị như h

Chất bán dẫn tinh khiết


Trang 51

ệt các loại diode: điốt nắn điện, điốt tách sóng, led theo các đặc tính của

ử dụng bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật của các loại diode. ợc các loại diode bằng máy đo VOM/ DVOM theo các đặc tính của

ên cơ sở đặc tính của

ạch điện tử nếu chỉ thuần các linh kiện thụ động thì không thể hoạt ợc biến đổi và không

ợc xử lý (điều chế, khuếch đại, chuyển đổi sang các dạng tín hiệu khác..). Linh kiện ợc, là điều kiện để tạo ra

ền tảng cấu tạo nên thiết bị điện ới sự phát triển không ngừng của khoa học, công nghệ, nhất là công

à linh kiện bán dẫn.

y ra có các thuộc tính của ững chất có đặc tính dẫn điện trung gian giữa

ơn chất dẫn điện rất

ợc dung để chế tạo linh kiện bán dẫn là Gecmaninum ết có độ dẫn điện xấp xỉ 1000 lần so với độ dẫn

ể hoạt động ở nhiệt độ và điện áp ỏng cấu trúc tinh thể của chúng.

ện tử, ở thể tinh khiết các như hình dưới.


Bài 3: Linh kiện tích cực Trang 52

Sự phân chia trên chỉ có tính chất tương đối, vì điện trở suất của chất bán dẫn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, nếu chỉ dựa vào điện trở suất để định nghĩa thì chưa thể biểu thị đầy đủ các tính chất của các chất bán dẫn. 3.1.1.1.2. Các tính chất của chất bán dẫn:

• Điện trở của chất bán dẫn giảm khi nhiệt độ tăng, điện trở tăng khi nhiệt độ giảm. Một cách lý tưởng ở không độ tuyệt đối (- 2730C) thì các chất bán dẫn đều trở thành cách điện. Điện trở của chất bán dẫn thay đổi rất nhiều theo độ tinh khiết. Các chất bán dẫn hoàn toàn tinh khiết có thể coi như cách điện khi ở nhiệt độ thấp. Nhưng nếu chỉ có một chút tạp chất thì độ dẫn điện tăng lên rất nhiều, thậm chí có thể dẫn điện tốt như các chất dẫn điện.

• Điện trở của chất bán dẫn thay đổi dưới tác dụng của ánh sáng. Cường độ ánh sáng càng lớn thì điện trở của chất bán dẫn thay đổi càng lớn .

• Khi cho kim loại tiếp xúc với bán dẫn hay ghép hai loại bán dẫn N và P với nhau thì nó chỉ dẫn điện tốt theo một chiều. Ngoài ra, các chất bán dẫn có nhiều đặc tính khác nữa. 3.1.1.1.3. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn tinh khiết.

Người ta đã nghiên cứu và đưa ra kết luận: dòng điện trong các chất dẫn điện là do các điện tử tự do chạy theo một chiều nhất định mà sinh ra. Còn dòng điện trong chất bán dẫn không những do sự di chuyển có hướng của các điện tích âm (điện tử), mà còn là sự di chuyển có hướng của các điện tích dương (lỗ trống).

Ví dụ: Một nguyên tử gécmani có bốn điện tử ngoài cùng. Nó liên kết với bốn nguyên tử chung quanh. Tạo thành 08 điện tử ở lớp ngoài cùng. Mối liên kết này khá bền vững. Cho nên ở nhiệt độ rất sẽ không có thừa điện tử tự do, do đó không có khả năng dẫn điện. Gọi là trạng thái trung hoà về điện.

Khi nhiệt độ tác động vào chất bán dẫn tăng lên, thì điện tử lớp ngoài cùng được cung cấp nhiều năng lượng nhất. Một số điện tử nào đó có đủ năng lượng thắng được sự ràng buộc của hạt nhân thì rời bỏ nguyên tử của nó, trở thành điện tử tự do, di chuyển trong mạng tinh thể. Chỗ của chúng chiếm trước đây trở thành lỗ trống và trở thành ion dương. Ion dương có nhu cầu lấy một điện tử bên cạnh để trở về trạng thái trung hoà về điện. Người ta coi ion dương đó có một lỗ trống, khiến cho một điện tử bên cạnh dễ nhảy vào lấp đi. Chỗ của điện tử này lại bỏ trống, nghĩa là lại tạo nên một lỗ trống khác và lại có một điện tử ở cạnh đó nhảy vào lấp chỗ trống. Cứ như vậy, mỗi khi có một điện tử tự do thoát khỏi ràng buộc với hạt nhân của nó, chạy lung tung trong mạng tinh thể, thì cũng có một lỗ chạy trong đó. Thực chất, sự di chuyển của lỗ trống là do di chuyển của các điện tử chạy tới lấp lỗ trống.

Trong chất bán dẫn tinh khiết bao giờ số điện tử và số lỗ trống di chuyễn cũng bằng nhau. ở nhiệt độ thấp thì chỉ có ít cặp điện tử lỗ trống di chuyển. Nhưng nhiệt độ càng cao thì càng có nhiều cặp điện tử, lỗ trống di chuyễn. Sự di chuyển này không có chiều nhất định nên không tạo nên dòng điện. Nếu bây giờ đấu thanh bán dẫn với hai cực dương, âm của một pin, thì giữa hai đầu thanh bán dẫn có một điện trường theo chiều từ A đến B (hình 3.12.). Các điện tử sẽ di chuyển ngược chiều điện trường, các điện tử tới lấp lỗ trống cũng chạy ngược chiều điện trường. Dòng điện tử và dòng lỗ



trống hợp thành dòng điện trong thanh bán dẫn. nhiệt độ clớn.

Hình 3.1:

3.1.1.2. Chất bán dẫn loại N Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 nh

thì một nguyên tử P liên kPhospho chỉ có 4 điện tử tham gia litự do => Chất bán dẫn lúc nnăng dẫn điện của loại bán dẫn nđộ tạp chất asen càng cao thì stốt. Chất bán dẫn này được gọi l

Nếu cho tạp chất hoá trị 5 nhchất hoá trị 4 như gecmani (Ge), silic (Si), cacbon (C) ta có bán ddẫn loại N thì các điện tử thừa lthừa phụ thuộc nồng độ tạp chất. Ctạo thành thì phụ thuộc vào nhi

Nếu đấu hai cực của bộ pin vđộng của điện trường E, các đilộn xộn sẽ phải di chuyển theo hcòn các lỗ trống chạy cùng chiđiện do các điện tử thừa sinh ra lớn htrống tạo nên . Vì thế các điện tử thừa n

dßng lç trèng

0--->------------->

Ngh

ện trong thanh bán dẫn. nhiệt độ càng tăng thớn.

Chiều chuyễn động của các điện tử và lỗ trống

ẫn loại N ợng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào ch

ên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử v

ự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) vẫn điện của loại bán dẫn này tăng lên rất nhiều so với chất bán dẫn thuần. Nồng

àng cao thì số điện tử thừa càng nhiều và chất bán dẫn cợc gọi là bán dẫn N ( Negative : âm ).

Chất bán dẫn N

ếu cho tạp chất hoá trị 5 như phốt pho (P), asen (As), antimoan (Sb) vư gecmani (Ge), silic (Si), cacbon (C) ta có bán dẫn N. Trong chất bán

ện tử thừa là các hạt điện tích âm chiếm đa số. Số lụ thuộc nồng độ tạp chất. Còn số các cặp điện tử - lỗ trống do phá v

ào nhiệt độ.

ếu đấu hai cực của bộ pin vào hai đầu một thanh bán dẫn loại N, thE, các điện tử thừa và các cặp điện tử - lỗ trống đang di chuyễn

ộn xộn sẽ phải di chuyển theo hướng nhất định: điện tử chạy ngược chiều điện trùng chiều điện trường. Nhờ đó trong mạch có d

ện do các điện tử thừa sinh ra lớn hơn nhiều so với dòng điện do các cặp điế các điện tử thừa này gọi là điện tích đa số.

B

0--->

0--->

0--->

dßng ®iÖn tö0---> 0--->

0--->

0--->

o--->0--->0--->

0--->

0---> 0--->

0--->

0--->

_

0--->

0--->

0--->

E

0--->

------------->

+

E

0--->

A

------------->0--->

0--->


Trang 53

àng tăng thì dòng điện càng

ỗ trống

ư Phospho (P) vào chất bán dẫn Si ết cộng hoá trị, nguyên tử

ột điện tử và trở thành điện tử ừa điện tử ( mang điện âm) và do đó, khả

ất nhiều so với chất bán dẫn thuần. Nồng ất bán dẫn càng dẫn điện

ốt pho (P), asen (As), antimoan (Sb) vào các ẫn N. Trong chất bán

ạt điện tích âm chiếm đa số. Số lượng điện tử ỗ trống do phá vỡ liên kết

ầu một thanh bán dẫn loại N, thì dưới tác ỗ trống đang di chuyễn

ợc chiều điện trường ờng. Nhờ đó trong mạch có dòng điện. Dòng

ện do các cặp điên tử - lỗ

dßng ®iÖn tö

------------->



3.1.1.3. Chất bán dẫn loại P

Ngược lại khi ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hoá trị 3 như Indium (In) vào chất bán dẫn Si thì 1 nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) và được gọi là chất bán dẫn P. do có lỗ trống đó nên có sự di chuyển điện tử của nguyên tử gécmani bên cạnh tới lấp lỗ trống và lại tạo nên một lỗ trống khác, khiến cho một điện tử khác lại tới lấp. Do đó chất bán dẫn loại P có khả năng dẫn điện. Lỗ trống coi như một điện tích dương. Nguyên tử inđi trước kia trung tính, nay trở thành ion âm, vì có thêm điện tử.

Hiện tượng dẫn điện như trên gọi là dẫn điện bằng lỗ trống. Chất bán dẫn đó là bán dẫn loại P hay còn gọi là bán dẫn dương.

Chất bán dẫn P

Nếu có tạp chất hoá trị ba như Inđi (In), Bo (B), Gali (Ga) vào các chất bán dẫn hoá trị bốn như Ge, Si, C thì có bán dẫn loại P.

Trong chất bán dẫn loại P, lỗ trống là những hạt mang điện tích chiếm đa số. Số lượng lỗ trống phụ thuộc vào nồng độ tạp chất, còn số các cặp điên tử - lỗ trống do phá vµ liên kết tạo thành thì phụ thuộc vào nhiệt độ.

Nếu đấu hai cực của bộ pin vào hai đầu một thanh bán dẫn loại P thì dưới tác động của điện trường E, các lỗ trống (đa số) và các cặp điện tử - lỗ trống đang di chuyễn lung tung theo mọi hướng sễ phải di chuyển theo hướng quy định. Nhờ đó trong mạch có dòng điện. Dòng điện do lỗ trống sinh ra lớn hơn nhiều so với dòng điện do cặp điện tử - lỗ trống. Vì thế trong bán dẫn loại P các lỗ trống là điện tích đa số. 3.1.1.4. Ưu nhược điểm của linh kiện bán dẫn:

§ Ưu điểm: - Linh kiện bán dẫn không có sợi nung, nên không cần nguồn sợi nung, vừa

không tốn điện vừa tránh được nhiễu tạp do sợi nung gây ra. - Linh kiện bán dẫn có thể tích nhỏ gọn, dễ lắp ráp. - Linh kiện bán dẫn có tuổi thọ tương đối dài. § Nhược điểm: - Linh kiện bán dẫn có điện áp ngược nhỏ hơn so với đèn điện tử chân không, - Linh kiện bán dẫn có dòng điện ngược (Dòng rỉ), - Linh kiện bán dẫn có điện trở ngược không lớn, lại không đồng đều, - Các thông số kĩ thuật của linh kiện bán dẫn thay đổi theo nhiệt độ.



3.1.2. Tiếp giáp P - N 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 dư thừa 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, miền này được gọi là miền nghèo.

Do đó, đồng thời xuất hiện 1 điện trường nội bộ hướng từ vùng N (lớp ion

dương ND) sang vùng P (lớp ion âm NA) gọi là điện trường tiếp xúc Etx. Người ta nói đã xuất hiện 1 hàng rào điện thế hay một hiệu thế tiếp xúc Utx. Bề dầy lớp nghèo l(0) phụ thuộc vào nồng độ tạp chất, điện trường Etx cản trở chuyển động của đòng khuếch tán và gây ra chuyển động gia tốc (trôi) của các hạt thiểu số qua miền tiếp xúc, có chiều ngược lại với dòng khuếch tán. Quá trình này tiếp diễn sẽ dẫn tới 1 trạng thái cân bằng động: Ikt = Itr và không có dòng điện qua tiếp xúc p-n.

Với những điều kiện tiêu chuẩn, ở nhiệt độ phòng, điện thế tiếp xúc (Utx) có giá trị khoảng 0,3V với tiếp xúc p-n làm từ Ge và 0,7V với loại làm từ Si, phụ thuộc vào tỉ số nồng độ hạt dẫn cùng loại, vào nhiệt độ với hệ số nhiệt âm (-2mV/K).

Điện áp tiếp xúc hình thành.

3.1.3. Diode tiếp mặt.

Điốt bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra phía miền p là anốt, phía miền n là katốt.



Ký hiệu v

v Phân cực thuận cho Diode.

Điệp áp ngoài ngư

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào AnKatôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dthu hẹp lại, khi điện áp chênh l( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng kdẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thlệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode d

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode


ệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

ực thuận cho Diode.

ài ngược chiều điện áp tiếp xúc tạo ra dòng điện.

ương (+) vào Anốt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (ẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện

ênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,ện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode b

ẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh ệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,7V )

Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

ờng đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode


Trang 56

ện.

ện áp âm (-) vào ủa điện áp, miền cách điện

ới Diode loại Si ) hoặc 0,3V hông => Diode bắt đầu ăng nhanh nhưng chênh

ở mức 0,6V



Kết luận: Khi Diode (loVi<0,7V thì chưa có dòng đi qua Diode sau đó dòng trị 0,7V .

v Phân cực ngược cho Diode.

v Điệp áp ngo

Khi phân cực ngược cho Diode tức lnguồn (-) vào Anôt (bán dcàng rộng ra và ngăn cản dáp ngược rất lớn khoảng 1000V th

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngự

Ngh

: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận òng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,òng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá

ợc cho Diode.

ệp áp ngoài cùng chiều điện áp tiếp xúc ngăn dòng

ợc cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán d) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngư

ản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

ỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V


Trang 57

ợc phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận ếu áp phân cực thuận đạt = 0,7V thì có dòng

ụt áp thuận vẫn giữ ở giá

òng điện.

vào Katôt (bán dẫn N), ược, miền cách điện

Diode có thể chiu được điện



3.1.4. PHÂN LOẠI, CẤU TẠO VÀ CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA DIODE Nội dung : Tìm hiểu cấu tạo và công dụng của các loại Diode : Diode ổn áp, Diode thu quang, Diode phát quang, Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng, Diode nắn điện. 3.1.4.1. Diode nắn điện (Diode chỉnh lưu) 3.1.4.1.1. Cấu tạo, hình dáng

Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz, Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A.

Diode nắn điện 5A 3.1.4.1.2. Các mạch ứng dụng cơ bản của diodoe nắn điện.

v Giới thiện về điện áp chỉnh lưu.

Điện lưới quốc gia cũng cấp tồn tại dưới dạng dòng điện xoay chiều AC, có điện áp và tần số nhất định (ở nước ta là 220V/50Hz). Trong khí đó, các thiết bị điện tử đều được cung cấp nguồn điện áp và dòng điện một chiều (DC) với các điện áp khác nhau, tùy theo từng thiết bị.

Thí vụ: Các máy radio bán dẫn cần cung cấp điện áp DC +3V, +4.5V, +6V,... trong các khuếch âm, tùy theo vị trí nhiệm vụ của mạch, yêu cầu cung cấp các mức điện áp DC +12V, +24V, +45V.....

Để đáp ứng yêu cầu trên, người ta sử dụng bộ biến đổi nguồn điện áp xoay chiều thánh các mức điện áp một chiều thích hợp để cung cấp cho các thiết bị điện tử và được xem như là một bộ phận của máy, gọi là bộ nguồn cung cấp điện hay bộ nguồn nuôi. Thông thường, người ta dùng biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều 220V/50Hz của lưới điện thành các mức điện áp xoay chiều phù hợp với từng thiết bị cụ thể, sau đó dùng các bộ chỉnh lưu (còn gọi là nắn điện) để biến đổi các mức điện áp xoay chiều



này thành điện áp một chiều. Điện áp một chiều ra khổi bộ chỉnh lưu đã có chiều cố định, nhưng biên dộ còn thay đổi, hay nói cách khác vẫn còn thành phần xoay chiều ở trong đó, chưa thể cung cấp cho các máy điện tử được mà phải nhờ đến bộ lọc điện để làm phẳng (điện áp không thay đổi theo thời gian) để cung cấp cho các dụng cụ điện tử làm việc. Mạch nguồn cung cấp có nhiệm vụ tạo ra năng lượng điện một chiều cần thiết để cung cấp cho các mạch, các thiết bị điện - điện tử hoạt động. Năng lượng điện một chiều được lấy từ nguồn điện xoay chiều thông qua một số quá trình biến đổi. v Sơ đồ khối:

v Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn.

v Nhiệm vụ của từng khối:

Biến áp: Để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu.

Mạch chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều U3 (có giá trị thay đổi nhấp nhô).

Mạch lọc: Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều U3 thành điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn.

Mạch ổn áp: Có nhiệm vụ ổn định điện áp cho ra điện áp U5 có trị số ổn định khi điện áp vào U4 thay đổi.

Tuỳ theo yêu cầu và nhiệm vụ cụ thể của từng phụ tải mà bộ nguồn có thể có đầy đủ hoặc không đầy đủ các khối trên. v Mạch chỉnh lưu ½ chu kỳ (Bán kỳ): • Sơ đồ mạch:

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ chỉ sử dụng một diode để chỉnh lưu, diode chỉnh lưu có thể mắc nối tiếp với cuộn dây thứ cấp biến áp hoặc mắc song song với biến áp nhưng thực tế thường sử dụng mạch mắc nối tiếp như hình 2.2a.

• Nhiệm vụ của các linh kiện: TR: Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều u2. Diode dùng để chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều u2 thành điện áp một

chiều Ut; Rt: Điện trở tải của mạch:



• MẠCH CHỈNH LƯU CÓ TỤ LỌC

* Nguyên lý làm việc:

Khi cấp điện áp xoay chiều u1 vào hai đầu cuộn sơ cấp biến áp TR thì ở thứ cấp xuất hiện một điện áp cảm ứng xoay chiều u2 như hình 2.2b.

Giả sử ½ chu kỳ đầu điện áp vào u2 dương (+A, -B), diode D được phân cực thuận → dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ A→ Rt → B. ½ chu kỳ sau, điện áp vào u2 âm, diode D bị phân cực ngược →không dẫn điện. Và điện áp trên tải bằng không. Như vậy dòng điện chỉ đi qua tải theo một chiều nhất định và chỉ có ở các nửa chu kỳ dương của điện áp vào u2.

* Nhận xét:

Điện áp trung bình trên tải là: U0 = 22

22 45,0

.2318,0 U

UU

Um

m ≈==ππ

Dòng điện trung bình trên tải là:

I0 = tt

tmt

m IRU

RURUI

45,0.2

/318,0 22

02 ≈===ππ

Điện áp ngược lớn nhất đặt vào diode khi khóa là: PIV=Ungmax = U2m= π.U0.

Dòng điện qua tải chỉ có ở một chiều → dòng điện tải nhấp nhô một lần.

Ta nói tần số đập mạch của dòng điện này là m =1, f0 = fnguồn.

LED

1.2KΩ

1000µF/50V

220V

1N4007

Mạch chỉnh lưu ½ T có tụ lọc

Hình 2.2: Mạch chỉnh lưu ½ T

u1~ u2~

A D

Rt

B

It

Ut

U0

t O

U2

t 0 π 2π

a) b)

TR

u2 = U2m.sinωt



Nhận xét: mạch chỉnh lưu ½ T đơn giản chỉ dùng 1 diode. Nhưng dòng điện qua tải chỉ có ½ T→độ nhấp nhô cao, hiệu suất thấp, hệ số sử dụng máy biến áp thấp, dòng điện và điện áp trung bình trên tải nhỏ. Mạch này ít được sử dụng. v Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điểm trung tính • Sơ đồ mạch điện:

• Nhiệm vụ của các linh kiện:

TR: Máy biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều u21 và u22 có trị số bằng nhau nhưng ngược pha nhau.

D1, D2: Diode dùng để chỉnh lưu; Rt: Điện trở tải của mạch. • Nguyên lý làm việc:

Khi cấp điện áp xoay chiều u1 vào hai đầu cuộn sơ cấp biến áp TR thì ở thứ cấp xuất hiện điện áp cảm ứng xoay chiều u21, u22 như hình 2.3b.

Giả sử ½ chu kỳ đầu điện áp vào u21 dương (+A, -0), U22 âm (+0, -B), diode D2 bị phân cực ngược nên không dẫn còn D1 được phân cực thuận → dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ +A→ Rt → -0. ½ chu kỳ sau, điện áp vào đổi chiều u21 âm (-A, +0), u22 dương (-0, +B), diode D1 bị phân cực ngược nên không dẫn còn D2 được phân cực thuận → dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ +B→ Rt → -0. Như vậy trong một chu kỳ của điện áp vào D1 và D2 thay nhau dẫn cho dòng điện đi qua tải theo một chiều nhất định. (từ trên xuống dưới).

• Nhận xét:

1N4007 +VCC

1000µF/50V

220V

LED

1.2KΩ

1N4007

+VCC

Mạch chỉnh lưu toàn kỳ có điễm trung tính

Hình 2.3: Mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ

U0

t O

U2

0

u21 u22

π 2π t

b)

D2

a)

TR

u1~

u22

u21

A

Rt

0

D1

Ut

B



Điện áp trung bình trên tải là: U0 = 22

22 9,0

.22636,0

2U

UU

Um

m ≈==ππ


I0 = tt

tmt

m IR

URU

RUI

9,0.22

/636,02 2

202 ≈===

ππ

Điện áp ngược lớn nhất đặt vào diode khi khóa là: PIV = Ungmax = 2U2m= π.U0.

Dòng điện qua tải chỉ có ở một chiều → dòng điện tải nhấp nhô hai lần. Ta nói tần số đập mạch của dòng điện này là m =2, f0 = 2fnguồn.

Nhận xét: điện áp trên tải có ở hai nửa chu kỳ, hiệu suất của mạch cao hơn, độ nhấp nhô nhỏ, hệ số sử dụng máy biến áp cao, dòng điện và điện áp trung bình trên tải lớn. Nhưng máy biến áp chế tạo phức tạp hơn và tốn nhiều diode hơn.

Mạch này được sử dụng để nạp ắc qui có dung lượng lớn và dùng làm mạch chỉnh lưu cấp điện cho Transistor và IC.

v MẠCH CHỈNH LƯU CẦU • Sơ đồ mạch điện: (hình 2.4a)

• Nhiệm vụ của các linh kiện:

- TR:biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều u1 thành điện áp xoay chiều u2. - D1, D2, D3, D4: Diode dùng để chỉnh lưu; Rt: Điện trở tải của mạch: • Nguyên lý làm việc:

Khi cấp điện p xoay chiều u1 vo hai đầu cuộn sơ cấp biến p TR thì ở thứ cấp xuất hiện điện p cảm ứng xoay chiều u2, như hình 2.4b.

1.2KΩ

LED

1000µF/50V

D4

D3

D2

D1

220V

Mạch chỉnh lưu toàn kỳ có tụ lọc

Hình 2.4: Mạch chỉnh lưu một pha hình cầu dùng Diode

U0

D1, D3 dẫn

t O

U2

0

u2

π 2π t

b)

D2, D4 dẫn Ut

D2

a)

TR

u1~ u2

D4

A

Rt D3

It

D1

B

Ut



Giả sử ½ chu kỳ đầu điện áp vào u2 dương (+A, -B), diode D2, D4 bị phân cực

ngược nên không dẫn còn D1, D3 được phân cực thuận → dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ +A→ Rt → -B. ½ chu kỳ sau, điện áp vào đổi chiều u2 âm (-A, +B), diode D1, D3 bị phân cực ngược nên không dẫn còn D2, D4 được phân cực thuận → dẫn và cho dòng điện qua tải có chiều đi từ +B→ Rt → -A.

Như vậy trong một chu kỳ của điện áp vào D1, D3 và D2, D4 thay nhau dẫn cho dòng điện đi qua tải theo một chiều nhất định.

• Nhận xét: Điện áp trung bình trên tải là:

U0 = 22

22 9,0

.22636,0

2U

UU

Um

m ≈==ππ


I0 = tt

tmt

m IR

URU

RUI

9,0.22

/636,02 2

202 ≈===

ππ

Điện áp ngược lớn nhất đặt vào diode khi khóa là:

PIV = Ungmax = U2m= 2π .U0.

Dòng điện qua tải chỉ có ở một chiều → dòng điện tải nhấp nhô hai lần. Ta nói tần số đập mạch của dòng điện này là m =2, f0 = 2fnguồn.

Nhận xét: điện áp trên tải có ở hai nửa chu kỳ, hiệu suất của mạch cao hơn, độ nhấp nhô nhỏ, hệ số sử dụng máy biến áp cao, dòng điện và điện áp trung bình trên tải lớn, điện áp ngược trên mỗi diode nhỏ hơn. Việc chế tạo máy biến áp đơn giản hơn nhưng tốn nhiều diode hơn. Mạch này hay được sử dụng. v Mạch chỉnh lưu toàn sóng lấy ra điện áp đối xứng • Sơ đồ nguyên lý.

Mạch chỉnh lưu toàn kỳ điện áp đối xứng có tụ lọc

-VDC

+VDC

0V V2

V1

0V

D4

D3

D2

D1

220V

10000µF/50V

10000µF/50V

-VDC

+VDC

0V V2

V1

0V

D4

D3

D2

D1

220V



Trong thực tế, tồn tại một số thiết bị điện tử cần cung cấp nguồn một chiều đối xứng. Thí dụ : Mạch khuếch đại công suất của amply dùng mạch đẩy kéo dùng điện áp đối xứng ± 42V.

Ngoài ra sử dụng cầu bốn diode kết hợp với biến áp có thứ cấp đối xứng để lắp ráp mạch chỉnh lưu lấy ra điện áp đối xứng.

• Chức năng, nhiệm vụ - TR: biến áp có điểm trích giữa cuộn dây thứ cấp để biến đổi điện áp xoay

chiều u1 thành điện áp xoay chiều u21và u22. - D1, D2, D3, D4: Diode dùng để chỉnh lưu; Rt: Điện trở tải của mạch. - C1,C2: Tụ điện dùng để tích trữ điện áp tạo điện áp ra có độ gợn sóng ít. • Nguyên lý làm việc.

Mạch hoạt động dựa trên nguyên lý của mạch chỉnh lưu cầu diode. Tuy nhiên, do sử dụng nguồn đối xứng, điện áp ngõ ra của cầu diode được đưa ra 2 điểm là cực (+) và cực (-) ngăn cách qua cực giữa 0V, điều này làm cho 2 tụ điện tích điện trái dấu nhau nên điện áp lấy ra là điện áp đối xung VDC.

3.1.4.2. DIODE TÁCH SÓNG Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc

giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu.

Ta thấy trong diode schottky, thường người ta dùng nhôm để thay thế chất bán

dẫn loại P và chất bán dẫn loại N là Si. Do nhôm là một kim loại nên rào điện thế trong diode schottky giảm nhỏ nên điện thế ngưỡng của diode schottky khoảng 0,2V đến 0,3V. Để ý là diode schott hoà ngược lớn hơn thế sụp đổ cũng nhỏ hơn diode Si.

Do thời gian hồi phục rất nhỏ (đổi trạng thái nhanh) nên diode schottky được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật số và điều khiển.



3.1.4.3. DIODE ZENERv Cấu tạo: Diode Zener có c

dẫn P-N ghép với nhau, Diode Zener đưphân cực thuận Diode zener nhsẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi tr

Ký hiệu vSơ đồ trên minh ho

Dz là diode ổn áp, R1 là trTa thấy rằng khi nguồn U1 > Dz th

U1 thay đổi. Khi nguồn U1 thay đ

giá trị giới hạn khoảng 30mA. Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz v

R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz

Nếu U1 < Dz thì khi U1 thchức năng ổn áp (hay Dz không hoạt động).trên Dz không đổi.

Ngh

DIODE ZENER : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nh

i nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ng

ẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.

Hình dáng Diode Zener (Dz)

ệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch.ên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi,

à trở hạn dòng. ấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho d

thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngị giới hạn khoảng 30mA.

ời ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz vợc lớn nhất qua Dz < 30mA.

ì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi vức năng ổn áp (hay Dz không hoạt động). Nếu U1 > Dz thì khi U1 thay


Trang 65

ờng nhưng có hai lớp bán ợc ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi

ực ngược Diode zener

ứng dụng của Diode zener trong mạch. ồn có điện áp thay đổi,

ố định cho dù nguồn

òng ngược qua Dz có

ời ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng

ũng thay đổi và mạch không có U1 > Dz thì khi U1 thay đổi => áp



3.1.4.4. DIODE PHÁT QUANG ( Light Emiting Diode : LED )

Led (Light Emitter Diode) là một mối nối bán dẫn PN, khi bị kích thích bởi dòng điện thì nó phát ra sáng. Như vậy có thể xem Led là một linh kiện chuyển đổi trực tiếp điện năng ra quang năng, không như bóng đèn tìm phải chuyển điện năng ra dạng nhiệt, cho đốt nóng một sợi kim loại trong môi trường khan khí oxy và chờ khi sợi kim loại nóng lên mới phát ra sáng. Từ đó, chúng ta thấy Led có các đặc tính sau:

- Có hiệu suất rất cao, vì nó chuyển thẳng điện năng ra quang năng. - Có quán tính nhỏ, nghĩa là tắt là tắt ngay và cho sáng là sáng ngay, nhấp

nháy nhịp rất nhanh. - Có thể làm việc ở mức volt DC thấp và dòng nhỏ, chỉ vài Volt và vài mA. - Kích thước của điểm sáng có thể làm rất nhỏ, lại có nhiều màu. - ...và điều không kém quan trọng nữa là giá tiền rất rẽ, lại rất bền, nên trở

thành rất phổ biến.

Với những đặc tính như vậy, Led ngày càng có nhiều ứng dụng rất đặc sắc. Có thể dùng Led làm bảng đèn chữ và hình, có thể dùng Led làm màn hình rộng để hiện hình ảnh, có thể dùng Led để chiếu sáng, dùng Led chỉ thị, dùng Led tạo hình 2D, 3D, 4D.... Cấu tạo và hoạt động của LED:

Hình vẽ cho thấy Led được cấu tạo từ một mối nối bán dẫn PN, khi chất bán dẫn

Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chân bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dư ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chân bán dẫn loại N.

Chất bản dẫn loại P tạo điều kiện dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử. Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa trị mà trong kết nối tinh thể chỉ cần có 4 ).



Khi mối nối PN được cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, một dòng điện kích thích khi chảy qua mối nối bán dẫn PN sẽ tạo các dao động của các điện tử (Bạn xem hình) và các dao động này sẽ phát ra sóng điện từ trường đó chính là các tia sáng. Tóm lại Led có 2 chân, gọi là chân âm cực hay Cathode (do chân này cho nối vào cực âm của pin) và chân dương cực hay Anode (do chân này cho nối vào cực dương của pin), khi chúng ta cho dòng điện chảy qua một Led nó sẽ phát ra chùm tia sáng, và để có điềm sáng đủ mạch, chúng ta dùng vật liệu nhựa trong suốt làm kính hội tụ (Bạn xem hình cấu tạo của Led).

Hình chụp trên đây cho Bạn thấy các Led màu có nhiều kích cở, các Led này

thường là các điểm sáng nhỏ thường dùng làm các Led chỉ thị. Như:

* Chỉ thị mức âm lượng mạnh yếu, người ta tạo ra các vạch sáng bằng Led hình dẹp. * Chỉ thị 3 tranh thái của máy: Đỏ - Xanh - Vàng, người ta dùng Led đôi ra 3 chân. * Chỉ thị máy có mở nguồn hay tắt, người ta dùng Led tròn đỏ, trắng...

Dĩ nhiên, mỗi Led được xem là một điểm sáng, mà Ban biết hình ảnh chữ sổ đều có thể tạo ra từ các điểm sáng nhỏ này, do đó Bạn có thể dùng nhiều Led để ghép theo hình và theo chữ, theo số, như vậy Bạn đã có một bảng đèn hay một vật thể phát sáng nhiều màu, lung linh nhấp nháy trông rất đẹp mắt Ứng dụng của LED:

- Led công suất dung chiếu sáng thay thế các đèn sợi nung. - Led 7 đoạn - Tạo hình và cho nhấp nháy chuyển động - Tạo hình khối 3D đơn sắc hay đa sắc - Làm đèn giao thông - Led siêu sang dung làm đèn chếu sang

Một chút tính toán để biết cách dùng Led. Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra một mạch điện

rồi thì phải biết: - Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền... - Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in. - Và phải biết ráp mạch - Và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tế cho bản

thân.



Kiểm tra các LED:

Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led, lưu ý các điểm sau:

(1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòng ngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật và thường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo).

(2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo), nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cực dương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ.

(3) Khi đo Led (hay nói chung là khi Bạn đo các linh kiện có tính phi tuyến như diode, transistor, IC) Bạn nên xem kết quả trên vạch chia LV, vạch LV cho Bạn biết mức volt hiện có trên vật đo và khi đọc kết quả trên vạch chia LI, vạch LI cho Bạn biết cường độ dòng điện đang chảy qua vật đo.

Vậy với Led, khi dây đen đặt trên chân Cathode và dây đỏ trên chân Anode, Led sẽ sáng. Đọc kết quả trên vạch chia LV Bạn biết điện áp có trên 2 chân của Led và đọc trên vạch chia LI, Bạn biết cường độ dòng điện đang chảy qua Led.

Đảo chiều 2 dây đo Led sẽ không sáng, vì nó bị phân cực ngược, khi mối nối bán dẫn PN bị phân cực ngược nó sẽ không cho dòng chảy qua.

