Kiến thức căn bản về điện tử - Hà Xuân Sơn

121 trang ngocly 3340

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kiến thức căn bản về điện tử - Hà Xuân Sơn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

kien_thuc_can_ban_ve_dien_tu_ha_xuan_son.pdf

Nội dung text: Kiến thức căn bản về điện tử - Hà Xuân Sơn

KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 TÓM TẮT KIẾN THỨC ĐIỆN TỬ CĂN BẢN җ Đây là những kiến thức cơ bản về điện tử mình thu nhặt và tóm lược được. Hy vọng nó sẽ giúp ích được nhiều cho những bạn mới bắt đầu nhập môn vào con đường đam mê điện tử. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 1
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 PHẦN 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN A - Nguồn một chiều (DC) I - Khái niệm cơ bản về dòng điện 1. Cấu trúc nguyên tử : Để hiểu về bản chất dòng điện ta biết rằng ( kiến thức PTTH ) tất cả các nguyên tố đều được cấu tạo lên từ các nguyên tử và mỗi nguyên tử của một chất được cấu tạo bởi hai phần là - Một hạt nhân ở giữa các hạt mang điện tích dương gọi là Proton và các hạt trung hoà điện gọi là Neutron. - Các Electron (điện tử ) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân . - Bình thường các nguyên tử có trạng thái trung hoà về điện nghĩa là số Proton hạt nhân bằng số electron ở bên ngoài nhưng khi có tác nhân bên ngoài như áp xuất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, tác động của từ trường thì các điện tử electron ở lớp ngoài cùng có thể tách khỏi quỹ đạo để trở thành các điện tử tự do. - Khi một nguyên tử bị mất đi một hay nhiều điện tử, chúng bị thiếu điện tử và trở thành ion dương và ngược lại khi một nguyên tử nhận thêm một hay nhiều điện tử thì chúng trở thành ion âm. 2 . Bản chất dòng điện và chiều dòng điện . Khi các điện tử tập trung với mật độ cao chúng tạo lên hiệu ứng tích điện - Dòng điện chính là dòng chuyển động của các hạt mang điện như điện tử , ion. - Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm ( ngược với chiều chuyển động của các điện tử - đi từ âm sang dương ) 3. Tác dụng của dòng điện : Khi có một dòng điện chạy qua dây dẫn điện như thí nghiệm sau : B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 2
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng => làm nam châm lệch theo hướng ngược lại. - Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và siẩng nhiệt năng - Dòng điện chạy qua động cơ làm quay động cơ quay sinh ra cơ năng - Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hoá năng. II - Dòng điện và điện áp một chiều 1. Cường độ dòng điện : Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian - Ký hiệu là I - Dòng điện một chiều là dòng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm theo quy ước hay là dòng chuyển động theo một hướng của các điện tử tự do. Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe và có các bội số : Kilo Ampe = 1000 Ampe Mega Ampe = 1000.000 Ampe Mili Ampe = 1/1000 Ampe Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe 2. Điện áp : Khi mật độ các điện tử tập trung không đều tại hai điểm A và B nếu ta nối một dây dẫn từ A sang B sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, như vậy người ta gọi hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp và áp chênh lệch chính là hiệu điện thế. - Điện áp tại điểm A gọi là UA - Điện áp tại điểm B gọi là UB. - Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 3
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 UAB = UA - UB - Đơn vị của điện áp là Vol ký hiệu là U hoặc E, đơn vị điện áp có các bội số là Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol Micro Vol = 1/1000.000 Vol Điện áp có thể ví như độ cao của một bình nước, nếu hai bình nước có độ cao khác nhau thì khi nối một ống dẫn sẽ có dòng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, khi hai bình nước có độ cao bằng nhau thì không có dòng nước chảy qua ống dẫn. Dòng điện cũng như vậy nếu hai điểm có điện áp chên lệch sẽ sinh ra dòng điện chạy qua dây dẫn nối với hai điểm đó từ điện áp cao sang điện áp thấp và nếu hai điểm có điện áp bằng nhau thì dòng điện trong dây dẫn sẽ = 0 III - Các định luật cơ bản 1. Định luật ôm Định luật ôm là định luật quan trọng mà ta cần phải nghi nhớ Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó . Công thức : I = U / R trong đó I là cường độ dòng điện , tính bằng Ampe (A) U là điện áp ở hai đầu đoạn mạch , tính bằng Vol (V) R là điện trở của đoạn mạch , tính bằng ôm 2. Định luật ôm cho đoạn mạch Đoạn mạch mắc nối tiếp: Trong một đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp thì điện áp ở hai đầu đoạn mạch bằng tổng sụt áp trên các điện trở . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 4
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Như sơ đồ trên thì U = U1 + U2 + U3 Theo định luật ôm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2, U3 = I3 x R3 nhưng đoạn mạch mắc nối tiếp thì I1 = I2 = I3 Sụt áp trên các điện trở => tỷ lệ thuận với các điện trở . Đoạn mạch mắc song song Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song thì cường độ dòng điện chính bằng tổng các dòng điện đi qua các điện trở và sụt áp trên các điện trở là như nhau: Mạch trên có U1 = U2 = U3 = E I = I1 + I2 + I3 và U1 = I1 x R1 = I2 x R2 = I3 x R3 Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở . 3. Điện năng và công xuất : * Điện năng. Khi dòng điện chạy qua các thiết bị như bóng đèn => làm bóng đèn sáng, chạy qua động cơ => làm động cơ quay như vậy dòng điện đã sinh ra công. Công của dòng điện gọi là điện năng, ký hiệu là W, trong thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ) Công thức tính điện năng là : B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 5
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 W = U x I x t Trong đó W là điện năng tính bằng June (J) U là điện áp tính bằng Vol (V) I là dòng điện tính bằng Ampe (A) t là thời gian tính bằng giây (s) * Công xuất . Công xuất của dòng điện là điện năng tiêu thụ trong một giây , công xuất được tính bởi công thức P = W / t = (U. I .t ) / t = U .I Theo định luật ôm ta có P = U.I = U2 / R = R.I2 B - Điện từ trường I - Khái niệm về từ trường. * Nam châm và từ tính . Trong tự nhiên có một số chất có thể hút được sắt gọi là nam châm tự nhiên. Trong công nghiệm người ta luyện thép hoặc hợp chất thép để tạo thành nam châm nhân tạo. Nam châm luôn luôn có hai cực là cực bắc North (N) và cực nam South (S) , nếu chặt thanh nam châm ra làm 2 thì ta lại được hai nam châm mới cũng có hai cực N và S - đó là nam châm có tính chất không phân chia Nam châm thường được ứng dụng để sản xuất loa điện động, micro hoặc mô tơ DC. * Từ trường Từ trường là vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất truyền lực từ lên các vật liệu có từ tính, từ trường là tập hợp của các đường sức đi từ Bắc đến cực nam. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 6
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 * Cường độ từ trường Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường, ký hiệu là H đơn vị là A/m * Độ từ cảm Là đại lượng đặc trưng cho vật có từ tính chịu tác động của từ trường, độ từ cảm phụ thuộc vào vật liệu . VD Sắt có độ từ cảm mạnh hơn đồng nhiều lần . Độ từ cảm được tính bởi công thức B = µ.H Trong đó B : là độ từ cảm µ : là độ từ thẩm H : là cường độ từ trường * Từ thông Là số đường sức đi qua một đơn vị diện tích, từ thông tỷ lệ thuật với cường độ từ trường. * Ứng dụng của Nam châm vĩnh cửu. Nam châm vĩnh cửu được ứng dụng nhiều trong thiết bị điện tử, chúng được dùng để sản xuất Loa, Micro và các loại Mô tơ DC. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 7
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 II - Từ trường của dòng điện đi qua dây dẫn thẳng. Thí nghiệm trên cho thấy, khi công tắc bên ngoài đóng, dòng điện đi qua bóng đèn làm bóng đèn sáng đồng thời dòng điện đi qua dây dẫn sinh ra từ trường làm lệch hướng kim nam châm . Khi đổi chiều dòng điện, ta thấy kim nam châm lệch theo hướng ngược lại , như vậy dòng điện đổi chiều sẽ tạo ra từ trường cũng đổi chiều. 2. Từ trường của dòng điện đi qua cuộn dây. Khi ta cho dòng điện chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường là các đường sức song song, nếu lõi cuộn dây được thay bằng lõi thép B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 8
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 thì từ trường tập trung trên lõi thép và lõi thép trở thành một chiếc nam châm điện, nếu ta đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng Dòng điện một chiều cố định đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường cố định, dòng điện biến đổi đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên. Từ trường biến thiên có đặc điểm là sẽ tạo ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây đặt trong vùng ảnh hưởng của từ trường , từ trường cố định không có đặc điểm trên. Ứng dụng: Từ trường do cuộn dây sinh ra có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một ứng dụng mà ta thường gặp trong thiết bị điên tử đó là Rơ le điện từ. Rơ le điện từ Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lõi cuộn dây trở thành một nam châm điện hút thanh sắt và công tắc đựoc đóng lại, tác dụng của rơ le là dùng một dòng điện nhỏ để điều khiển đóng mạch cho dòng điện lớn gấp nhiều lần. 3. Lực điện từ Nếu có một dây dẫn đặt trong một từ trường, khi cho dòng điện chạy qua thì dây dẫn có một lực đẩy => đó là lực điện từ, nếu dây dẫn để tụ do chúng sẽ chuyển động trong từ trường, nguyên lý này được ứng dụng khi sản xuất loa điện động. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 9