Ghi nhận: Với các VOM kế có lỗ cắm dùng đo hệ số khuếch đại dòng của các transistor, Bạn có thể cắm Led vào các lỗi này để kiểm tra Led, làm như vậy sẽ nhanh hơn.



Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R

Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điện trở và nguồn điện năng của pin.

Trong mạch, bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi là điện trở

định dòng làm việc cho Led. Các Led chiếu sáng thường có mức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dòng làm việc lấy 10mA là đủ sáng. Vậy chúng ta có thể dùng luật Ohm để tính được trị của điện trở R.



3.1.4.5. DIODE THU QUANGDiode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng

thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mcường độ ánh sáng chiếu vào diode.

Ký hi

Minh ho

3.1.4.6. DIODE VARICAP (Diode biDiode biến dung là Diode có đi

đổi điện áp ngược đặt vào Diode.

Ứng dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) Ở hình trên khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ng

đổi , điện dung của diode thay đổi => lbiến dung được sử dụng trong các bộ kcộng hưởng bằng điện áp.

3.1.4.7. DIODE XUNG Trong các bộ nguồn xung th

xung để chỉnh lưu. diode xung là diode làm vidiode nắn điện thông thường không thể thay thế vngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị trí diocao hơn diode thường nhiều lần. Về đặc điểm , h


DIODE THU QUANG (PHOTO DIODE) ạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng

ào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với ào diode.

Ký hiệu của Photo Diode

Minh hoạ sự hoạt động của Photo Diode

(Diode biến dung) à Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay

ào Diode.

ụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode

ổi , điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch. Diode ợc sử dụng trong các bộ kênh Ti vi mầu, trong các mạch điều chỉnh tần số

ộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng v

ờng không thể thay thế vào vị trí diode xung đại diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá th

ờng nhiều lần. Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì


Trang 70

ạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng ợc qua diode tỷ lệ thuận với

ện dung biến đổi khi ta thay

ạch cộng hưởng. ào Diode Varicap thay

ởng của mạch. Diode ầu, trong các mạch điều chỉnh tần số

ủa biến áp xung , ta phải dùng Diode ệc ở tần số cao khoảng vài chục KHz ,

ị trí diode xung được, nhưng ờng, diode xung có giá thành

ình dáng thì Diode xung không có gì



khác biệt với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng

Ký hiệu của Diode xung

CÂU HỎI ÔN TẬP Hãy tô đen vào ô trống tương ứng với nội dung của các phần câu nêu trong bảng

dưới đây mà học viên cho là đúng hoặc sai


3.1 Thế nào là chất bán dẫn? a. Là chất có khả năng dẫn điện. b. Là chất có khả năng dẫn điện yếu c. Là chất không có kả năng dẫn điện

d. Là chất nằm giữa chất dẫn và cách điện.

3.2 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của chất bán dẫn?

a. Nhiệt độ môi trường. b. Độ tinh khiết của chất bán dẫn c. Các nguồn năng lượng khác.


3.3 Dòng điện trong bán dẫn P là gì? a. Là dòng các điện tử tự do. b. Là dòng các lỗ trống. c. Là dòng các ion âm.

d. Là tất cả các yếu tố trên.

3.4 Dòng điện trong chất bán dẫn N là gì? a. Dòng các điện tử tự do. b. Dòng các lỗ trống. c. Dòng các ion âm. d. Tất cả các yếu tố trên.

3.5 Linh kiện bán dẫn có ưu điểm gì? a. Nhỏ gọn. b. Giảm công suất tiêu hao c. Giảm nhiễu nguồn d. Các yếu tố trên.

3.6 Linh kiện bán dẫn có nhược điểm gì? a. Điện áp ngược nhỏ. b. Có dòng rỉ ngược. c. Các thông số kỹ thuật thay đổi theo nhiệt độ. d. Các yếu tố trên.



3.7 Điốt tiếp mặt có đặc điểm gì? a. Dòng điện chịu tải lớn. b. Điện áp đánh thủng lớn. c. Điện dung tiếp giáp lớn.


3.8 Các kí hiệu sau ký hiệu nào của điốt tiếp mặt?

a.

b.

c.

d.

3.9 Điốt tiếp mặt dùng để làm gì? a. Tách sóng. b. Nắn điện. c. Ghim áp. d. Phát sáng

3.10 Dòng điện chạy qua điốt có chiều như thế nào? a. Chiều tuỳ thích. b. Chiều từ Anode đến Catode. c. Chiều từ Catode đến Anode. d. Tất cả đều sai.

3.11 Mạch nắn điện dùng điốt có mấy loại dạng mạch? a. Nắn điện một bán kỳ. b. Nắn điện hai bán kỳ. c. Nắn điện tăng áp. d. Tất cả các loại trên.

3.12 Điốt tách sóng có đặc điểm gì? a. Dòng điện chịu tải rất nhỏ. b. Công suất chịu tải nhỏ. c. Điện dung kí sinh nhỏ. d. Tất cả các yếu tố trên.

3.13 Điốt tách sóng có công dụng gì? a. Nắn điện. b. Ghim áp. c. Tách sóng tín hiệu nhỏ. d. Phát sáng.

3.14 Điốt Zener có đặc điểm cấu tạo gì? a. Giống điốt tiếp mặt. b. Giống điốt tách sóng. c. Có tỷ lệ tạp chất cao. d. Có diện tích tiếp xúc lớn.

3.15 Điốt zener có tính chất gì khi được phân cực thuận? a. Dẫn điện như điốt thông thường. b. Không dẫn điện. c. Có thể dẫn hoặc không dẫn.



d. Tất cả đều sai. 3.16 Điốt zêne có tính chất gì khi bị phân cực ngược?

a. Không dẫn điện. b. Không cho điện áp tăng hơn điện áp zêne c. Dẫn điện. d. Có thể dẫn hoặc không dẫn.

3.17 Điốt quang có tính chất gì? a. Điện trởngược vô cùng lớn khi bị che tối. b. Điện trở ngược giảm khi bị chiếu sáng. c. Điện trở ngược luôn lớn ở mọi trường hợp. d. Cả a và b.

3.18 Điôt phát quang có tính chất gì? a. Giống như điốt nắn điện b. Phát sáng khi được phân cực thuận. c. Phát sáng khi được phân cực ngược. d. Giống như điốt quang.

3.19 Điốt biến dung có tính chất gì? a. Điện dung giảm khi được phân cực thuận. b. Điện dung tăng khi được phân cực ngược. c. Điện dung tăng khi được phân cực thuận. d. Gồm a và b.

Hãy điền vào chỗ trống các cụm từ thích hợp với nội dung nêu dưới đây: 3.20. Chất bán dẫn là chất ....................... giữa chất dẫn điện và chất cách điện. 3.21. Chất bán dẫn có điện trở ...................khi nhiệt độ tăng, được gọi là nhiệt trở

.............. và ngược lại. Chất bán dẫn có điện trở ...................khi nhiệt độ giảm được gọi là..................

3.22. Có chất bán dẫn khi cường độ ánh sáng tăng lên thì điện trở của chất bán dẫn cũng tăng theo, đợc gọi là quang trở .....................

3.23. Chất tạp trong chất bán dẫn có tác dụng tạo ................hoặc...............cho chất bán dẫn.

3.24. Trong kết cấu mạng tinh thể dùng gecmani (hoặc silicon...) có hoá trị 4, chất tạp là asen (As), phôtpho (P) hoặc ăngtimoan (Sb) sẽ tạo nên chất bán dẫn loại.........còn nếu trong kết cấu mạng tinh thể dùng chất tạp là inđi (In), bo (B) hoặc gali (Ga) sẽ tạo nên chất bán dẫn loại...........

3.25. Hai chất bán dẫn P và N tiếp xúc với nhau tạo nên tiếp giáp P-N, nếu được phân cực thuận (điện áp dương được đặt vào phía chất bán dẫn P), lúc đó dòng điện từ dương nguồn...........chảy qua tiếp giáp P-N.

3.26. Mạch nắn điện toàn kỳ dùng 2 điôt có nhược điểm là phải dùng biến áp...............để tạo nên hai cuộn dây có số vòng và độ dài bằng nhau để có được điện áp ngõ ra có trị số bằng nhau.

3.27. Mạch nắn điện toàn kỳ dùng 2 điôt có ưu điểm là dùng...............linh kiện hơn chỉnh lưu toàn kỳ.

3.28. Mạch nắn điện hình cầu có ưu điểm là sử dụng biến áp ................ 3.29. Mạch nắn điện hình cầu có nhược điểm là phải lựa chọn................như nhau

để nắn điện toàn kỳ.



Hãy tô đen vào ô trống tương ứng với nội dung của các phần câu nêu trong bảng dưới đây mà học viên cho là đúng hoặc sai

tt Nội dung đúng sai

3.30 Điốt tách sóng thường dùng loại điôt tiếp mặt

3.31 Điốt nắn điện thường dùng loại điôt tiếp mặt

3.32 Điôt zêne có điện áp zêne (điện áp ngược) thấp

3.33 ánh sáng từ bên ngoài tác động vào điôt quang làm thay đổi điện trở

của điôt

3.34 Điôt phát quang sẽ phát ra ánh sáng khi không có dòng điện đi qua

3.35 Điôt quang và điôt phát quang đề có khả năng cho dòng điện đi

theo một chiều

3.36 Mỗi thanh của LED 7 thanh có một hoặc hai điôt để hiển thị ký tự

3.37 Khi sử dụng LED 7 thanh cần biết LED đó thuộc loại LED anôt

chung hoặc LED cathôt chung.

3.38 Điôt quang có điện dung thay đổi khi điện áp phân cực thay đổi

3.39 Điện áp đặt vào để LED phát quang thường là 1,4 -2,8V



KHẢO SÁT DIODE 1. Nhận dạng, đo và kiểm tra các loại diode

Đo, kiểm tra các loại diode nhận được và ghi vào bảng sau:

Stt Tên linh kiện Quy cách Số lượng Ghi chú Tốt Hỏng

Diode chỉnh lưu 1N4007

Diode Zener

9V 6V2

LED

Xanh Đỏ Vàng Trắng Hồng ngoại 2. Vẽ đặc tuyến Volt-Ampere của diode

Mắc mạch như hình bên (chú ý cực tính diode)

Nguồn V thay đổi từ 0V đến 10VDC

Sử dụng VOM như một Ampere kế đo dòng qua diode (giai đo 25mA)

Sử dụng VOM như một Volt kế đo điện áp VAK của diode (giai đo 10VDC)

Thực hiện tăng từ từ nguồn DC bắt đầu bằng 0V đến các giá trị như bảng B2.1 và điền các giá trị đọc được trên các dụng cụ đo vào bảng. Bảng 2.1 VDC 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V Ampere kế Volt kế

Mắc mạch theo hình 2.2, chú ý cực của nguồn VDC.

Để Volt kế ở giai đo 50VDC, Ampere kế ở giai đo 2.5mA.

Tăng dần nguồn, theo bảng 2.2, quan sát thiết bị, đọc giá trị và ghi vao bảng



Bảng 2.2 VDC 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V Ampere kế Volt kế

Từ bảng 2.1 và 2.2, vẽ đặc tuyến diode theo các kết quả vừa đo được:

3. Khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha

Ráp mạch như hình vẽ.

- Khi chưa mắc tụ, thay đổi lần lượt Ui và đo Uo ghi vào bảng

- Mắc các tụ điện với các giá trị khác nhau và lập lại các bước đo trên (khi mắc tụ phải chú ý đến cực tính). Ui (VAC) 3 6 9 12 18 24 Uo (VDC) k=Ui/Uo Uo (C=100µF) Uo (C=220µF) Uo (C=470µF) Uo (C=1000µF) Uo (C=2200µF)

Nhận xét kết quả đo được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VA

ID



Sử dụng dao động ký (Osillicope), đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi không tụ và khi mắc các tụ khác nhau:

Dạng sóng ngõ ra với các giá trị tụ điện

4. Khảo sát mạch chỉnh lưu cầu 1 pha


t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi





Nhận xét kết quả đo được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Sử dụng dao động ký (Osillicope), đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi không tụ và khi mắc các tụ khác nhau:

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi




5. Khảo sát mạch chỉnh lưu toàn kỳ có điểm trích giữa




Nhận xét kết quả đo được:

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

t

Vo

t

Vi



Sử dụng dao động ký (Osillicope), đo và vẽ dạng song ngõ vào và ngõ ra khi không tụ và khi mắc các tụ khác nhau:


6. Khảo sát mạch chỉnh lưu toàn sóng lấy ra điện áp đối xứng Ráp mạch như hình vẽ:

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi

t

Vo

t

Vi



Đo điện thế VDC (+) = VDC(-) =

Nhận xét kết quả đo được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Bài 3.2: TRANSISTOR BJT (Bipolar Junction Transistor) (Lý thuyết: 06h; Thực hành: 10h)

Mục tiêu bài học - Phân biệt các loại TRANSISTOR BJT theo các đặt tính của linh kiện. - Sử dụng bảng tra để xác định đặt tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung bài đã

học. - Kiểm tra đánh giá chất lượng linh kiện bằng VOM/DVOM trên cơ sở đặc tính

của linh kiện.

Nội dung bài học 3.2.1. CẤU TẠO, KÝ HIỆU, PHÂN LOẠI

Transistor là một linh kiện rất quan trọng, nó tạo ra cuộc cách mạng lông trời lỡ đất của ngành điện tử. Transistor được xếp vào loại linh kiện tích cực vì nó có tính khuếch đại. Ở đây chúng ta chỉ dùng transistor như những khóa điện bán dẫn đóng mở mạch theo mức áp cao hay thấp. Có 2 loại transistor, loại NPN và loại PNP.

Mô hình bán dẫn cho thấy người ta sắp xếp các chân bán dẫn loại N, loại P để tạo

ra các mối nối EB cà CB và tạo ra các transistor nhị cực NPN hay PNP.

Trong hình N là chất bán dẫn Silicon pha Phospho (Phospho với 5 điện tử hóa trị tạo nối), nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ để dư ra một điện tử tự do, và chính điện tử dư ra này là phần tử dẫn điện trong chất bán dẫn loại N, khi cho N pha đậm, người ta sẽ ghi là n+ và pha nhạt hơn thì ghi là n-. Tương tự chất P là chất bán dẫn Silicon cho pha Indium ( Indium có 3 điện tử nối hóa trị nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ có một nối trống vì thiếu điện tử), chính các lỗ trống này tạo ra điều kiện dẫn điện trong chất bán dẫn loại P.



Bạn thấy chân E có kích thước thu nhỏ, vì sao?. Vì nó là chân dùng cho phun ra các hạt tải điện, chân C có kích thước rộng là vì nó là chân được dùng để thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.

Trên đây là hình vẽ cấu trúc bán dẫn của một transistor NPN. Trong chất bán dẫn

loại N phần tử làm công việc dẫn điện là các hạt điện tử (dư ra do phospho cho) và trong chất bán dẫn loại P phần tử dẫn điện là các lỗ trống trên các nối (do Indium tạo ra), các lỗ được cho đồng nghĩa là các hạt tải điện dương (nên ghi bằng dấu +). Vậy nếu chân E phun ra dòng, dòng này sẽ chảy vượt qua vùng B và sẽ được thu gốp lại trên chân C.



Nhìn các hình chụp trên Bạn thấy transistor có 3 chân:

* Chân E được pha đậm để có tính dẫn điện tốt, nó là chân phun ra các hạt tải điện. Với chất bán dẫn loại N thì phun ra các hạt điện tử dư (do chất pha phospho cung cấp) với chất bán dẫn loại P thì phun ra các lỗ (các nối trống do Indium tạo ra). E là Emitter, nghĩa là chân phát, chân phun ra các hạt tải điện.

* Chân C được pha vừa, nó có tính dẫn điện khá, nó là chân thu gôm các hạt tải điện phun ra từ chân E, nghĩa la các hạt tải điện phun ra từ chân E đều được "hút vào" chân C và chảy ra trên chân C. C là Collector, nghĩa là chân gốp, thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.

* Chân B được làm rất mỏng, nó là chân nền kẹp giữa chân E và chân C, người ta thêm chân B ở giữa để "control" dòng điện chảy từ E vào C. Nó điều khiển dòng điện đi từ E vào C. Người ta làm chân B thật mỏng để tránh sự thất thoát của điện tử lúc vượt qua chân này. B là Base, nghĩa là chân nền, kẹp giữa E và C, dùng kiểm soát cường độ dòng điện chảy từ E vào C.

Nhìn vào cấu trúc bán dẫn của transistor, chúng ta thấy chỉ có thể có 2 loại sắp xếp, đó là NPN hay PNP. Như vậy dù với kiểu sắp xếp nào trong transistor cũng có 2 mối nối PN, mối nối EB và mối nối CB, do đó người ta gọi loại transistor này là transistor nhị cực hay transistor BJT (BJT, Bipolar Junction Transistor).

Trên các sơ đồ mạch điện, chúng ta dùng ký hiệu của transistor để vẽ mạch, với các ký hiệu của các linh kiện bán dẫn, Bạn nhớ chiều chỉ của mũi tên, mũi tên chỉ vào chân nào chân đó được hiều là chân có chất bán dẫn loại N.

Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực (các linh kiện như điện trở, tụ điện, biến áp...thuộc nhóm linh kiện thụ động), có thể dùng transistor để khuếch đại tín hiệu, nghĩa là biến một tín hiệu có công suất yếu ra một tín hiệu có công suất mạnh hơn, transistor còn có thể dùng làm một khóa điện để đóng mở mạch theo mức áp. Tuy nhiên muốn dùng transistor để khuếch đại hay làm khóa điện, trước hết Bạn phải cho phân cực các mối nối trong transistor. Người ta phân ra 4 vùng tùy theo tính phân cực của 2 mối nối bán dẫn EB và CB.

* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực ngược, người ta nói transistor ở trong vùng ngưng dẫn (Cut-off), lúc này không có dòng chảy trên các chân của transistor. Nếu xem nó như một khóa điện, thì transistor ngưng dẫn giống như một khóa điện làm hở mạch.

* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực thuận, người ta nói transistor ở trong vùng bão hòa (Saturation), lúc này dòng chảy ra ở chân C đã đặt đến mức không thể tăng hơn được nữa. Nếu xem nó như một khóa điện, thì transistor bão hòa xem như một khóa điện đóng lại, cho dòng chảy qua.

* Nếu chân EB cho phân cực thuận và chân CB cho phân cực nghịch, người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại (Action), lúc này chỉ với một tác động điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soát được dòng chảy mạnh yếu ra trên chân C, trạng thái này của transistor được dùng nhiều nhất.

* Nếu chân EB cho phân cực nghịch và chân CB cho phân cực thuận, người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại ngược (Rev-Action), lúc này chỉ với một tác động



điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soát được dòng chảy mạnh yếu ra trên chân E, Bạn thấy người ta đã cho đảo ngược, lấy chân C làm chân phun hạt tải điện và lấy chân E làm chân gốp. Trạng thái khuếch đại này của transistor ít được dùng vì nó cho độ lợi nhỏ.

Hãy tìm hiểu cách đo các transistor NPN và PNP, loại công suất nhỏ:

Đo transistor nhị cực (BJT transistor):

Transistor nhị cực bên trong có hai mối nối PN, quen gọi là transistor bipolar (BJT). Nó có 2 loại, transistor NPN và transistor PNP. Bạn có thể dùng một Ohm kế (kim) để kiểm tra các loại transistor bipolar. Trình tự thường làm là:

(1) Trước hết hãy tìm ra chân B.

Bạn lấy thang đo Rx1, lần lượt tìm đo trên hai chân của transistor, đo chiều này

kim không lên, đảo dây đo, kim cũng không lên, vậy đó là hai chân E (Emitter) và C (Collector) của transistor. Như vậy có thể nói chân còn lại sẽ chính là chân B của transistor.

(2) Hãy kiểm tra 2 diode tạo bởi mối nối B-E và mối nối B-C.

Bạn có thể xem transistor tương tự như 2 diode (2 mối nối PN), nên việc kiểm tra một transistor tốt/xấu trở thành kiểm tra 2 diode (diode B-E và diode B-C). Với transistor NPN, nếu dây đen (chân hút dòng, vì bên trong máy đo nó nối vào cực dương của pin) đặt trên chân B, dây đỏ (nơi dòng điện tử chảy ra) đặt trên chân C, lúc này kim phải lên do diode được cho phân cực thuận và dây đỏ dời qua chân E kim cũng phải lên (vì cũng được phân cực thuận). Ngược lại, đặt dây đỏ trên chân B, dây



đen trên chân C rồi qua chân E, cả 2 lần đo này kim đều không lên, vì cả 2 diode đều bị phân cực nghịch.

Chú ý: với các transistor loại PNP thì kết quả đo sẽ ngược lại. Nghĩa là dây đỏ trên chân B, dây đen trên chân E, rồi trên chân C, kim sẽ lên là do 2 diode phân cực thuận và dây đen trên chân B, dây đỏ trên chân C, rồi trên chân E, kim không lên vì 2 diode bị phân cực nghịch.

Hình vẽ cho thấy, dây đen trên chân B (cho hút dòng điện tử ra trên chân B), dây

đỏ trên chân E (cho bơm dòng điện tử vào chân E), kim phải lên là vì lúc này diode B-E đang phân cực thuận.

Nếu đặt dây đỏ trên chân B, lấy dây đen đặt lên chân E, diode phân cực nghịch, kim không lên và dây đen trên chân C, kim cũng phải không lên.

(3) Hãy xác định chân E và chân C.

Chúng ta biết, mối nối bán dẫn B-C chịu volt nghịch cao (thường trên 60V), trong khi đó mối nối B-E chịu volt nghịch thấp (thường khoảng 9V).

Do đó, Bạn hãy đặt thang đo Ohm ở vị trí Rx10K, lúc này trên hai dây đo sẽ có 12V (mức volt DC của nguồn pin trong máy đo), dùng mức áp này đo nghịch trên mối nối B-C (kim sẽ không lên) và khi đo nghịch trên mối nối B-E, kim sẽ lên, vì sao? vì mối nối B-E chịu áp nghịch có 9V và nó đã bị đánh thủng với mức áp 12V của máy đo. Qua dấu hiệu này Bạn dễ dàng xác định được chân C và chân E.



(4) Hãy xác định độ lợi dòng điện (gọi là hệ số beta) của transistor.

Bạn lấy thang đo Ohm Rx10, cho chập hai đầu dây đo lại, chỉnh kim về vạch 0 Ohm.

Cắm transistor 2SC1815 vào đúng chân C, B, E của 3 lỗ cắm NPN trên máy đo.

Chờ kim lên, Bạn đọc kết quả trên vạch chia HEF. Kim chỉ vị trí 200, có nghĩa là độ lợi dòng điện (beta) của transistor 2SC1815 là 200 lần. Nnó có nghĩa là dòng điện IC (chảy ra trên chân C) lớn hơn dòng điện IB (chảy ra trên chân B) là 200 lần. Tham số beta còn gọi là hệ số HFE của transistor. Với transistor PNP cũng làm tương tự, cắm transistor vào đúng 3 chân C, B, E của bộ chân cắm PNP và đọc kết quả trên vạch chia HFE, Bạn sẽ biết được độ lợi dòng điện (HFE) của transistor.



Hình chụp sau đây cho thấy cách đo hệ số khuếch đại dòng HFE trên một VOM có chân cắm transistor.

Sau đây là hình vẽ cho thấy 4 vùng làm việc của một transistor NPN.



Khi transistor làm việc qua lại nhanh giữa vùng ngưng dẫn và vùng bão hòa, người ta nói lúc này transistor làm việc như một khóa điện bán dẫn, ngưng dẫn tương tự như một khóa điện hở và bão hòa tương đương với một khóa điện đóng kín.

Khi transistor làm việc trong vùng khuếch thuận người ta nói nó biến một tín hiệu nhỏ yếu ra một tín hiệu lón mạnh.

Khi muốn có mạch khuếch đại ít bị ảnh hưởng của nhiệt, người ta cũng có dùng đến kiểu khuếch đại nghịch (tuy nhiên kiểu khuếch đại này rất ít thấy dùng đến).

Hình vẽ sau đây cho thấy cách phân cực mối nối EB và CB để transistor loại PNP làm việc trong 4 vùng: Ngưng dẫn, bão hòa, khuếch đại thuận, khuếch đại nghịch.



3.2.2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ B3.2.2.1. Các qui tắc quan trọng:

Qui tắc 1: Đối với tranzito npn, điện áp tại colectemitơ VE ít nhất là vài phần mtiếp giáp colectơ-emitơ. Đối với tranzito pnp, điện áp emitcolectơ một lượng tương tự.

Qui tắc 2: Đối với tranzito npn, có sụt áp từ badtranzito pnp, có điện áp 0,6 -V tăng tcó nghĩa là điện áp badơ VB của tranzito npn ít nhất phải lớn hnếu không thì tranzito sẽ không cho một dVB ít nhất phải nhỏ hơn điện áp VE ldòng chảy từ colectơ đến emitơ.

3.2.2.2. Công thức:

Công thức cơ bản mô tả quan hệ của tcực) là:

Trong đó, IB là dòng badlợi dòng. Mỗi tranzito có một trị hFE rikhông đổi, khoảng từ 10 đến 500, nhđổi theo điện áp colectơ-emitơ. (Đcứu). Giải thích công thức trên ctranzito là 100 và một dòng đi vào badơ (tranzito npn) ho(tranzito pnp) là 1 mA, lúc đó có dqua tranzito các cực của tranzito v

3.2.2.3. Các loại tranzito Tín hiệu nhỏ

Chuyển mạch nhỏ

Tần số cao (RF)


Ơ BẢN ắc quan trọng:

ối với tranzito npn, điện áp tại colectơ VC phải lớn hần mười của một vôn, nếu không thì dòng sẽ không chảy qua

ối với tranzito pnp, điện áp emitơ phải lớn h

ối với tranzito npn, có sụt áp từ badơ đến emitơ là 0,6 V. ĐV tăng từ badơ đến emitơ. Về ý nghĩa hoạt động, điều đó ủa tranzito npn ít nhất phải lớn hơn điện áp VE l

ẽ không cho một dòng qua emitơ-colectơ. Đối với tranzito pnp, ện áp VE là 0,6 V, nếu không thì tranzito sẽ không cho một

ơ.

ản mô tả quan hệ của tranzito lưỡng cực (ít nhất là trong vùng tích

Ic = hFE IB = βIB là dòng badơ, IC là dòng colectơ, và hFE (cũng còn g

ỗi tranzito có một trị hFE riêng. Độ lợi hFE của tranzito thổi, khoảng từ 10 đến 500, nhưng có thể thay đổi chút ít theo nhiệt độ v

emitơ. (Độ lợi hFE của tranzito được cho trong tên của tranzito một cách đơn giản là nếu có độ lợi hFE của

đi vào badơ (tranzito npn) hoặc dòng đi ra kh(tranzito pnp) là 1 mA, lúc đó có dòng colectơ là 100 mA. Có giới hạn cho d

ực của tranzito và giới hạn mức điện áp đặt vào các cực của tranzito.

Loại tranzito này thường được dùng đtín hiệu nhỏ nhưng cũng có thể sử dụng lchuyển mạch. Trị số độ lợi hFE từ 10 dòng IC danh định cực đại vào khoảng từ 80 đến 600 mA. Tranzito này có cả hai loại npn vTần số hoạt động cực đại là vào kho300 MHz. Các tranzito này chủ yếu dùng làm chuynhưng cũng có thể dùng làm khuếch đại. Trị số độ lợi hFE từ 10 đến 200 với dòng IC danh đại vào khoảng từ 10 đến 100 mA. Tranzito ncó cả hai loại npn và pnp, tần số hoạt động cực đại là vào khoảng từ 1 đến 300 MHz. Tốc độ chuyển mạch cực đại vào khoảng từ 10 đến 2000 MHzCác tranzito này được dùng cho tín hicũng dùng cho các ứng dụng chuyển mạch với tần số cao và tốc độ chuyển mạch lớn. Vrất mỏng và kích thước của tranzito rất nhỏ. Các tranzito này có thể dùng trong các b


Trang 90

ải lớn hơn điện áp tại ẽ không chảy qua

ải lớn hơn điện áp

ơ là 0,6 V. Đối với ề ý nghĩa hoạt động, điều đó

ện áp VE là 0,6 V; ối với tranzito pnp,

ẽ không cho một

à trong vùng tích

òn gọi là β) là độ ộ lợi hFE của tranzito thường là trị

ể thay đổi chút ít theo nhiệt độ và thay ợc cho trong tài liệu tra

ếu có độ lợi hFE của đi ra khỏi badơ

ới hạn cho dòng chảy ực của tranzito.

ùng để khuếch đại ũng có thể sử dụng làm

ợi hFE từ 10 đến 500 với ảng từ 80 đến

ả hai loại npn và pnp. à vào khoảng từ 1 đến

ùng làm chuyển mạch ếch đại. Trị số độ

òng IC danh định cực ảng từ 10 đến 100 mA. Tranzito này

ần số hoạt động cực đại ảng từ 1 đến 300 MHz. Tốc độ chuyển

ảng từ 10 đến 2000 MHz. ùng cho tín hiệu nhỏ và

ứng dụng chuyển mạch với tần ốc độ chuyển mạch lớn. Vùng cực badơ

ớc của tranzito rất nhỏ. Các ùng trong các bộ khuếch đại



Công suất

Cặp Darlington

Tranzito quang

Dãy tranzito

3.2.2.4. Đặc tính kỹ thuật* Ñaëc tuyeán ngoõ vaøo I

Với nguồn VBB thay đđiện IB theo điện thế phân cực Vkhông dẫn.

Khi VBB ↑ thì VBE↑bắt đầu tăng lên giống nhµA, VBE = 0,5V → IB = 20

Và ta vẽ được đặc tuyến nghơn 2V thì đặc tuyến thay đổi không đáng kể.

Ngh

HF, VHF, UHF, CATV và MATV và trong các máy tạo sóng. Các tranzito này có cvà npn và có tần số danh định cực đại v2000MHz và IC cực đại từ 10 đến 600 mA.

Các tranzito này được dùng trong các bđại công suất lớn và các bộ cung cấp công suất. Colectơ được kết nối với phiến kim loại để toả nhiệt. Công suất danh định vào kho300 W với tần số danh định vào kho100 MHz. Trị số dòng IC cực đại từ 1 đến 100 A. Các tranzito này có cả hai loại pnp vDarlington (npn và pnp).

Đây là hai tranzito trong một vỏ. Các tranzito ncó độ ổn định cao, tải mức dòng lcủa tranzito này lớn hơn độ lợi của một tranzito. Tranzito này có cả hai loại D-npn và

Tranzito này hoạt động như mcực nhạy sáng (cực badơ được lộ sáng). Khi có ánh sáng tiếp xúc với vùng cực badhiện dòng badơ. Phụ thuộc vào loquang, ánh sáng có thể tác động nhđịnh thiên (tranzito hai chân).

Loại bao gói này có nhiều tranzito kết hợp trong một vỏ bọc tích hợp. Ví dụ, một dđây được chế tạo gồm 3 tranzito npn vpnp.

ặc tính kỹ thuật * Ñaëc tuyeán ngoõ vaøo IB/VBE:

thay đổi được. Đặc tuyến ngõ vào thể hiện quan hệ giữa dện thế phân cực VBE. Khi VBB = 0V thì VBE = 0V →

↑đến giá trị Vγ ⇒ thì Transistor bắt đầu dẫn vống như dòng điện thuận của Diode. Khi: VBE

= 20 µA.

ợc đặc tuyến ngõ vào như hình 1.54, lúc này VCE

ặc tuyến thay đổi không đáng kể.


Trang 91

HF, VHF, UHF, CATV và MATV và trong các ày có cả hai loại pnp

ần số danh định cực đại vào khoảng ực đại từ 10 đến 600 mA.

ùng trong các bộ khuếch ộ cung cấp công suất.

ợc kết nối với phiến kim loại để toả ào khoảng từ 10 đến ào khoảng từ 1 đến

ực đại từ 1 đến 100 A. ại pnp và npn và loại

ột vỏ. Các tranzito này òng lớn. Độ lợi hFE

ộ lợi của một tranzito. npn và D-pnp.

ột tranzito lưỡng ợc lộ sáng). Khi có ực badơ làm xuất ào loại tranzito

ể tác động như là tác nhân

ều tranzito kết hợp trong ột vỏ bọc tích hợp. Ví dụ, một dãy tranzito ở

ợc chế tạo gồm 3 tranzito npn và 2 tranzito

ể hiện quan hệ giữa dòng → IB = 0 ⇒ Transistor

ắt đầu dẫn và dòng điện IB = 0,45V → IB = 10

CE = 2V. Khi VCE lớn



* Đặc tuyến truyền dẫn IC/ VBE:

Xét mạch điện như trên nhưng lại xét dòng điện IC theo điện thế VBE.

Đặc tuyến truyền dẫn cũng giống như đặc tuyến ngõ vào nhưng dòng điện IC có trị số lớn hơn dòng điện IB nhiều lần như hình 1.55. Ơ mỗi điện thế VBE thì dòng điện IC có trị số khác nhau ví dụ như:

Khi: VBE = 0,45V → IC = 1mA. VBE = 0,5V → IC = 2mA.

Người ta tạo tỷ số: β=B

C

II gọi là độ khuếch đại dòng điện của Transistor. Độ

khuếch đại dòng điện β thường có trị số lớn từ vài chục đến vài trăm lần. Trong phần

nguyên lý vận chuyển của Transistor ta có: IE = IB + IC . Và ta lại có: β=B

C

II hay IC =

β. IB . Suy ra IE = IB + β. IB = (β + 1). IB .

Do β >> 1 nên trong tính toán gần đúng ta có thể lấy IE = β IB hay IE = IC.

* Đặc tuyến ngõ ra IC /VCE:

Cũng với mạch điện thí nghiệm như hình 1.53 nhưng thay đổi điện thế VCE bằng cách điều chỉnh nguồn VCC. Nếu ở cực B không có điện thế phân cực đủ lớn (VB < Vγ) thì dòng điện IB = 0 và IC = 0, do đó đầu tiên ta phải tạo điện thế phân cực VBE để tạo dòng IB sau đó tăng điện thế VCE để đo dòng IC. Khi tăng VCE từ 0V lên thì dòng điện IC tăng nhanh và sau khi đạt trị số I C = β IB thì gần như IC không thay đổi mặc

Vγ

IC(mΑ)

O

4

0.6 VBE(V)

Hình 1.55

Vγ

IB(µΑ)

O

40

0.6 VBE(V)

Hình 1.54 Hình 1.53

RB

VCC

RC

VBB VBE IB

IC

VCE



dầu VCE tiếp tục tăng cao. Muốn dòng IC tăng cao hơn thì phải tăng phân cực ở cực B để có dòng IB tăng cao hơn, khi đó dòng IC sẽ tăng theo VCE trên đường đặc tuyến cao hơn. Và ta vẽ được họ đặc tuyến ngõ ra như hình 1.56.

3.2.2.5. Các thông số kỹ thuật: Độ khuếch đại dòng điện β; Dòng điện giới hạn: ICmax và IBmax. Điện thế giới hạn: hay điện thế đánh thủng BV (Breakdown voltage) là điện thế ngược tối đa đặt vào giữa các cặp cực, + BVCEo: Điện thế đánh thủng giữa cực C và cực E khi cực B để hở. + BVCBo: Điện thế đánh thủng giữa cực C và cực B khi cực E để hở. + BVEBo: Điện thế đánh thủng giữa cực E và cực B khi cực C để hở.

(Công suất giới hạn PDmax: là công suất tiêu tán tối đa , Tần số cắt (thiết đoạn). Dịng điện cực đại : L dịng điện giới hạn của transistor, vượt qua dịng giới hạn ny Transistor sẽ bị hỏng. Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng. Tấn số cắt : L tần số giới hạn m Transistor lm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm . Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dịng ICE lớn gấp bao nhiu lần dịng IBE. Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE . ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng.)

CÂU HỎI ÔN TẬP Hãy tô đen vào ô trống tương ứng với nội dung của các phần câu nêu trong bảng

dưới đây mà học viên cho là đúng hoặc sai: Tranzito đúng sai

Tranzito lưỡng cực có hai lớp tiếp giáp PN Dòng điện chính chạy qua Tranzito đi từ cực c đến cực E gọi là dòng Ic Tranzito lượng cực dẫn điện khi Diode BE dẫn điện và Vc> Ve Tranzito lưỡng cực muốn làm việc nhất thiết phải có dòng phân cực B Tranzito hiệu ứng trường muốn làm việc chỉ cần điện áp phân cực Tranzito có tổng trở ngõ vào và ra nhỏ hơn FEET Tranzito và FEET đều được dùng để khuêch đại hoặc chuyển mạch Tranzito và FEET đều bị đánh thủng khi bị quá dòng hay quá áp JFEET kênh p dẫn điện mạnh khi điện áp phân cực dương JFEET kênh n dẫn điện mạnh khi điện áp phân cực dương

UCEo UCE

IC(mA)

N (UCEmax=UCC)

ICmax=UCC/RC M

O

ICo

Q IBo

Hình 1.56



KHẢO SÁT TRANSISTOR BJT § Nhận dạng, đo và kiểm tra các loại BJT

Đo, kiểm tra các loại bjt nhận được và ghi vào bảng sau:

Tên Mã số Đo các giá trị (Ω) Ký hiệu Hình dáng và sơ đồ chân B-E B-C C-E

BJT1

BJT2

BJT3

BJT4

§ Xác định đặc trưng ngõ vào IB/VBE Ráp mạch như hình sau:

- Cấp nguồn cho mạch - Điều chỉnh biến trở để IB = 0 và VBE = 0. - Thay đổi biến trở, đo xác định giá trị IB/VBE theo từng cặp và đánh dấu ghi vào

bảng. IB VBE



- Vẽ đặc trưng ngõ vào.

§ Xác định đặc trưng ngõ ra

Giữ nguyên mạch như hình trên:

- Giữ Ampe kế IB, mở Volt kế VBE và mắc vào để đo VCE. - Điều chỉnh biến trở để IB = 20µA và đo IC và VCE theo sự thay đổi của VCC

sau đó điền vào bảng VCC 3V 4.5V 6V 7.5V 9V 12V 15V 18V 24V IB VBE

- Điều chỉnh biến trở để IB = 50µA và đo IC và VCE theo sự thay đổi của VCC sau đó điền vào bảng

VCC 3V 4.5V 6V 7.5V 9V 12V 15V 18V 24V IB VBE



- Vẽ đặc trưng ngõ ra cho BJT.



Bài 3.3: TRANSISTOR HI

Mục tiêu bài học - Phân biệt các loại FET- Sử dụng bảng tra để xác định đặt tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung b

học. - Phân biệt được các linh kiện bằng máy đo VOM/DVOM theo các đặc tính của

linh kiện. - Kiểm tra đánh giá

của linh kiện.

Nội dung bài học 3.3.1. ĐẠI CƯƠNG VÀ PHÂN LO

Chúng ta đã khảo sát qua transistor thdẫn điện của nó dựa vào hai lotải điện thiểu số trong vùng ntải điện thiểu số là lỗ trống trong khi ởhạt tải điện thiểu số là điện tử.

Điện trở ngõ vào của vài KΩ, trong lúc điện trở ngBJT, nối nền phát luôn luôn đkhiển luôn luôn được phân cmới ra đời, người ta đã nghđến sự ra đời của transistor

FET (Field Effect Transistor)

Có 2 loại:

- Junction field- effect transistor khiển bằng tiếp xúc P

- Insulated- gate field effect transistor cửa cách điện.

Thông thường lớp cách điện đsemiconductor transistor (vi

Ngh

TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG – MOSFET(Lý thuyết: 02h; Thực hành: 08h)

ại FET theo các đặt tính của linh kiện. ử dụng bảng tra để xác định đặt tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung b

ợc các linh kiện bằng máy đo VOM/DVOM theo các đặc tính của

ểm tra đánh giá chất lượng linh kiện bằng VOM/DVOM tr

ƯƠNG VÀ PHÂN LOẠI ảo sát qua transistor thường, được gọi là transistor lư

ào hai loại hạt tải điện: hạt tải điện đa số trong vùng phát và htrong vùng nền. Ở transistor NPN, hạt tải điện đa số

ống trong khi ở transistor PNP, hạt tải điện đa sốện tử.

ủa transistor BJT (nhìn từ cực E hoặc cực B) nhỏ, từ vện trở ngõ vào đèn chân không rất lớn, gần nh

ối nền phát luôn luôn được phân cực thuận trong lúc ở đèn chân không, lưphân cực ngịch sovới Catod. Do đó, ngay từã nghĩ đến việc phát triển một loại transistor m

a transistor hiệu ứng trường.

(Field Effect Transistor) -Transistor hiệu ứng trường – T

effect transistor - viết tắt là JFET: Transistor trưằng tiếp xúc P-N (hay gọi là transistor trường mối nối).

gate field effect transistor - viết tắt là IGFET:

ờng lớp cách điện được dùng là lớp oxit nên còn gsemiconductor transistor (viết tắt là MOSFET).


Trang 97

MOSFET

ử dụng bảng tra để xác định đặt tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung bài đã

ợc các linh kiện bằng máy đo VOM/DVOM theo các đặc tính của

ợng linh kiện bằng VOM/DVOM trên cơ sở đặc tính

à transistor lưỡng cực vì sự trong vùng phát và hạt

ạt tải điện đa số là điện tử và hạt ạt tải điện đa số là lỗ trống và

ực E hoặc cực B) nhỏ, từ vài Ω đến ần như vô hạn. Lý do là ở

èn chân không, lưới ới Catod. Do đó, ngay từ lúc transistor BJT

sistor mới. Điều này dẫn

Transistor trường.

Transistor trường điều ờng mối nối). à IGFET: Transistor có cực

ên còn gọi là metal - oxide -



Trong loại transistor trường có cực cửa cách điện được chia làm 2 loại là MOSFET kênh sẵn (DE-MOSFET) và MOSFET kênh cảm ứng (E-MOSFET).

Mỗi loại FET lại được phân chia thành loại kênh N và loại kênh P. Ký hiệu:

Ưu nhược điểm của FET so với BJT:

Một số ưu điểm:

- Dòng điện qua transistor chỉ do một loại hạt dẫn đa số tạo nên. Do vậy FET là loại cấu kiện đơn cực (unipolar device).

- FET có trở kháng vào rất cao. - Tiếng ồn trong FET ít hơn nhiều so với transistor lưỡng cực. - Nó không bù điện áp tại dòng ID = 0 và do đó nó là cái ngắt điện tốt. - Có độ ổn định về nhiệt cao. - Tần số làm việc cao.

Một số nhược điểm: Nhược điểm chính của FET là hệ số khuếch đại thấp hơn nhiều so với transistor lưỡng cực.

Giống và khác nhau giữa FET so với BJT:

Giống nhau:

- Sử dụng làm bộ khuếch đại. - làm thiết bị đóng ngắt bán dẫn. - Thích ứng với những mạch trở kháng.

Một số sự khác nhau:

- BJT phân cực bằng dòng, còn FET phân cực bằng điện áp. - BJT có hệ số khuếch đại cao, FET có trở kháng vào lớn. - FET ít nhạy cảm với nhiệt độ, nên thường được sử dụng trong các IC tích hợp. - Trạng thái ngắt của FET tốt hơn so với BJT

Phân loại:

Có 2 loại JFET: kênh n và kênh P.

JFET kênh n thường thông dụng hơn.

JFET có 3 cực: cực Nguồn S (source); cực Cửa G (gate); cực Máng D (drain).

Cực D và cực S được kết nối vào lớp n.

Cực G được kết nối vào vật liệu bán dẫn p

P N

c). MOSFET kênh cảm ứng

P N

a). JFE T



3.3.2. HOẠT ĐỘNG CỦA JFET - JFET hoạt động giống như hoạt động của một khóa nước. - Nguồn áp lực nước-tích lũy các hạt e- ở điện cực âm của nguồn điện áp cung

cấp từ D và S. - Ống nước ra - thiếu các e- hay lỗ trống tại cực dương của nguồn điện áp cung

cấp từ D và S. - Điều khiển lượng đóng mở nước-điện áp tại G điều khiển độ rộng của kênh n,

kiểm soát dòng chảy e- trong kênh n từ S tới D. Sơ đồ mạch:

3.3.2.1. JFET kênh N khi chưa phân cực

Khi chưa phân cực, do nồng độ chất pha không đồng đều trong JFET kênh N nên ta thấy vùng hiếm rộng ở thông lộ n- và thân p, vùng hiếm hẹp ở vùng thoát và nguồn n+.

NP P

D ra in (D )

S o u rce (S )

G a te (G )

PN N

Drain (D)

Source (S)

Gate (G)

PN

NP P

Drain (D)

Source (S)

Gate (G)



3.3.2.2. JFET kênh N khi phân cực

Bây giờ, nếu ta mắc cực nguồn S và cực cổng G xuống mass, nghĩa là điện thế VGS=0V. Điều chỉnh điện thế VDS giữa cực thoát và cực nguồn, chúng ta sẽ khảo sát dòng điện qua JFET khi điện thế VDS thay đổi.

Vì vùng thoát n+ nối với cực dương và vùng cổng G nối với cực âm của nguồn điện VDS nên nối PN ở vùng thoát được phân cực nghịch, do đó vùng hiếm ở đây rộng ra.

Khi VDS còn nhỏ, dòng điện tử từ cực âm của nguồn điện đến vùng nguồn (tạo ra dòng IS), đi qua thông lộ và trở về cực dương của nguồn điện (tạo ra dòng điện thoát ID).

Nếu thông lộ có chiều dài L, rộng W và dày T thì điện trở của nó là:

Trong đó, ρ là điện trở suất của thông lộ, điện trở suất là hàm số theo nồng độ chất pha

Khi VDS còn nhỏ (vài volt), điện trở R của thông lộ gần như không thay đổi nên

dòng ID tăng tuyến tính theo VDS. Khi VDS đủ lớn, đặc tuyến không còn tuyến tính nữa do R bắt đầu tăng vì thông lộ hẹp dần. Nếu ta tiếp tục tăng VDS đến một trị số nào đó thì hai vùng hiếm chạm nhau, ta nói thông lộ bị nghẽn (pinched off).

Trị số VDS để thông lộ bắt đầu bị nghẽn được gọi là điện thế nghẽn VP (pinched off voltage). Ở trị số này, chỉ có các điện tử có năng lượng cao trong dải dẫn điện mới có đủ sức xuyên qua vùng hiếm vào vùng thoát và bị hút về cực dương của nguồn điện VDS tạo ra dòng điện thoát ID.

Nếu ta cứ tiếp tục tăng VDS, dòng điện ID gần như không thay đổi và được gọi là dòng điện bảo hoà thoát - nguồn IDSS (chú ý: ký hi ệu IDSS khi VGS=0V).

Bây giờ, nếu ta phân cực cổng-nguồn bằng một nguồn điện thế âm VGS (phân cực nghịch), ta thấy vùng hiếm rộng ra và thông lộ hẹp hơn trong trường hợp VGS=0V. Do đó điện trở của thông lộ cũng lớn hơn.



Khi VDS còn nhỏ, ID cũng tăng tuyến tính theo VDS, nhưng khi VDS lớn, thong

lộ bị nghẽn nhanh hơn, nghĩa là trị số VDS để thong lộ nghẽn nhỏ hơn trong trường hợp VGS=0 và do đó, dòng điện bảo hòa Id cũng nhỏ hơn IDSS.

Chùm đặc tuyến ID=f(VDS) với VGS là thong số được gọi là đặc tuyến ra của JFET mắc theo kiểu cực nguồn chung.

Khi VGS càng âm, dòng ID bảo hòa càng nhỏ. Khi VGS âm đến một trị nào đó,

vùng hiếm chiếm gần như toàn bộ thông lộ và các điện tử không còn đủ năng lượng để vượt qua được và khi đó ID = 0. Trị số của VGS lúc đó gọi là VGS(off). Người ta chứng minh được trị số này bằng với điện thế nghẽn.



Vì Vp chính là hiệu thế phân cực ngược các nối P-N vừa đủ để cho các vùng hiếm chạm nhau. Vì vậy, trong vùng bảo hoà ta có:

Vì nối cực nguồn được phân cực nghịch, dòng điện IG chính là dòng điện rỉ

ngược nên rất nhỏ, do đó dòng điện chạy vào cực thoát D được xem như bằng dòng điện ra khỏi cực nguồn S.

Không có hạt tải điện di chuyển qua thông lộ (ID=IS=0)

So sánh với BJT ta thấy:

JFET kênh N khi phân cực bảo hòa

Đặc điểm hoạt động JFET JFET kênh N có 3 chế độ hoạt động cơ bản khi VDS >0:

A. VGS = 0, JFET hoạt động bảo hòa, ID=Max B. VGS < 0, JFET hoạt động tuyến tính, ID↓ C. VGS =-Vngắt, JFET ngưng hoạt động, ID=0

P P

Drain (D)

Source (S)

Gate (G)

VDS

ID

`

P P

Drain (D)

Source (S)

Gate (G)

VDS

ID

`

VG

S<0

V

P P

Drain (D)

Source (S)

Gate (G)

VDS

ID

`

VG

S=0

V



3.3.2.3. Các cách mắc của JFET trong sơ đồ mạch Ø Sơ đồ cực nguồn chung

• Đặc điểm của sơ đồ cực nguồn chung:

- Tín hiệu vào và tín hiệu ra ngược pha nhau. - Trở kháng vào rất lớn Zvào = RGS ≈ ∞ - Trở kháng ra Zra = RD // rd - Hệ số khuếch đại điện áp µ ≈ S rd > 1 - Đối với transistor JFET kênh N thì hệ số khuếch đại điện áp khoảng từ

150 lần đến 300 lần, còn đối với transistor JFET kênh loại P thì hệ số khuếch đại chỉ bằng một nửa là khoảng từ 75 lần đến 150 lần.

Ø Sơ đồ mắc cực máng chung

• Đặc điểm của sơ đồ này có:

- Tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau. - Trở kháng vào rất lớn Zvào = RGD = ∞ - Trở kháng ra rất nhỏ - Hệ số khuếch đại điện áp µ < 1 - Sơ đồ cực máng chung được dùng rộng rãi hơn, cơ bản là do nó giảm được

điện dung vào của mạch, đồng thời có trở kháng vào rất lớn. Sơ đồ này thường được dùng để phối hợp trở kháng giữa các mạch.

Ø Sơ đồ mắc cực cửa chung

Sơ đồ này theo nguyên tắc không được sử dụng do có trở kháng vào nhỏ, trở

kháng ra lớn.



3.3.3. TRANSISTOR TRƯỜNG LOẠI CỰC CỬA CÁCH LY (MOSFET)

Đây là loại transistor trường có cực cửa cách điện với kênh dẫn điện bằng một lớp cách điện mỏng. Lớp cách điện thường dùng là chất oxit nên ta thường gọi tắt là transistor trường loại MOS. Tên gọi MOS được viết tắt từ ba từ tiếng Anh là: Metal - Oxide - Semiconductor.

Transistor trường MOS có hai loại: transistor MOSFET có kênh sẵn và transistor MOSFET kênh cảm ứng. Trong mỗi loại MOSFET này lại có hai loại là kênh dẫn loại P và kênh loại N.

3.3.3.1. MOSFET kênh sẵn

• Transistor trường MOSFET kênh sẵn còn gọi là MOSFET-chế độ nghèo (Depletion-Mode MOSFET viết tắt là DE-MOSFET).

• Transistor trường loại MOS có kênh sẵn là loại transistor mà khi chế tạo người ta đã chế tạo sẵn kênh dẫn.

Nguyên lý hoạt động

• Khi transistor làm việc, thông thường cực nguồn S được nối với đế và nối đất nên US=0.

• Các điện áp đặt vào các chân cực cửa G và cực máng D là so với chân cực S. • Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho các chân cực sao cho hạt dẫn đa số chạy

từ cực nguồn S qua kênh về cực máng D để tạo nên dòng điện ID trong mạch cực máng.

• Còn điện áp đặt trên cực cửa có chiều sao cho MOSFET làm việc ở chế độ giàu hạt dẫn hoặc ở chế độ nghèo hạt dẫn.

• Nguyên lý làm việc của hai loại transistor kênh P và kênh N giống nhau chỉ có cực tính của nguồn điện cung cấp cho các chân cực là trái dấu nhau.

• Đặc tính truyền đạt: ID = f(UGS) khi UDS = const



Đặc tuyến

a. Họ đặc tuyến điều khiển Ib. Họ đặc tuyến ra I

3.3.3.2. Cấu tạo của MOSFET k

• Transistor trường loại MOS k(Enhancement-Mode MOSFET vi

• Khi chế tạo MOSFET k

Ngh

ọ đặc tuyến điều khiển ID = f(UGS) khi UDS không đọ đặc tuyến ra ID = f(UDS) khi UGS không đổi

ấu tạo của MOSFET kênh cảm ứng (E-MOSFET)

ờng loại MOS kênh cảm ứng còn gọi là MOSFET ch

Mode MOSFET viết tắt là E-MOSFET).

ế tạo MOSFET kênh cảm ứng người ta không chế tạo k


Trang 105

không đổi

ổi

MOSFET chế độ giàu .

ời ta không chế tạo kênh dẫn.



• Do công nghệ chế tạo đơn gisử dụng nhiều hơn.

Nguyên lý hoạt động E-MOSFET

• Nguyên lý làm việc của loại kcực tính của nguồn cung cấp đặt l

• Trước tiên, nối cực nguồn S với đế vvà cực nguồn để tạo kênh d

MOSFET Summary

MOSFET type

N-Channel DE-

N-Channel E-MOSFET

P-Channel DE-

P-Channel E-MOSFET

Cách mắc MOSFET

• Có 3 cách mắc, tương tự nh

• 2 cách thông dụng nhất l

3.3.4. Phân cực JFET và DEØ Phân cực cố định


ơn giản nên MOSFET kênh cảm ứng được sản xuất v

MOSFET

ệc của loại kênh P và kênh N giống hệt nhau chỉ khác nhau về ực tính của nguồn cung cấp đặt lên các chân cực.

ối cực nguồn S với đế và nối đất, sau đó cấp điện áp giữa cực cửa ênh dẫn.

MOSFET type Vgs >0 Vgs =0 Vgs <0

-MOSFET ON ON OFF

MOSFET ON OFF OFF

-MOSFET OFF ON ON

MOSFET OFF OFF ON

ự như JFET

ụng nhất là cực D chung và cực S chung.

à DE-MOSFET điều hành theo kiểu hiếm

DD

D

VR


Trang 106

ợc sản xuất và

ống hệt nhau chỉ khác nhau về

ối đất, sau đó cấp điện áp giữa cực cửa



Ø Phân cực tự động

Ø Phân cực bằng cầu chia điện thế

DE-MOSFET điều hành kiểu tăng


Ø Phân cực bằng mạch hồi tiếp điện thế

D GSS

1I V

R= −

GD2

S2

VI

R=

GD1

S1

VI

R=

GS G S DV V R I= −



Mạch phân cực E-MOSFET

Ø Phân cực bằng hồi tiếp điện thế


Đo kiểm tra MOSFET

Một MOSFET còn tốt: Là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng vô cùng ( kim không lên cả hai chiều đo) và khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S phải là vô cùng.

Các bước kiểm tra như sau :

G

D

VR

DD

D

VR



Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy còn tốt.

Bước 1: Chuẩn bị để thang x1KΩ Bước 2: Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D ) Bước 3: Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S (que đen vào D que

đỏ vào S) => kim sẽ lên. Bước 4: Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G. Bước 5: Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên.

=> Kết quả như vậy là MOSFET tốt.

Đo kiểm tra MOSFET ngược thấy bị chập Bước 1: Để đồng hồ thang x 1KΩ Bước 2: Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0Ω là chập Bước 3: Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0Ω là chập D-S



KHẢO SÁT TRANSISTOR FET 1. Nhận dạng, đo và kiểm tra các loại FET

Đo, kiểm tra các loại FET nhận được và ghi vào bảng sau:


FET1

FET2

FET3

FET4

2. Khảo sát đặc tuyến ngõ ra JFET

Ráp mạch như hình sau:

- Cấp nguồn cho mạch - Điều chỉnh điện áp chân G (VGS) đo các thông số theo bảng số liệu sau.

UDS 0 1 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

ID(UGS=-2V)

ID(UGS=-1V)

ID(UGS=0)

ID(UGS0.5V)



- Vẽ đặc trưng ngõ ra của K30A.

3. Khảo sát đặc trưng truyền đạt JFET K30A

Lắp mạch theo sơ đồ sau:

- Điều chỉnh biến trở để đo từng cặp ID và UGS sau đó điền vào bảng

UGS(V) 3V 4.5V 6V 7.5V 9V 12V 15V 18V 24V ID(mA)

- Vẽ đặc trưng truyền đạt JFET.



Bài 3.4: HỌ THYRISTOR (Lý thuyết: 03h; Thực hành: 09h; kiểm tra: 02h)

Mục tiêu bài học: - Nhận dạng các linh kiện thuộc họ Thyristor như: SCR, DIAC, TRIAC,... - Đo kiểm tra chất lượng và xác định sơ đồ chân linh kiện Thyristor. - Khảo sát các mạch ứng dụng cơ bản của các linh kiện họ Thyristor.

Nội dung bài học:

Thuật ngữ thyristor để đặt tên cho một họ các thiết bị điện tử ở trạng thái rắn mà chúng có trở kháng rất cao cho đến khi chúng được mở; chúng sau đó trở thành dẫn điện với trở kháng thấp. Một khi công tắc của thyrsistor được mở, thì thyristor sẽ duy trì trạng thái đó ngay cả sau khi nguồn kích hoạt (công tắc) đó được loại bỏ. Một khi nó đã được mở, thì thyristor chỉ đóng lại (không dẫn dòng điện) khi hoặc là dòng điện ngừng chạy hoặc là nó được giảm xuống ở mức tối thiểu. Một số thyristor, ví dụ như SCR, chỉ ngừng dẫn điện khi dòng điện bị đảo chiều.

Các thyristor được sử dụng rộng dãi trong việc điều khiển nguồn AC và DC, ví dụ như điều khiển công suất động cơ của máy khoan dùng điện hoặc máy cưa, hoặc điều khiển sự nóng sáng của dây tóc bóng đèn điện.

3.4.1. BỘ CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN SILIC (SCR) 3.4.1.1. Cấu tạo và đặc tính

SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN (có 3 nối PN). Như tên gọi ta thấy SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tíêp xúc kim loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G.



Trong ký hiệu SCR ở trên, chú ý rằng cực cửa trong ký hiệu của SCR là nằm gần catốt.

Bộ chỉnh lưu có điều khiển silic (SCR) là thyristor mà khi nó được kích hoạt mở, nó sẽ cho phép dòng điện chạy qua nó chỉ theo một hướng.

Nó cũng được gọi là thyristor triốt khối đảo, bởi vì:

- Nó chỉ dẫn điện theo chiều thuận - Nó có 3 cực (triốt - ống 3 cực) - Nó là công tắc thyristor

Nếu ta mắc một nguồn điện một chiều VAA vào SCR như hình sau, một dòng điện nhỏ IG kích vào cực cổng G sẽ làm nối PN giữa cực cổng G và catot K dẫn phát khởi dòng điện anod IA qua SCR lớn hơn nhiều. Nếu ta đổi chiều nguồn VAA (cực dương nối với catod, cục âm nối với anod) sẽ không có dòng điện qua SCR cho dù có dòng điện kích IG. Như vậy ta có thể hiểu SCR như một diode nhưng có thêm cực cổng G và để SCR dẫn điện phải có dòng điện kích IG vào cực cổng.

Ta thấy SCR có thể coi như tương đương với hai transistor PNP và NPN liên kết nhau qua ngõ nền và thu.

Khi có một dòng điện nhỏ IG kích vào cực nền của Transistor NPN T1 tức cổng G của SCR. Dòng điện IG sẽ tạo ra dòng cực thu IC1 lớn hơn, mà IC1 lại chính là dòng nền IB2 của transistor PNP T2 nên tạo ra dòng thu IC2 lại lớn hơn trước…Hiện tượng này cứ tiếp tục nên cả hai transistor nhanh chóng trở nên bảo hòa. Dòng bảo hòa qua hai transistor chính là dòng anod của SCR. Dòng điện này tùy thuộc vào VAA và điện trở tải RA.

Người ta chỉ có thể ngắt SCR bằng cách cắt nguồn V hoặc giảm V sao cho dòng điện qua SCR nhỏ hơn một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là dòng điện duy trì IH (hodding current).

Việc kích mở

Nói chung có hai phương pháp được sử dụng để mở bộ chỉnh lưu có điều khiển silic (SCRs) là dùng một tín hiệu kích vào cực cửa để mở SCR cho nó chuyển sang trạng thái dẫn điện, tín hiệu phải dương so với catốt (điện áp UGK > 0) và nó phải vượt quá IGT yêu cầu của thiết bị.

Hình dưới đây thể hiện SCR với anốt và catốt của nó được nối với nguồn cung cấp DC thông qua một nút bấm thường đóng PB2 và một đèn 12V. Cực tính đúng đắn được cấp vào anốt và catốt của SCR để nó dẫn điện khi PB2 được đóng.

SCR không thể dẫn điện cho đến khi công tắc thường mở PB1 được đóng, khi đó sẽ cung cấp một dòng điện cực cửa vượt quá giá trị dòng chốt của thiết bị.



Mạch điện SCR và đèn

Kích cỡ và khoảng thời gian cung cấp của dòng cực cửa là những hệ số quan trọng. Thông thường, điện thế cực đại của cực cửa – catốt là khoảng 5V, với điện áp hoạt động thường khoảng 2V. Dòng điện cực cửa thường vào khoảng 35 mA, được cấp trong khoảng thời gian lớn hơn 10 µs.

Một khi dòng điện cực cửa đã gây ra việc kích mở cho SCR để nó trở nên dẫn điện, sẽ không cần thiết phải duy trì dòng cực cửa này nữa.

Một ví dụ khác, mạch điện sau đây thể hiện điốt được nối với công tắc cực cửa của SCR.

So sánh SCR với các công tắc cơ - điện

Các ưu điểm:

Mặc dù chuyển mạch trạng thái rắn (SCR) có giá đắt hơn so với các rơ le cơ - điện, nhưng nó có những ưu điểm sau đây:

1. Không có bộ phận nào di động; các rơ le có các bề mặt, các lò xo và các bộ phận lắp ráp dễ bị tổn thương do bụi bẩn và ăn mòn.

2. Không có sự tiếp xúc trượt, nghĩa là không có sự mài mòn do tiếp xúc hoặc sự phóng tia lửa điện.

3. Tác động cực nhanh, thường thì thời gian tác động nhỏ hơn 10µs.

4. Có khả năng chống được các sốc và rung động cơ học.

5. Hoạt động êm, không có tiếng động.

điện áp AC điện áp SCR

điện áp tải

tải

đèn

thường đóng

thường mở



6. SCR là thiết bị đóng/mở và sẽ đóng khi dòng tải bằng 0.

7. SCR là thiết bị rất nhạy nên có thể tương tác trực tiếp với các phần tử logic TTL và CMOS.

8. SCR yêu cầu bảo dưỡng ít.

9. Chúng có thể hoạt động ở mọi tư thế (ví dụ, tư thế lộn ngược).

Các nhược điểm:

Công tắc chuyển mạch trạng thái rắn (SCR) có một vài nhược điểm khi so sánh với thiết bị giống hệt với nó bằng cơ khí:

1. Rơle trạng thái rắn này dễ tổn thương với bất kỳ đỉnh nhọn điện áp nào mà hiện diện trong mạch của nguồn AC cung cấp. Tất cả các thyristor nhạy cảm với điện áp thay đổi nhanh.

2. SCR có sụt áp qua nó, thường giá trị sụt áp khoảng 1V khi thiết bị này dẫn dòng điện lớn qua nó, nó yêu cầu cần phải có bộ tản nhiệt tốt đi kèm.

3. Khi rơle mở, không có dòng điện chạy qua; khi rơle trạng thái rắn này ở trạng thái mở, tuy nhiên khi đó vẫn thường có một số dòng điện rò rỉ, chúng thường từ 1µA đến 10µA.

4. Các rơ le rạng thái rắn là rất đắt khi một số cực nhiều hơn được yêu cầu; các ứng dụng 3 pha có thể là rất khó thực hiện được.

5. Các rơle trạng thái rắn này có thể bị tổn hại do các phát xạ hạt nhân.

3.4.1.2. Đặc tuyến Volt-Ampere của SCR

Đặc tuyến này trình bày sự biến thiên c ủ a dòng đ iện anod IA theo điện thế anod-catod VAK với dòng cổng IG coi như thông số.

Khi SCR được phân cực nghịch (điện thế anod âm hơn điện thế catod), chỉ có một dòng điện rỉ rất nhỏ chạy qua SCR.

- Khi SCR được phân cực thuận (điện thế anod dương hơn điện thế Catod), nếu ta nối tắt (hoặc để hở) nguồn VGG (IG=0), khi VAK còn nhỏ, chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua SCR (trong thực tế người ta xem như SCR không dẫn điện), nhưng khi VAK đạt đến một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là điện thế quay về VBO thì điện thế VAK tự động sụt xuống khoảng 0,7V như diode thường. Dòng điện tương ứng bây giờ chính là dòng điện duy trì IH. Từ bây giờ, SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện và có đặc tuyến gần giống như diode thường.

Nếu ta tăng nguồn VGG để tạo dòng kích IG, ta thấy điện thế quay về nhỏ hơn và khi dòng kích IG càng lớn, điện thế quay về VBO càng nhỏ.



3.4.1.3. Các thông số của SCR - Dòng thuận tối đa: Là dòng điện anod IA trung bình lớn nhất mà SCR có thể chịu

đựng được liên tục. Trong trường hợp dòng lớn, SCR phải được giải nhiệt đầy đủ. Dòng thuận tối đa tùy thuộc vào mỗi SCR, có thể từ vài trăm mA đến hàng trăm Ampere.

- Điện thế ngược tối đa: Đây là điện thế phân cực nghịch tối đa mà chưa xảy ra sự hủy thác (breakdown). Đây chính là trị số VBR ở đặc tuyến. SCR được chế tạo với điện thế nghịch từ vài chục Ohm đến hang ngàn Ohm.

- Dòng chốt (latching current): Là dòng thuận tối thiểu để giữ SCR ở trạng thái dẫn điện sau khi SCR từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn. Dòng chốt thường lớn hơn dòng duy trì chút ít ở SCR công suất nhỏ và lớn hơn dòng duy trì khá nhiều ở SCR có công suất lớn.

- Dòng cổng tối thiểu (Minimun gate current): Như đã thấy, khi điện thế VAK lớn hơn VBO thì SCR sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện mà không cần dòng kích IG. Tuy nhiên trong ứng dụng, thường người ta phải tạo ra một dòng cổng để SCR dẫn điện ngay. Tùy theo mỗi SCR, dòng cổng tối thiểu từ dưới 1mA đến vài chục mA. Nói chung, SCR có công suất càng lớn thì cần dòng kích lớn. Tuy nhiên, nên chú ý là dòng cổng không đượ c quá lớn, có thể làm hỏng nối cổng-catod của SCR.

- Thời gian mở (turn-on time): là thời gian từ lúc bắt đầu có xung kích đến lúc SCR dẫn gần bảo hòa (thường là 0.9 lần dòng định mức. Thời gian mở khoảng vài µs. Như vậy, thời gian hiện diện của xung kích phải lâu hơn thời gian mở.

- Thời gian tắt (turn-off time): Để tắt SCR, người ta giảm VAK xuống 0V, tức dòng Anod cũng bằng 0. Thế nhưng nếu ta hạ điện thế anod xuống 0 rồi tăng lên ngay thì SCR vẫn dẫn điện mặc dù không có dòng kích. Thời gian tắt SCR là thời gian từ lúc điện thế VAK xuống 0V đến lúc lên cao trở lại mà SCR không dẫn điện trở lại. thời gian này lớn hơn thời gian mở, thường khoảng vài chục µs. Như vậy, SCR là linh kiện chậm, hoạt động ở tầng số thấp, tối đa khoảng vài chục KHz.