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Nguyên lý hoạt động của Loa ( Speaker ) Cuộn dây được gắn với màng loa và đặt trong từ trường mạnh giữa 2 cực của nam châm , cực S là lõi , cực N là phần xung quanh, khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây , dưới tác dụng của lực điện từ cuộn dây sẽ chuyển động, tốc động chuyển động của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, cuộn dây chuyển động được gắng vào màng loa làm màng loa chuyển động theo, nếu chuyển động ở tần số > 20 Hz chúng sẽ tạo ra sóng âm tần trong dải tần số tai người nghe được. 4. Cảm ứng điện từ . Cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện điện áp cảm ứng của cuộn dây được đặt trong một từ trường biến thiên. Ví dụ : một cuộn dây quấn quanh một lõi thép , khi cho dòng điện xoay chiều chay qua, trên lõi thép xuất hiện một từ trường biến thiên, nếu ta quấn một cuộn dây khác lên cùng lõi thép thì hai đầu cuộn dây mới sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng. Bản thân cuộn dây có dòng điện chạy qua cũng sinh ra điện áp cảm ứng và có chiều ngược với chiều dòng điện đi vào. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 10
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 C - Dòng điện xoay chiều I - Khái niệm về dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Ở trên là các dòng điện xoay chiều hình sin, xung vuông và xung nhọn. Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều. Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký hiệu là T là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây (s) Tần số điện xoay chiều : là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây ký hiệu là F đơn vị là Hz F = 1 / T Pha của dòng điện xoay chiều : Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều có cùng tần số . * Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thời điểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau: B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 11
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Hai dòng điện xoay chiều cùng pha * Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thời điểm điện áp tăng giảm lệch nhau . Hai dòng điện xoay chiều lệch pha * Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha 180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại. Hai dòng điện xoay chiều ngược pha Biên độ của dòng điện xoay chiều Biên độ của dòng xoay chiều là giá trị điện áp đỉnh của dòng điện.xoay chiều, biên độ này thường cao hơn điện áp mà ta đo được từ các đồng hồ Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều Thường là giá trị đo được từ các đồng hồ và cũng là giá trị điện áp được ghi trên B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 12
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 zắc cắm nguồn của các thiết bị điện tử., Ví dụ nguồn 220V AC mà ta đang sử dụng chính là chỉ giá trị hiệu dụng, thực tế biên độ đỉnh của điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V Công xuất của dòng điện xoay chiều . Công xuất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp và độ lệch pha giữa hai đại lượng trên , công xuất được tính bởi công thức : P = U.I.cosα Trong đó U : là điện áp I là dòng điện α là góc lệch pha giữa U và I => Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và I là α = 0 khi đó cosα = 1 và P = U.I => Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệch pha giữa U và I là +90 độ hoặc -90độ, khi đó cosα = 0 và P = 0 ( công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộn dây là = 0 ) II - Dòng điện xoay chiều đi qua R, C, L 1. Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở thì dòng điện và điện áp cùng pha với nhau , nghĩa là khi điện áp tăng cực đại thì dòng điện qua trở cũng tăng cực đại. như vậy dòng xoay chiều có tính chất như dòng một chiều khi đi qua trở thuần.do đó có thể áp dụng các công thức của dòng một chiều cho dòng xoay chiều đi qua điện trở I = U / R hay R = U/I Công thức định luật ohm P = U.I Công thức tính công xuất 2 . Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện . Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện thì dòng điện sẽ sớm pha hơn điện áp 90độ B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 13
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Dòng xoay chiều có dòng điện sớm pha hơn điện áp 90 độ khi đi qua tụ * Dòng xoay chiều đi qua tụ sẽ bị tụ cản lại với một trở kháng gọi là Zc, và Zc được tính bởi công thức Zc = 1/ ( 2 x 3,14 x F x C ) Trong đó Zc là dung kháng ( đơn vị là Ohm ) F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz) C là điện dung của tụ điện ( đơn vị là µ Fara) Công thức trên cho thấy dung kháng của tụ điện tỷ lệ nghịch với tần số dòng xoay chiều (nghĩa là tần số càng cao càng đi qua tụ dễ dàng) và tỷ lệ nghịc với điện dung của tụ ( nghĩa là tụ có điện dung càng lớn thì dòng xoay chiều đi qua càng dễ dàng) => Dòng một chiều là dòng có tần số F = 0 do đó Zc = ∞ vì vậy dòng một chiều không đi qua được tụ. 3. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây. Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên và từ trường biến thiên này lại cảm ứng lên chính cuộn dây đó một điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , do đó cuộn dây có xu hướng chống lại dòng điện xoay chiều khi đi qua nó, sự chống lại này chính là cảm kháng của cuộn dây ký hiệu là ZL ZL = 2 x 3,14 x F x L Trong đó ZL là cảm kháng ( đơn vị là Ohm) L là hệ số tự cảm của cuộn dây ( đơn vị là Henry) L phụ thuộc vào số vòng dây quấn và chất liệu lõi . F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz) B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 14
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Từ công thức trên ta thấy, cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với tần số và hệ số tự cảm của cuộn dây, tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó khăn => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện. => Với dòng một chiều thì ZL của cuộn dây = 0 ohm, dó đó dòng một chiều đi qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R mà thôi ( trở thuần của cuộn dây là điện trở đo được bằng đồng hồ vạn năng ), nếu trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng một chiều qua cuộn dây sẽ bị đoản mạch. * Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây thì dòng điện bị chậm pha so với điện áp 90 độ nghĩa là điện áp tăng nhanh hơn dòng điện khi qua cuộn dây . Dòng xoay chiều có dòng điện chậm pha hơn điện áp 90 độ khi đi qua cuộn dây =>> Do tính chất lệch pha giữa dòng điện và điện áp khi đi qua tụ điện và cuộn dây, nên ta không áp dụng được định luật Ohm vào mạch điện xoay chiều khi có sự tham gia của L và C được. =>> Về công xuất thì dòng xoay chiều không sinh công khi chúng đi qua L và C mặc dù có U > 0 và I >0. 4. Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một mạch điện * Trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ điện áp sẽ bằng tổng hai điện áp thành phần. Hai dòng điện cùng pha biên độ sẽ tăng. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 15
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 * Nếu trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều ngược pha thì biên độ điện áp sẽ bằng hiệu hai điện áp thành phần. Hai dòng điện ngược pha, biên độ giảm B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 16
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 PHẦN 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ ĐO A - Hướng dẫn sử dụng đồng hồ vạn năng (VOM) 1) Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) Đồng hồ vạn năng ( VOM ) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC và đo dòng điện. Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện , tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp. 2) Hướng dẫn đo điện áp xoay chiều. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 17
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Sử dụng đồng hồ vạn năng đo áp AC Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nấc, Ví dụ nếu đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thanh quá cao thì kim báo thiếu chính xác. * Chú ý - chú ý : Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay lập tức ! Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng đồng hồ B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 18
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng các điện trở trong đồng hồ * Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo , nhưng đồng hồ không ảnh hưởng . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 19
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim tuy nhiên đồng hồ không hỏng 3) Hướng dẫn đo điện áp một chiều DC bằng đồng hồ vạn năng. Khi đo điện áp một chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo về thang DC, khi đo ta đặt que đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc. Ví dụ nếu đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang quá cao => kim báo thiếu chính xác. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 20
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp một chiều DC * Trường hợp để sai thang đo : Nếu ta để sai thang đo, đo áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thì đồng hồ sẽ báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 21
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Để sai thang đo khi đo điện áp một chiều => báo sai giá trị. * Trường hợp để nhầm thang đo Chú ý - chú ý : Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC) , nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay !! B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 22
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Trường hợp để nhầm thang đo dòng điện khi đo điện áp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng ! B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 23