- Tốc độ tăng điện thế dv/dt: Ta có thể làm SCR dẫn điện bằng cách tăng điện thế anod lên đến điện thế quay về VBO hoặc bằng cách dung dòng kích cực cổng. Một cách khác là tăng điện thế Anod nhanh tức dv/dt lớn mà bản thân điện thế V anod không cần lớn. thông số dv/dt là tốc độ tăng thế lớn nhất mà SCR chưa dẫn, vượt trên mức này SCR sẽ dẫn.

- Tốc độ tăng dòng thuận tối đa di/dt: Đây là trị số tối đa của tốc độ tăng dòng anod. Trên trị số này SCR có thể bị hư. Lý do là khi SCR chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, hiệu thế giữa anod và catod còn lớn trong lúc dòng điện anod tăng nhanh khiến công suất tiêu tán tức thời có thể quá lớn. Khi SCR bắt đầu dẫn, công suất tiêu tán tập trung ở gần vùng cổng nên vùng này dễ bị hư hỏng. Khả năng chịu đựng của di/dt tùy thuộ c vào mỗi SCR.



3.4.1.4. Ứng dụng của SCR

Mạch đèn khẩn cấp khi mất điện:

Bình thường đèn 6V cháy sáng nhờ nguồn điện qua mạch chỉnh lưu. Lúc này

SCR ngưng dẫn do bị phân cực nghịch, accu được nạp qua D1, R1. Khi mất điện, nguồn điện accu sẽ làm thông SCR và thắp sáng đèn.

Mạch nạp accu tự động:

- Khi accu nạp chưa đầy, SCR1 dẫn, SCR2 ngưng - Khi accu đã nạp đầy, điện thế cực dương lên cao, kích SCR2 làm SCR2 dẫn,

chia bớt dòng nạp bảo vệ accu. - VR dùng để chỉnh mức bảo vệ (giảm nhỏ dòng nạp).

3.4.1.5. Đo, kiểm tra SCR

Xác định chân SCR: để thay thế một SCR trước tiên ta có thể tra cứu để biết được các thông số kỹ thuật của nó và có thể kiểm tra sự tốt xấu của nó có nhiều cách kiểm tra sau đây là một cách kiểm tra và xác định chân SCR bằng đồng hồ VOM.

Dùng đồng hồ VOM để ở thang đo Rx1Ω, rồi chập hai đầu que đo để kiểm tra đồng hồ. Sau đó chập hai đầu que đo vào các cặp chân của SCR có bốn cặp điện trở RKA, RAK, RGA, RAG = ∞; hai cặp điện trở lên là RKG và RGK, cặp nào có điện trở nhỏ hơn là RGK (đối với SCR làm bằng Ge); có năm cặp điện trở bằng ∞, chỉ có một cặp điện trở lên là RGK (đối với SCR làm bằng Si) lúc đó ta xác định cực tính theo que đo que đen là cực G, que đỏ là K, chân còn lại là A (vì đối với đồng hồ kim que đen là dương nguồn pin, que đỏ là âm pin). Sau đó ta tiếp tục đặt que đen vào A, que đỏ vào K, khi chưa kích cực G kim đồng hồ không lên, rồi kích nối cực G với que đen thì kim đồng hồ lên một giá trị nào đó, bỏ kích ra và giữ nguyên que đo kim đồng hồ vẫn giữ nguyên giá trị; sau đó đo ngược lại cực tính kim đồng hồ không lên là SCR tốt.



Đo kiểm tra Thyristor

Đặt động hồ thang x1 , đặt que đen vlên , dùng Tovit chập chân A v=> đồng hồ vẫn lên kim => như v


ặt động hồ thang x1 , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó b

ên kim => như vậy là Thyristor tốt .


Trang 118

ào Katot ban đầu kim không ên kim , sau đó bỏ Tovit ra



3.4.2. TRIAC 3.4.2.1. Khái quát về TRIAC

TRIAC tương tự như SCR, các linh kiện này hoạt động như các chuyển mạch điều khiển bằng điện, nhưng không giống như SCR, TRIAC được thiết kế để cho dòng qua theo hai hướng, do đó làm cho TRIAC thuận tiện trong các ứng dụng. TRIAC có ba cực, một cực cổng và hai cực dẫn gọi là MT1 và MT2. Khi không có dòTRIAC ng / áp đặt vào cực cổng, duy trì trạng thái ngưng dẫn. Tuy vậy, nếu một điện áp khởi động được đặt vào cực cổng, linh kiện được dẫn. Để TRIAC ngưng dẫn, phải khử dòng / áp tại cực cổng.

TRIAC được sử dụng trong mạch điều khiển môtơ, mạch ánh sáng mờ, mạch điều khiển pha và mạch chuyển mạch công suất AC khác. TRIAC cũng được sử dụng để thay thế cho các rơle cơ khí.

Tên gọi “Triac” có nghĩa là:

• ba cực (“tri”)

• chúng hoạt động trong mạch xoay chiều AC

Hình 3.31: Ký hiệu của Triac

Hoạt động của TRIAC được giải thích như sau:

Hình dưới đây giới thiệu mô hình silicon loại n / loại p của TRIAC. Linh kiện được lắp ráp hai SCR đảo chiều và đặt song song với nhau. Mạch tương đương mô tả cách làm việc của TRIAC.

TRIAC ngưng dẫn:

Khi sử dụng mạch tương đương, khi không có dòng / áp đặt vào cực cổng, cổng của các SCR không có điện áp khởi động, do đó dòng không thể chảy qua MT1 và MT2.

TRIAC dẫn:

Khi có dòng / áp khởi động đặt vào cổng, cả hai SCR nhận được điện áp đủ lớn để khởi động cho mạch dẫn. Một khi cả hai SCR dẫn, dòng có thể chảy theo hướng từ MT1 đến MT2 hoặc từ MT2 đến MT1. Nếu loại bỏ điện áp cổng, cả hai SCR sẽ chuyển sang trạng thái ngưng dẫn, khi dạng sóng AC đặt vào MT1 và MT2 đi qua điện áp zêrô.



Hình 3.32: M

3.4.2.2. Các loại TRIAC

Dòng nh

Hình 3.33: Các lo3.4.2.3. Các thông số kỹ thuật

Một số thuật ngữ được các nh

ITRMS max Dòng ở trạng thái dẫn RMS:

IGT max Dòng khởi động cực cổng DC:TRIAC dẫn

VGT max Điện áp khởi động cực cổng DC:khởi động dòng kích ho

IH Dòng duy trì DC: Dòng DC chtrì TRIAC ở trạng thái dẫn

PGM Tiêu ntán công suất cực cổng đỉnh:cực đại

Isurge Dòng tăng đột biến:


Hình 3.32: Mạch tương đương của TRIAC

Dòng nhỏ Dòng l

Hình 3.33: Các loại TRIAC ố kỹ thuật

ợc các nhà chế tạo sử dụng đối với TRIAC

ở trạng thái dẫn RMS: Dòng cực đại chảy từ MT1 đến MT2

ởi động cực cổng DC: Dòng DC cực cổng cực tiểu cần thíet để

ện áp khởi động cực cổng DC: Điện áp cực cổng DC cực tiểu yòng kích hoạt cổng

Dòng DC chảy từ MT1 đén MT2 cực tiểu cần thiết để duy ở trạng thái dẫn

ất cực cổng đỉnh: Tiêu tán công suất từ cực cổng đến MT1

ột biến: Dòng tăng đột biến cực đại cho phép


Trang 120

òng lớn

ực đại chảy từ MT1 đến MT2

ực cổng cực tiểu cần thíet để

ện áp cực cổng DC cực tiểu yêu cầu để

ảy từ MT1 đén MT2 cực tiểu cần thiết để duy

ất từ cực cổng đến MT1



Bảng các thông số kỹ

MNFR #

NTES600

3.4.2.4. Các ứng dụng của TRIAC:

§ Chuyển mạch đơn gi

Mạch đơn giản giới thiệu TRIAC hoạt động để cho phép hoặc ngăn cản dtải. Khi hở mạch chuyển mạch cngưng dẫn và không có dòng qua ttrượt qua RG, kích hoạt cho TRIAC dẫn (cung cấp dqua các đòi hỏi khởi động của TRIAC). Bây giờ dvà qua tải. Nếu chuyển mạch lại hở mạch, TRIAC ngqua tải.

§ Mạch chỉnh lưu kép

TRIAC cùng với chiết áp, tụ điện đtoàn chu kỳ điều chỉnh đđược kích hoạt đến trạng thái dẫn. Khi tăng ldo đó dẫn đến dạng sóng bị xén (xem Hsóng bị xén (tụ lưu trữ các điện tích cho đến khi đạt đTRIAC, tại thời điểm đó, tụ sẽ phóng điện tích). lượng đưa đến tải càng gi

đèn

Ngh

thuật của TRIAC

I T RMS

MAX

(A)

IGT

MAX

(mA)

VGT

MAX

(V)

VPON

(V)

IH

(mA)

I

4.0 30 2.5 2.0 30

ứng dụng của TRIAC:

ơn giản

Hình 3.34: Chuyển mạch đơn giản

ản giới thiệu TRIAC hoạt động để cho phép hoặc ngăn cản dải. Khi hở mạch chuyển mạch cơ, không có dòng vào mạch, TRIAC duy tr

à không có dòng qua tải. Khi kín mạch chuyển mạch cạt cho TRIAC dẫn (cung cấp dòng cổng và áp c

ỏi khởi động của TRIAC). Bây giờ dòng xoay chiều có thể đi qua TRIAC ải. Nếu chuyển mạch lại hở mạch, TRIAC ngưng dẫn, dòng b

ưu kép

Hình 3.35: Mạch chỉnh lưu kép

ới chiết áp, tụ điện được sử dụng để cấu tạo nỳ điều chỉnh được. Điện trở R của chiết áp xác lập thời gian tại đó TRIAC

ợc kích hoạt đến trạng thái dẫn. Khi tăng làm cho TRIAC được kích ẫn đến dạng sóng bị xén (xem Hình 4.71. Dung lượng tụ C cũng l

ữ các điện tích cho đến khi đạt được điện áp khởi động của ại thời điểm đó, tụ sẽ phóng điện tích). Các dạng sóng c

àng giảm.

R0

Rtai


Trang 121

ISURGE

(A)

30

ản giới thiệu TRIAC hoạt động để cho phép hoặc ngăn cản dòng đến ạch, TRIAC duy trì trạng thái

ải. Khi kín mạch chuyển mạch cơ, một dòng nhỏ à áp cổng tăng vượt

ều có thể đi qua TRIAC òng bị ngăn không cho

ợc sử dụng để cấu tạo nên mạch chỉnh lưu ợc. Điện trở R của chiết áp xác lập thời gian tại đó TRIAC

ợc kích hoạt trễ hơn và ợng tụ C cũng làm cho dạng

ợc điện áp khởi động của ạng sóng càng bị xén thì năng

MAC15A6



3.4.3. DIAC - ĐIÔT 4 lớp 3.4.3.1. Khái quát về DIAC

Điôt 4 l

Anôt

Hình 3.36:

Các điôt bốn lớp và DIAC là các cần đến tín hiệu cổng. Các linh kiện nđánh xuyên. Điôt bốn lớp giống nhchuyển mạch DC. DIAC giống nhchỉ để chuyển mạch AC.

Điôt bốn lớp và DIAC thưchính xác. Ví dụ, bằng cách sử dụng DIAC để khởi động cực cổng của TRIAC, tránh cho TRIAC khởi động không đảm bảo độ tin cậyđổi nhiệt độ. Khi điện áp qua DIAC đạt đphóng các xung điện vào cổng của TRIAC.

3.4.3.2. Bảng thông số kỹ thuật của DIAC

MNFR

NTE6411

ở đây, VBO là điện áp breakover, Icực đại, VCh.mạch là điện áp chuyển mạch cực đại v

3.4.3.3. Ứng dụng của TRIAC

§ Mạch đèn mờ AC

Hình 3.37: M

Mạch này được sử dụng lbảo khởi động TRIAC chính xác. (DIAC hoạt động nhđi qua khi điện áp qua các cực của DIAC đạt đđược điện áp đánh xuyên, DIAC giqua điện trở và các điện tích tăng lDIAC đột ngột giải phóng các điện tích đi vdẫn và làm cho đèn sáng. Sau khi t


Điôt 4 lớp DIAC

Hình 3.36: ĐIÔT 4 lớp và DIAC

à DIAC là các thyristo có hai cực, chuyển mạch dần đến tín hiệu cổng. Các linh kiện này dẫn khi điện áp qua các cực đạt đến điện áp

ốn lớp giống như SCR không có cực cổng và được thiết kế chỉ để ển mạch DC. DIAC giống như tranzito pnp không có cực badơ và đư

à DIAC thường được sử dụng để hỗ trợ SCR và TRIAC khụ, bằng cách sử dụng DIAC để khởi động cực cổng của TRIAC, tránh

ởi động không đảm bảo độ tin cậy do tính không ổn định, dẫn đến thay ổi nhiệt độ. Khi điện áp qua DIAC đạt được điện áp đánh xuyên, DIAC s

ổng của TRIAC.

ảng thông số kỹ thuật của DIAC

VBO

(V)

IBO

MAX

(µA)

Ixung

(A)

VCh.machj

(V)

PD

(mW)

40 100 2 6 250

ện áp breakover, IBO là dòng breakover, Ixung là dòng xung ện áp chuyển mạch cực đại và PD là công suất tiêu tán c

ụng của TRIAC-DIAC

Hình 3.37: Mạch đèn mờ AC (điều chỉnh độ sáng đèn)

ợc sử dụng làm các đèn mờ trong gia đình. DIAC hoạt động để đảm ảo khởi động TRIAC chính xác. (DIAC hoạt động như là chuyển mạch để cho d

ện áp qua các cực của DIAC đạt được trị điện áp đánh xuyên. Mên, DIAC giải phóng xung dòng). Tuy nhiên, khi dòng

ện tích tăng lên trên tụ để điện áp tăng vượt điện áp khởi động, ột ngột giải phóng các điện tích đi vào cực cổng của TRIAC. Lúc này T

à làm cho đèn sáng. Sau khi tụ phóng điện đến dưới điện áp đánh xuy


Trang 122

ực, chuyển mạch dòng không ẫn khi điện áp qua các cực đạt đến điện áp

ợc thiết kế chỉ để ơ và được thiết kế

à TRIAC khởi động ụ, bằng cách sử dụng DIAC để khởi động cực cổng của TRIAC, tránh

ổn định, dẫn đến thay ên, DIAC sẽ đột ngột

là dòng xung đỉnh êu tán cực đại.

èn)

ạt động để đảm ển mạch để cho dòng

ên. Một khi đạt òng). Tuy nhiên, khi dòng đủ lớn đi

ợt điện áp khởi động, Lúc này TRIAC

ới điện áp đánh xuyên của



DIAC, DIAC ngưng dẫn, llặp lại. Đèn lúc này có vngưng dẫn xảy ra rất nhanh.

§ Điều khiển môtơ AC

Hình 3.38: M

Mạch này có cấu trúc gần giống với mạch đR2C2. Tốc độ của môtơ đư

Tóm tắt SCR

• SCR là thiết bị điện tử trạng thái rắn có trở kháng cao cho đến khi chúng đmở. Một khi chúng đđiện anốt ngừng chạy (tắt dngược.

• SCR được sử dụng để điều khiển các nguồn điện AC vdùng để cung cấp điện áp kích đó l

• SCR cho phép dòng lớp pnpn với 3 cực: anốt, catốt vgiữa anốt và catốt.

• SCR tương đương vcực collector của từng transistor cung cấp d

• Khi điện thế thuáp cực cửa, dòng

• SCR bật ON khi xung kích dnhiều so với catốt. Khi SCR dẫn điện, dxung và điện áp r

• Khi xung kích bcatốt.

• Một trong các cách sau đây thkhiển silic (SCR):

- cung cấp một điện thế d

- cung cấp một điện áp tăng nhanh v

• Một khi dòng đicần phải duy trì dòng c

Ngh

ẫn, làm cho TRIAC cũng ngưng dẫn và đèn tèn lúc này có vẻ sáng (hoặc sáng mờ ở mức nào đó) v

ất nhanh. Độ sáng của đèn được R2 điều khiển.

ơ AC

Môtơ AC

Hình 3.38: Mạch điều khiển môtơ AC

ấu trúc gần giống với mạch đèn mờ, chỉ bổ sung thđược điều chỉnh bằng chiết áp R1.

ết bị điện tử trạng thái rắn có trở kháng cao cho đến khi chúng đở. Một khi chúng đã được kích mở, SCR duy trì trạng thái mở cho đến khi dện anốt ngừng chạy (tắt dòng), khi đó nó giảm xuống mức tối thiểu hoặc bị đảo

ợc sử dụng để điều khiển các nguồn điện AC và DC. Mể cung cấp điện áp kích đó là các thyristor.

SCR cho phép dòng điện chạy qua nó chỉ theo một hướng. Nó lới 3 cực: anốt, catốt và cực cửa. Khi nó dẫn điện, d

ốt.

SCR tương đương với transistor NPN kết nối với transistor PNP theo cách: Các ực collector của từng transistor cung cấp dòng base cho transistor khác.

huận chiều được cấp vào anốt và catốt của SCR nhòng điện sẽ là không đáng kể (chỉ là dòng điện r

ật ON khi xung kích dương được cấp vào cực cửa, giúp cho anốt dều so với catốt. Khi SCR dẫn điện, dòng anốt bị giới hạn bằng mạch điện bổ

ện áp rơi qua thiết bị là xấp xỉ bằng điện áp của một mặt ghép PN đ

Khi xung kích bị loại bỏ, SCR vẫn mở ON, nghĩa là anốt duy tr

ột trong các cách sau đây thường được sử dụng để mở bộ chỉnển silic (SCR):

ấp một điện thế dương vào cực cửa

ấp một điện áp tăng nhanh vào giữa anốt và cat

điện cực cửa đã kích mở SCR sang trạng thái dẫn điện, thì dòng cực cửa này. SCR vẫn ở trạng thái mở ON.


Trang 123

à đèn tắt. Chu kỳ lại được ào đó) vì các chu kỳ dẫn /

ờ, chỉ bổ sung thêm phần mạch

ết bị điện tử trạng thái rắn có trở kháng cao cho đến khi chúng được kích ạng thái mở cho đến khi dòng ống mức tối thiểu hoặc bị đảo

à DC. Một số thiết bị được

ớng. Nó là loại thiết bị có 4 ực cửa. Khi nó dẫn điện, dòng điện tải chạy

ới transistor NPN kết nối với transistor PNP theo cách: Các òng base cho transistor khác.

ốt của SCR nhưng không có điện ện rò rỉ).

ực cửa, giúp cho anốt dương ị giới hạn bằng mạch điện bổ

ấp xỉ bằng điện áp của một mặt ghép PN đơn.

ốt duy trì đủ dương so với

ợc sử dụng để mở bộ chỉnh lưu có điều

à catốt

ở SCR sang trạng thái dẫn điện, thì không ở ON.



• Thường sử dụng SCR làm công tắc điều khiển tín hiệu và công suất, trong đó nó thực hiện các chức năng đóng mở giống như là các công tắc cơ – điện hoặc công tắc cơ khí. Trong các ứng dụng này, SCR mở hoặc đóng mạch điện một cách hoàn hảo.

• Mặc dù công tắc chuyển mạch trạng thái rắn thường có giá thành cao hơn so với các rơle cơ – điện, nhưng nó lại có nhiều ưu điểm.

Diac • Diac là điốt hai chiều (hai cực), nó dẫn điện theo cả hai hướng khi đạt được điện

thế xuyên thủng các mặt ghép PN.

• Điện thế xuyên thủng Diac thông thường nằm trong khoảng 28V đến 36V.

• Diac được dùng trong một số ứng dụng. Các Diac thường được sử dụng nhiều nhất để kích hoạt Triac.

Triac • Triac có trở kháng rất cao cho đến khi nó được bật ON; nó sau đó trở nên dẫn

dòng điện với trở kháng thấp. Nó sẽ tắt OFF khi dòng điện ngừng chạy hoặc điện áp giảm xuống dưới mức tối thiểu.

• Triac có thể dẫn điện trong cả hai nửa chu kỳ của tín hiệu điện xoay chiếu AC, nó tác động giống như hai SCR được đấu song song và ngược nhau.

• Các đầu nối của nó được gọi là Cực Chính số 1 (MT1), Cực Chính số 2 (MT2) và Cực cửa (G). Cực cửa ở gần cực MT1. Đối với tất cả các việc đo đạc điện áp và dòng điện, MT1 được coi như điểm xem xét (MT1 là điểm trung tâm khi đo đạc).

• Triac có thể được bật ON với dòng điện cực cửa là dương hoặc với dòng điện cực cửa là âm, dù cực MT2 là dương hay âm.

• Trong cung phần tư thứ nhất của sóng tín hiệu, các tín hiệu trên MT2 và trên cực G là dương. Chúng được xảy ra đồng thời. Trong cung phần tư thứ 2 của sóng tín hiệu, tín hiệu trên MT2 là dương và trên cực G là âm. Trong cung phần tư thứ 3 của sóng tín hiệu thì cực MT2 và cực G là âm. Chúng được xảy ra đồng thời. Trong cung phần tư thứ 4 của sóng tín hiệu thì cực MT2 là âm và cực G sẽ là dương. Các Triac là cổng (gated) trong hầu hết các cung phần tư thứ 1 và thứ 3.

• Triac thường được mở ON với tín hiệu đặt vào cực cửa.

• Việc giữ dòng điện ở giá trị tối thiểu của dòng điện chính sẽ được yêu cầu để nhằm duy trì Triac (hoặc thyristor khác) ở trong trạng thái mở ON.

• Dòng điện mở ở mức tối thiểu của dòng điện chính sẽ được yêu cầu để nhằm giữ cho thyristor mở ON ngay lập tức sau khi công tắc đóng.

• Triac có thể được sử dụng như là công tắc.

• Xung kích mở được dặt vào cực cửa có thể được cung cấp thông qua một trong số các thiết bị kích mở khác nhau, ví dụ như Diac.

• Trong các mạch kích mở thông thường (xem hình 19), tụ điện nạp thông qua tải và điện trở về phía nguồn cung cấp xoay chiều AC. Khi điện áp của tụ điện đạt được đến điện áp xuyên thủng (VBO) của Diac, thì tụ điện bắt đầu phóng điện qua nó và



cực cửa của Triac. Xung kích mở Triac để nó trở nên dẫn điện sẽ vẫn còn lại trong nửa chu kỳ tín hiệu. Việc kích mở thực hiện trong các cung phần tư thứ 1 và thứ 3.

Hầu hết các Triac hoạt động ở tần số 50 hoặc 60 Hz; một vài thiết bị có thể hoạt động ở tần số tới 400 Hz. Các Triac có dòng điện cực đại và điện áp danh nghĩa thấp hơn nhiều so với SCR. Câu hỏi ôn tập 3.22 Điắc khác điốt ở điểm nào?

a. Nguyên tắc cấu tạo.

b. Nguyên lý làm việc.

c. Phạm vi ứng dụng.

d. Tất cả các yếu tố trên

3.23 SCR khác tranzito ở điểm nào? a. Nguyên tắc cấu tạo.

b. Nguyên lý làm việc.

c. Phạm vi ứng dụng.


3.24 SCR có tính chất cơ bản gì? a. Bình thường không dẫn

b. Khi dẫn thì dẫn bão hoà.

c. Dẫn luôn khi ngắt nguồn kích thích.


3.25 Muốn ngắt SCR người ta thực hiện bằng cách nào? a. Đặt điện áp ngược.

b. Ngắt dòng đi qua SCR.

c. Nối tắt AK của SCR

d. Một trong các cách trên.

3.26 Trong kỹ thuật SCR thường được dùng để làm gì? a. Làm công tắc đóng ngắt.

b. Điều khiển dòng điện một chiều.

c. Nắn điện có điều khiển.


3.27 Về cấu tạo SCR có mấy lớp tiếp giáp PN? a. Một lớp tiếp giáp.

b. Hai lớp tiếp giáp.

c. Ba lớp tiếp giáp.

d. Bốn lớp tiếp giáp.

3.28 Về cấu tạo Triắc có mấy lớp tiếp giáp PN?



a. Một lớp tiếp giáp.

b. Hai lớp tiếp giáp.

c. Ba lớp tiếp giáp.

d. Bốn lớp tiếp giáp.

3.29 Nguyên lý hoạt động của Triắc có đặc điểm gì? a. Giống hai điốt mắc ngược đầu.

b. Giống hai tranzito mắc ngược đầu.

c. Giống hai SCR mắc ngược đầu.

d. Tất cả đều sai.

3.30 Trong kỹ thuật Triắc có công dụng gì? a. Khoá đóng mở hai chiều.

b. Điều khiển dòng điện xoay chiều.

c. Tất cả đều đúng .

d. Tất cả để sai.

KHẢO SÁT LINH KIỆN HỌ THYRISTOR 1. Nhận dạng, đo và kiểm tra các loại FET

Nhận dạng và đo kiểm tra diac, SCR, Triac - Đo kiểm tra Diac tốt xấu - Đo kiểm tra SCR tốt xấu. - Tiến hành xác định chân SCR theo các bước: Đo Ω xác định loại trừ được

chân A có đặc điểm là số Ω rất lớn so với 2 chân kia. Vặn đồng hồ ở thang đo Rx1 rồi đặt que đen ở chân A vừa xác định, que đỏ ở một trong 2 chân còn lại, kích chạm ngón tay vào chân A và chân còn lại, nếu kim lên mạnh thì que đỏ chỉ chân K.

Đo, kiểm tra các loại Thyristor nhận được và ghi vào bảng sau:


Thyristor1

Thyristor2

Thyristor3



2. Kiểm tra hoạt động SCR, Triac

Ráp mạch như hình sau:

- Cấp nguồn cho mạch - Nhấn công tắc S rồi buông ra sau đó nhận xét

------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------

Lắp mạch theo sơ đồ sau:

Ta mắc mạch trên để kiểm tra Triac. Nếu Triac tốt khi ta nhấn công tắc thì khi

buông ra bóng đèn vẫn sáng. Nhận xét kết quả:

------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------


Bài 5: Các mạch khuếch đại dùng Transistor Trang 128

BÀI 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR (Lý thuyết: 08h; Thực hành: 16h; Kiểm tra 02h)

Mục tiêu bài học: - Phân biệt ngõ vào và ra tín hiệu trên sơ đồ mạch điện và thực tế theo các

tiêu chuẩn mạch điện. - Kiểm tra chế độ làm việc của tranzito theo sơ đồ thiết kế. - Thiết kế các mạch khuếch đại dùng tranzito đơn giản theo yêu cầu kỹ thuật.

Nội dung của bài: Thời gian: 24h (LT: 8h; TH: 16h) 1. Mạch khuếch đại đơn. Thời gian: 6h

- Mạch mắc theo kiểu E-C. - Mạch mắc theo kiểu B-C. - Mạch mắc theo kiểu C-C.

2. Mạch ghép phức hợp. Thời gian: 10h - Mạch khuếch đại Cascode. - Mạch khuếch đại Dalington. - Mạch khuếch đại vi sai.

3. Mạch khuếch đại công suất Thời gian: 8h - Mạch khuếch đại đơn. - Mạch khuếch đại đẩy kéo.



BÀI 4.1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐƠN

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng :

1. Kiến thức: - Phân tích nguyên lý các mạch khuếch đại đơn giản.

2. Kỹ năng: - Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện. - Khảo sát các tính năng của mạch điện theo yêu cầu.

3. Thái độ: - Có tác phong công nghiệp, khả năng hoạt động độc lập, vận dụng sáng tạo và

linh hoạt kiến thức đã học vào các bài tập cụ thể sau này cũng như vào thực tiễn.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

II. ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC 1. Trang thiết bị

- Máy phát sóng âm tần, Dao động ký 2 tia. - Bàn thực hành điện tử. - Board cắm đa năng.

2. Dụng cụ - Bút thủ điện, động hồ vạn năng; - Kìm, tuôc- nơ –vít các loại.

3. Vật tư - Dây điện. - Các linh kiện điện tử.

III. NỘI DUNG BÀI HỌC

Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực, nó có tính khuếch đại, khi nói đến tính khuếch đại phải hiểu là tính làm cho công suất ngả ra của một tín hiệu phải lớn hơn công suất ngả vào. Chúng ta biết, công suất của tín hiệu tính theo công thức: P = V x I.

* Vậy công suất ngả vào sẽ là: Pin = Vin x Iin

* Và công suất ngả ra sẽ là: Pout = Vout x Iout

Mạch khuếch đại sẽ luôn phải cho: Pout >> Pin . Ở đây chúng ta thấy có 3 trường hợp:

Trường hợp 1: Pout >> Pin là do: Vout >> Vin và Iout >> Iin . Đây là kiểu khuếch đại vừa cho độ lợi điện áp vừa cho độ lợi dòng điện. Với transistor, kiểu mạch khuếch đại mà tín hiệu cho vào chân B lấy ra trên chân C sẽ thuộc trường hợp này.

Trường hợp 2: Pout >> Pin là do: Vout >> Vin và Iout gần bằng Iin . Đây là kiểu khuếch đại có độ lợi điện áp, không có độ lợi về dòng điện. Với transistor, kiểu mạch khuếch đại mà tín hiệu cho vào chân E và lấy tín hiệu ra trên chân C thuộc trường hợp này.

Trường hợp 3: Pout >> Pin là do: Vout gần bằng Vin , trong khi Iout >> Iin . Đây là kiểu khuếch đại có độ lợi về dòng không có độ lợi về điện áp. Với transistor, kiểu mạch


Bài 5: Các mạch khuếch đại dùng Transistor

.

masse.

chung.

chung.

chung.

. 4.1.1. MẠCH KHUẾCH ĐẠI E CHUNG (EC)

Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đC, mạch có sơ đồ như sau :

Mạch khuyếch đại điện áp mắc kiểu E chung, tín hiệu đtrên cực C.

Hình: 2.2


ùng Transistor

.

ẠCH KHUẾCH ĐẠI E CHUNG (EC)

ạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ ần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và l

Rg : là điện trở gánh

Rđt : Là điện trở định thi

Rpa : Là điện trở phân áp

ại điện áp mắc kiểu E chung, tín hiệu đưa vào c


Trang 130

C

.

i B

ạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ à lấy ra trên cực

ện trở gánh

ện trở định thiên

ở phân áp

ưa vào cực B và lấy ra



Ø Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung.

§ Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc.

§ Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, như vậy mạch khuyếch đại về điện áp.

§ Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng kể.

Tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào : vì khi điện áp tín hiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng => sụt áp trên Rg tăng => kết quả là điện áp chân C giảm, và ngược lại khi điện áp đầu vào giảm thì điện áp chân C lại tăng => vì vậy điện áp đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào. Mạch mắc theo kiểu E chung như trên được ứng dụng nhiều nhất trong thiết bị điện tử.

4.1.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI B CHUNG (BC)

Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C , chân B được thoát mass thông qua tụ.

Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế.

Mạch khuyếch đại kiểu B chung , khuyếch đại về điện áp và không khuyếch đại về dòng điện.

Ø Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung.

- Trở kháng ngả vào trên chân E nhỏ, nên rất phù hợp với loại micro điện động, dễ tạo được sự phối hợp đúng trở kháng, nhờ vậy công suất tín hiệu lấy vào sẽ cực đại. Trở kháng ngả ra lớn, nên cho độ lợi điện áp cao.

- Mạch khuếch đại lấy chân B làm chân chung cho độ lợi điện áp, không cho độ lợi dòng điện. Điện áp tín hiệu lấy ra trên chân C lớn hơn điện áp tín hiệu đưa vào ở chân E, nhưng dòng ngả vào là IE thì gần bằng dòng ngả ra IC nên không có độ lợi về dòng điện.

- Mạch khuếch đại không đảo pha. Khi tín hiệu làm điện áp chân E tăng thi điện áp tương ứng trên chân C cũng tăng và ngược lại, khi điện áp trên chân E giảm thì điện áp trên chân C cũng giảm theo.



4.1.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI C CHUNG (CC)

Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vvề phương diện xoay chiều thì dvào cực B và lấy ra trên cực E.

Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đ

Ø Đặc điểm của mạch khuyếch đại C chung .

- Tín hiệu đưa vào cực B v

-

.

- .

-

- Biên độ tín hiệu ra bằng bikhoảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhibấy nhiêu => vì vậy bi

- Tín hiệu ra cùng pha vra cũng tăng, điện áp v

- Cường độ của tín hiệu ra mạnh hkhi tín hiệu vào có biên đgấp β lần dòng IBE vì ICE = 50 lần thì khi dòng IBE tchính là dòng của tín hiệu đầu ra, nhđiện mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu v

- Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đtrước khi chia tín hiệu lđể khuyếch đại cho tín hinhiều trong các mạch ổn áp nguồn ( ta sẽ t


ùng Transistor

ẠCH KHUẾCH ĐẠI C CHUNG (CC)

ạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass hoặc dương ngu

ì dương nguồn tương đương với mass, tín hiệu đực E.

ạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E

ặc điểm của mạch khuyếch đại C chung .

ực B và lấy ra trên cực E

.

ộ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn luôn có giá trị ảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhiêu thì áp chân C c

ậy biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào .

pha với tín hiệu vào : Vì khi điện áp vào tăng => thũng tăng, điện áp vào giảm thì điện áp ra cũng giảm.

ờng độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiào có biên độ tăng => dòng IBE sẽ tăng => dòng

òng IBE vì ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ số khuyếch đại ì khi dòng IBE tăng 1mA => dòng ICE sẽ tăng 50mA, d

ủa tín hiệu đầu ra, như vậy tín hiệu đầu ra có cần so với tín hiệu vào.

ợc ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đớc khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh , người ta thường dùng m

cho tín hiệu khoẻ hơn . Ngoài ra mạch còn được ứng dụng rất ạch ổn áp nguồn ( ta sẽ tìm hiểu trong phần sau )


Trang 132

ương nguồn Lưu ý : ới mass, tín hiệu được đưa

ực E

ối BE luôn luôn có giá trị êu thì áp chân C cũng tăng

ào .

ào tăng => thì điện áp

ào nhiều lần : Vì òng ICE cũng tăng

ả sử Transistor có hệ số khuyếch đại β = ẽ tăng 50mA, dòng ICE

ậy tín hiệu đầu ra có cường độ dòng

ợc ứng dụng nhiều trong các mạch khuyếch đại đêm (Damper), ùng mạch Damper

ợc ứng dụng rất ểu trong phần sau )



IV. KHẢO SÁT CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐƠN 1. Lắp ráp mạch E chung

a. Sinh viên thực lắp mạch như hình 4.1.

Với VCC= 5VDC, R1=2,2K, R2=1M, R3=470, C1=C2=10µF, C3=100µF,

Q loại 2SC1815 (C1815). Vi được lấy từ máy phát sóng âm tần.

Ø Đo phân cực tĩnh:

Đo xác định kết quả phân cực theo bảng sau: VR1 VR2 VR3 VBE VBC VCE

Tính giá trị ICQ từ kết quả đo được như bảng trên:

ICQ =

- Tính hie.

- Viết và vẽ phương trình đường tải DC, AC.



- Xác định biên độ điện áp ra cực đại trên tải R1

Chú ý: Trong phần này, để đơn giản sinh viên chỉ cần lắp mạch phần DC, không cần nối dây nguồn Vi và các tụ điện.

Ø Chế độ AC: sinh viên thực hiện các bước sau: § Đo hệ số khuếch đại áp AV

Bước 1: Tắt nguồn DC, để hở tụ C2, Sinh viên lắp mạch hình4.1.

Bước 2: Bật nguồn DC, kiểm tra lại phân cực (Q phải ở chế độ khuếch đại).

Bước 3: Cho Vimax=50mV, tần số 1KHz, dạng Sin chuẩn (nếu tín hiệu ngõ ra bị méo dạng thì giảm nhỏ biên độ ngõ vào cho đến khi biên độ tín hiệu ra là sin chuẩn).

Bước 4: Kiểm tra dao động kí (OSC), dây đo, vị trí các núm điều chỉnh như: POS, Time/DIV, Volt/DIV, Mod… sao cho có thể hiển thị Vi trên OSC.

Bước c 5: Nối tụ C2 vào mạch, dùng OSC đo đồng thời tín hiệu Vi và Vout, tăng Vi đến khi nào Vout vừa méo (không còn dạng sin) thì ngừng tăng Vi.

Bước 6: Đọc các giá trị đỉnh của Vi, Vout (Vo) ghi vào bảng. Sau đó vẽ dạng sóng Vi, Vout trên cùng hệ trục tọa độ.

Vip Vop

Tính hệ số khuếch đại điện áp Av của mạch bằng cách: Đo AV = Vo/ Vi. Nhận xét. Sử dụng dao động ký đo vẽ dạng sóng vào Vi, ra Vo trên cùng hệ trục.

Vi, Vo

§ Đo tổng trở vào: Sinh viên thực hiện theo 1 trong 2 cách sau: Cách 1:

Bước 1: Tắt nguồn DC. Từ mạch hình 4.1 Sinh viên mắc nối tiếp biến trở VRi= 10K vào giữa tụ C2 và Ri.

Bước 2: Bật nguồn DC, dùng OSC quan sát dạng sóng vào và ra, điều chỉnh Vi sao cho Vo đủ lớn, không méo.

Bước 3: Dùng OSC quan sát đồng thời 2 tín hiệu tại hai đầu biến trở VRi so với mass. Chỉnh biến trở VRi cho tới khi thấy biên độ tín hiệu này giảm bằng ½ biên độ tín hiệu kia.

Bước 4: Tháo biến trở VRi ra khỏi mạch và đo giá trị của biến trở. Đây chính là tổng trở vào của mạch



Cách 2:

Xác định điện trở ngõ vào bằng cách nối nối tiếp ngõ vào với điện trở R1=100k. Điện áp ra lúc chưa mắc thêm R1 là V1, sau khi mắc thêm R1 là V2.

Tổng trở vào được tính: Zi = R1 / [( V1/V2) – 1] =

§ Đo tổng trở ra: Sinh viên thực hiện theo 1 trong 2 cách sau:

Cách 1: Sinh viên thực hiện các bước sau:

Bước 1: Từ mạch hình 4.1, sinh viên dùng OSC đo biên độ điện áp ngõ ra Vo, giá trị này gọi là Vo1.Giữ cố định Vi.

Bước 2: Mắc biến trở VRL =20K ở ngõ ra của mạch (song song với tải AC).

Bước 3: Dùng OSC quan sát Vo. Chỉnh biến trở VRL cho tới khi thấy biên độ tín hiệu ngõ ra giảm còn ½ so với biên độ Vo1.

Bước 4: Cắt biến trở VRL ra khỏi mạch và đo giá trị của biến trở. Đây chính là tổng trở ra của mạch.

Cách 2:

Xác định điện trở ngõ ra bằng cách đo điện áp ngõ ra lúc không tải V1, mắc một điện trở RL = 1K đo điện áp ra V2. Tổng trở ra được tính:

Zo = RL [(V1/V2) – 1] = ............................................................................................

b. Từ mạch phân cực hình 3.2a đã thực hiện ở bài 3, sinh viên hãy hoàn thiện mạch này trở thành mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ có tụ bypass điện trở cực E (Mạch phân cực phân áp).

Sinh viên thực hiện các thao tác tương tự như phần a để thực hiện yêu cầu sau:

- Đo phân cực.

- Vẽ Vi, Vo trên cùng một hệ trục tọa độ, tính Av của mạch.

- Đo Zi và Zo của mạch.

Nhận xét kết quả của câu a và câu b về độ lợi Av, Zi, Zo.



Vẽ đáp tuyến biên độ-tần số

Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào Vi, thay đổi tần số từ 0 đến 1MHz. Sử dụng dao động ký tìm biên độ ra Vo theo tần số. Ghi kết quả vào bảng.

f 0

Hz

50

Hz

1

KHz

5

Khz

50

KHz

100

KHz

200

KHz

500

KHz

1

MHz

Vo

a) Xác định tần số giới hạn dưới bằng cách tăng dần tần số máy phát cho đến khi điện áp ngõ ra giảm xuống còn 70,7% so với f = 5kHz. fL = ......................................

b) Xác định tần số giới hạn trên bằng cách tăng dần tần số máy phát cho đến khi điện áp ngõ ra giảm xuống còn 70,7% so với f = 5kHz. fH = ......................................

Vo f

2. Lắp ráp mạch C chung

a. Sinh viên thực lắp mạch như hình sau. Thực hiện tương tự như mạch E chung.






ICQ =

- Tính hie.






Ø Chế độ AC: sinh viên thực hiện các bước sau: § Đo hệ số khuếch đại áp AV







Vip Vop


Vi, Vo

§ Đo tổng trở vào:

Chú ý: Khi thực hiện đo tổng trở vào, ra của mạch khuếch đại sinh viên cần phải chọn giá trị biến trở đặt vào sao cho kết quả đo đạt chính xác nhất.

Sinh viên thực hiện theo 1 trong 2 cách sau: Cách 1:







Cách 2:









Cách 2:


Zo = RL [(V1/V2) – 1] = ............................................................................................





- Đo phân cực.






f 0

Hz

50

Hz

1

KHz

5

Khz

50

KHz

100

KHz

200

KHz

500

KHz

1

MHz

Vo



Vo f

3. Lắp ráp mạch B chung

a. Sinh viên thực lắp mạch như hình 4.1. Thực hiện tương tự như mạch E chung. RB1 = 15K ; RB2 = 6,8K ; RC = 1K , RE = 390 ; Q1: C1815;






ICQ =

- Tính hie.




Ø Chế độ AC: sinh viên thực hiện các bước sau:



§ Đo hệ số khuếch đại áp AV







Vip Vop


Vi, Vo

§ Đo tổng trở vào:

Chú ý: Khi thực hiện đo tổng trở vào, ra của mạch khuếch đại sinh viên cần phải chọn giá trị biến trở đặt vào sao cho kết quả đo đạt chính xác nhất. Sinh viên cần phải xem lại lý thuyết tính toán tổng trở vào, ra của mạch khuếch đại.

Sinh viên thực hiện theo 1 trong 2 cách sau: Cách 1:







Cách 2:









Cách 2:


Zo = RL [(V1/V2) – 1] = ............................................................................................



- Đo phân cực.








f 0

Hz

50

Hz

1

KHz

5

Khz

50

KHz

100

KHz

200

KHz

500

KHz

1

MHz

Vo



Vo f



BÀI 4.2: MẠCH GHÉP PHỨC HỢP

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng: 1. Kiến thức:

- Phân tích nguyên lý các mạch khuếch đại ghép phức hợp. 2. Kỹ năng:

- Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện. - Khảo sát các tính năng của mạch điện theo yêu cầu.








III. NỘI DUNG BÀI HỌC 4.2.1. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CASCODE

Mạch khuếch đại Cascode là mạch nhiều tấng ghép trực tiếp. Cấu hình này gồm 1 mạch transistor ghép kiểu CE và 1 mạch transistor ghép CB nối với nhau



Kiểu mạch khuếch đại 2 transistor liên lạc thẳng này hiện rất thông dụng, vì nó có nhiều ưu điểm, như:

* Độ ổn định nhiệt rất tốt.

* Hệ số khuếch đại cao, cho phép dùng đường hồi tiếp nghịch xâu.

* Đáp ứng biên tần tốt.

* Trở kháng ngả vào lớn, nên ít gây nặng tải lên nguồn tín hiệu.

Chúng ta thử tìm hiểu kiểu mạch khuếch đại này. Trong mạch:

* Q1 làm tầng khuếch đại 1. Trên chân C có điện trở định áp R1 (lấy lớn 22K). Trên chân E có điện trở định dòng R2 (1K). Chân B được cấp dòng phân cực qua R5 (56K), mức áp phân cực lấy từ chân E của Q2 nên có tác dụng hồi tiếp nghịch dùng để tăng độ ổn định nhiệt. Tụ C1 (10uF) dùng lấy tín hiệu cho chân B.

* Q2 là tầng khuếch đại 2. Trên chân C có điện trở định áp R3 (3.9K). Trên chân E có điện trở định dòng R4 (1K). Ngang R4 mắc tụ lọc lớn C4 (220uF) để bỏ tác dụng hồi tiếp nghịch AC trên chân E nhầm tăng cao độ lợi. Tín hiệu ra lấy trên chân C (với R3), qua tụ liện lạc C3 (10uF) cấp cho tải là R6 (20K). Người ta dùng tụ hồi tiếp nghịch AC C5 (5.6pF) để nén biên tín hiệu vùng tần cao, giữ cho mạch không bị tự kích ở vùng tần cao.



4.2.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI DARLINGTON

Chúng ta biết, trong chế tạo, một transistor cho độ lợi dòng lớn thì công suất không lớn, một transistor công suất lớn thì hệ số khuếch đại dòng nhỏ. Vậy để có các transistor vừa có công suất lớn, vừa có độ lợi dòng lớn, người ta dùng cách ghép phức hợp còn gọi là cách ghép Darlington.

Transistor Darlington có 4 kiểu ghép:

- NPN với NPN

- NPN với PNP

- PNP với PNP

- PNP với NPN

Ký hiệu:

Trong tổ hợp này, có thể thấy rằng, con transistor đầu tiên đóng vai trò quyết

định loại dẫn điện của cả tổ hợp (loại P hay loại N) ; con transistor thứ 2 đóng vai trò khuếch đại dòng điện. Hệ số khuếch đại của cả tổ hợp là gần bằng tích 2 cái beta của từng con transistor.

Đây là hình dáng thực tế, lấy ví dụ TIP142:



Trong sản xuất, thì người ta thcặp còn lại. Còn nếu mình tự mắc thkiểm tra tìm chân transistor darlington như transistor b

Do nó có hệ số khuếch đại cao, transistor Darlington thứng dụng điều khiển cần chịu đsuất lớn.

Hai transistor ghép Darlington s

- Hệ số khuếch đại d

- Tổng trở vào lớn.

- Tổng trở ra nhỏ.

- Điện áp phân cực đầu

Với ghép nối Darlington ở hcủa Transistor 2. Lợi ích của việc ghép nối nmạch.

Với mạch khuyếch đại 1 transistor bđến cực B của transistor. Tuy nhikhông xác định (lập lòe).


ùng Transistor

ời ta thường sản xuất cặp npn-npn với pnpự mắc thì có thể mắc tùy ý theo thiết kế của m

darlington như transistor bình thường.

ệ số khuếch đại cao, transistor Darlington thường được dứng dụng điều khiển cần chịu được dòng tải lớn, hoặc trong các mạch khuếch đại công

Hai transistor ghép Darlington sẽ tương tự như 1 Trans duy nhất có đặc điểm:

ệ số khuếch đại dòng điện gần bằng tích 2 hệ số của 2 con th

ện áp phân cực đầu vào tăng gần gấp đôi.

ới ghép nối Darlington ở hình dưới, cực E của transistor 1 được nối vủa Transistor 2. Lợi ích của việc ghép nối này là gia tăng hệ số khuyếch đại của

ới mạch khuyếch đại 1 transistor bên dưới, khi contact được nhấn

ến cực B của transistor. Tuy nhiên, do dòng ở cực B bé, nên trạng thái của đ


Trang 148

ới pnp-pnp, ít thấy 2 ết kế của mình. Cách

ợc dùng trong các ải lớn, hoặc trong các mạch khuếch đại công

.

ất có đặc điểm:

ện gần bằng tích 2 hệ số của 2 con thành phần.

ợc nối vào cực B ệ số khuyếch đại của

ợc nhấn, áp (9v) sẽ ạng thái của đèn là


Bài 4: Các mạch khuếch đại d

Với ghép nối Darlington, dnên trạng thái đèn đầu ra l

4.2.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI- Một mạch khuếch đại vi sai căn bản ở trạng thái cân bằng có dạng:

- Có 2 phương pháp l

§ Phương pháp ng

§ Phương pháp ng

- Mạch được phân cực bằng 2 nguồn điện thế đối xứng (âm, d

điện

thế ở cực nền bằng 0 volt.

- Người ta phân biệt 3 tr

a. Tín hiệu vào cùng biên đ

- Do mạch đối xứng, tín hiệu ở ng

§ Như vậy: va = A

§ Trong đó AC là đ

Ngh

ạch khuếch đại dùng Transistor

ới ghép nối Darlington, dòng ở cực B được khuyếch đại thông qua transistor 1

ầu ra là xác định.

ẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI ột mạch khuếch đại vi sai căn bản ở trạng thái cân bằng có dạng:

Có 2 phương pháp lấy tín hiệu ra:

Phương pháp ngõ ra vi sai: Tín hiệu được lấy ra giữa 2 cực thu.

Phương pháp ngõ ra đơn cực: Tín hiệu được lấy giữa một cực thu v

ợc phân cực bằng 2 nguồn điện thế đối xứng (âm, d

ế ở cực nền bằng 0 volt.

ời ta phân biệt 3 trường hợp:

u vào cùng biên độ và cùng pha (v1 = v2 ) :

ạch đối xứng, tín hiệu ở ngõ ra va = vb

ậy: va = AC . v1

vb = A c . v2

Trong đó AC là độ khuếch đại của một transistor và đư

Hình: 4.1


Trang 149

ợc khuyếch đại thông qua transistor 1

ột mạch khuếch đại vi sai căn bản ở trạng thái cân bằng có dạng:

ợc lấy ra giữa 2 cực thu.

ợc lấy giữa một cực thu và mass.

ợc phân cực bằng 2 nguồn điện thế đối xứng (âm, dương) để có các

à được gọi là độ lợi cho



tín

hiệu chung (common mode gain).

- Do v1 = v2 nên va = vb. Vậy tín hiệu ngõ ra vi sai: va - vb =0.

b. Tín hiệu vào có dạng vi sai:

- Lúc này v1 = -v2 (cùng biên độ nhưng ngược pha).

- Lúc đó: va = -v b.

- Do v1 = -v2 nên khi Q1 chạy mạnh thì Q2 chạy yếu và ngược lại nên v = vb.

- Người ta định nghĩa:

va - v b = A VS( v1 - v 2 )

Av: được gọi là độ lợi cho tín hiệu vi sai (differential mode gain). Như vậy ta

thấy với ngõ ra vi sai, mạch chỉ khuếch đại tín hiệu vào vi sai (khác nhau ở hai ngõ

vào) mà không khuếch đại tín hiệu vào chung (thành phần giống nhau).

c. Tín hiệu vào bất kỳ:

Người ta định nghĩa:

- Thành phần chung của v1 và v2 là:

- Thành phần vi sai của v1 và v2 là:

Vvs = v1 - v2

§ Thành phần chung được khuếch đại bởi AC (ngỏ ra đơn cực) còn thành

phần vi sai được khuếch đại bởi A vs.

§ Thông thường |A VS| >>|A C|.

d. Trạng thái mất cân bằng:

- Khi mạch mất cân bằng thì không còn duy trì được sự đối xứng. Hậu quả trầm

trọng nhất là thành phần chung có thể tạo ra tín hiệu vi sai ở ngõ ra.

* Một số nguyên nhân chính:

§ Các linh kiện thụ động như điện trở, tụ điện ... không thật sự bằng nhau và

đồng chất.

§ Các linh kiện tác động như diode, transistor.. không hoàn toàn giống nhau.

* Biện pháp ổn định:



§ Lựa chọn thật kỹ linh kiện.

§ Giữ dòng điện phân cực nhỏ để sai số về điện trở tạo ra điện thế vi sai nhỏ.

§ Thiết kế CMRR (tỉ số nén đồng pha) có trị số thật lớn.

CMRR =AvAvs

Avs: Độ lợi điện áp vi sai.

Av: Độ lợi điện áp đồng pha

§ Thêm biến trở R'E để cân bằng dòng điện phân cực.

§ Chế tạo theo phương pháp vi mạch.

Hình: 4.2



IV. KHẢO SÁT MẠCH GHÉP PHỨC HỢP 1. Khảo sát mạch khuếch đại ghép Cascode:

Sinh viên mắc mạch điện như hình:

Bước 1: Cấp Vi’ là tín hiệu hình Sin, biên độ 1V, tần số 1KHz vào tại A.

Bước 2: Nối 2 điểm B1 và B2. Dùng OSC đo tín hiệu ra Vo ở kênh 1, tiếp tục chỉnh

các biến trở sao cho Vo đạt lớn nhất nhưng không bị méo.

Bước 3: Xác định Av:

- Dùng OSC đo Vi tại B, Vo tại C ở 2 kênh 1 và kênh 2. Vẽ lại dạng sóng và

nhận xét về độ lệch pha và biên độ của Vi và Vo



- Sau đó tính Av theo công thức:

Bước 4: Xác định Zi:

- Mắc nối tiếp điện trở Rv=47Ω giữa B1 và B2, sau đó tính Zi:

!" # $%

- Với: V1 là giá trị điện áp ngõ ra tại B1

V2 là giá trị điện áp ngõ ra tại B2

Chú ý: Các thông số V1, V2 phải được đo bằng OSC.

Bước 5: Xác định Zo:

& '!" # $(

- Với : Vo1 là điện áp tại ngõ ra C khi chưa mắc RL

Vo2 là điện áp tai ngõ ra C khi đã mắc RL = 2.2KΩ

Bước 6: Xác định góc lệch pha φ

- Dùng OSC đo Vi, Vo và cho hiển thị cùng lúc ở 2 kênh 1,2

- Xác định góc lệch pha theo công thức :

) *+ , -./

- Với: T là chu kỳ của tín hiệu

φ là góc lệch pha

a là độ lệch về thời gian

Bước 7: Xác định tần số cắt dưới và tần số cắt dưới :

- Giữ nguyên biên độ nhưng thay đổi tần số của tín hiệu vào Vi, quan sát tín hiệu

ngõ ra Vo trên OSC. Giảm tần số của Vi đến khi Vo giảm bằng ($012)Vo thì dừng lại,

đo giá trị tần số tại vị trí hiện hành, đó chính là tần số cắt dưới fL.

- Giữ nguyên biên độ nhưng thay đổi tần số của tín hiệu vào Vi, quan sát tín hiệu ngõ

ra Vo trên OSC. Tăng tần số của Vi đến khi Vo giảm bằng ($012)Vo thì dừng lại, đo

giá trị tần số tại vị trí hiện hành, đó chính là tần số cắt trên fH.

Bước 8: Vẽ đáp tuyến biên độ - tần số

- Giữ nguyên biên độ, thay đổi tần số của tín hiệu vàoVi và lập bảng kết quả như



sau:

F (Hz) 10 50 200 500 1K 10K 50K 100K 200K 500K 1M 2M

Vo

Vi

Av

Av%

- Từ bảng kết quả vẽ đáp tuyến biên độ - tần số.

Bước 10: Lập bảng tổng kết

Thông

số

Av Ai Zi Zo fL fH φ

Kết quả

đo

- Sau khi thực hiện xong các bước trên, các nhóm cho nhận xét

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------

2. Khảo sát mạch khuếch đại ghép Darlington mắc CE:



- Ráp mạch như hình sau:

- Chỉnh biến trở để T2 dẫn ở chế độ khuếch đại. Đo dòng IB của T1 & IE của T2.

- Tính β của transistor tương đương = β1xβ2 = IE2/IB1 = ...........................

- Chỉnh máy phát sóng phát tín hiệu sin, tần số 5 kHz, biên độ 1V. Đo điện áp tại

A.

- Nối A với B. Đo điện áp tại C. Chỉnh biên độ máy phát đến khi tín hiệu ra tại C

không bị méo. Đo VA = .................................. Đo VC = ..............................

Tính AV = ............................

- Xác định tần số giới hạn trên bằng cách tăng dần tần số máy phát cho đến khi

điện áp ngõ ra giảm xuống còn 70,7 % so với f = 5kHz. fH =

.....................................

- Xác định điện trở ngõ vào bằng cách nối nối tiếp ngõ vào với điện trở R1=100k .

Đo điện áp vào từ máy phát sóng giá trị V1 và điện áp sau R1 được giá trị V2.

Điện trở ngõ vào được tính:

Zi = R1 / [( V1/V2) – 1] = .......................................................................................

- Xác định điện trở ngõ ra bằng cách đo điện áp ngõ ra lúc không tải V1, mắc một

điện trở RL = 1K đo điện áp ra V2. Điện trở ra được tính:

Zo = RL [(V1/V2) – 1] = .......................................................................................

3. Khảo sát mạch khuếch đại ghép Darlington mắc CC a. Mắc mạch như hình sau

b. Làm lại các bước như câu 1

Tính β của transistor tương đương = β1xβ2 = IE2/IB1 = ........................

- Đo VA = .

- Đo VC = .......................................... - Tính AV = .......................................

- fH =..................................................

- fL = ....................................................................................

- Zi = R1 / [( V1/V2) – 1] = ..................................................

- Zo = RL [(V1/V2) – 1] = .......................

4. Khảo sát mạch khuếch đại ghép vi sai Các bước thực hiện:

- Mắc mạch như hình 4.10

- Chỉnh biến trở VR1 ở vị trí sao cho điện áp tại A bằng 4V, thay đổi điện áp tại B

theo bảng sau, đo điện áp tại VCD (chú ý sử dụng Digital VOM). Và xác lập hệ

số khuếch đại vi sai theo biểu thức K= Vo/VI với Vo = VCD và Vi = VA -



VB.(Chú ý khi thực hiện phải kiểm tra cả hai transistor phải ở chế độ khuếch đại

do đó có thể thay đổi giá trị điện áp tại A và các thông số điện áp tại B).

VB(V) 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8

VCD(V)

KV

- Chỉnh máy phát sóng phát tín hiệu sin – tần số 1 kHz – biên độ 10 mV

- Chỉnh biến trở VR2 sao cho điện áp tại VCD = 0. Nối ngõ ra máy phát sóng với

E. Dùng dao động ký đo điện áp tại D, thay đổi biên độ tín hiệu vào đến khi tín

hiệu ra tại D bắt đầu méo. Xác định hệ số khuếch đại K = Vo/Vi.

- Chỉnh biến trở VR2 sao cho điện áp tại VB = 5V. Nối ngõ ra máy phát sóng với

E. Dùng dao động ký đo điện áp tại D, thay đổi biên độ tín hiệu vào đến khi tín

hiêu ra tại D bắt đầu méo. Xác định hệ số khuếch đại K = Vo/Vi.



BÀI 4.3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng :

1. Kiến thức: - Phân tích nguyên lý các mạch khuếch đại đơn giản.

2. Kỹ năng: - Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện. - Khảo sát các tính năng của mạch điện theo yêu cầu.






2. Dụng cụ - Bút thủ điện, động hồ vạn năng; - Kìm, tuôc- nơ-vít các loại.


III. NỘI DUNG BÀI HỌC

Các mạch khuếch đại đã được nghiên cứu ở bài trước, tín hiệu ra của các mạch

đều nhỏ (dòng và áp tín hiệu). Để tín hiệu ra đủ lớn đáp ứng yêu cầu điều khiển các tải,

Ví dụ như loa, môtơ, bóng đèn...ta phải dùng đến các mạch khuếch đại công suất. để

tín hiệu ra có công suất lớn đáp ứng các yêu cầy về kỹ thuật của tảI như độ méo phi

tuyến, hiệu suất làm việc…vì thế mạch công suất phải được nghiên cứu khác các mạch

trước đó.

Vậy tầng công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại. Nó có nhiệm

vụ cho ra tải một công suất lớn nhất có thể, với độ méo cho phép và đảm bảo hiệu suất

cao.

Do khuếch đại tín hiệu lớn, Tranzior làm việc trong vùng không tuyến tính nên

không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ nghiên cứu mà phải dùng đồ thị.

4.3.1.2. Phân loại: Tầng công suất có thể làm việc ở chế độ A, B, A B, Và C, D tuỳ thuộc vào chế đô công tác của Tranzito .



∗ Chế độ A: Là chế độ khuếch đại cả hai bán kỳ (Dương và Âm của tín hiệu hìn

sin) ngõ vào.Chế độ này có hiệu suất thấp (Với tải điện trở dưới 25%)nhưng méo phi

tuyến nhỏ nhất, nên được dùng trong các trường hợp đặc biệt.

∗ Chế độ B: Là chế độ khuếch đại một bán kỳ của tín hiệu hìn sin ngõ vào, đây là

chế độ có hhiệu suất lớn (η=78%), tuy méo xuyên giao lớn nhưng có thể khắc phục

bằng cách kết hợp với chế độ AB và dùng hồi tiếp âm.

∗ Chế độ AB:Có tính chất chuyển tiếp giữa A và B. Nó có dòng tĩnh nhỏ để tham gia vào việc giảm méo lúc tín hiệu vào có biên độ nhỏ.

∗ Chế độ C: Khuếch đại tín hiệu ra nhỏ hơn nửa tín hiệu sin, có hiệu suất khá cao

(> 78%)nhưng méo rất lớn. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại cao tần có tải là

khung cộng hưởng để chọn lọc sóng đài mong muốn và để có hiệu suất cao.

∗ Chế độ D: Tranzito làm việc như một khoá điện tử đóng mở. Dưới tác dụng

của tín hiệu vào điều khiển Tranzito thông bão hoà là khoá đóng, dòng điện chạy qua

tranzito IC đạt giá trị cực đại, còn khoá mở khi Tranzito ngắt dòng qua Tranzito

bằng không IC =0.

Ngoài cách phân loại như trên thực tế phân tích mạch trong sửa chữa người ta có

thể chia mạch khuếch đại công suất làm hai nhóm. Các mạch khuếch đại công suất

được dùng một Tranzito gọi là khuếch đại đơn, Các mạch khuếch đại công suất dùng

nhiều Tranzito gọi là khuếch đại kép.

4.3.1. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐƠN CHẾ ĐỘ A 4.3.1.1. Mạch khuếch đại công suất đơn cơ bản.

Trong mạch điện dùng một Transistor ráp Kiểu E chung, tải đặt trực tiếp tại cực

C.

Thông thường tải có trị số điện trở nhỏ để khi nhận dòng điện lớn sẽ cho ra công suất lớn, vì công suất tỉ lệ với bình phương dòng điện theo công thức:

P = R.I2.

Hình 4.20: Mạch công suất cơ bản

+VCC=12V

VS RB2 RE=8Ω

Tải 8Ω RB1

C



Ví dụ: Tải loa trong các máy khuyếch âm thường có tổng trở là 4Ω, 8Ω hay 16Ω.

Giả thiết tải có điện trở RL = 8Ω, RE = 8Ω và VCC = 12V như hình vẽ 4.20 Transistor khuyếch đại chế độ A sẽ có:

Như vậy điểm làm việc tĩnh của Transistor có toạ độ là Q(VCE = 6V, IC = 375mA)

Khảo sát dạng sóng trên đặc tuyến ngõ ra ở hình vẽ 4.20 ta có:

Công suất xoay chiều ra trên tải RL và RE là công suất hiệu dụng được tính theo công thức:

Công suất xoay chiều ra trên tải RL là:

1 112 6

2 2CC CCV V V V= = =

12

1 1 12. . 375

2 2 8 8

CC CCCC CE

CL E L E

CC

L E

V VV VI

R R R R

VmA

R R

−−= =

+ +

= = =+ +

max

max

max

max

2 750

2 12

375 0,375

6Ce

C C

CE Ce

C

I i mA

V V V

i mA A

V V

∆ = =

∆ = =

⇒ = =

=

max max0max max max

1.

22 2Ce C

Ce C

V iP V i= = 1

6.0,375 1,1252

W= =

2 20,375

8 0,5622 2

C maxmax L

iP R W

= = =

VCemax

∆IC

∆VCE

VCE (V)

Q

IC (mA) 750

375

0

ICmax

6 12

Hình 4.21: Dạng sóng trên đặc tuyến ngõ ra



Công suất tiêu tán nhiệt trung bình trên Transistor là:

Công suất nhiệt trung bình trên tải RE là:

Đối với chế độ A do VCE = 1/2VCC nên công suất PD = PR.

Công suất điện được cung cấp bởi nguồn VCC là:

Hiệu suất của mạch là:

Trường hợp không có RE thì hiệu suất của mạch là:

Đây là hiệu suất tối đa có thể nhận được trên tải đối với mạch khuyếch đại công suất chế độ A theo sơ đồ cơ bản hình 4.20.

Nhận xét: Điện trở RE trong mạch công suất nhận dòng điện tải rất lớn nên tiêu hao công suất cũng rất lớn một cách vô ích. Trong các mạch khuyếch đại công suất như trên người ta thường không dùng điện trở RE, trường hợp cần dùng RE để ổn định nhiệt thì chỉ chọn trị số RE rất nhỏ so với tải RL để công suất tiêu hao trên RE không đáng kể.

Do tải thường có trị số điện trở nhở nên dòng điện tĩnh qua Transistor rất lớn, trị số này có thể quá giá trị ICmax của 1 số Transistor trong khi công suất tiêu tán thực sự không lớn lắm.

Mạch khuyếch đại chế độ A có hiệu suất thấp(η ≤ 25%). Để cải tiến người ta dùng mạch khuyếch đại chế độ A có biến áp ra.

4.3.1.2. Mạch khuyếch đại công suất chế độ A có biến áp ra.

Mạch điện hình 4.22 là mạch khuyếch đại công suất dùng biến áp đưa ra tín hiệu xoay chiều ở ngõ ra của Transistor ra tải RL

Bộ biến áp có 3 tỉ lệ theo số vòng dây N1 ở sơ cấp và N2 ở thứ cấp là:

2 21 1 1 1 12. . . . 2,25

2 2 4 4 8 8CCCC

D C CE CCL E L E

V VP I V V W

R R R R= = = = =

+ + +

( )2

2 1.

2CC

CR L E L EL E

VP R R I R R

R R

= + = + +

2 21 1 12. . 2, 25

4 4 8 8CC

RL E

VP W

R R⇒ = = =

+ +

2 2

2 2

1 1. .

4 4

1 1 12

CC CCCC D r

L E L E

V VP P P

R R R R

V

= + = ++ +

2 21 1 12. . 4,5

2 2 8 8CC

CCL E

VP W

R R⇒ = = =

+ +

0 0,562.100% .100% 12,5%

4,5max

CC

PP

η = = =

0 1,125.100% .100% 25%

4,5MAX

CC

PP

η = = =



Tỉ lệ về điện:

Tỉ lệ về cường độ dòng điện:

Tỉ lệ về công suất:

Tỉ lệ về tổng trở:

Các giá trị điện áp, dòng điện, công suất trong các tỉ lệ trên là giá trị hiệu dụng. Nếu tải nối trực tiếp vào cực C của Transistor như trong hình 4.20 thì công suất

PR là công suất nhiệt tiêu hao vô ích trên tải RE. Muốn tăng hiệu suất cho mạch khuyếch đại người ta dùng biến áp ở ngõ ra để loại bỏ công suất PR.

Bây giờ tải RL đặt ở thứ cấp nên trong tính toán phải quy đổi về tải ở sơ cấp gọi là RL và tính theo tỉ lệ về tổng trở.

Ta có: suy ra:

Ví dụ: Tải RL = 8Ω, biến áp ra có tỉ

lệ =25 thì tải quy về sơ cấp là:

1 1

2 2

V NV N

=

1 1

2 2

I NI N=

1

2

1PP=

2

1 1

2 2

Z NZ N

=

2,1 1

2 2

L

L

R Z NR Z N

= =

2

, 1

2

L L

NR R

N

=

1

2

NN

IC (mA) PDmax

2VCC RL

VCC 2VCC

Q Đường tải động IC

0

∆IC

∆VCE

VCE

Đường tải chính

Hình 4.23: Đặc tuyến ngõ ra với tải tĩnh và tải động

V

+VCC

RB1 RL

RB2

C

Hình 4.22: Khuyếch đại có biến áp ra



Khi xét trạng thái một chiều Thì điện trở của cuộn sơ cấp chính là điện trở của cuộn dây đồng quấn cuộn sơ cấp có trị số rất nhỏ chỉ khoảng vài chục ôm. Như vậy đường tải tĩnh có trị số điện trở rất nhỏ(vài chục ôm) nên là đường gần như thẳng đứng (hơi nghiêng về phía trái). Từ điểm VCE = VCC kẻ thẳng lên, đường tải động có điện trở R,

L rất lớn hơn hàng trăm lần(vài kilôôm) nên có cường độ dốc nghiêng như hình vẽ 4.23.