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Trường hợp để nhầm thang đo điện trở khi đo điện áp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng các điện trở bên trong! 4) Hướng dẫn đo điện trở và trở kháng. Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo được rất nhiều thứ. Đo kiểm tra giá trị của điện trở Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không. Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện Đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn. * Để sử dụng được các thang đo này đồng hồ phải được lắp 2 Pịn tiểu 1,5V bên trong, để xử dụng các thang đo 1Kohm hoặc 10Kohm ta phải lắp Pin 9V. 4.1 - Đo điện trở : B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 24
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hồ vạn năng Để đo tri số điện trở ta thực hiện theo các bước sau : Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang x1 ohm hoặc x10 ohm, nếu điện trở lớn thì để thang x1Kohm hoặc 10Kohm. => sau đó chập hai que đo và chỉnh triết áo để kim đồng hồ báo vị trí 0 ohm. Bước 2 : Chuẩn bị đo . Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo , Giá trị đo được = chỉ số thang đo X thang đo Ví dụ : nếu để thang x 100 ohm và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100 x 27 = 2700 ohm = 2,7 K ohm Bước 4 : Nếu ta để thang đo quá cao thì kim chỉ lên một chút , như vậy đọc trị số sẽ không chính xác. Bước 5 : Nếu ta để thang đo quá thấp , kim lên quá nhiều, và đọc trị số cũng không chính xác. Khi đo điện trở ta chọn thang đo sao cho kim báo gần vị trí giữa vạch chỉ số sẽ cho độ chính xác cao nhất. 4.2 - Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm hoặc 10K ohm, nếu là tụ hoá ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 25
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Dùng thang x 1K ohm để kiểm tra tụ gốm Phép đo tụ gốm trên cho ta biết : Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về. Dùng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hoá Ở trên là phép đo kiểm tra các tụ hoá, tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện dung) khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh với một tụ mới có cùng điện dung. Ở trên là phép đo so sánh hai tụ hoá cùng điện dung, trong đó tụ C1 là tụ mới còn C2 là tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu hơn tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung ) Chú ý khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp. 5 - Hướng dẫn đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng. Cách 1 : Dùng thang đo dòng B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 26
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo các bước sau Bươc 1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất . Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiều âm . Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang đo đã để thang cao nhất thì đồng hồ không đo được dòng điện này. Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện . Cách 2 : Dùng thang đo áp DC Ta có thể đo dòng điện qua tải bằng cách đo sụt áp trên điện trở hạn dòng mắc nối với tải, điện áp đo được chia cho giá trị trở hạn dòng sẽ cho biết giá trị dòng điện, phương pháp này có thể đo được các dòng điện lớn hơn khả năng cho phép của đồng hồ và đồng hồ cũmg an toàn hơn. Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo như thế nào ? * Đọc giá trị điện áp AC và DC Khi đo điện áp DC thì ta đọc giá trị trên vạch chỉ số DCV.A Nếu ta để thang đo 250V thì ta đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 250, tương tự để thang 10V thì đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 10. trường hợp để thang 1000V nhưng không có vạch nào ghi cho giá trị 1000 thì đọc trên vạch giá trị Max = 10, giá trị đo được nhân với 100 lần Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị cũng tương tự. đọc trên vạch AC.10V, nếu đo ở thang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ. Ví dụ nếu để thang 250V thì mỗi chỉ số của vạch 10 số tương đương với 25V. Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện áp B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 27
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 B - Hướng dẫn sử dụng đồng hồ Digital 1) Giới thiệu về đồng hồ số DIGITAL Đồng hồ số Digital có một số ưu điểm so với đồng hồ cơ khí, đó là độ chính xác cao hơn, trở kháng của đồng hồ cao hơn do đó không gây sụt áp khi đo vào dòng điện yếu, đo được tần số điện xoay chiều, tuy nhiên đồng hồ này có một số nhược điểm là chạy bằng mạch điện tử lên hay hỏng, khó nhìn kết quả trong trường hợp cần đo nhanh, không đo được độ phóng nạp của tụ. Đồng hồ vạn năng số Digital B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 28
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Hướng dẫn sử dụng : 2) - Đo điện áp một chiều ( hoặc xoay chiều ) Đặt đồng hồ vào thang đo điện áp DC hoặc AC Để que đỏ đồng hồ vào lỗ cắm " VΩ mA" que đen vào lỗ cắm "COM" Bấm nút DC/AC để chọn thang đo là DC nếu đo áp một chiều hoặc AC nếu đo áp xoay chiều. Xoay chuyển mạch về vị trí "V" hãy để thang đo cao nhất nếu chưa biết rõ điện áp, nếu giá trị báo dạng thập phân thì ta giảm thang đo sau. Đặt thang đo vào điện áp cần đo và đọc giá trị trên màn hình LCD của đồng hồ. Nếu đặt ngược que đo(với điện một chiều) đồng hồ sẽ báo giá trị âm (-) 3) - Đo dòng điện DC (AC) Chuyển que đổ đồng hồ về thang mA nếu đo dòng nhỏ, hoặc 20A nếu đo dòng lớn. Xoay chuyển mạch về vị trí "A" Bấm nút DC/AC để chọn đo dòng một chiều DC hay xoay chiều AC Đặt que đo nối tiếp với mạch cần đo Đọc giá trị hiển thị trên màn hình. 4) - Đo điện trở Trả lại vị trí dây cắm như khi đo điện áp . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 29
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Xoay chuyển mạch về vị trí đo " Ω ", nếu chưa biết giá trị điện trở thì chọn thang đo cao nhất , nếu kết quả là số thập phân thì ta giảm xuống. Đặt que đo vào hai đầu điện trở. Đọc giá trị trên màn hình. Chức năng đo điện trở còn có thể đo sự thông mạch, giả sử đo một đoạn dây dẫn bằng thang đo trở, nếu thông mạch thì đồng hồ phát ra tiến kêu 5) - Đo tần số Xoay chuyển mạch về vị trí "FREQ" hoặc " Hz" Để thang đo như khi đo điện áp . Đặt que đo vào các điểm cần đo Đọc trị số trên màn hình. 6) - Đo Logic Đo Logic là đo vào các mạch số ( Digital) hoặc đo các chân lện của vi xử lý, đo Logic thực chất là đo trạng thái có điện - Ký hiệu "1" hay không có điện "0", cách đo như sau: Xoay chuyển mạch về vị trí "LOGIC" Đặt que đỏ vào vị trí cần đo que đen vào mass Màn hình chỉ "▲" là báo mức logic ở mức cao, chỉ "▼" là báo logic ở mức thấp 7) - Đo các chức năng khác Đồng hồ vạn năng số Digital còn một số chức năng đo khác như Đo đi ốt, Đo tụ điện, Đo Transistor nhưng nếu ta đo các linh kiện trên, ta lên dùng đồng hồ cơ khí sẽ cho kết quả tốt hơn và đo nhanh hơn B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 30
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 PHẦN 3 : LINH KIỆN THỤ ĐỘNG A - Điện trở - Resistance (R) 1. Khái niệm về điện trở. Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của dây dẫn : Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. được tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm 2. Điện trở trong thiết bị điện tử. a) Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện 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. b) Đơn vị của điện trở B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 31
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω b) Cách ghi trị số của điện trở Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy ước chung của thế giới.( xem hình ở trên ) 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. 3. Cách đọc trị số điện trở . Quy ước mầu Quốc tế Mầu sắc Giá trị Mầu sắc Giá trị Đen 0 Xanh lá 5 Nâu 1 Xanh lơ 6 Đỏ 2 Tím 7 Cam 3 Xám 8 Vàng 4 Trắng 9 Nhũ vàng -1 Nhũ bạc -2 B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 32
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. * Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu : Cách đọc điện trở 4 vòng mầu Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này. Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3 Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị Vòng số 3 là bội số của cơ số 10. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 33
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 ( mũ vòng 3) Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm. * Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác ) Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút. Đối diện vòng cuối là vòng số 1 Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị. ( mũ vòng 4) Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào 4 - Thực hành đọc trị số điện trở. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 34
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Các điện trở khác nhau ở vòng mầu thứ 3 Khi các điện trở khác nhau ở vòng mầu thứ 3, thì ta thấy vòng mầu bội số này thường thay đổi từ mầu nhũ bạc cho đến mầu xanh lá , tương đương với điện trở < 1 Ω đến hàng MΩ. Các điện trở có vòng mầu số 1 và số 2 thay đổi . Ở hình trên là các giá trị điện trở ta thường gặp trong thực tế, khi vòng mầu số 3 thay đổi thì các giá trị điện trở trên tăng giảm 10 lần. Bài tập - Đoán nhanh kết quả trị số điện trở. 5 - Các trị số điện trở thông dụng. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 35
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Ta không thể kiếm được một điện trở có trị số bất kỳ, các nhà sản xuất chỉ đưa ra khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng , bảng dưới đây là mầu sắc và trị số của các điện trở thông dụng. Các giá trị điện trở thông dụng. 6 -. Phân loại điện trở. Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W. 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 36
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Các điện trở : 2W - 1W - 0,5W - 0,25W Điện trở sứ hay trở nhiệt 7 - Công xuất của điện trở. Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo công thức P = U . I = U2 / R = I2.R Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở. Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch. Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy. Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần công xuất mà nó sẽ tiêu thụ. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 37
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Điện trở cháy do quá công xuất Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụ một công xuất là P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy. Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy . 8 - Biến trở, triết áp : Biến trở Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình dạng như sau : Hình dạng biến trở Ký hiệu trên sơ đồ Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới. Cấu tạo của biến trở Triết áp : Triết áp cũng tương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh và thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh. Ví dụ như - Triết áp B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 38
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh. Ký hiệu triết áp trên sơ đồ nguyên lý. Hình dạng triết áp Cấu tạo trong triết áp 9 - Điện trở mắc nối tiếp . Điện trở mắc nối tiếp. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 39
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại. Rtd = R1 + R2 + R3 Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng I I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 ) Từ công thức trên ta thấy rằng , sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điệnt trở . 10 - Điện trở mắc song song. Điện trở mắc song song Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương Rtd được tính bởi công thức (1 / Rtd) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) Nếu mạch chỉ có 2 điện trở song song thì Rtd = R1.R2 / ( R1 + R2) Dòng điện 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 áp trên các điện trở mắc song song luôn bằng nhau 11 - Điên trở mắc hỗn hợp B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 40
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Điện trở mắc hỗn hợp. Mắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối ưu hơn . 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 . 12 - 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, Ví dụ có một bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V trên điện trở. Đấu nối tiếp với bóng đèn một điện trở. - Như hình trên ta có thể tính được trị số và công xuất của điện trở cho phù hợp như sau: Bóng đèn có điện áp 9V và công xuất 2W vậy dòng tiêu thụ là I = P / U = (2 / 9 ) = Ampe đó cũng chính là dòng điện đi qua điện trở. - Vì nguồn là 12V, bóng đèn 9V nên cần sụt áp trên R là 3V vậy ta suy ra điện trở cần tìm là R = U/ I = 3 / (2/9) = 27 / 2 = 13,5 Ω - Công xuất tiêu thụ trên điện trở là : P = U.I = 3.(2/9) = 6/9 W vì vậy ta phải dùng điện trở có công xuất P > 6/9 W B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 41
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 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 . Từ nguồn 12V ở trên thông qua cầu phân áp R1 và R2 ta lấy ra điện áp U1, áp U1 phụ thuộc vào giá trị hai điện trở R1 và R2.theo công thức . U1 / U = R1 / (R1 + R2) => U1 = U.R1(R1 + R2) Thay đổi giá trị R1 hoặc R2 ta sẽ thu được điện áp U1 theo ý muốn. Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động . Mạch phân cực cho Transistor Tham gia vào các mạch tạo dao động R C B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 42
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch tạo dao động sử dụng IC 555 B - Tụ điện - Capacitor (C) 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 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 B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 43
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 2. Hình dáng thực tế của tụ điện. Hình dạng của tụ gốm. Hình dạng của tụ hoá 3. 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 44
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 S : là diện tích bản cực của tụ điện. * Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara 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. 4 . Sự 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 45
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 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. 5 . 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 . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 46
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 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. (Mũ số thứ 3 ) Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10 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 B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 47
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm. 6. 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 7 - Phân loại tụ điện 7.1) 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 0,47 µF 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. 7.2) 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 B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 48
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Tụ hoá - Là tụ có phân cực âm dương. 7.3) 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 8 - Phương pháp kiểm tra tụ điện 8.1) Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 49
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập, để phát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta quan sát hình ảnh sau đây . 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, trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò 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 dò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí cũ. Khi đo tụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không trở về. Lưu ý: Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thang x1KΩ hoặc x10KΩ, và phải đảo chiều kim đồng hồ vài lần khi đo. 8.2) Đo kiểm tra tụ hoá Tụ hoá ít khi bị dò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô ( khô hoá chất bên trong lớp điện môi ) làm điện dung của tụ bị giảm , để kiểm tra tụ hoá , ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùng điện dung, hình ảnh dưới đây minh hoạ các bước kiểm tra tụ hoá. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 50
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Đo kiểm tra tụ hoá Để kiểm tra tụ hoá C2 có trị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng tụ C1 còn mới có cùng điện dung và đo so sánh. Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung càng lớn thì để thang càng thấp ) Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp , khi đo ta đảo chiều que đo vài lần. Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụ C2 phóng nạp kém hơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô. Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị dò. Chú ý : Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch , ta cần phải hút rỗng một chân tụ khỏi mạch in, sau đó kiểm tra như trên. 9 - Các kiểu mắc và ứng dụng 9.1 . Tụ điện mắc nối tiếp . Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương C tđ được tính bởi công thức : 1 / C tđ = (1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 ) Trường hợp chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp thì C tđ = C1.C2 / ( C1 + C2 ) B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 51
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Khi mắc nối tiếp thì điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại. U tđ = U1 + U2 + U3 Khi mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá ta cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ sau: Tụ điện mắc nối tiếp Tụ điện mắc song song 9.2 - Tụ điện mắc song song. Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại . C = C1 + C2 + C3 Điện áp chịu đựng của tụ điện tương tương bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất. Nếu là tụ hoá thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương. 9.3 - Ứng dụng của tụ điện . Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động vv Dưới đây là một số những hình ảnh minh hoạ về ứng dụng của tụ điện. * Tụ điện trong mạch lọc nguồn. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 52
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Tụ hoá trong mạch lọc nguồn. Trong mạch lọc nguồn như hình trên , tụ hoá có tác dụng lọc cho điện áp một chiều sau khi đã chỉnh lưu được bằng phẳng để cung cấp cho tải tiêu thụ, ta thấy nếu không có tụ thì áp DC sau đi ốt là điên áp nhấp nhô, khi có tụ điện áp này được lọc tương đối phẳng, tụ điện càng lớn thì điện áp DC này càng phẳng. * Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông. Mạch dao động đa hài sử dụng 2 Transistor Bạn 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 53
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 C - Cuộn dây và biến áp 1 - Cuộn cảm 1.1 - Cấu tạo của cuộn cảm. Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật . Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật 1.2 - Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm. a) Hệ số tự cảm ( định luật Faraday) Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua. L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l o L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) o n : là số vòng dây của cuộn dây. o l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) 2 o S : là tiết diện của lõi, tính bằng m o µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 54