Để tận dụng công suất tiêu tán cực đại của Transistor, thường chọn điểm hoạt động Q là giao điểm giữa đường tải tĩnh và đường công suất PDmax . Đường tải động sẽ cắt trục hoành ở trị số VCE = 2VCC và cắt trục tung ở trị số:

(hình 4.23).

Qua đặc tuyến cổng ra với đường tải động ta nhận thấy khoảng biến thiên điện áp ra ∆VCE bây giờ là từ 0 vôn đến 2VCC nghĩa là tăng gấp 2 lần so với mạch cơ bản không có biến áp ra.

Ta có:

Công suất ra trên tải là: (xét ở sơ cấp)

Trong mạch này cuộn sơ cấp có điện trở một chiều nhỏ không đáng kể nên công suất tiêu hao trên điện trở của cuộn dây PR xem như bằng không.

Công suất điện được cung cấp bởi nguồn VCC là:

Hiệu suất của mạch là:

Như vậy khi có biến áp ở cổng ra hiệu suất của mạch đã được tăng lên từ 25%

thành 50%.

Trong thực tế vẫn có công suất tiêu hao trên điện trở một chiều của cuộn sơ cấp nên vẫn có PR và các biến áp có hiệu suất tối đa khoảng 80% đến 90% (do tổn hao trong mạch từ) nên hiệu suất của mạch khuyếch đại công suất có biến áp ra cũng chỉ đạt khoảng 35%.

* Bài toán phân tích mạch: Với mạch khuyếch đại công suất cụ thể, tính các thông số kỹ thuật của mạch như sau:

Tính điện áp phân cực VB:

( )2

2, 1

2

8 25 5L L

NR R

N

= = = ΚΩ

max ,

2 CCC

L

VI

R=

2CE CCV V∆ = maxCe CCV V⇒ =2 CC

CL

VI

R∆ = max ,

CCC

L

Vi

R⇒ =

2, max max0 ,.

22 2CCC CE

maxL

i V VP

R= =

2

,

CCCC D

L

VP P

R= =

2

, ,0

2

,

2 .100% 50%

CC

max L

CCCC

L

VP R

VPR

η = = =

2

1 2

0,82. 12. 3, 25

2,2 0,82B

B CCB B

RV V V

R R≈ ≈ =

+ +



Tính dòng điện :

Công suất ra trên tải sơ cấp:

Công suất điện cung cấp cho mạch bởi nguồn VCC:

Tổng trở tải quy về sơ cấp:

Với tổng trở là loa có RL = 4Ω ta có thể tính tỉ lệ của biến áp ra loa là:

suy ra:

* Bài toán tổng hợp mạch (còn gọi là thiết kế mạch)

Tính chọn linh kiện cho mạch khuyếch đại công suất ra là 5W tổng trở ra loa là4Ω, nguồn VCC = 12 V chọn sơ đồ giống như hình vẽ 4.24 xong. Phải tính lại trị số của linh kiện. Giả thiết có biến áp lý tưởng và tổn hao công suất trên cuộn sơ cấp không đáng kể nên mạch có hiệu suất là:

Công suất điện cung cấp cho mạch bởi nguồn VCC:

Tính dòng điện tĩnh IC:

Điện trở quy về sơ cấp:

Tỉ lệ của biến áp là:

3, 25 0,754

47B BE

C EE

V VI I mA

R− −

≅ = = =

, 30

1 1. .12.54.10 0,324

2 2Max CC CP V I W−= = =

354.10 .12 0,648D CC C CCP P I V W−= = = =

,3

12220

54.10CC

L

C

VR

I −= = ≈ Ω

2,1 1

2 2

22055

4L

L

Z R NZ R N

= = = ≈

1

2

7,5NN

≈

50%η =

,0

0

510

0,5P

P Wη

= = =

10830

12D

CCC

PI mA

V= ≈

, 1215

0,83CC

L

C

VR

I= = ≈ Ω

VS

+VCC =

RB1 = 2,2K

RL =

C =

Hình 4.24: Mạch công suất tiêu biểu

R=47C=47µF

RB2=820Ω



lần.

Ta chọn điện áp VE = 1vôn thì:

.

Chọn Transistor khuyếch đại có β = 80 thì:

Để mạch được phân cực ổn định ta chọn dòng điện qua cầu phân áp RB1 và RB2 là IRB = 10IB.

Như vậy:

Tính điện trở RB2:

Tính điện trở RB1:

Tụ điện liên lạc thường được chọn C = 5µF ÷ 10µF.

Tụ điện phân dòng CE thường được chọn CE = 47µF ÷ 100µF.

Nhận xét: Qua các mạch phân tích mạch trên cho ta thấy ở mọi thời điểm, mạch khuyếch đại liên tục nhận công suất điện từ nguồn VCC. Khi mạch ở trạng thái tĩnh thì toàn bộ công suất PD = ICVCC chỉ là công suất tiêu tán để đốt nóng transistor một cách vô ích. Mạch chỉ có hiệu suất cao khi tín hiệu vào có biên độ lớn, lúc đó công suất của nguồn VCC được cung cấp ra trên tải, hiệu suất tối đa của mạch này chỉ đạt mức 50%.

Để tăng hiệu suất lên cao hơn người ta giảm dòng tĩnh IC bằng cách đặt điểm làm việc về gần mức ngưng dẫn btheo kiểu khuyếch đại chế độ B hay AB.

4.3.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐẨY KÉO

Mạch khuyếch đại chế độ B có mức phân cực VBE = 0 nên trong mạch điện hình vẽ

4.25, hai transistor T1 và T2 Không được phân cực.

Mạch khuyếch đại chế độ B chỉ khuyếch đại được một bán chu kỳ nên tầng công suất chế độ B phải cùng 2 Transistor T1 và T2 để luân phiên khuyếch đại sẽ tạo lại đủ hai bán kỳ trên tải. Để thực hiện được điều này cần dùng hai biến áp gồm TR1 là biến áp đảo pha(còn gọi là biến áp thúc hay lái do chữ Driver) và TR2 là biến áp cổng ra.

,1

2

152

4L

L

N RN R

= = ≈

11,2

0,83E

EC

VR

I≅ = = Ω

10,3CB

II mA

β= =

10 10.10,3 103RB BI I mA= = =

2

0,7 1 0,716 .

0,103B E

BRB RB

V VR

I I+ +

= = = = Ω

1

12 1,7100

0,103CC B

BRB

V VR

I− −

≅ = = Ω

Hình 4.25: Mạch khuyếch đại công suất chế độ B

+VC

TR1 TR2 T2

T1

IC

IC

+VC



Biến áp TR1 có cuộn thứ cấp 3 đầu ra với đầu giữa nối mas nên tín hiệu xoay chiều trên hai đầu ra là 2 tín hiệu đảo pha nhau(như hình vẽ 4.25).

Khi T1 nhận được bán kỳ dương làm cho Transistor được phân cực nên T1 dẫn điện và có dòng IC1, qua nửa cuộn trên cuộn sơ cấp biến áp TR2. Lúc đó T2 nhận được bán kỳ âm nên T2 không được phân cực sẽ ngưng dẫn.

Khi T1 nhận được bán kỳ âm làm T1 không được phân cực nên T1 ngưng dẫn. Lúc đó T2 nhận được bán kỳ dương làm Transistor được phân cực nên T2 dẫn điện và có dòng IC2 qua nửa cuộn dướicủa cuộn sơ cấp biến áp TR2.

Như vậy hai Transistor T1 và T2 sẽ luân phiên dẫn điện để tạo 2 dòng điện IC1 và IC2 chạy luân phiên ngược chiều nhau trong cuộn sơ cấp biến áp. Khi 2 dòng điện này cảm ứng sang thứ cấp sẽ cho đủ 2 bán kỳ vào tải.

Hình vẽ 4.26 là đặc tuyến cổng ra của mạch công suất chế độ B, điểm làm việc tĩnh Q là điểm cắt trục hoành ở điểm VCC, đường tải tĩnh gần như thẳng đứng từ điểm Q song song với trục tung vì điện trở cuộn sơ cấp nhỏ.

Để có công suất lớn nhất thì đường tải động là đường thẳng từ Q vẽ tiếp xúc với đường

công suất tiêu tán cực đại PDmax tại điểm Q với toạ độ.

Đường tải động cắt trục tung tại điểm . Tải R,L là tải RL được quy về sơ cấp

nhưng chỉ xét nửa cuộn trên hoặc dưới. Nếu nửa số vòng dây của nửa cuộn sơ cấp là N1 vấn số vòng dây thứ cấp là N2 thì:

,2CC

CL

VI

R=

2CC

CE

VV =

max ,CC

CL

VI

R=

2 2,,1 1

2 2

LL L

L

R N NR R

R N N

= ⇒ =

VCC

2R,L

VCC

R,L

Đường tải động

∆IC

IC (mA)

VCE (V) VCC

2

VCC

Q,

PDmax Đường tải tĩnh

Hình 4.26: Đặc tuyến cổng ra của mạch công suất chế độ B



Điểm Q tiếp xúc với đường công suất cực đại PDmax nên ở điểm này công suất tiêu tán

cũng chính là PDmax. Ta có:

Như vậy nếu ở một Transistor với PDmax cụ thể thì khi chọn nguồn VCC ta sẽ tính được tải R,

L để chọn tiếp biến áp và tải RL ở thứ cấp.

Theo đặc tuyến ra ở hình 4.23 ta có:

(vì chỉ có một bán chu kỳ)

(vì chỉ có một bán chu kỳ)

Như vậy công suất ra tải cực đại do hai Transistor cung cấp là:

Ở trạng thái tĩnh hai transistor không tiêu hao điện, khi khuyếch đại thì dòng điện đốt

nóng transistor chính là dòng điện IC ở trị số trung bình là:

Công suất điện cung cấp cho mạch bởi nguồn VCC là:

Suy ra hiệu suất cực đại của mạch là:

2

max , ,. .2 2 4

CCCC CCD C CE

L L

V V VP I V

R R= = =

max ,CC

C CL

VI i

R∆ = =

maxCE Ce CCV V V∆ = =

2max max

0 ,,. .

22 2 2. 2CCC Ce CC CC

LL

i V V V VP

RR= = =

max,

C CCC

L

I VI

Rπ π= =

2

, ,

22 . 2 . . CCCC

CC CC C CC CCL L

V VP V I V P

R Rπ π= = ⇒ =

2

, ,0

2

,

2.100% .100% .100% 78,5%2 4

.

CC

L

CCCC

L

VP R

VPR

πη η

π

= = = ⇒ =

VBE1 VBE2

IB1

IB2

Dạng tín hiệu vào

Dạng tín hiệu ra

Biến dạng

VY VY

Hình 4.27



Như vậy mạch khuyếch đại chế độ B có hiệu suất cao hơn (η = 78,5%) so với mạch khuyếch đại chế độ A (η = 50%).

Tuy nhiên khuyếch đại chế độ B có nhược điểm rất lớn là tín hiệu ra bị biến dạng xuyên trục vì phân cực VBE = 0V thì tín hiệu trong khoảng điện áp từ 0V đến VY, hai transistor vẫn chưa dẫn điện. Khi điện áp vượt quá trị số VY thì hai transistor mới dẫn điện và khuyếch đại. Hình vẽ 4.27 cho ta thấy dạng tín hiệu ra bị biến dạng xuyên trục (Crossover – Distortion).Dạng dòng điện IB1-IB2 cũng chính là dạng dòng điện IC1-IC2 và là dạng tín hiệu ra bị biến dạng xuyên trục. Đây chính là lý do mạch công suất chế độ B không được sử dụng.

IV. KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Lắp mạch theo sơ đồ sau:

Mạch khuếch đại công suất âm tần



CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 4

Hãy lựa chọn phương án đúng để trả lời các câu hỏi dưới đây bằng cách tô

đen vào ô vuông thích hợp:


4.1 Mắc tranzito như thế nào để có tổng trở vào nhỏ nhất? a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch.

4.2 Mắc tranzito kiểu nào để có tổng trở vào lớn nhất? a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch.

4.3 Mắc tranzito kiểu nào để có tổng trở ra nhỏ nhất? a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch

4.4 Mắc tranzito kiểu nào để có tổng trở ra lớn nhất? a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch.

4.5 Mắc tranzito kiểu nào để có hệ số khuếch đại dòng lớn hơn 1?

a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch

4.6 Mắc tranzito kiểu nào để có hệ số khuếch đại điện áp lớn hơn 1?

a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung d. Tuỳ vào dạng mạch.



4.7 Mắc tranzito kiểu nào để cho hệ số khuếch đại dòng và điện áp lớn hơn 1?

a. Mắc kiểu E chung. b. Mắc kiểu B chung c. Mắc kiểu C chung. d. Tuỳ vào dạng mạch.

4.8 Trong trường hợp nào tranzito ở trạng thái ngưng dẫn?

a. Tiếp giáp BE phân cực ngược. b. Tiếp giáp BC phân cực ngược. c. Tiếp giáp BE phân cực thuận. d. Gồm a và b.

4.9 Trường hợp nào tranzito ở trạng thái khuếch đại? a. Tiếp giáp BE phân cực ngược. b. Tiếp giáp BC phân cực ngược. c. Tiếp giáp BE phân cực thuận. d. Gồm a và c.

4.10 Trường hợp nào tranzito dẫn điện bão hoà? a. Tiếp giáp BE phân cực ngược. b. Tiếp giáp BC phân cực thuận. c. Tiếp giáp BE phân cực thuận. d. Gồm a và c.

4.11 Thế nào là mạch khuếch đại Darlington? a. Tranzito mắc song song. b. Tranzito mắc nối tiếp. c. Hai tranzito mắc song song. d. Hai tranzito mắc nối tiếp.

4.12 Mạch khuếch đại Darlington có ưu điểm gì? a. Điện trở vào lớn. b. Điện trở vào nhỏ. c. Hệ số khuếch đại dòng lớn hơn1. d. Tất cả các yếu tố trên.

4.13 Trong thực tế mạch khuếch đại Darlington có mấy cách mắc?

a. Một cách mắc. b. Hai cách mắc. c. Ba cách mắc. d. Bốn cách mắc.



4.14 Mạch khuếch đại Darlington được dùng làm gì? a. Khuếch đại ngõ vào. b. Khuếch đại ngõ ra. c. Khuếch đại trung gian. d. Tùy vào yêu cầu của mạch điện.

4.15 Mạch khuếch đại vi sai có tính chất gì? a. Khuếch đại trực tiếp tín hiệu vào. b. Khuếch đại sai lệch giữa hai tín hiệu vào. c. Khuếch đại tín hiệu bất kỳ. d. Tất cả đều sai.

4.16 Thế nào là mạch khuếch đại công suất? a. Là tầng cuối cùng của bộ khuếch đại. b. Cho ra tải công suất lớn nhất có thể. c. Có độ méo hài nhỏ và công suất lớn nhất. d. Tất cả các yếu tố trên.

4.17 Thế nào là mạch khuếch đại chế độ A? a. Là chế độ khuếch đại cả hai bán kỳ của tín hiệu. b. Là chế độ khuếch đại một bán kỳ của tín hiệu. c. Là chế độ khuếch đại ra nhỏ hơn nửa tín hiệu sin. d. Mạch làm việc như một khóa điện tử đóng mở.

4.18 Thế nào là mạch khuếch đại chế độ B? a. Là chế độ khuếch đại cả hai bán kỳ của tín hiệu. b. Là chế độ khuếch đại một bán kỳ của tín hiệu. c. Là chế độ khuếch đại ra nhỏ hơn nửa tín hiệu sin. d. Mạch làm việc như một khóa điện tử đóng mở.

4.19 Thế nào là mạch khuếch đại chế độ C? a. Là chế độ khuếch đại cả hai bán kỳ của tín hiệu. b. Là chế độ khuếch đại một bán kỳ của tín hiệu. c. Là chế độ khuếch đại ra nhỏ hơn nửa tín hiệu sin. d. Mạch làm việc như một khóa điện tử đóng mở.

4.20 Thế nào là mạch khuếch đaị chế độ D? e. Là chế độ khuếch đại cả hai bán kỳ của tín hiệu. f. Là chế độ khuếch đại một bán kỳ của tín hiệu. g. Là chế độ khuếch đại ra nhỏ hơn nửa tín hiệu sin. h. Mạch làm việc như một khóa điện tử đóng mở.


Tài liệu tham khảo Trang 171

BÀI 5: MẠCH ỨNG DỤNG TRANSISTOR (Lý thuyết: 16h; Thực hành: 24h; Kiểm tra; 02h)

Mục tiêu bài học:

- Lắp ráp mạch dao động, mạch xén, mạch ghim áp, mạch ổn áp theo sơ đồ bản vẽ cho trước.

- Đo đạc/kiểm tra/sửa chữa các mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật. - Thiết kế/lắp ráp các mạch theo yêu cầu kỹ thuật. - Thay thế các mạch hư hỏng theo số liệu cho trước.

Nội dung của bài: Thời gian: 40h (LT: 16h; TH: 24h) 1. Mạch dao động. Thời gian: 12h

- Dao động đa hài. - Dao động dịch pha. - Dao động thạch anh.

2. Mạch xén. Thời gian: 15h - Mạch xén trên. - Mạch xén dưới. - Mạch xén 2 mức độc lập. - Mạch ghim áp.

3. Mạch ổn áp Thời gian: 13h - Ổn áp tham số. - Ổn áp hồi tiếp.


Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng Transistor Trang 172

BÀI 5.1: MẠCH DAO ĐỘNG

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng: 1. Kiến thức:

- Phân tích nguyên lý các mạch dao động đơn giản. 2. Kỹ năng:









III. NỘI DUNG BÀI HỌC 5.1.1. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG TRANSISTOR 5.1.1.1. Giới thiệu về dao động đa hài

Trong kỹ thuật, để tạo ra các dao động không sin người ta thường dùng các bộ

dao động tích thoát. Về nguyên tắc, bất kỳ một bộ dao động không điều hoà nào cũng

được coi là một dao động không sin. Trong các bộ dao động sin ngoài các linh kiện

điện tử, trong mạch còn có mạch dao động gồm hai phần tử phản kháng là cuộn dây

(L) và tụ điện (C) Trong các bộ dao động tích thoát phần tử tích trữ năng lượng được

nạp điện và sau đó nhờ thiết bị chuyển mạch nó phóng điện đến một mức xác định nào

đó rồi lạ được nạp điện. Nếu việc phóng điện được thực hiện qua điện trở thì gần như

toàn bộ năng lượng được tích luỹ đều được tiêu hao dưới dạng nhiệt. Như vậy mạch

dao động tích thoát thường gồm hai phần tử chính đó là: Cuộn dây (L) và điện trở (R)

hoặc tụ điện (C) và điện trở (R). Thông thường mạch dùng R, C là chủ yếu.

Mạch dao động đa hài là mạch dao động tích thoát tạo ra các xung vuông. Mạch

có thể công tác ở ba chế độ:

§ Chế độ tự dao động gọi là trạng thái tự kích (phi ổn)



§ Chế độ đồng bộ (đơn ổn)

§ Chế độ đợi (lưỡng ổn)

5.1.1.2. Mạch dao động đa hài phi ổn dùng transistor 5.1.1.2.1. Phân tích nguyên lí dao động đa hài

Mạch dao động đa hài không ổn là mạch dao động tích thoát dùng R, C tạo ra các xung vuông hoạt động ở chế độ tự dao động.

Hình vẽ cho thấy các transistor bình thường đuợc phân cực cho nằm trong vùng bão hòa, khi cho chân B nối masse (nghĩa là không phân cực thuận mối nối BE), hay làm hở điện trở R2, lúc này transistor sẽ vào trạng thái ngưng dẫn.

Lúc transistor bão hòa, dòng chảy qua điện trở trên chân C sẽ làm mức áp trên chân C giảm xuống gần bằng 0V.

Lúc transistor ngưng dẫn, không có dòng chảy ra trên chân C, mức áp trên chân C sẽ lên cao gần bằng mức nguồn DC.

Khi nhìn vào mạch điện này, Bạn phải thấy: (1) Tất cả các dòng điện chảy qua các nhánh sau cùng đều cùng chảy về cực

dương của nguồn pin. Ở đây Bạn có thể xem cực dương là cực hút, nó hút các hạt điện tử chảy về nguồn pin.

(2) Dòng chảy ra ở cực âm sẽ phải bằng dòng chảy vào ở cực dương.



(3) Trong khi hoạt động nhiều mức áp xuất hiện trên các đường mạch sẽ biến đổi lúc lên lúc xuống. Đó chính là sự xuất hiện của các dạng “tín hiệu”. Sự biến đổi này thường có tính tuần hoàn lập đi lập lại. Với một tín hiệu, chúng ta cần biết:

* Biên độ, biên độ dùng chỉ cường độ tín hiệu. Nó cho biết tín hiệu mạnh hay yếu, cao hay thấp. Đơn vị thường tính theo volt hay ampere (đỉnh-đối-đỉnh)

* Tần số dùng chỉ sự nhanh chậm của tín hiệu. Nó là số lần biến đổi lập đi lập lại của tín hiệu đếm đuợc trong 1 giây. Đơn vị tính theo Hertz (Hz). Chu kỳ T là chỉ thời gian thực hiện của một dao động.

* Dạng sóng dùng chỉ điệu lên xuống của tín hiệu. Chúng ta có tín hiệu dạng sin, dạng xung vuông, dạng tam giác, dạng xung nhọn…

Các tín hiệu mà tai người nghe được có tần số từ 10Hz đến 20000Hz, tín hiệu có

tần số cao hơn 20000Hz, tai người không nghe được, gọi là tín hiệu siêu âm. Nếu Bạn ráp mạch dao động tạo ra tín hiệu có tần số cao và rất cao, từ 500KHz

đến nhiều ngàn MHz, lúc đó chúng ta sẽ có tia sóng điện từ truờng phát ra từ anten, người ta dùng tia sóng điện từ này trong ngành liên lạc vô tuyến, hay quen gọi là ngành viễn thông.

Ø Nguyên lý làm việc của mạch như sau: Lúc Q1 ngưng dẫn và Q2 bão hòa thì mạch sẽ phản ứng ra sao:



Lúc Q2 ngưng dẫn và Q1 bão hòa thì mạch sẽ phản ứng ra sao:

Khi Q2 bão hòa, nó tạo điều kiện cho tụ C1 xả điện, dòng xả chảy qua R2 về nguồn nuôi, lúc này trên chân B của Q1 có volt âm, nên Q1 tạm thời ngưng dẫn, cũng lúc này tụ C2 nhanh chóng nạp lại điện, dòng nạp qua R4, do R4 có trị nhỏ nên C2 nạp



rất mau đầy. Q1 ngưng dẫn chỉ là tạm thời, chờ đến khi tụ C1 xả hết điện qua R2 thì Q1 sẽ tự trở lại trạng thái bão hòa. Khi Q1 bão hòa nó sẽ đẩy Q2 vào trạng thái ngưng dẫn. Khi Q1 bão hòa nó sẽ tạo điều kiện cho tụ C2 xả điện, dòng xả qua R3, khi C2 xả điện trên chân B của Q2 sẽ có volt âm nên Q2 sẽ tiếp tục bị giữ ngưng dẫn, lúc này C1 sẽ nạp lại điện nhanh, dòng nạp qua R1.,,,Chờ đến khi C2 xả hết điện thì Q2 sẽ tự trở lại bão hòa và bây giờ lại đến Q1 vào trạng thái ngưng dẫn...Qui trình trên sẽ lập lại và chúng ta nói mạch đã vào trạng thái dao động. Lúc này mức áp trên các chân B, chân C của 2 transistor luôn nhấp nhô, lúc lên lúc xuống, lúc cao lúc thấp, chúng ta nói mạch dao động đã tạo ra tín hiệu.

Cách tính chu kỳ của tín hiệu và từ đó tính ra tần số của tín hiệu:

Để dễ thấy mạch dao động, Bạn có thể dùng các Led gắn trên chân C của Q3.

Bạn xem sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau: Trong mạch này, khi chân C của Q2 ở mức áp thấp, Q3 sẽ ngưng dẫn các led trên chân C sẽ tắt và khi chân C của Q2 lên mức áp cao thì Q3 sẽ bão hòa, lúc này có dòng chảy ra trên chân C và các Led sẽ phát sáng.

5.1.1.2.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện

Ø Lắp ráp và cân chỉnh các mạch dao động đa hài phi ổn:



Hình 5. : Mạch dao động đa hài phi ổn 2 trạng thái

Hình 5. : Mạch dao động đa hài phi ổn 3 trạng thái 5.1.1.2.3. Khảo sát các mạch dao động đa hài dùng Transistor

Dùng dao động ký đo tín hiệu ngõ ra tại chân C của các transistor và vẽ vào đồ thị.



Nhận xét kết quả đo được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------. 5.1.1.2.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 2 Đèn không

sáng Hai Transistor không tự động dẫn bảo hòa.

Kiểm tra các dây nối và các chân transistor

2 Chỉ một đèn sáng

Lỏng tụ và điện trở chân B của transistor

Kiểm tra dây nối của tụ và điện trở.

3 Hai đèn đều sáng Cực B của 2 transistor đều có áp phân cực hoặc tần số nhấp nháy quá nhanh.

Kiển tra điện áp chân B hoặc thay giá trị của tụ và điện trở chân B.

5.1.1.2.5. Câu hỏi ôn tập Bài Tập: hãy thiết kế và vẽ mạch dao động đa hài phi ổn với 5 Transistor và cho biết mạch này hoạt động như thế nào? (Làm bài tại nhà và nộp lại sau 2 tuần) 5.1.1.3. Mạch dao động đa hài đơn ổn 5.1.1.3.1. Phân tích nguyên lí dao động đa hài đơn ổn

t

Q3

t

Q3

t

Q2

t

Q2

t

Q1

t

Q1



Để dễ dàng phân biệt giữa mạch dao động đa hài không ổn và dao đông đa hài

đơn ổn, người học cần chú ý cách mắc các linh kiện trên mạch.

+ Mạch dao động đa hài đơn ổn cũng có 2 trạng thái dẫn bão hòa và trạng thái

ngưng dẫn nhưng có một trạng thái ổn định và một trạng thái không ổn định.

+ Ở trạng thái bình thường, khi điện áp cấp nguồn, mạch sẽ giữ trạng thái này nếu không có sự tác động từ bên ngoài. Khi ngõ vào nhận một xung kích thích thì ngõ ra sẽ nhận được một xung có độ rộng tùy thuộc vào tham số của mạch và tham số này có thể định trước, nên mạch còn được gọi là mạch định thời, sau thời gian xung ra mạch sẽ tự trở về trạng thái ban đầu.

Ø Nguyên lí hoạt động của mạch - Khi cấp nguồn cho mạch:

Vcc cấp dòng qua điện trở Rb2 làm cho điện áp tại cực B của Q2 tăng cao hơn 0,6V

dẫn điện bão hòa điện áp trên cực C của Q2 ≈ 0V. Đồng thời điện trở Rb nhận điện áp

âm -VB đặt vào cực B tranzito Q1 cùng với điện áp Vcc lấy từ điện trở Rb1 làm cho cực

B tranzito Q1 có giá trị nhỏ hơn 0,3v tranzito Q1 ngưng dẫn, điện áp trên cực C của Q1

tăng cao ≈ Vcc.tụ C1 được nạp điện từ nguồn qua điện trở Rc1 qua mối nối BE của Q2 .

Mạch giữ nguyên trạng thái này nếu không có xung âm tác động từ bên ngoài vào cực

B Tranzito Q2 qua tụ C2.

Vi

Hình 5.3: Mạch dao động đa hài đơn ổn

- Khi có xung âm tác động vào cực B của Tranzito Q2 làm cho Q2 từ trạng thái

dẫn bão hoà chuyển sang trạng thái ngưng dẫn, điện áp tại cực C Q2 tăng cao, qua tụ

liên lạc C2 làm cho điện áp phân cực BQ1 tăng cao làm cho Q1 từ trạng thái ngưng dẫn

sang trạng thái, lúc này tụ C1 xả điện qua Q1 làm cho điện áp phân cực B của Q2 càng

giảm, tranzito Q2 chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái ngưng dẫn, lúc này điện thế

tại cực C của Q2 tăng cao qua tụ C2 làm cho điện áp tại cực B của Q1 tăng, tranzito Q1

dẫn bão hoà. Mạch được chuyển trang thái Q1 dẫn bão hoà.

-Vb

Vcc

C'2Rb

C2C1

Q2Q1

Rc2Rb1Rb2Rc1



- Khi chấm dứt xung kích vào cực B của Q2, tụ C1 nạp điện nhanh từ Rc1 qua tiếp

giáp BEQ2, làm cho điện áp tại cực BQ2 tăng cao Q2 nhanh chóng chuyển trạng thái từ

ngưng dẫn sang trạng thái dẫn bão hoà, còn Q1 chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái

ngưng dẫn trở về trạng thái ban đầu.

Hình 5.4: Dạng sóng ở các chân ra của mạch ở Hình 5.3

Ø Điều kiện làm việc của mạch đơn ổn: a) Chế độ phân cực: Đảm bảo sao cho tranzito dẫn phải dẫn bão hòa và trong sơ

đồ Hình 5.3 Q2 phải dẫn bão hòa nên:

Ic2 = 22 Rc

VccRc

VcesatVcc≈

− với (VCE sat ≈ 0,2v)

IB2 = 22 Rb

VccRb

VbesatVcc≈

− với (Vbe sat ≈ 0,7v)

IB2 > sat

Icsat

Icββ

22≈ thường chọn IB2 = k

satIcβ

2 .

(k là hệ số bão hòa sâu và k = 2÷ 4)

b) Thời gian phân cách: là khoảng thời gian nhỏ nhất cho phép giữa 2 xung kích

mở. Mạch dao động đa hài đơn ổn có thể làm việc được. Nếu các xung kích thích liên tiếp có thời gian quá ngắn sẽ làm cho mạch dao động không làm việc được trong

trường hợp này người ta nói mạch bị nghẽn.

Nếu gọi: Ti: là thời gian lặp lại xung kích

Tx: là thời gian xung

Th: là thời gian phục hồi

Vcc VC1

t

VB1 0,7v

t

VB2 0,7

t

VC2

t



Ta có: Ti > Tx + Th

Ø Các thông số kỹ thuật cơ bản của mạch:

- Độ rộng xung là thời gian tạo xung ở ngõ ra mạch có xung kích thích, phụ thuộc

chủ yếu vào tụ hồi tiếp và điện trở phân cực Rb2.

Ta có công thức sau:

tx = 0,69 Rb2.C1

- Thời gian hồi phục là thời gian mạch chuyển từ trạng thái xung trở về trạng thái

ban đầu, phụ thuộc chủ yếu vào thời gian nạp điện qua tụ.

Vì trong thực tế sau khi hết thời gian xung mạch không trở về trạng thái ban đầu

ngay do tụ C1 nạp điện qua Rc1 tăng theo công thức

τ nạp = Rc1.C1

Tụ nạp đầy trong thời gian 5τ , nhưng thường chỉ tính Th = 4.Rc1

Độ rộng xung t= tx + th

- Biên độ xung ra:

ở trạng thái ổn định, Q1 ngưng dẫn, Q2 bão hòa nên ta có:

Vc1 ≈ Vcc

Vc2 = Vce sat ≈ 0,2 v

Vc2 = Vcc 21

2RbRc

Rb+

= Vx

Như vậy, biên độ xung vuông âm do Q1 tạo ra:

V1 =Vcc - 0,2v ≈ Vcc

và biên độ xung vuông dương do Q2 tạo ra:

V2 =Vx - 0,2v ≈ Vx

Ø Một số mạch dao động đa hài đơn ổn khác a) Mạch dao động đa hài đơn ổn dùng một nguồn:(Hình 5.5)



Hình 5.5: Mạch đa hài đơn ổn dùng một nguồn

Trong mạch không dùng nguồn -VB, điện trở RB nối vỏ máy nên RB được chọn có

trị số nhỏ hơn. Tuy nhiên, do không có nguồn -VB nên dòng phân cực IB nhỏ, độ nhậy

tranzito tăng, nên khả năng chống nhiễu thấp. Điôt D cắt bỏ xung dương kích thích đặt vào.

Điện trở Ri dùng để thoát dòng xả của tụ liên lạc tín hiệu ngõ vào Vi.

b) Mạch đơn ổn có xung kích vào cực C

Hình 5.6: Một dạng khác mạch đa hài đơn ổn

Trong mạch, Q2 là tranzito ở trạng thái bình thường không dẫn, xung âm đặt vào

cực C của Q2 qua điôt D làm chuyển trạng thái làm việc của mạch bằng cách làm cho

điện áp tại cực C của tranzito Q2 giảm thấp.

Dạng mạch này có khả năng kháng nhiễu tốt hơn, tuy nhiên xung kích thích phải

có biên độ đủ lớn để làm cho điôt D phân cực thuận sâu và điôt D phải dùng loại điôt

có điện áp phân cực thuận VAK nhỏ khoảng 0,2V ÷ 0,4V, có như vậy mạch làm việc

mới có hiệu quả tốt.

c) Mạch đơn ổn dùng tụ gia tốc:

Rb

Vi

D

Vcc

C2

Ry

C1

Q2Q1

Rc2Rb1

Rb2

Rc1

Vi

C2

Ri

Rb

RC2

Vcc

C1

Q2Q1

Rc2Rb1

Rb2

Rc1



C2

Vi

D

Vcc

Ci

C1

Q2 Q1

Rb Ri

Rc2 Rb1 Rb2

Rc1

Hình 5.7. Mạch đơn ổn dùng tụ gia tốc

Để chuyển nhanh trạng thái Q2 từ ngưng dẫn sang bão hòa, tụ C2 mắc song song với mạch để ở khoảng thời gian Q1 xuất hiện xung tụ C2 xem như nối tắt tín hiệu truyền thẳng về cực B của Q2 tức thời làm cho Q2 chuyển trạng thái nhanh, nên tụ C2 gọi là tụ gia tốc. 5.1.1.3.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện

Ø Lắp ráp và cân chỉnh các mạch dao động đa hài đơn ổn:

Hình 5. : Mạch dao động đa hài đơn ổn 2 trạng thái



Hình 5. : Mạch dao động đa hài đơn ổn xung kích ở cực C

5.1.1.3.3. Khảo sát các mạch dao động đa hài đơn ổn dùng Transistor Dùng dao động ký đo tín hiệu ngõ ra tại chân C của các transistor và vẽ vào đồ

thị.