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 b) Cảm kháng Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . ZL = 2.3,14.f.L o Trong đó : ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω o f : là tần số đơn vị là Hz o L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều * Thí nghiệm trên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn sau đó được đấu vào các nguồn điện 12V nhưng có tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2 , K3 , khi K1 đóng dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vì ZL = 0 ) => do đó bóng đèn sáng nhất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếy hơn ( do ZL tăng ) => bóng đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng , dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất ( do ZL tăng cao nhất) => bóng đèn sáng yếu nhất. => Kết luận : Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây và tỷ lệ với tần số dòng điện xoay chiều, nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó, dòng điện một chiều có tần số f = 0 Hz vì vậy với dòng một chiều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0 c) Điện trở thuần của cuộn dây. Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 55
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 1.3 - Tính chất nạp , xả của cuộn cảm * Cuộn dây nạp năng lương : Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức W = L.I 2 / 2 W : năng lượng ( June ) L : Hệ số tự cảm ( H ) I dòng điện. Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây. 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 - Loa và Micro 2.1 - Loa ( Speaker ) Loa là một ứng dụng của cuộn dây và từ trường. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 56
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Loa 4Ω - 20W ( Speaker ) Cấu tạo và hoạt động của Loa ( Speaker ) Cấu tạo của loa : Loa gồm một nam châm hình trụ có hai cực lồng vào nhau , cực N ở giữa và cực S ở xung quanh, giữa hai cực tạo thành một khe từ có từ trường khá mạnh, một cuôn dây được gắn với màng loa và được đặt trong khe từ, màng loa được đỡ bằng gân cao su mềm giúp cho màng loa có thể dễ dàng dao động ra vào. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 57
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Hoạt động : Khi ta cho dòng điện âm tần ( điện xoay chiều từ 20 Hz => 20.000Hz ) chạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ trường biến thiên và bị từ trường 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 . 2.2 - 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 - 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, B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 58
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 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 3 - Biến áp 3.1 - Cấu tạo của biến áp. Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp ( lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit . Ký hiệu của biến áp 3.2 - Tỷ số vòng / vol của bién áp . Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp. U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 59
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Ta có các hệ thức như sau : U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn. U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ. 3. 3 - Công xuất của biến áp . Công xuất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng cao thì cho công xuất càng lớn. 3.4 - Phân loại biến áp . * Biến áp nguồn và biến áp âm tần: Biến áp nguồn Biến áp nguồn hình xuyến Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply , biến áp này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn. Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần,biến áp cũng sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn , vì vậy có số vòng vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz. * Biến áp xung & Cao áp . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 60
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Biến áp xung Cao áp Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung , biến áp cao áp . lõi biến áp xung làm bằng ferit , do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công xuất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công suất mạnh gấp hàng chục lần. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 61
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 PHẦN 4 :LINH KIỆN BÁN DẪN A - Chất bán dẫn và Diode 1 - Chất bán dẫn 1.1 - Chất bán dẫn là gì ? Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay. Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, về phương diện hoá học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. đó là các chất Germanium ( Ge) và Silicium (Si) Từ các chất bán dẫn ban đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hay Transistor. Si và Ge đều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các nguyên tử Si (Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hoá trị như hình dưới. Chất bán dẫn tinh khiết . 1.2 - Chất bán dẫn loại N * Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N ( Negative : âm ). B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 62
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Chất bán dẫn N 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. Chất bán dẫn P 2 - Diode (Đi ốt) Bán dẫn 2.1 - Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn. Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 63
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode . * Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn. Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn. 2.2 - Phân cực thuận cho Diode. Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V ) B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 64
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode * Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận = 1000V B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 65
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 2.4 - Phương pháp đo kiểm tra Diode Đo kiểm tra Diode Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu : Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập. Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt. Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò. 2.5 - Ứng dụng của Diode bán dẫn . * Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động . trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 66
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều . 3 - Các loại Diode 3.1 - Diode Zener * Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode. Hình dáng Diode Zener ( Dz ) Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch. Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi, Dz là diode ổn áp, R1 là trở hạn dòng. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 67
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn U1 thay đổi. Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dz có giá trị giới hạn khoảng 30mA. Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi. 3.2 - Diode Thu quang. ( Photo Diode ) Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode. Ký hiệu của Photo Diode Minh hoạ sự hoạt động của Photo Diode B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 68
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 3.3 - Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ) Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện . vv Diode phát quang LED 3.4 - Diode Varicap ( Diode biến dung ) Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode. Ứn dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hưởng Ở hình trên khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi , điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch. Diode biến dung được sử dụng trong các bộ kênh Ti vi mầu, trong các mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp. 3.5 - Diode xung Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường nhiều lần. Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 69
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng Ký hiệu của Diode xung 3.6 - 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. 3.7 - Diode nắn điện. 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 B - Transistor - Bóng bán dẫn 1 - Giới thiệu về Transistor 1.1 - Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn ) Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 70
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Cấu tạo Transistor Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được. 1.2 - Nguyên tắc hoạt động của Transistor. * Xét hoạt động của Transistor NPN . Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 ) B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 71
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức . IC = β.IB Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor. * Xét hoạt động của Transistor PNP . Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B. 2 - Ký hiệu và hình dạng của Transistor 2.1 - Ký hiệu & hình dáng Transistor . Ký hiệu của Transistor B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 72