Nhận xét kết quả đo được: ----------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------.

5.1.1.3.4. Các sai hỏng thường gặp

Vi

C2

Ri

Rb

RC2

Vcc

C1

Q2Q1

Rc2Rb1

Rb2

Rc1

t

Q3

t

Q3

t

Q2

t

Q2

t

Q1

t

Q1



TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 2 Đèn không

sáng Hai Transistor không tự động dẫn bảo hòa.

Kiểm tra các dây nối và các chân transistor

2 Chỉ một đèn sáng

Lỏng tụ và điện trở chân B của transistor

Kiểm tra dây nối của tụ và điện trở.

3 Hai đèn đều sáng Cực B của 2 transistor đều có áp phân cực hoặc tần số nhấp nháy quá nhanh.

Kiển tra điện áp chân B hoặc thay giá trị của tụ và điện trở chân B.

5.1.1.4. Mạch dao động đa hài lưỡng ổn 5.1.1.4.1. Phân tích nguyên lí dao động đa hài lưỡng ổn

Xét một mạch đảo pha như Hình 5.8

Q

R

R c

R b 1

Hình 5.8: Mạch đảo pha

Trong mạch tranzito Q được phân cực sâu trong vùng ngưng dẫn nhờ điện trở R

nối xuống mass do đó phân cực VBE= 0V, nên đóng vai trò như một công tắc đóng mở. Khi có xung dương đặt vào cực B của transisstor thì ở ngõ ra ta được một xung

âm ngược pha với ngõ vào, mạch được gọi là mạch đảo pha

Khi mắc một mạch gồm 2 tranzito như Hình 5.9. Mạch được gọi là mạch đa hài

lưỡng ổn hay FLIP-FLOP Ký hiệu là (F.F) Vcc

-Vcc

Q2 Q1

RB1

R2

RB2

R1

RC2 RC1

Hình 5.9: Mạch dao động đa hài lưỡng ổn FF



Trên hai hình a và b mạch điện hoàn toàn giống nhau, chỉ khác nhau ở cách vẽ

*Nguyên lí hoạt động Hai mạch Q1 và Q2 được mắc linh kiện cân xứng nhau

Rc1 = Rc2 R1 = R2

RB1 = RB2 Q1 và Q2: cùng loại

Khi thông điện do đặc tính của linh kiện trong mạch không hoàn toàn giống nhau

tuyệt đối nên sẽ có một tranzito dẫn trước. Giả sử Q1 dẫn trước cực C của Q1 giảm qua RB2 làm cho điện áp tại cực B của Q2 giảm dần làm cho điện áp cực C Q2 tăng qua RB1

làm cho điện áp tại cực B Q1 tăng cao Q1 dẫn bão hòa Vc Q2 ≈ 0 qua RB2 điện áp tại

cực B Q2 có giá trị âm Q2 ngưng dẫn , điện áp tại cực C Q2 Vc = Vcc. Mạch sẽ giữ

nguyên trạng thái này nếu không có sự tác động từ bên ngoài. Bằng cách tác động

xung âm vào tranzito đang dẫn bão hòa như hình 5.10

RB1

-Vcc C

R

D

R2

RB2

R1 Q2

RC2 RC1

Q1

+Vcc

Hình 5.10: Mạch dao động đa hài lưỡng ổn nhận xung tác động

Tụ C và điện trở R làm thành một mạch vi phân tạo ra 2 xung nhọn âm và dương

từ xung vuông, Hình 5.11

V0 V i

Hình 5.11: Mạch vi phân

Diode cắt bỏ phần xung dương do bị phân cực ngược.Phần xung âm diode được

phân cực thuận đặt xung âm vào cực B của tranzito Q1, lúc này điện áp tại cực B giảm



thấp Q1 ngưng dẫn điện áp tại cực C Q1 (Vc1) tăng cao qua điện trở RB2 điện áp tại cực

B của Q2 tăng cao tranzito Q2 dẫn bão hòa điện áp tại cực C của Q2 (Vc2) giảm thấp ≈ 0v qua điện trở RB1 điện áp đặt lên cực B của Q1có giá trị âm Q1 ngưng dẫn hoàn toàn dù đã chấm dứt thời gian xung âm tác động. mạch giữ nguyên trạng thái này

Như vậy: Mạch luôn giữ nguyên trạng thái khi không có xung tác động và khi

đổi trạng thái thì trạng thái mới được xác lập và giữ ổn định. Do đó mạch còn được gọi

là mạch lật

*Một số điểm cần lưu ý: - Để đơn giản trong thiết kế người ta có thể không dùng nguồn -Vcc gọi là mạch

dùng nguồn đơn hay một nguồn như Hình 5.12.

Hình 5.12: Mạch FF dùng nguồn đơn

Các điện trở R1, R2 được mắc xuống mass, tuy nhiên ở dạng mạch này do dòng

phân cực thấp nên dễ bị nhiễu.

- Để mạch có thể chuyển trạng thái được liên tục từ một nguồn tín hiệu điều

khiển từ bên ngoài mạch có thể được thiết kế theo Hình 5.13

Hình 5.13: Mạch chuyển trạng thái liên tục từ xung kích bên ngoài

Trong mạch để xung tác động từ bên ngoài chỉ tác động vào tranzito đang dẫn thì

2 diode D1 và D2 được phân cực bằng 2 điện trở R3 và R4. Ở tranzito dẫn bão hòa Vc ≈

Q2Q1

RB1

R2

RB2

R1

RC2RC1

Vi

C2C1

D2D1

Vcc

Q2Q1

R4R3

RB1

R2

RB2

R1

RC2RC1



0V nên điện áp phân cực ngược cho diode thấp,vì thế nên khi có xung âm tác động diode dễ dàng bị phân cực thuận, ở tranzito không dẫn Vc = Vcc nên điện áp phân cực

ngược cho diode rất cao. Do đó khi xung âm đến không đủ để phân cực thuận cho

diode

Mạch R3C1 và R4C2 vẫn được xem là mạch vi phân có thềm phân cực phụ thuộc

Vc của tranzito.

- Để chuyển trạng thái làm việc của mạch được tốt xung tác động phải có biên độ

thay đổi phân cực và thời gian đủ lâu cho tranzito chuyển trạng thái làm việc

- Để mạch chuyển trạng thái tốt tốc độ làm việc nhanh nên chọn nguồn có mức điện áp làm việc thấp nhưng vẫn phải đảm bảo yêu cầu của tải



5.1.2. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI IC 555 5.1.2.1. Phân tích nguyên lí dao động đa hài

IC thời gian 555 được du nhập vào những năm 1971 bằng công ty Signetics

Corporation bằng 2 dòng sản phẩm SE555/NE555 và được gọi là máy thời gian và

cũng là loại có đầu tiên. Nó cung cấp cho các nhà thiết kế mạch điện tử với chi phí

tương đối rẻ, ổn định và những mạch tổ hợp cho những ứng dụng cho đơn ổn và không

ổn định. Từ đó thiết bị này được làm ra với tính thương mại hóa. 10 năm qua một số

nhà sản suất ngừng sản suất loại IC này bởi vì sự cạnh tranh và những lý do khác. Tuy

thế những công ty khác lại sản suất ra những dòng này. IC 555 hiện nay được sử dụng

khá phổ biến ở các mạch tạo xung, đóng cắt hay là những mạch dao động khác.

Ø Thông số + Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555..)

+ Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA

+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

+ Công suất tiêu thụ (max) 600mW

Ø Chức năng của 555

+ Tạo xung

+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

...

Ø Bố trí chân và sơ đồ nguyên lý

Hình dạng của 555 ở trong hình 1 và hình 2. Loại 8 chân hình tròn và loại 8 chân

hình vuông. Nhưng ở thị trường Việt Nam chủ yếu là loại chân vuông.



Nhìn trên hình 3 ta thấy cấu trức của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor ,

15 điện trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất. Trong mạch tương đương

trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức năng hay công suất

đầu ra.Một số đặc tính nữa của 555 là : Điện áp cung cấp nằm giữa trong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của R + R . Để điện áp 15V thì

điện trở của R + R .phải là 20M. Tất cả các IC thời gian đều cần 1 tụ điện ngoài để tạo

ra 1 thời gian đóng cắt của xung đầu ra. Nó là một chu kì hữu hạn để cho tụ điện (C)

nạp điện hay phòng điện thông qua một điện trở R. Thời gian này được xác định thông

qua điện trở R và tụ điện C



Đường cong nạp của tụ điện

Mạch nạp RC cơ bản như trên hình 4. Giả sử tụ ban đầu phóng điện. Khi mà

đóng công tắc thì tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở. Điện áp qua tụ điện từ giá trị

0 lên đến giá trị định mức vào tụ. Đường cong nạp được thể hiện qua hình 4A.Thời

gian đó nó để cho tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp và hiểu thời gian này là 1 hằng số. Giá trị thời gian đó có thể tính bằng công thức đơn giản sau:

t = R.C

Ø Chức năng từng chân của 555

IC NE555 N gồm có 8 chân



+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là

chân chung.

+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được

dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các

transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng

thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong

thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V).

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse

thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo

mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối

chân này lên VCC.

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC

555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này

có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số

5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho

điện áp chuẩn được ổn định.

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp

khác và cũng được dùng như 1 chân chốt.

+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu

điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng

lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như

1 tầng dao động

+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V

(Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)

Ø Nguyên lý hoạt động



Ở trên mạch trên H: mức cao và gần bằng Vcc; L là mức thấp và bằng 0V. Sử

dụng FF – RS Khi S = [1] thì Q = [1] và = Q- = [ 0]. Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và

=Q- = [0]. Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0]. Khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q

= [0] bởi vì Q-= [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào

tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không

reset.

Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)C.

* Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3:

- Lúc này V+1(V+ của Opamp1) > V-1. Do đó O1 (ngõ ra của Opamp1) có mức

logic 1(H). - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0(L).

- R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.

- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.

- /Q = 0 --> Transistor hồi tiếp không dẫn.

* Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 0 --> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=1, /Q=0).

- Transistor vẫn ko dẫn !

* Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 > V-2. Do đó O2 = 1.

- R = 1, S = 0 --> Q=0, /Q = 1.

- Q = 0 --> Ngõ ra đảo trạng thái = 0.

- /Q = 1 --> Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V !

- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C



- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống dưới

2Vcc/3.

* Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 --> Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 0 --> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, /Q=1).

- Transistor vẫn dẫn ! * Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3:

- Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1.

- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.

- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.

- /Q = 0 --> Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và tụ C lại được nạp

điện với điện áp ban đầu là Vcc/3.

Tóm lại:

Trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động

quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3. (Xem dường đặc tính tụ điện phóng nạp ở trên)

- Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời

điểm điện áp trên C bằng 2Vcc/3.Nạp điện với thời hằng là (Ra+Rb)C.

- Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời

điểm điện áp trên C bằng Vcc/3. Xả điện với thời hằng là Rb.C.

- Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện.

Tính tần số và chế độ xung của 555



Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung.

+ Tần số của tín hiệu đầu ra là

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))

+ Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f

+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì

t1 = ln2 .(R1 + R2).C

+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì

t2 = ln2.R2.C

Như vậy trên là công thức tổng quát của 555. Tôi lấy 1 ví dụ nhỏ là: để tạo được

xung dao động là f = 1.5Hz . Đầu tiên tôi cứ chọn hai giá trị đặc trưng là R1 và C2 sau

đó ta tính được R2. Theo cách tính toán trên thì ta chọn: C = 10nF, R1 =33k --> R2 =

33k (Tính toán theo công thức)

5.1.2.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện Lắp ráp và cân chỉnh mạch điện theo sơ đồ sau:



5.1.2.3. Khảo sát các mạch dao động đa hài dùng IC555 Dùng dao động ký đo tín hiệu ngõ ra tại chân 3 và chân 6 của IC 555 và vẽ vào đồ thị.

5.1.2.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Led không nhấp

nháy Do tần số quá lớn Giảm giá trị tụ hoặc R

2 Led không sáng Ráp mạch sai Kiểm tra lại mạch 3 Led luôn sáng Ngõ ra của IC luôn ở mức

cao hoặc thấp Kiểm tra các giá trị tụ điện

4 IC nóng Cấp nguồn sai hoặc thiếu mass

Kiểm tra và chỉnh lại dây cấp nguồn

t

VC1

t

VO



5.1.3. MẠCH DAO ĐỘNG DỊCH PHA 5.1.3.1. Phân tích nguyên lí dao động dịch pha

Điểm chính là mạch được mắc theo kiểu E chung. Sự hồi tiếp từ cực C đến cực B

qua các linh kiện C1, C2, C3, R1, R2,R3 nối tiếp với đầu vào. Điện trở R3 có tác dụng

biến đổi tần số của mạch dao động. Đối với mỗi mạch dịch pha RC để tạo ra sự dịch

pha 600 thì C1=C2=C3 Và R1=R2=R3. Tần số của mạch dao động fo được tính:

fo= cRRRC .4.6..2

1

12

11π

Hình 5.14: Mạch dao động dịch pha

Hoạt động của mạch như sau: Khi được cấp nguồn Qua cầu chia thế Rb1 và Rb2

Q dẫn điện, điện áp trên cực C của Tranzito Q giảm được đưa trở về qua mạch hồi tiếp

C1,C2, C3 và R1, R2, R3 và được di pha một góc 1800 nên có biên độ tăng cùng chiều

với ngõ vào (Hồi tiếp dương). Tranzito tiếp tục dẫn mạnh đến khi dẫn bão hoà thì các tụ xả điện làm cho điện áp tại cực B Tranzito giảm thấp, tranzito chuyển sang trạng

thái ngưng dẫn đến khi xả hết điện, điện áp tại cực B tăng lên hình thành chu kỳ dẫn



điện mới. Hình thành xung tín hiệu ở ngõ ra. Điểm quan trọng cần ghi nhớ là đường

vòng hồi tiếp phải thoả mãn điều kiện là pha của tín hiệu ngõ ra qua mạch di pha phải

lệch một góc 1800, nếu không thoả mãn điều kiện này thì mạch không thể dao động

được, hoặc dạng tín hiệu ngõ ra sẽ bị biến dạng không đối xứng.

Mạch thường được dùng để tạo xung có tần số điều chỉnh như mạch dao động

dọc trong kỹ thuật truyền hình, do mạch làm việc kém ổn định khi nguồn cung cấp

không ổn định hoặc độ ẩm môi trường thay đổi nên ít được sử dụng trong điện tử công nghiệp và các thiết bị cần độ ổn định cao về tần số.

5.1.3.2. Khảo sát mạch dao động dich pha

Lắp ráp và cân chỉnh mạch điện theo sơ đồ sau:

- Đo và ghi nhận các giá trị điện áp phân cực

VBE = ...................... VCE = .....................

(Lưu ý phân cực lại nếu cần để transistor ở chế độ khuếch đại) - Dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng ra tại A, B, C, D, E.

t

VC1

t

VO



- Đo tần số của mạch trên dùng dao động ký f = .......................... - Tính tần số dao động của mạch dao động dịch pha

3 4567819 :, :::::::

- Thay giá trị tụ C = 0,1 F, đo vẽ và tính tần số dao động của mạch như các bước ở trên.

5.1.3.3. Câu hỏi ôn tập

t

VC1

t

VO

t

VC1

t

VO

t

VC1

t

VO

t

VC1

t

VO

t

VC1

t

VO



5.1.4. MẠCH DAO ĐỘNG THẠCH ANH 5.1.4.1. Phân tích nguyên lí dao động đa hài

Thạch anh được gọi là băng tinh, không tan thành nước, trông trong suốt

như pha lê. Notes: Nó bao giờ cũng mát lạnh khi ta cầm lên tay. Bởi vậy từ xưa, để kiểm tra

xem là đồ thật hay đồ giả, thợ kim hoàn thường áp nó vào má xem có lạnh không.

Thạch anh điện tử: Là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được mài

phẳng và chính xác. Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện. Hiệu ứng

này có tính thuận nghịch. Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nó sẽ bị biến

dạng. Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽ phát ra điện áp.

Những tinh thể thạch anh đầu tiên được sử dụng bởi chúng có tính chất “áp điện”, có nghĩa là chúng chuyển các dao động cơ khí thành điện áp và ngược lại,

chuyển các dao động cơ khí thành các xung điện áp. Tính chất áp điện này được

Jacques Curie phát hiện năm 1880 và từ đó chúng được sử dụng vào trong các mạch

điện tử do tích chất hữu ích này.Một đặc tính quan trọng của tinh thể thạch anh là nếu

tác động bằng các dạng cơ học đến chúng (âm thanh, sóng nước...) vào tinh thể thạch

anh thì chúng sẽ tạo ra một điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác

động vào chúng, do đó chúng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn kiểm

soát những sự rung động trong các động cơ xe hơi để kiểm soát sự hoạt động của

chúng.

Lần đầu tiên Walter G.Cady ứng dụng thạch anh vào một bộ kiểm soát dao động

điẹn tử vào năm 1921. Ông công bố kết quả vào năm 1922 và đến năm 1927 thì

Warren A. Marrison đã ứng dụng tinh thể thạch anh vào điều khiển sự hoạt động của

các đồng hồ.

Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nó sẽ biến dạng theo tần số

của điện áp đó. Khi thay đổi đến một tần số nào đó, thì nó sẽ cộng hưởng.Mạch tương

đương của nó gồm một L và một C nối tiếp với nhau. Cả cụm ấy song song với một C

khác và một R cách điện.

Tần số cộng hưởng của Thạch anh tùy thuộc vào hình dáng và kích thước của nó. Mỗi tinh thể thạch anh có 2 tần số cộng hưởng: tần số cộng hưởng nối tiếp, và tần số

cộng hưởng song song. Hai tần số này khá gần nhau và có trị số khá bền vững, hầu

như rất ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường bên ngoài. Ngoài ra, hệ số phẩm

chất của mạch cộng hưởng rất lớn, nên tổn hao rất thấp.

Mạch dao động Thạch anh: Cho ra tần số rất ổn định, sử dụng rất nhiều trong

các đồng hồ điện tử (như đồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn...), trong các thiết bị đo

lường điện tử (tạo xung chuẩn), trong mạch đồng bộ màu của TV, VCR, trong các



thiết bị tin học (máy vi tính, các thiết bị nối với máy vi tính), trong các nhạc cụ điện tử

như Piano điện, organ...

Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh: Sử dụng nhiều trong các mạch khuếch đại

trung tần của các máy thu thông tin liên lạc, TV, Radio... Ngày nay, mọi máy tính dù

hiện đại nhất cũng vẫn sử dụng các bộ dao động tinh thể để kiểm soát các bus, xung

nhịp xử lý.

Thạch anh còn được gọi là gốm áp điện, chúng có tần số cộng hưởng tự nhiên phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của phần tử gốm dùng làm linh kiện nên chúng

có hệ số phẩm chất rất cao, độ rộng băng tần hẹp, nhờ vậy độ chính xác của mạch rất

cao. Dao động thạch anh được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử có độ chính

xác cao về mặt tần số như tạo nguồn sóng mang của các thiết bị phát, xung đồng hồ

trong các hệ thống vi xử lí...

Hình 5.17: Mạch dao động dùng thạch anh

Nhiệm vụ các linh kiện trong mạch như sau:

Q: tranzito dao động

Rc: Điện trở tải lấy tín hiệu ngõ ra

Re: Điện trở ổn định nhiệt và lấy tín hiệu hồi tiếp

C1, C2: Cầu chia thế dùng tụ để lấy tín hiệu hồi tiếp về cực B

Rb: Điện trở phân cực B cho tranzito Q

X: thạch anh dao động

+V: Nguồn cung cấp cho mạch

Hoạt động của mạch như sau: Khi được cấp nguồn điện áp phân cực B cho

tranzito Q đồng thời nạp điện cho thạch anh và hai tụ C1 và C2 Làm cho điện áp tại

cực B giảm thấp, đến khi mạch nạp đầy điện áp tại cực B tăng cao qua vòng hồi tiếp

dương C1, C2 điện áp tại cực B tiếp tục tăng đến khi Tranzito dẫn điện báo hoà mạch

bắt đầu xả điện qua tiếp giáp BE của tranzito làm cho điện áp tại cực B của tranzito

giảm đến khi mạch xả hết điện bắt đầu lại một chu kỳ mới của tín hiệu. Tần số của

Vo: ngâ ra

+V

C1

Rc

ReX

C2

Rb

Q



mạch được xác định bởi tần số của thạch anh, dạng tín hiệu ngõ ra có dạng hình sin do

đó để tạo ra các tín hiệu có dạng xung số cho các mạch điều khiển các tín hiệu xung

được đưa đến các mạch dao động đa hài lưỡng ổn (FF) để sửa dạng tín hiệu.

5.1.4.2. Khảo sát mạch dao động dùng thạch anh Mắc mạch theo sơ đồ sau:

Nguồn Vcc=5V, Q1 sử dụng loại C945 hay C828

- Cắt đường nối thạch anh ra khỏi mạch: sử dụng VOM đo phân cực Q1. VCE = ………; VBE = ……..; IC = ………

- Nối thạch anh vào mạch: sử dụng dao động ký đo vẽ dạng sóng Vo.

- Tính tần số dao động theo thực tế và theo lý thuyết. Thay Thạch anh có tần số khác (……………..)

- Nối thạch anh vào mạch: sử dụng dao động ký đo vẽ dạng sóng Vo.

t

VC1

t

VO



- Tính tần số dao động theo thực tế và theo lý thuyết.

t

VC1

t

VO



BÀI 5.2: MẠCH XÉN

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng: 1. Kiến thức:

- Phân tích nguyên lý các mạch xén dùng Diode và Transistor. 2. Kỹ năng:









III. NỘI DUNG BÀI HỌC Mạch xén còn được gọi là mạch cắt ngọn tín hiệu nhằm mục đích sửa dạng, giới

hạn mức biên độ tín hiệu nên được dùng rất phổ biến trong các mạch điều khiển và xử

lí tín hiệu điều khiển. Mạch xén có thể dùng Điot hoặc tranzito và tuỳ theo nhu cầu của

mạch điện mà có thể xén trên, xén dưới, hoặc xén ở hai mức độc lập. Trong bài này

chỉ giới thiệu các mạch xén dùng tranzito. Mức xén được xác lập dựa trên chế độ phân

cực của Tranzito.(Hình 5.18)

Ic

Uce

Ib

Vcc

Ic

Vc 0

Q

vùng bão hoà

vùng khuếch đại

vùng ngưng dẫn



Hình 5.18: Đặc tuyến làm việc của tranzito

Do tính chất làm việc của tranzito khi biên độ tín hiệu ngõ vào của mạch nằm

dưới mức phân cực làm việc thì tranzito không dẫn nên tín hiệu bị xén, ngược lại khi

tín hiệu ngõ vào vượt qua mức ngưỡng thì tranzito bị dẫn bão hoà tín hiệu cũng bị xén.

Lợi dụng tính chất này mà người ta thiết kế nên các mạch xén dùng diode và trazitor,

gồm mạch xén trên, mạch xén dưới hoặc xén ở hai mức độc lập

5.2.1. MẠCH XÉN DÙNG DIODE Dạng căn bản như hình 1.20. Hình 1.21 cho thấy đáp ứng của mạch cắt căn bản

đối với các dạng sóng thông dụng khi coi diode là lý tưởng.

Bây giờ nếu ta mắc thêm một nguồn điện thế một chiều V nối tiếp với diode như

hình 1.22b. Nếu tín hiệu vào vi(t) có dạng hình sin với điện thế đỉnh là Vm thì ngõ ra

sẽ có dạng như hình vẽ1.22c với điện thế đỉnh Vm-V tức V0=Vi-V (coi diode lý

tưởng).



Mạch cắt song song cơ bản có dạng:

Hình 1.24 là đáp ứng của mạch cắt song song căn bản với các dạng sóng thông dụng

(diode lý tưởng)

* Mạch có phân cực

Ta cũng có thể mắc thêm một nguồn điện thế 1 chiều V nối tiếp với diode. Dạng

sóng ngõ ra sẽ tùy thuộc vào cực tính của nguồn điện một chiều và diode.

Thí dụ: ta xác định v0của mạch điện hình 1.25 khi vicó dạng tam giác và diode

xem như lý tưởng



- Khi diode dẫn điện: v0=V=4V

- Khi vi=V=4V, Diode đổi trạng thái từngưng dẫn sang dẫn điện hoặc ngược lại

- Khi vi<V=4V, diode dẫn điện ⇒vo=V=4V

- Khi vi>V=4V, di ode ngưng dẫn ⇒Vo= vi

- Hình 1.26 là dạng và biên độcủa ngõ ra v0

5.2.2. MẠCH XÉN DÙNG TRANSISTOR

a. Mạch xén trên, xén dưới: Mạch có công dụng cắt bỏ phần trên hay phần dưới của tín hiệu ngõ vào thường

dùng để tách lấy tín hiệu riêng trong tín hiệu chung của nhiều thành phần tín hiệu khác

nhau được điều chế dưới dạng biên độ hoặc dùng để sửa dạng tín hiệu, ở dạng mạch

này Tranzito được phân cực tĩnh ở chế độ AB,B, C, hoặc D nằm nghiêng sang vùng

ngưng dẫn, tuỳ vào mức tín hiệu cần xén. Như ở hình (Hình5.19) Là mạch dùng để

tách tín hiệu đồng bộ trong tín hiệu hình hỗn hợp trong kỹ thuật truyền hình có ngõ

vào là pha dương, mạch xén trong trường hợp này là mạch xén ở mức dưới (cắt bỏ

phần dưới của tín hiệu).

Tín hiệu ngõ vào: Vi

Tín hiệu ngõ ra: Vo

Hình 5.19: Mạch xén ở mức dưới

Hoạt động của mạch như sau: Tranzito được phân cực tĩnh nằm sâu trong cùng

ngưng dẫn (Chế độ C) nhờ điện trở Rb phân cực B cho tranzito xuống mass Vbe =0v,

Tranzito ngưng dẫn điện áp tại cực C = Vcc. Khi có tín hiệu có pha dương ngõ vào

làm cho điện áp tại B tăng dần lên nhưng chưa đủ lớn làm cho tranzito dẫn điện đến

khi đạt giá trị đủ lớn tranzito chuyển từ trạng thái ngưng dẫn sang trạng thái dẫn điện,

nhanh chóng rơi vào vùng khuếch đại, khoảng biên độ tín hiệu còn lại được khuếch đại

ViVo

C2

C1

+V

Rb

Rc

Q

V

t

Vc

t



lấy ra trên cực C.trong trường hợp tín hiệu ngõ vào có pha âm thì mạch điện có cấu

trúc ngược lại như hình 5.20.

Tín hiệu ngõ vào: Vi

Tín hiệu ngõ ra: Vo

Hình 5.20: Mạch xén ở mức trên

Ngoài dạng mạch xén được trình bày ở trên còn một số dạng mạch khác dùng để

tách sóng hoặc tạo xung kích thích các tầng điều khiển.

- Ngõ vào là các tín hiệu điều biên có tần số cao.

- Tín hiệu có hai bán kỳ dương và âm.

- Được dùng trong các mạch tách sóng biên độ trong Radio

Hình 5.21: Mạch xén dưới mức không

- Ngõ ra là các tín hiệu điều biên có tần số thấp.

- Tín hiệu chỉ còn lại một bán kỳ dương của chu kỳ tín hiệu.

Trên sơ đồ mạch điện Hình 5.21, tiếp giáp BE của tranzito đóng vai trò như một

điot tách sóng cắt bỏ phần âm của tín hiệu (xén dưới) ở mức không volt, đồng thời

đóng vai trò như một mạch khuếch đại dòng điện tín hiệu ngõ ra lấy ra trên cực E

(mạch mắc theo kiểu C-C).

b. Mạch xén hai mức độc lập:

Vi Vo

C2

C1

+V

Rb

Rc

Q

Vo: ngâ raRb2

Rb1

C1

+V

Q

Re

V

t

V

t



Ở mạch xén này tuỳ vào nhu cầu mạch điện mà người ta chọn xén hai mức cân

xứng hay hai mức không cân xứng. Một vấn đề quan trọng là ở mạch xén dùng

Tranzito là biên độ tín hiệu ngõ vào phải khá cao để đảm bảo sao cho vùng tín hiệu bị

xén nằm ngay trong vùng ngưng dẫn hoặc vùng bão hoà của tranzito, tín hiệu lấy ra

nằm trong vùng khuếch đại. trong trường hợp xén hai mức độc lập cân xứng thì

tranzito được phân cực ở chế độ khuếch đại hạng A, nếu xén ở hai mức độc lập không

cân xứng thì tuỳ vào yêu cầu mà người ta chọn Tranzito loại PNP hay NPN và phân cực ở chế độ AB để tăng tuổi thọ làm việc của tranzito.

- Mạch xén cân xứng,

được phân cực ở chế

độ khuếch đại A.

- Tín hiệu ngõ ra bị

xén cả trên lẫn dưới

cân xứng

Hình 5.22: Mạch xén ở hai mức độc lập cân xứng

- Mạch xén không

cân xứng, được phân

cực ở chế độ khuếch

đại AB

- Tín hiệu ngõ ra bị

xén cả trên lẫn dưới

không cân xứng

Hình 5.23: Mạch xén ở hai mức độc lập không cân xứng

Trên hình vẽ hai mạch xén ở hai mức độc lập đối xứng và không đối xứng không

khác nhau chỉ khác nhau ở chế độ phân cực để thay đổi mức tín hiệu ngõ ra.

Vo: Ngâ raVi:Ngâ vµo

+V

C3Q

Rb2

Rb1Rc

Vo: Ngâ raVi:Ngâ vµo

+V

C3Q

Rb2

Rb1Rc



IV. KHẢO SÁT MẠCH XÉN

Lắp mạch theo các sơ đồ sau:

- Cho R = 10K, R1 = 220 Ω, R2 = 1K, diode 1N4007, Dz có Vz = 3 V và Vi dạng Sin có biên độ đỉnh 6V tần số 50Hz.

- Ghi nhận kết quả dạng sóng điện áp ra Vo, và trị trung bình áp ra Vodc (vẽ và ghi kết quả bên cạnh mỗi hình).

- Giải thích và tự nhận xét kết quả.

Ghi kết quả:



Ghi kết quả:





Ghi kết quả:



BÀI 5.3: MẠCH ỔN ÁP I. MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng : - Lắp ráp mạch dao động, mạch xén, mạch ghim áp, mạch ổn áp theo sơ đồ

bản vẽ cho trước. - Đo đạc/kiểm tra/sửa chữa các mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật. - Thiết kế/lắp ráp các mạch theo yêu cầu kỹ thuật. - Thay thế các mạch hư hỏng theo số liệu cho trước.


- Động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc, - Bàn thực hành điện công nghiệp, Pa-nel thực hành.


3. Vật tư - Dây điện.

III. NỘI DUNG BÀI HỌC 5.2.1. KHÁI NIỆM

Định nghĩa: ổn áp là mạch thiết lập nguồn cung cấp điện áp ổn định cho các mạch điện trong thiết bị theo yêu cầu thiết kế của mạch điện, từ một nguồn cung cấp ban đầu.

Phân loại: tuỳ theo nhu cầu về điện áp, dòng điện tiêu thụ, độ ổn định mà trong kỹ thuật người ta phân chia mạch ổn áp thành hai nhóm gồm ổn áp xoay chiều và ổn áp một chiêu.

ổn áp xoay chiều dùng để ổn áp nguồn điện từ lưới điện trước khi đưa vào mạng cục bộ hay thiết bị điện. Ngày nay với tốc độ phát triển của kỹ thuật người ta có các loại ổn áp như: ổn áp bù từ, ổn áp dùng mạch điện tử, ổn áp dùng linh kiện điện tử....

ổn áp một chiều dùng để ổn định điện áp cung cấp bên trong thiết bị, mạch điện của thiết bị theo từng khu vực, từng mạch điện tuỳ theo yêu cầu ổn định của mạch điện. Người ta có thể chia mạch ổn áp một chiều thành hai nhóm lớn là ổn áp tuyến tính và ổn áp không tuyến tính (còn gọi là ổn áp xung). việc thiết kế mạch điện cũng đa dạng phức tạp, từ ổn áp dùng Điot zêne, ổn áp dùng transistor, ổn áp dùng IC...Trong đó mạch ổn áp dùng transistor rất thông dụng trong việc cấp điện áp thấp, dòng tiêu thụ nhỏ cho các thiết bị và mạch điện có công suất tiêu thụ thấp. 5.2.2. MẠCH ỔN ÁP DÙNG DIODE ZENER 5.2.2.1. Phân tích nguyên lí mạch điện ổn áp dùng Diode Zener

Trong khi điện áp đầu vào không được điều chỉnh có điện áp biến thiên do điện áp lưới và gợn sóng tín hiệu, điện áp qua tải sẽ là hằng số về căn bản (khi mắc điốt ổn



áp zener). Điện áp tải là bằng với điện áp của điốt zener. Điện áp này không phải là không đổi bởi vì điện áp zener thay đổi với giá trị nhỏ do dòng điện zener thay đổi (xem chỗ khuỷu của đặc tuyến zener ở trên). Tuy nhiên, sự dao động điện áp của điốt zener là rất nhỏ so với sự thay đổi điện áp của nguồn cung cấp mà không được điều chỉnh có sử dụng điốt – tụ điện.

Ø Nhiệm vụ các linh kiện:

Vi : Nguồn một chiều ngõ vào được lấy sau chinh lưu DZ: Diode ổn áp Zener co điện áp VZ; RL: Điện trở tải. R : Giới hạn dòng điện qua diode Zener.