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn 2.2 - Ký hiệu ( trên thân Transistor ) * Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc. Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828, D1555 trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. các Transistor A và C thường có công xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn. Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N ví dụ 2N3055, 2N4073 vv Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái. Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ : 3CP25 , 3AP20 vv 2.3 - Cách xác định chân E, B, C của Transistor. Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thí dụ Transistor C828, A564 thì chân C ở giữa , chân B ở bên phải. Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa , chân C ở bên phải. Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thì không theo thứ tự này => để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 73
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Transistor công xuất nhỏ. Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung thứ tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E. Transistor công xuất lớn thường có thứ tự chân như trên. * Đo xác định chân B và C Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ở bên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân còn lại. Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang hai chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố định là chân B, nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược, là que đỏ thì là Transistor thuận B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 74
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 3- Phương pháp kiểm tra Transistor Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng do nhiệt độ, độ ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thân Transistor, để kiểm tra Transistor bạn hãy nhớ cấu tạo của chúng. Cấu tạo của Transistor Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. Trái với các điều trên là Transistor bị hỏng. Transistor có thể bị hỏng ở các trường hợp . * Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim không lên là transistor đứt BE hoặc đứt BC * Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lên cả hai chiều là chập hay dò BE hoặc BC. * Đo giữa C và E kim lên là bị chập CE. * Các hình ảnh minh hoạ khi đo kiểm tra Transistor. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 75
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Phép đo cho biết Transistor còn tốt . Minh hoạ phép đo trên : Trước hết nhìn vào ký hiệu ta biết được Transistor trên là bóng ngược, và các chân của Transistor lần lượt là ECB ( dựa vào tên Transistor ). Bước 1 : Chuẩn bị đo để đồng hồ ở thang x1Ω Bước 2 và bước 3 : Đo thuận chiều BE và BC => kim lên . Bước 4 và bước 5 : Đo ngược chiều BE và BC => kim không lên. Bước 6 : Đo giữa C và E kim không lên => Bóng tốt. Phép đo cho biết Transistor bị chập BE Bước 1 : Chuẩn bị . Bước 2 : Đo thuận giữa B và E kim lên = 0 Ω Bước 3: Đo ngược giữa B và E kim lên = 0 Ω => Bóng chập BE B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 76
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Phép đo cho biết bóng bị đứt BE Bước 1 : Chuẩn bị . Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa B và E kim không lên. => Bóng đứt BE Phép đo cho thấy bóng bị chập CE Bước 1 : Chuẩn bị . Bước 2 và 4 : Đo cả hai chiều giữa C và E kim lên = 0 Ω => Bóng chập CE Trường hợp đo giữa C và E kim lên một chút là bị dò CE. 4 - Các thông số kỹ thuật của Transistor 4.1 - Các thông số kỹ thuật của Transistor Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này 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 : Là tần số giới hạn mà Transistor làm 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 dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng 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 . 4.2 - Một số Transistor đặc biệt . * Transistor số ( Digital Transistor ) : Transistor số có cấu tạo như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm một điện trở vài chục KΩ B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 77
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Transistor số thường được sử dụng trong các mạch công tắc , mạch logic, mạch điều khiển , khi hoạt động người ta có thể đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để điều khiển đèn ngắt mở. Minh hoạ ứng dụng của Transistor Digital * Ký hiệu : Transistor Digital thường có các ký hiệu là DTA ( dền thuận ), DTC ( đèn ngược ) , KRC ( đèn ngược ) KRA ( đèn thuận), RN12 ( đèn ngược ), RN22 (đèn thuận ), UN , KSR . Thí dụ : DTA132 , DTC 124 vv * Transistor công xuất dòng ( công xuất ngang ) Transistor công xuất lớn thường được gọi là sò. Sò dòng, Sò nguồn vv các sò này được thiết kế để điều khiển bộ cao áp hoặc biến áp nguồn xung hoạt động , Chúng thường có điện áp hoạt động cao và cho dòng chịu đựng lớn. Các sò công xuất dòng( Ti vi mầu) thường có đấu thêm các diode đệm ở trong song song với cực CE. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 78
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Sò công xuất dòng trong Ti vi mầu 5 - Phân cực cho Transistor 5.1 - Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp ) Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện trở, cuộn dây v v nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE. Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-) 5.2 - Định thiên ( phân cực ) cho Transistor . * Định thiên : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 79
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 * Tại sao phải định thiên cho Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động ? : Để hiếu được điều này ta hãy xét hai sơ đồ trên : Ở trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân B không được định thiên và một mạch chân B được định thiên thông qua Rđt. Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ rất nhỏ ( từ 0,05V đến 0,5V ) khi đưa vào chân B( đèn chưa có định thiên) các tín hiệu này không đủ để tạo ra dòng IBE ( đặc điểm mối P-N phaỉ có 0,6V mới có dòng chạy qua ) => vì vậy cũng không có dòng ICE => sụt áp trên Rg = 0V và điện áp ra chân C = Vcc Ở sơ đồ thứ 2 , Transistor có Rđt định thiên => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dòng IBE tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm , sụt áp trên Rg cũng thay đổi => và kết quả đầu ra ta thu được một tín hiệu tương tự đầu vào nhưng có biên độ lớn hơn. => Kết luận : Định thiên ( hay phân cực) nghĩa là tạo một dòng điện IBE ban đầu, một sụt áp trên Rg ban đầu để khi có một nguồn tín hiệu yếu đi vào cực B , dòng IBE sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt áp trên Rg cũng tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra . 5.3 - Một số mach định thiên khác . * Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác nhau . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 80
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác nhau * Mach định thiên có điện trở phân áp Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch định thiên thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass. Mạch định thiên có điện trở phân áp Rpa * Mạch định thiên có hồi tiếp . Là mạch có điện trở định thiên đấu từ đầu ra (cực C ) đến đầu vào ( cực B) mạch này có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại khi hoạt động. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 81
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 C - Transistor trường - Mosfet 1. Giới thiệu về Mosfet Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 82
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Transistor hiệu ứng trường Mosfet 2. Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet. Ký hiệu và sơ đồ chân tương đương giữa Mosfet và Transistor * Cấu tạo của Mosfet. Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 83
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 G : Gate gọi là cực cổng S : Source gọi là cực nguồn D : Drain gọi là cực máng Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G. Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS ) Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ. 3. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet Mạch điện thí nghiệm. Mạch thí nghiệm sự hoạt động của Mosfet Thí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện. Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng. Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS. Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V => đèn tắt B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 84
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống . 4. 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 : Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy còn tốt. Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1KW 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. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 85
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 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 1KW Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập D S 5. Ứng dung của Mosfet trong thực tế Mosfet trong nguồn xung của Monitor Mosfet được sử dụng làm đèn công xuất nguồn Monitor Trong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường dùng cặp linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có dạng xung vuông được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt => như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện áp ra. * Đo kiểm tra Mosfet trong mạch . Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W và đo giữa D và S => Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường, Nếu cả hai chiều kim lên = 0 W là Mosfet bị chập DS. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 86