Ø Nguyên lí hoạt động: * Dòng điện chạy qua điện trở và điốt zener sẽ là nguyên nhân gây ra sụt áp trên

điện trở. * Vì điện trở mắc nối tiếp với điốt zener, nên sụt áp trên điện trở và sụt áp trên

điốt zener bằng với điện áp của nguồn cung cấp. Vi = VR + VZ

* Điện áp ngõ ra trên tải: <= <> ?@?A?@

* Nếu B C Diode Zener dẫn điện => VO = VZ

* Nếu D C Diode Zener không dẫn điện => VO = Vi; IZ = 0; E & FGEAEH

Điều kiện để mạch hoạt động tốt là: Vi = (1,5 ÷2)Vo Và thường chọn IZ = It. Như vậy dòng điện qua điện trở R là: IR = IZ + It = 2 It

Chon trị số của điện trở R là: FGIFJH R

Công suất của điện trở là PR = 2P = 2.I2.R (2 là trị số an toàn của điện trở) Diode zener được chọn như sau: VZ = VL, IZmax ≥ 4.IL (4 là hệ số an toàn). Mạch này đơn giản nhưng có nhược điểm là khi tải có dòng điện lớn thì diode

Zener cũng phải có công suất lớn điều này khó thực hiện được trong thưc tế và không thay đổi được điện áp ngõ ra. Mạch chỉ phù hợp với tải có công suất nhỏ.



Tóm lại, để mạch rẻ ổn áp dùng Diode Zenner hoạt động tốt, ta phải chọn và cấp nguồn sao cho thỏa mãn các điều kiện sau:

KL B KM NMOPQ R NM R NMONS

Trong mạch điện dưới đây, tải RL được nối song song với điốt zener.

Mạch bộ điều chỉnh sử dụng mạch rẽ điốt zener

1. Điện áp rơi trên RS nhận được bởi sự khác nhau giữa điện áp đầu vào 18V và điện áp zener VZ.

2. Điện áp rơi trên tải bằng điện áp của điốt zener bởi vì chúng mắc song song

nhau. VRL = VZ = 12V

3. Dòng điện chạy qua điện trở mắc nối tiếp được tính như sau:

4. Dòng điện tải được xác định bằng điện áp tải chia cho điện trở tải

5. Dòng điện chạy qua điốt zener được xác định bằng hiệu số giữa dòng điện tổng

và dòng điện tải.

Bài tập: Hãy tính: VRS, VRL, IRS, IRL, và IZ trong mạch điện dưới đây:



5.2.2.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạchđiện

a. Các bước chuẩn bị: Ø Trang thiết bị

- Bộ thí nghiệm điện tử; - ProjectBoard (testboard)

Ø Dụng cụ - Bút thủ điện, đồng hồ vạn năng; - Kìm mỏ nhọn, nhíp gắp IC.

Ø Vật tư - Dây điện nhiều màu. - Diode, điện trở, tụ điện các loại.

Bộ điều chỉnh dùng mạch rẽ zener



b. Trình tự thực hiện (Quy trình) Ø Lắp mạch theo các sơ đồ sau:

Hình 5. : Mạch ổn áp dùng Diode Zener

Hình 5. : Mạch ổn áp đối xứng dùng Diode Zener

Ø Quy trình thực hiện:

Bước Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ - Vật

tư 1 Chọn, kiểm tra

linh kiện - Biến áp có dòng từ 1A÷3A. - C: 1000µF/50v. - R: 1,2KΩ ÷ 4,7kΩ - Điện trở. - D: 1N4007 - Led - Kiểm tra diode, tụ điện, điện trở, led phải còn tốt.

- VOM - Tụ điện - Điện trở - diode - Led.

2 Bố trí linh kiện lên ProjectBoard

- Dựa vào sơ đồ nguyên lý để bố trí. - Linh kiện bố trí không được chồng chéo lên nhau. - Bố trí phù hợp để thuận tiện khi đi dây.

- Kìm - Nhíp gắp - Tụ điện - Điện trở - Diode - Led.

DIODE 1234 = 1N4007 x4 - C1, C2 ,C3, C4 = 1000µF/50V – DZ1 , DZ2 = 5V, 6.2V, 9V, 12V.

DZ2

C4

-VDC

C1

C2

C3

+VDC

0V V2

V1

0V

D4

D3

D2

D1

220V DZ1



3 Đấu dây mạch ổn áp

- Đấu dây đúng sơ đồ mạch điện. - Đi dây gọn, dẽ sửa chữa.

- MH ĐTCB - Kìm - VOM - Dây điện

4 Cấp nguồn, cân chỉnh mạch

- Kiểm tra mạch hoạt động tốt (hở các tiếp xúc chân linh kiện, linh kiện) - Cấp nguồn (UAC). - Điều chỉnh để mạch hoạt động lâu dài.

- VOM - Kìm - Linh kiện

5.2.2.3. Khảo sát mạch điện

Khảo sát và mắc mạch ổn áp dùng Zener từ tín hiệu được lấy từ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có tụ lọc như hình 5.

Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào VDC như bảng 5., sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và ghi kết quả vào bảng sau.

Thay VZ bằng các giá trị điện áp khác (3V, 9V, 12V) và thực hiện như trên rồi điền vào bảng (Mỗi lần thay Zener, yêu cầu tắt nguồn trước khi thay thế linh kiện). Vi (V) 0 4 5 6 7 8 10 12 14 16

(VZ=---------V) Không tải Có tải



Nhận xét kết quả đo được: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------. 5.2.2.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Vo = Vi Zener hỏng Kiểm tra và thay thế Zener 2 Vo không ổn áp Lắp sai chân Zener Đổi chiều Zener 3 R1 và RL nóng Giá trị các R không đúng,

hoạt động quá công suất Kiểm tra và thay thế các R




5.2.3. MẠCH ỔN ÁP IC HỌ 7XXX 5.2.3.1. Nhận dạng và nguyên lý IC ổn áp 7XXX

Các bộ điều chỉnh 3 cực là các mạch điện tích hợp (IC) mà chúng được thiết kế để đưa vào nguồn điện áp thay đổi DC ở mức thấp và cung cấp điện áp cố định DC ở mức thấp tại đầu ra. Chúng cũng có rất nhiều đặc điểm được tích hợp mà làm cho nó trở nên dễ sử dụng và đa dụng.

• Chúng cần đến một số bộ phận thêm vào • Chúng có bộ bảo vệ để ngăn ngừa các dòng điện đoản mạch • Chúng có khả năng tự động tắt vì nhiệt (nó giảm các giá trị đầu ra khi nó đạt

đến nhiệt độ xác lập trước) • Chúng có điện áp đầu ra là hằng số không đổi • Chúng có gợn sóng tín hiệu ở đầu ra rất nhỏ

Các bộ điều chỉnh 3 cực đưa ra các điện áp cố định trong một dải hoặc có thể điều chỉnh được đối với hầu hết các điện áp yêu cầu bằng việc tích hợp vào mạch các điốt ổn áp zener đơn hoặc mạng các điện trở.

Hình dưới đây là một linh kiện điều chỉnh 3 cực được đóng gói trong 1 khối bằng

nhựa, nó là thiết bị phổ biến nhất nhưng chúng cũng có thể được đóng gói kiểu khác.

Các cực: 1. đầu vào 2. nối đất 3. đầu ra

đầu vào đầu ra



Đầu vào của bộ điều chỉnh được lọc từ đầu ra của một bộ chỉnh lưu (thường là chỉnh lưu cả chu kỳ). Đầu ra của bộ điều chỉnh là tín hiệu DC không đổi và không có gợn sóng tín hiệu.

Một bộ nguồn cung cấp hoàn chỉnh sử dụng bộ điều chỉnh 3 cực có điện áp cố định được thể hiện trên hình sau đây.

Một số bộ điều chỉnh 3 cực thông thường (IC) và điện áp / dòng điện của nó

được liệt kê trong bảng dưới đây. Mã hiệu Điện áp đầu ra Dòng điện đầu ra

LM 78L05 5,0 V > 100 mA MC 7805T 5,0 V > 1 A MC 7809T 9,0 V > 1 A LM 317T 1,25 V > 1,5 A LM 309K 5,0 V > 1 A

Ø - Các dạng vỏ của IC ổn áp:

Hình 2.21: Hình dáng cách ra chân của IC họ 79xx

Tên

1 2 3 2

3 1

12

Vỏ: 3

1: GND 2: output 3: input

1: GND 2: input 3: output

1: GND 2: output 3: input

Hình 2.20: Hình dáng cách ra chân của IC họ 78xx

Tên

1 2 3 2

3 1

12

(Vỏ):3

1: input 2: output 3:GND

1: input 2: GND 3: output

1: input 2: output 3:GND

đầu vào

biến áp công suất

Bộ chỉnh lưu cầu cả

tụ lọc bộ điều chỉnh 3 cực

tín hiệu DC ở đầu ra đã được điều

chỉnh



Ø - Sơ đồ mạch điện:

Dòng điện cực đại của bộ điều chỉnh IC sẽ chuyển đến tải tùy thuộc vào ba hệ số

sau đây: • Nhiệt độ của thiết bị • Sự khác nhau giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra (cũng được gọi là hiệu

áp vào – ra) • Dòng điện tải

Điện áp đầu vào không được điều chỉnh PHẢI KHÔNG được vượt quá điện áp danh nghĩa cực đại, VIN (max). Các nguy hại cho thiết bị là hầu như chắc chắn xuất hiện nếu như điện áp đầu vào vượt quá VIN (max), và nếu như đầu ra bị đoản mạch.

Điện áp đầu vào không được điều chỉnh phải THƯỜNG XUYÊN lớn hơn so với điện áp đã điều chỉnh ở đầu ra. Đối với nhiều bộ điều chỉnh thì điện áp đầu vào phải vượt quá điện áp đầu ra ít nhất là 2V. Nếu như điều kiện này không đạt được thì bộ điều chỉnh sẽ “mất” chức năng điều chỉnh, khi đó điện áp đầu ra sẽ bị sụt và gợn sóng tín hiệu mãnh liệt sẽ trở thành hiển nhiên.

Không chỉ bộ chỉnh lưu phải cung cấp dòng đầu ra cho tải, nó cũng phải cung cấp một dòng điện nhỏ cho mạch công suất trong nội tại IC. Dòng điện này được gọi là dòng điện thụ động (IQ) và nó chạy ra ngoài mạch tải hoặc chạy ra cổng nối đất của bộ điều chỉnh IC.

Ø Một số dữ liệu của bộ điều chỉnh MC 7805C là: • Dòng điện thụ động thường là 4,3 mA và nó có giá trị cực đại là 8 mA. • Đối với việc thay đổi điện áp đầu vào từ 7,0V đến 25V thì điện áp ở đầu ra

thường thay đổi 7,0 mV và trong trường hợp xấu nhất là 100 mV. Điều này nghĩa là sự thay đổi rất nhỏ ở đầu ra trong khi sự thay đổi ở đầu vào là rất lớn.

Mặc dù bộ điều chỉnh 3 cực sẽ hoạt động không cần các phần tử bổ xung (các linh kiện điện tử phụ thêm), các nhà chế tạo vẫn khuyến cáo rằng tụ điện dung tích nhỏ lên được mắc vào các cực ở đầu vào, nếu có thể được. Điều này nhằm mục đích ngăn ngừa IC khỏi sự dao động (sinh ra do mạch điện xoay chiều AC). Thông thường trong thực tế sử dụng tụ điện dạng đĩa ceramic 100 nF hoặc tụ điện tantan 1 µF cho ứng dụng này. Tụ điện C1 được mắc vào sơ đồ như dưới đây nhằm đạt được mục đích kể trên.

Hình 2.22: Mạch ổn áp lấy ra điện áp dương Hình 2.23: Mạch ổn áp lấy ra điện áp âm

Ur Uv C2 C1 C2 C1

IC 78xx

Ur Uv

IC 79xx



Các điều kiện tải thay đổi nhanh, như là xuất hiện trong mạch số, có thể tạo ra điện áp biến đổi nhanh trên nguồn. Tụ điện C2 triệt tiêu sự biến thiên này bằng việc tác động như một hồ chứa đề hấp thụ các đỉnh điện áp hoặc cung cấp dòng tải bùng phát trong thời gian ngắn. Tụ điện tantan với dung tích trong phạm vi 1 µF đến 10 µF thường được sử dụng. 5.2.3.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạchđiện

c. Các bước chuẩn bị: Ø Trang thiết bị

- Bộ thí nghiệm điện tử; - ProjectBoard (testboard)

Ø Dụng cụ - Bút thủ điện, đồng hồ vạn năng; - Kìm mỏ nhọn, nhíp gắp IC.

Ø Vật tư - Dây điện nhiều màu. - Diode, điện trở, tụ điện các loại. - IC ổn áp họ 7XXX

d. Trình tự thực hiện (Quy trình) Ø Lắp mạch theo các sơ đồ sau:

Hình 5. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC 78XX

Hình 5. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC 79XX

2 1

3

C1 C2 LED

DIODE 1234 = 1N4007 x4 - C1, C2 = 1000µF/50V – 7905, 7909, 7912....

D4

D3 D2

D1

220V

IC79XX 100Ω

2

1

3

C1 C2 LED

DIODE 1234 = 1N4007 x4 - C1, C2 = 1000µF/50V – 7805, 7809, 7812....

D4

D3 D2

D1

220V

IC78XX 100Ω



Hình 5. : Lắp ráp các mạch ổn áp dùng IC78XX, IC79XX có nguồn đối xứng




linh kiện - Biến áp có dòng từ 1A÷3A. - C: 1000µF/50v. - R: 1,2KΩ ÷ 4,7kΩ - Điện trở. - D: 1N4007 - Led - Kiểm tra diode, tụ điện, điện trở, led, IC phải còn tốt.

- VOM - Tụ điện - Điện trở - diode - Led. - IC họ 7XXX



- Kìm - Nhíp gắp - Tụ điện - Điện trở - Diode - Led. - IC họ 7XXX



- MH ĐTCB - Kìm - VOM - Dây điện - IC họ 7XXX


- Kiểm tra mạch hoạt động tốt (hở các tiếp xúc chân linh kiện, linh kiện)

- VOM - Kìm - Linh kiện

C3

C2 C1

DIODE1234 = 1N4007 - C1C2C3C4= 1000µF/50V - IC7805,7809,7812, 7905,7909,7912

-VDC

+VDC

0V V2

V1

0V

D4

D3

D2

D1

220V

IC78XX

IC79XX C4

1

1

2

2

3

3



- Cấp nguồn (UAC). - Điều chỉnh để mạch hoạt động lâu dài, IC không phát nóng.

- IC họ 7XXX

5.2.3.3. Khảo sát mạch điện

Khảo sát và mắc mạch ổn áp dùng IC họ 7XXX từ tín hiệu được lấy từ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có tụ lọc như hình 5.

Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào VDC như bảng 5., sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và ghi kết quả vào bảng sau.

Thay các loại IC khác (7805, 7812, 7905, 7912) và thực hiện như trên rồi điền vào bảng (Mỗi lần thay IC, yêu cầu tắt nguồn trước khi thay thế linh kiện). Vi (V) 0 4 5 6 7 8 10 12 14 16

IC: 7805 Không tải Có tải



IC: 7912

Nhận xét kết quả đo được: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------. 5.2.3.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 IC nóng Hỏng IC hoặc sai chân Kiểm tra và thay thế IC 2 Vo không ổn áp Lắp sai chân IC Kiểm tra dây nối các chân IC 3 R1 và RL nóng Giá trị các R không đúng,





5.2.4. MẠCH ỔN ÁP CÓ ĐIỀU CHỈNH IC HỌ LM317 5.2.4.1. Phân tích nguyên lí ổn áp có điều chỉnh

Bộ điều chỉnh điện áp 3 cực giữ cho điện áp giữa đầu ra và cực chung ở mức cố

định, như thể hiện ở hình dưới đây. Đặc điểm này có thể được tận dụng để tạo ra điện áp khác nhau đối với điện áp điều chỉnh “danh nghĩa”.

Ghi chú: điện áp giữa đầu ra và cực chung sẽ là 5V (7805 là bộ điều chỉnh 5V) Điện áp đầu ra của mạch điện kể trên là bằng tổng của VRS cộng với VZ, trong

mạch này nó là 5V + 10V = 15V. Việc mắc thêm vào điện trở và một điốt ổn áp zener 10V sẽ tạo ra nguồn cung cấp 15V.

Các bộ điều chỉnh được chế tạo trong phạm vi rất giới hạn các giá trị cố định, kỹ thuật này có thể được sử dụng để tạo ra điện áp đầu ra mong muốn bất kỳ.

LM 317 là bộ điều chỉnh điện áp 3 cực IC ở mức điện áp thấp. Nó được chế tạo đặc biệt để dùng cho các mục đích điều chỉnh điện áp.

LM 317 duy trì điện áp là hằng số không đổi ở 1,25V giữa cực đầu ra và cực điều chỉnh (ADJ).

Trong mạch điện sau đây, điện áp giữa cực đầu ra và cực điều chỉnh được cài đặt nội tại 1,25V trong bộ điều chỉnh. Điện áp này được nối qua điện trở 220Ω, khi đó sẽ có dòng điện 5,7 mA chạy qua điện trở. Dòng điện này cũng sẽ chạy qua điện trở 1 kΩ

bộ điều chỉnh 3 cực

điện áp không đổi

cực chung



và gây ra sụt áp 5,7V trên điện trở này. (định luật Ôm, V = I x R = 0,057 x 1000 = 5,7V).

Do vậy, điện áp ở đầu ra có thể được xác định bằng việc cộng VR1 với VR2.

Voutput = VR1 + VR2 = 1,25 + 5,7 = 6,92 V Nếu như điện trở R2 được thay thế bằng điện trở thay đổi (biến trở) RV1, như mô

tả trên hình dưới đây, thì khi đó ở đầu ra cũng tiếp tục biến thiên tùy thuộc vào việc cài đặt của RV1.

Bằng việc lực chọn giá trị thích hợp của R1 và R2 thì ơ đầu ra của mạch điều chỉnh này có thể điều chỉnh được từ giá trị tối thiểu là 1,25V đến giá trị cực đại khoảng 37V. 5.2.4.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện

Ø Lắp mạch theo các sơ đồ sau:

đầu ra



Hình 5. : Lắp ráp mạch ổn áp dùng IC LM317

Hình 5: Lắp ráp mạch ứng dụng dùng IC LM317


Bước Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ - Vật tư 1 Chọn, kiểm tra


- VOM - Tụ điện - Điện trở - diode - Led. - IC họ LM317



- Kìm - Nhíp gắp - Tụ điện - Điện trở - Diode - Led. - IC họ LM317





- MH ĐTCB - Kìm - VOM - Dây điện - IC họ LM317


- Kiểm tra mạch hoạt động tốt (hở các tiếp xúc chân linh kiện, linh kiện) - Cấp nguồn (UAC). - Điều chỉnh để mạch hoạt động lâu dài, IC không phát nóng.

- VOM - Kìm - Linh kiện - IC họ LM317

5.2.4.3. Khảo sát mạch điện Ø Mạch ổn áp IC LM317 - Tính điện áp ra:

- Cấp nguồn vào Vi = 30VDC, chỉnh biến trở tìm các giá trị sau:

- Tăng dần giá trị biến trở theo bảng 7.1, ghi giá trị điện áp ra đo được vào dòng 2.

R 0K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K Vo

- Nhận xét kết quả đo được: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------. Ø Mạch ứng dụng IC LM317 - Chỉnh VR1 = 5K và đo các giá trị cho trong bảng 7.2 như sau:

Giá trị đo IVR1 IR1 IR2 VR2 VR1 VRV1 Kết quả đo Kết quả tính

Nhận xét

- Điều chỉnh giá trị RV1 để tìm giá trị:



Nhận xét kết quả đo được: -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------. 5.2.4.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 IC nóng Hỏng IC hoặc sai chân Kiểm tra và thay thế IC 2 Vo không ổn áp Lắp sai chân IC Kiểm tra dây nối các chân IC 3 R1 và RL nóng Giá trị các R không đúng,





5.2.5. MẠCH ỔN ÁP HỒI TIẾP 5.2.5.1. Phân tích nguyên lí mạch ổn áp hồi tiếp

Mạch ổn áp tham số tuy đơn giản tiết kiệm nhưng có nhược điểm là có độ ổn định không cao, trị số của điện áp ra không thay đổi được tuy ý, đặc biệt khi dòng ra tải lớn. Để khắc phục các nhược điểm trên người ta xây dựng các mạch ổn áp bù tuyến tính. Ở đó Tranzisto công suất sẽ hiệu chỉnh điện áp trên nó để bù lượng thay đổi điện áp cần ổn định. Ổn áp bù tuyến tính có thể xây dựng theo sơ đồ song song hoặc nối tiếp như ở sơ đồ khối hình 4.2.3.1.Đó là một mạch tự hiệu chỉnh có hồi tiếp. Có hai cách xây dựng sơ đồ khối: hình4.2.3.1a-sơ đồ song song, hình 4.2.3.1b- sơ đồ nối tiếp.

Trong các sơ đồ trên thì 1-phần tử hiệu chỉnh, 2-phần tử so sánh và khuếch đại, 3-phần tử lấy mẫu, 4-nguồn chuẩn .

Trong sơ đồ song song phần tử hiệu chỉnh mắc song song với tải. Sơ đồ này hoạt động như sau: Phần tử lấy mẫu 3 đem so sánh điện áp đầu ra với nguồn chuẩn 4 ở phần tử so sánh-khuếch đại 2, sai lệch về điện áp sẽ được khuếch đại rồi đưa đến phần tử hiệu chỉnh 1. Phần tử này tự hiệu chỉnh dòng của nó tương tự như diot tham số để điều chỉnh sụt áp trên điện trở R1, giữ cho điện áp ra không đổi. Trong sơ đồ nối tiếp hình 4.2.3.1b thì phần tử hiệu chỉnh 1 mắc nối tiếp với tải. Phần tử này tự điều chỉnh sụt áp trên nó theo tín hiệu từ đầu ra của phần tử so sánh-khuếch đại 2 để giữ cho điện áp ra ổn định.

Trong hai cách xây dựng ổn áp trên thì sơ đồ ổn áp song song có dòng tải đi qua điện trở R1, dẫn đến tổn hao nhiệt lớn, vì vậy sơ đồ này có hiệu suất thấp hơn. Tuy nhiên sơ đồ này lại có ưu điểm là không gặp nguy hiểm khi quá tải. Sơ đồ nối tiếp cho hiệu suất cao hơn nhưng khi dòng tải tăng quá mức (ví dụ như chập tải) thì phần tử hiệu chỉnh dễ bị



đánh thủng. Trong thực tế thường dùng sơ đồ nối tiếp có mạch bảo vệ quá tải. Các mạch ổn áp bù có hiệu suất không vượt quá 60%.

Hình 2.4.3.2 là một mạch ổn áp bù mắc nối tiếp có cực tính âm. Khi điện áp ra thay đổi, các điện trở R1, R2 và triết áp P lập thành bộ phân áp, lấy mẫu điện áp ra. Điện áp này(UB2) đem so sánh với điện áp chuẩn UZ tạo bởi diot ổn áp DZ và điện trở R3. Hiệu số của chúng chính là điện áp bazơ-emitơ của Q2 ( phần tử so sánh-khuếch đại): UBE2=UB2-UZ. Điện áp này điều khiển mạch khuếch đại so sánh Q2 để lấy ra điện áp ở colectơ điều khiển Q1. Tranzistor Q1 điều chỉnh mức mở để thay đổi điện áp điều chỉnh UĐC để bù lượng biến thiên của điện áp ra là U2=U1-UĐC.

Cụ thể sơ đồ ổn áp này làm việc như sau.Giả sử điện áp vào tăng, làm điện áp ra tăng tức thời nên điện áp UBE2 tăng ( trị tuyệt đối), tức là điện thế bazơ của Q2 âm hơn. Điện áp điều khiển bazơ của Q2 là UBE2 cũng âm hơn nên Q2 thông nhiều hơn, dòng colectơ của Q2 tăng, điện áp UCE2 giảm. Vì vậy sụt áp trên R4 tăng lên, làm cho điện thế bazơ của Q1 dương lên, Q1 đóng bớt lại; tức là điện áp UĐC=UCE1 tăng lên, điện áp đầu ra U2 giảm về giá trị ban đầu. Tương tự như vậy, nếu dòng tải tăng làm cho điện áp ra giảm thì quá trình cũng diễn ra như trên. Trường hợp điện áp vào giảm thì quá trình diễn ra hoàn toàn ngược lại.

Có thể xác định được hệ số ổn định của mạch hình 9.16 theo công thức sau:

KÔđ=]

)RP.(RrαP)P](Rα)(1[R

[1rrRα.R

R

21beb

4

21

4v

+++−+

++

α= ])rp(Rβ.rαp)P](rα)(1[r

rr

1211b

21d

v +++−+

++ : là hệ số điều chỉnh, thường α=1,5÷2;

RV,rb,re ,rd- tương ứng là các điện trở đầu vào, điện trở khối bazơ, điện trở emitơ của Q1, rd điện trở động của DZ; còn β1 là hệ số khuếch đại dòng điện của Q1.Hệ số ổn định có thể đạt tới vài trăm.

Trong mạch vừa xét tụ điện C1,C2 tăng độ lọc san bằng và khử các dao động ký sinh, C3 tăng độ ổn định cho các đại lượng biến đổi chậm theo thời gian. 5.2.5.2. Lắp ráp, cân chỉnh mạch điện


Hình 5. : Lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp



Hình 5. : Lắp ráp mạch ứng dụng ổn áp nối tiếp

Ø Quy trình thực hiện: Bước Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ - Vật tư 1 Chọn, kiểm tra














5.2.5.3. Khảo sát mạch điện Ø Mạch ổn áp nối tiếp Khảo sát và mắc mạch ổn áp dùng Transistor mắc nối tiếp từ tín hiệu được lấy từ mạch

chỉnh lưu cầu 1 pha có tụ lọc như hình 5.3. Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào như bảng 5.1, sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và

ghi kết quả vào dòng thứ 4 bảng 5.1. Vi (V) 0 4 5 6 7 8 10 12 14 16 VO Hình 5.

Không tải Có tải

VO Hình 5.


Nghiệm lại hệ thức: Vo = Vz - VBE1 - VBE2 = Vz – 1,4 = Ở Vin nào thì hệ thức trên không còn đúng nữa tức điện thế ra không còn ổn định nữa?

Vin= ??? Hai transistor C1815 và D468 mắc theo kiểu gì? ------------------------------------------------- ???Công dụng của cách mắc này? ------------------------------------------------- Nhận xét kết quả đo được: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------. 5.2.5.4. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 IC nóng Hỏng IC hoặc sai chân Kiểm tra và thay thế IC 2 Vo không ổn áp Lắp sai chân IC Kiểm tra dây nối các chân IC 3 R1 và RL nóng Giá trị các R không đúng,





5.2.6. MẠCH ỔN ÁP TUYẾN TÍNH 5.2.6.1. Phân tích nguyên lí mạch ổn áp tuyến tính

Mạch lợi dụng tính ổn áp của diot zêne và điện áp phân cực thuận của transistor để thiết lập mạch ổn áp

Hình 5.24: Mạch ổn áp tham số dùng transistor NPN

Q2: Transistor ổn áp R2: Điện áp phân cực B cho transistor và điot zêne Ở mạch này cực B của transistor được giữ mức điện áp ổn định nhờ điot zêne và điện áp ngõ ra là điện áp của điện áp zêne và điện áp phân cực thuận của transistor

VbeVzVo += Vz: Điện áp zêne Vbe: Điện áp phân cực thuận của Transistor (0,5 – 0,8v)

Điện áp cung cấp cho mạch được lấy trên cực E của transistor, tuỳ vào nhu cầu mạch điện mà mạch được thiết kế có dòng cung cấp từ vài mA đến hầng trăm mA, ở các mạch điện có dòng cung cấp lớn thường song song với mạch được mắc thêm một điện trở Rc khoảng vài chục đến vài trăm Ohm gọi là trở gánh dòng.

Việc chọn transistor cũng được chọn tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh và dòng phân cực qua lớn làm cho điện áp phân cực Vbe không ổn định dẫn đến điện áp cung cấp cho tải kém ổn định.


Hình 5. : Lắp ráp mạch ổn áp tuyến tính



Hình 5. : Lắp ráp mạch ổn áp song song

















5.2.6.2. Khảo sát mạch điện Ø Mạch ổn áp song song Khảo sát và mắc mạch ổn áp dùng Transistor song song hồi tiếp từ tín hiệu được lấy từ

mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có tụ lọc như hình 5.3. Tăng dần giá trị điện áp ngõ vào như bảng 5.1, sử dụng VOM đo giá trị ngõ ra Vo và

ghi kết quả vào bảng 5.1. Vi (V) 0 4 5 6 7 8 10 12 14 16 VO Hình 5.


VO Hình 5.


Giữ cố định Vin = 9V, chỉnh biến trở tìm giá trị Vomin = và Vomax= Nhận xét kết quả đo được: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------. 5.2.6.3. Các sai hỏng thường gặp TT Các sai hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 IC nóng Hỏng IC hoặc sai chân Kiểm tra và thay thế IC 2 Vo không ổn áp Lắp sai chân IC Kiểm tra dây nối các chân IC 3 R1 và RL nóng Giá trị các R không đúng,


5.2.6.4. Câu hỏi ôn tập Hãy điền vào chỗ trống nội dung thích hợp với câu gợi ý dưới đây: 5.1: Hãy điền vào chỗ trống những nội dung thích hợp:

a) Mạch dao động đa hài không ổn là .............................

b) Trong mạch dao động đa hài không ổn dùng hai tranzito có cùng thông số và

cùng loại, các linh kiện quyết định tần số dao động là ..................

c) Trong mạch dao động đa hài không ổn, nguyên nhân tạo cho mạch dao động

được là do...........................

d) Ngoài các linh kiện R và C được đưa vào mạch dao động đa hài không ổn

dùng tranzito hoặc, người ta còn có thể dùng...................để tạo tần số dao động ổn định

và chính xác.

e) Mạch xén còn được gọi là mạch............................

f) Mức xén dùng tranzito được xác lập dựa trên ...........................



g) ổn áp là mạch thiết lập nguồn cung cấp điện ................. cho các mạch điện

trong thiết bị theo yêu cầu thiết kế của mạch điện, từ .........................

Trả lời nhanh các câu hỏi dưới đây:

5.2: Muốn thay đổi tần số của mạch dao động đa hài chúng ta nên thực hiện bằng

cách nào ?

5. 3: Muốn thay đổi thời gian ngắt mở, thường gọi là độ rộng xung, cần thực hiện bằng cách nào?

5.4: Muốn cho một tranzito luôn dẫn trước khi cấp nguồn, cần thực hiện bằng

cách nào?

5.5: Với nguồn cung cấp 12V tần số 1kHz dòng điện tải IC = 10mA dùng tranzito

C1815 (β=100) hãy chọn các linh kiện RC cho mạch.

5.6: Hãy cho biết nguyên nhân vì sao một mạch dao động không thể tạo dao động

được, khi điện áp phân cực trên hai tranzito hoàn toàn giống nhau.

Hãy làm bài tập dưới đây theo các số liệu đã cho:

5.7: Cho một mạch điện có Re = 4,7K, Rb = 47K, C=0,01µF. Dùng tranzito

C1815 (β=100) với nguồn cung cấp 12V. Hãy cho biết:

a) Độ rộng xung của mạch

b) Tần số của mạch

c) Tổng trở của mạch

Hãy lựa chọn phương án mà học viên cho là đúng nhất trong các câu gợi ý

dưới đây và tô đen vào ô vuông thích hợp:


5.8 Sơ đồ mạch dao động đa hài đơn ổn dùng tranzito khác

mạch dao động đa hài không ổn dùng tranzito ở yếu tố sau:

a. Các linh kiện trong mạch mắc không đối xứng

b. Trị số các linh kiện trong mạch không đối xứng

c. Cách cung cấp nguồn

d. Tất cả các yếu tố trên

5.9 Xét về mặt nguyên lí có thể xác định được trạng thái



dẫn hay không dẫn của tranzito bằng cách:

a. Nhìn cách phân cực của mạch

b. Đo điện áp phân cực

c. Xác định ngõ vào và ra của mạch


5.10 Thời gian phân cách là:

a. Thời gian giữa hai xung liên tục tại ngõ ra của mạch

b. Thời gian giữa hai xung kích thích vào mạch

c. Thời gian xuất hiện xung

d. Thời gian tồn tại xung kích thích.

5.11 Độ rộng xung là:

a. Thời gian xuất hiện xung ở ngõ ra

b. Thời gian xung kích thích

c. Thời gian hồi phục trạng thái xung

d. Thời gian giữa hai xung xuất hiện ở ngõ ra

5.12 Thời gian hồi phục là:

a. Thời gian từ khi xuất hiện xung đến khi trở về trạng

thái ban đầu

b. Thời gian tồn tại xung

c. Thời gian mạch ở trạng thái ổn định

d. Thời gian từ trạng thái xung trở về trạng thái ban đầu

5.13 Mạch đa hài đơn ổn dùng một nguồn có ưu điểm

a. Dễ trong thiết kế mạch

b. Có công suất tiêu thụ thấp

c. Có nguồn cung cấp thấp

d. Tất cả đều đúng

5.14 Mạch đa hài đơn ổn có tụ gia tốc có ưu điểm:

a. Có độ rộng xung nhỏ

b. Có biên độ lớn

c. Có thời gian chuyển trạng thái nhanh

d. Có thời gian hồi phục ngắn



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Xuân Kỳ - Kỹ thuật Điện tử - ĐH Giao thông vận tải TpHCM, 2008.

2. Nguyễn Hoàng Việt – Thí nghiệm Mạch điện tử - ĐH Công nghiệp TpHCM.

3. Nguyễn Văn Điềm – Giáo trình mạch điện tử cơ bản Sở Giáo Dục Và Đào Tạo

Hà Nội.

4. Phạm Minh Hà – Kỹ thuật mạch điện tử - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,

1997.

5. Trương Văn Tám – Giáo trình Linh kiện điện tử - ĐH Cần Thơ.

6. Trương Văn Tám – Giáo trình Mạch điện tử - ĐH Cần Thơ.

7. Bob Zulinsky – Introduction to Electronics – Michigan Technological

University, 2008.

8. Sổ tay tra cứu tranzito Nhật Bản.

9. Các loại sổ tay tra cứu Kỹ thuật điện tử.

10. www.phuclanshop.com

11. www.hocnghetructuyen.com

http://www.phuclanshop.com/

http://www.hocnghetructuyen.com/

Documents

Tai Lieu Dien Tu Co Ban-Thanh-CDN150h