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 6. Bảng tra cứu Mosfet thông dụng Hướng dẫn : Loại kênh dẫn : P-Channel : là Mosfet thuận , N-Channel là Mosfet ngược. Đặc điểm ký thuật : Thí dụ: 3A, 25W : là dòng D-S cực đại và công xuất cực đại. Loại kênh Đặc điểm kỹ STT Ký hiệu dẫn thuật 1 2SJ306 P-Channel 3A , 25W 2 2SJ307 P-Channel 6A, 30W 3 2SJ308 P-Channel 9A, 40W 4 2SK1038 N-Channel 5A, 50W 5 2SK1117 N-Channel 6A, 100W 6 2SK1118 N-Channel 6A, 45W 7 2SK1507 N-Channel 9A, 50W 8 2SK1531 N-Channel 15A, 150W 9 2SK1794 N-Channel 6A,100W 10 2SK2038 N-Channel 5A,125W 11 2SK2039 N-Channel 5A,150W 12 2SK2134 N-Channel 13A,70W 13 2SK2136 N-Channel 20A,75W 14 2SK2141 N-Channel 6A,35W 15 2SK2161 N-Channel 9A,25W 16 2SK2333 N-FET 6A,50W 17 2SK400 N-Channel 8A,100W 18 2SK525 N-Channel 10A,40W 19 2SK526 N-Channel 10A,40W 20 2SK527 N-Channel 10A,40W 21 2SK555 N-Channel 7A,60W 22 2SK556 N-Channel 12A,100W 23 2SK557 N-Channel 12A,100W 24 2SK727 N-Channel 5A,125W 25 2SK791 N-Channel 3A,100W 26 2SK792 N-Channel 3A,100W 27 2SK793 N-Channel 5A,150W 28 2SK794 N-Channel 5A,150W B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 87
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 29 BUZ90 N-Channel 5A,70W 30 BUZ90A N-Channel 4A,70W 31 BUZ91 N-Channel 8A,150W 32 BUZ 91A N-Channel 8A,150W 33 BUZ 92 N-Channel 3A,80W 34 BUZ 93 N-Channel 3A,80W 35 BUZ 94 N-Channel 8A,125W 36 IRF 510 N-Channel 5A,43W 37 IRF 520 N-Channel 9A,60W 38 IRF 530 N-Channel 14A,88W 39 IRF 540 N-Channel 28A,150W 40 IRF 610 N-Channel 3A,26W 41 IRF 620 N-Channel 5A,50W 42 IRF 630 N-Channel 9A,74W 43 IRF 634 N-Channel 8A,74W 44 IRF 640 N-Channel 18A,125W 45 IRF 710 N-Channel 2A,36W 46 IRF 720 N-Channel 3A,50W 47 IRF 730 N-Channel 5A,74W 48 IRF 740 N-Channel 10A,125W 49 IRF 820 N-Channel 2A,50W 50 IRF 830 N-Channel 4A,74W 51 IRF 840 N-Channel 8A,125W 52 IRF 841 N-Channel 8A,125W 53 IRF 842 N-Channel 7A,125W 54 IRF 843 N-Channel 7A,125W 55 IRF 9610 P-Channel 2A,20W 56 IRF 9620 P-Channel 3A,40W 57 IRF 9630 P-Channel 6A,74W 58 IRF 9640 P-Channel 11A,125W 59 IRFI 510G N-Channel 4A,27W 60 IRFI 520G N-Channel 7A,37W 61 IRFI 530G N-Channel 10A,42W 62 IRFI 540G N-Channel 17A,48W 63 IRFI 620G N-Channel 4A,30W 64 IRFI 630G N-Channel 6A,35W 65 IRFI 634G N-Channel 6A,35W 66 IRFI 640G N-Channel 10A,40W B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 88
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 67 IRFI 720G N-Channel 3A,30W 68 IRFI 730G N-Channel 4A,35W 69 IRFI 740G N-Channel 5A,40W 70 IRFI 820G N-Channel 2A,30W 71 IRFI 830G N-Channel 3A,35W 72 IRFI 840G N-Channel 4A,40W 73 IRFI 9620G P-Channel 2A,30W 74 IRFI 9630G P-Channel 4A,30W 75 IRFI 9640G P-Channel 6A,40W 76 IRFS 520 N-Channel 7A,30W 77 IRFS 530 N-Channel 9A,35W 78 IRFS 540 N-Channel 15A,40W 79 IRFS 620 N-Channel 4A,30W 80 IRFS 630 N-Channel 6A,35W 81 IRFS 634 N-Channel 5A,35W 82 IRFS 640 N-Channel 10A,40W 83 IRFS 720 N-Channel 2A,30W 84 IRFS 730 N-Channel 3A,35W 85 IRFS 740 N-Channel 3A,40W 86 IRFS 820 N-Channel 2A-30W 87 IRFS 830 N-Channel 3A-35W 88 IRFS 840 N-Channel 4A-40W 89 IRFS 9620 P-Channel 3A-30W 90 IRFS 9630 P-Channel 4A-35W 91 IRFS 9640 P-Channel 6A-40W 92 J177(2SJ177) P-Channel 0.5A-30W 93 J109(2SJ109) P-Channel 20mA,0.2W 94 J113(2SK113) P-Channel 10A-100W 95 J114(2SJ114) P-Channel 8A-100W 96 J118(2SJ118) P-Channel 8A 97 J162(2SJ162) P-Channel 7A-100W 98 J339(2SJ339) P-Channel 25A-40W K30A/2SK304/ 99 N-Channel 10mA,1W 2SK30R 100 K214/2SK214 N-Channel 0.5A,1W 101 K389/2SK389 N-Channel 20mA,1W 102 K399/2SK399 N-Channel 10-100 103 K413/2SK413 N-Channel 8A B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 89
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 104 K1058/2SK1058 N-Channel 105 K2221/2SK2221 N-Channel 8A-100W 106 MTP6N10 N-Channel 6A-50W 107 MTP6N55 N-Channel 6A-125W 108 MTP6N60 N-Channel 6A-125W 109 MTP7N20 N-Channel 7A-75W 110 MTP8N10 N-Channel 8A-75W 111 MTP8N12 N-Channel 8A-75W 112 MTP8N13 N-Channel 8A-75W 113 MTP8N14 N-Channel 8A-75W 114 MTP8N15 N-Channel 8A-75W 115 MTP8N18 N-Channel 8A-75W 116 MTP8N19 N-Channel 8A-75W 117 MTP8N20 N-Channel 8A-75W 118 MTP8N45 N-Channel 8A-125W 119 MTP8N46 N-Channel 8A-125W 120 MTP8N47 N-Channel 8A-125W 121 MTP8N48 N-Channel 8A-125W 122 MTP8N49 N-Channel 8A-125W 123 MTP8N50 N-Channel 8A-125W 124 MTP8N80 N-Channel 8A-75W D - Thyristor - Diode có điều khiển 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 90
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Cấu tạo Thyristor Ký hiệu của Thyristor Sơ đồ tương tương Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên ) . Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor Thí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor. Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, đèn không sáng. Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theo đèn Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng. Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện áp chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đèn Q1 dẫn , như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện. Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưng trang thái hoạt động. Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trường hợp ban đầu. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 91
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Hình dáng Thyristor Đo kiểm tra Thyristor Đo kiểm tra Thyristor Đặt động hồ thang x1W , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên , dùng Tovit chập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó bỏ Tovit ra => đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt . Ứng dụng của Thyristor Thyristor thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động của nguồn xung Ti vi mầu . Thí dụ mạch chỉnh lưu nhân 2 trong nguồn Ti vi mầu JVC 1490 có sơ đồ như sau : B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 92
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Ứng dụng của Thyristor trong mạch chỉnh lưu nhân 2 tự động của nguồn xung Tivi mầu JVC B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 93
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 PHẦN 5: CÁC MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN A - Mạch khuếch đại 1 - Mạch khuếch đại 1.1 - Khái niệm về mạch khuếch đại . Mạch khuếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuếch đại âm tần trong Cassete, Âmply, Khuếch đại tín hiệu video trong Ti vi mầu v.v Có ba loại mạch khuếch đại chính là : Khuếch đại về điện áp : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần. Mạch khuếch đại về dòng điện : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần. Mạch khuếch đại công xuất : Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công xuất yếu vào , đầu ra ta thu được tín hiệu có công xuất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuếch đại công xuất là kết hợp cả hai mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện làm một. 1.2 - Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại. Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuếch đại được phân cực để KĐ ở chế độ A, chế độ B , chế độ AB hoặc chế độ C a) Mạch khuếch đại ở chế độ A. Là các mạch khuếch đại cần lấy ra tín hiệu hoàn toàn giốn với tín hiệu ngõ vào. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 94
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại chế độ A khuếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào * Để Transistor hoạt động ở chế độ A, ta phải định thiên sao cho điện áp UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc. * Mạch khuếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần, tiền khuếch đại v v b) Mach khuếch đại ở chế độ B. Mạch khuếch đại chế độ B là mạch chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuếch đại bán kỳ âm ta dùng transistor PNP, mạch khuếch đại ở chế độ B không có định thiên. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 95
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại ở chế độ B chỉ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu ngõ vào. * Mạch khuếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công xuất đẩy kéo như công xuất âm tần, công xuất mành của Ti vi, trong các mạch công xuất đẩy kéo , người ta dùng hai đèn NPN và PNP mắc nối tiếp , mỗi đèn sẽ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu, hai đèn trong mạch khuếch đại đẩy kéo phải có các thông số kỹ thuật như nhau : * Mạch khuếch đại công xuất kết hợp cả hai chế độ A và B . Mạch khuếch đại công xuất Âmply có : Q1 khuếch đại ở chế độ A, Q2 và Q3 khuếch đại ở chế độ B, Q2 khuếch đại cho bán chu kỳ dương, Q3 khuếch đại cho bán chu kỳ âm. c) Mạch khuếch đại ở chế độ AB. Mạch khuếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuếch đại ở chế độ B , nhưng có định thiện sao cho điện áp UBE sấp sỉ 0,6 V, mạch cũng chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục hiện tượng méo giao điểm của mạch khuếch đại chế độ B, mạch này cũng được sử dụng trong các mạch công xuất đẩy kéo . d) Mạch khuếch đại ở chế độ C Là mạch khuếch đại có điện áp UBE được phân cự ngược với mục đích chỉ lấy B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 96
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 tín hiệu đầu ra là một phần đỉnh của tín hiệu đầu vào, mạch này thường sử dụng trong các mạch tách tín hiệu : Thí dụ mạch tách xung đồng bộ trong ti vi mầu. Ứng dụng mạch khuếch đại chế độ C trong mạch tách xung đồng bộ Ti vi mầu. 2 - Các kiểu mắc của Transistor 2.1 - Transistor mắc theo kiểu E chung. 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 đưa vào cực B và lấy ra trên cực C, mạch có sơ đồ như sau : B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 97
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại điện áp mắc kiểu E chung , Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực C Rg : là điện trở ghánh , Rđt : Là điện trở định thiên, Rpa : Là điện trở phân áp . Đặc điểm của mạch khuếch đại E chung. Mạch khuếch 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 khuếch 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. 2.2 - Transistor mắc theo kiểu C chung. Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass hoặc dương nguồn ( Lưu ý : về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương đương với mass ) , Tín hiệu được đưa vào cực B và lấy ra trên cực E , mạch có sơ đồ như sau : Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E Đặc điểm của mạch khuếch đại C chung . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 98
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E Biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn luôn có giá trị khoảng 0,6V do đó khi điện áp chân B tăng bao nhiêu thì áp chân C cũng tăng bấy nhiêu => vì vậy biên độ tín hiệu ra bằng biên độ tín hiệu vào . Tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào : Vì khi điện áp vào tăng => thì điện áp ra cũng tăng, điện áp vào giảm thì điện áp ra cũng giảm. Cường độ của tín hiệu ra mạnh hơn cường độ của tín hiệu vào nhiều lần : Vì khi tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng IBE sẽ tăng => dòng ICE cũng tăng gấp β lần dòng IBE vì ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ số khuếch đại β = 50 lần thì khi dòng IBE tăng 1mA => dòng ICE sẽ tăng 50mA, dòng ICE chính là dòng của tín hiệu đầu ra, như vậy tín hiệu đầu ra có cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu vào. Mạch trên được ứng dụng nhiều trong các mạch khuếch đại đêm (Damper), trước khi chia tín hiệu làm nhiều nhánh , người ta thường dùng mạch Damper để khuếch đại cho tín hiệu khoẻ hơn . Ngoài ra mạch còn được ứng dụng rất nhiều trong các mạch ổn áp nguồn ( ta sẽ tìm hiểu trong phần sau ) 2.3 - Transistor mắc theo kiểu B chung. 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 khuếch đại kiểu B chung , khuếch đại về điện áp và không khuếch đại về dòng điện. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 99
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 3 - Các kiểu ghép tầng 3.1 - Ghép tầng qua tụ điện. * Sơ đồ mạch ghép tầng qua tụ điện Mạch khuếch đại đầu từ - có hai tầng khuếch đại được ghép với nhau qua tụ điện. Ở trên là sơ đồ mạch khuếch đại đầu từ trong đài Cassette, mạch gồm hai tầng khuếch đại mắc theo kiểu E chung, các tầng được ghép tín hiệu thông qua tụ điện, người ta sử dụng các tụ C1 , C3 , C5 làm tụ nối tầng cho tín hiệu xoay chiều đi qua và ngăn áp một chiều lại, các tụ C2 và C4 có tác dụng thoát thành phần xoay chiều từ chân E xuống mass, C6 là tụ lọc nguồn. Ưu điểm của mạch là đơn giản, dễ lắp do đó mạch được sử dụng rất nhiều trong thiết bị điện tử, nhược điểm là không khai thác được hết khả năng khuếch đại của Transistor do đó hệ số khuếch đại không lớn. Ở trên là mạch khuếch đại âm tần, do đó các tụ nối tầng thường dùng tụ hoá có trị số từ 1µF ÷ 10µF. Trong các mạch khuếch đại cao tần thì tụ nối tầng có trị số nhỏ khoảng vài nanô Fara. 3.2 - Ghép tầng qua biến áp . * Sơ đồ mạch trung tần tiếng trong Radio sử dụng biến áp ghép tầng B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 100
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Tầng Trung tần tiếng của Radio sử dụng biến áp ghép tầng. Ở trên là sơ đồ mạch trung tần Radio sử dụng các biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu ra của tầng này được ghép qua biến áp để đi vào tầng phía sau. Ưu điểm của mạch là phối hợp được trở kháng giữa các tầng do đó khai thác được tối ưu hệ số khuếch đại , hơn nữa cuộn sơ cấp biến áp có thể đấu song song với tụ để cộng hưởng khi mạch khuếch đại ở một tần số cố định. Nhược điểm : nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp và chiếm nhiều diện tích. 3.3 - Ghép tầng trực tiếp . * Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuếch đại công xuất âm tần. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 101
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q1 được ghép trực tiếp với hai đèn công xuất Q2 và Q3. 4 - Phương pháp kiểm tra một tầng khuếch đại 4.1 - Trong các mạch khuếch đại ( chế độ A ) thì phân cực như thế nào là đúng. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 102
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại được phân cực đúng. Mạch khuếch đại ( chế độ A) được phân cực đúng là mạch có UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc Khi mạch được phân cực đúng ta thấy , tín hiệu ra có biên độ lớn nhất và không bị méo tín hiệu . 4.2 - Mạch khuếch đại ( chế độ A ) bị phân cực sai. Mạch khuếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE quá thấp . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 103
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch khuếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE quá cao . Khi mạch bị phân cực sai ( tức là UCE quá thấp hoặc quá cao ) ta thấy rằng tín hiệu ra bị méo dạng, hệ số khuếch đại của mạch bị giảm mạnh. Hiện tượng méo dạng trên sẽ gây hiện tượng âm thanh bị rè hay bị nghẹt ở các mạch khuếch đại âm tần. Phương pháp kiểm tra một tầng khuếch đại. Một tầng khuếch đại nếu ta kiểm tra thấy UCE quá thấp so với nguồn hoặc quá cao sấp sỉ bằng nguồn => thì tầng khuếch đại đó có vấn đề. Nếu UCE quá thấp thì có thể do chập CE( hỏng Transistor) , hoặc đứt Rg. Nếu UCE quá cao ~ Vcc thì có thể đứt Rđt hoặc hỏng Transistor. Một tầng khuếch đại còn tốt thông thường có : UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc B - Các mạch chỉnh lưu và ổn áp 1 - Mạch chỉnh lưu điện xoay chiều 1.1 - Bộ nguồn trong các mạch điện tử . Trong các mạch điện tử của các thiết bị như Radio -Cassette, Âmlpy, Ti vi mầu, Đầu VCD v v chúng sử dụng nguồn một chiều DC ở các mức điện áp khác nhau, nhưng ở ngoài zắc cắm của các thiết bị này lại cắm trực tiếp vào nguồn điện AC 220V 50Hz , như vậy các thiết bị điện tử cần có một bộ phận để chuyển đổi từ nguồn xoay chiều ra điện áp một chiều , cung cấp cho các mạch trên, bộ phận chuyển đổi bao gồm : Biến áp nguồn : Hạ thế từ 220V xuống các điện áp thấp hơn như 6V, 9V, 12V, 24V v v Mạch chỉnh lưu : Đổi điện AC thành DC. Mạch lọc Lọc gợn xoay chiều sau chỉnh lưu cho nguồn DC phẳng hơn. Mạch ổn áp : Giữ một điện áp cố định cung cấp cho tải tiêu thụ B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 104
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn. 1.2 - Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ . Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ sử dụng một Diode mắc nối tiếp với tải tiêu thụ, ở chu kỳ dương => Diode được phân cực thuận do đó có dòng điện đi qua diode và đi qua tải, ở chu kỳ âm , Diode bị phân cực ngược do đó không có dòng qua tải. Dạng điện áp đầu ra của mạch chỉnh lưu bán chu kỳ. 1.3 Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ thường dùng 4 Diode mắc theo hình cầu (còn gọi là mạch chỉnh lưu cầu) như hình dưới. B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 105
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ . Ở chu kỳ dương ( đầu dây phía trên dương, phía dưới âm) dòng điện đi qua diode D1 => qua Rtải => qua diode D4 về đầu dây âm Ở chu kỳ âm, điện áp trên cuộn thứ cấp đảo chiều ( đầu dây ở trên âm, ở dưới dương) dòng điện đi qua D2 => qua Rtải => qua D3 về đầu dây âm. Như vậy cả hai chu kỳ đều có dòng điện chạy qua tải. 2 - Mạch lọc và mạch chỉnh lưu bội áp 2.1 - Mạch lọc dùng tụ điện. Sau khi chỉnh lưu ta thu được điện áp một chiều nhấp nhô, nếu không có tụ lọc thì điện áp nhấp nhô này chưa thể dùng được vào các mạch điện tử , do đó trong các mạch nguồn, ta phải lắp thêm các tụ lọc có trị số từ vài trăm µF đến vài ngàn µF vào sau cầu Diode chỉnh lưu. Dạng điện áp DC của mạch chỉnh lưu trong hai trường hợp có tụ và không có tụ B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 106
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Sơ đồ trên minh hoạ các trường hợp mạch nguồn có tụ lọc và không có tụ lọc. Khi công tắc K mở, mạch chỉnh lưu không có tụ lọc tham gia , vì vậy điện áp thu được có dạng nhấp nhô. Khi công tắc K đóng, mạch chỉnh lưu có tụ C1 tham gia lọc nguồn , kết quả là điện áp đầu ra được lọc tương đối phẳng, nếu tụ C1 có điện dung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng, tụ C1 trong các bộ nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF . Minh hoạ : Điện dụng của tụ lọc càng lớn thì điện áp đầu ra càng bằng phẳng. Trong các mạch chỉnh lưu, nếu có tụ lọc mà không có tải hoặc tải tiêu thụ một công xuất không đáng kể so với công xuất của biến áp thì điện áp DC thu được là DC = 1,4.AC 2.2 - Mạch chỉnh lưu nhân 2 . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 107
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 Sơ đồ mạch nguồn chỉnh lưu nhân 2 Để trở thành mạch chỉnh lưu nhân 2 ta phải dùng hai tụ hoá cùng trị số mắc nối tiếp, sau đó đấu 1 đầu của điện áp xoau chiều vào điểm giữa hai tụ => ta sẽ thu được điện áp tăng gấp 2 lần. Ở mạch trên, khi công tắc K mở, mạch trở về dạng chỉnh lưu thông thường . Khi công tắc K đóng, mạch trở thành mạch chỉnh lưu nhân 2, và kết quả là ta thu được điện áp ra tăng gấp 2 lần. 3 - Mạch ổn áp cố định 3.1 - Mạch ổn áp cố định dùng Diode Zener. . Mạch ổn áp tạo áp 33V cố định cung cấp cho mạch dò kênh trong Ti vi mầu Từ nguồn 110V không cố định thông qua điện trở hạn dòng R1 và gim trên Dz 33V để lấy ra một điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kệnh Khi thiết kế một mạch ổn áp như trên ta cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua Dz phải nhỏ hơn dòng mà Dz chịu được, dòng cực đại qua Dz là khi dòng qua R2 = 0 Như sơ đồ trên thì dòng cực đại qua Dz bằng sụt áp trên R1 chia cho giá trị R1 , gọi dòng điện này là I1 ta có I1 = (110 - 33 ) / 7500 = 77 / 7500 ~ 10mA Thông thường ta nên để dòng ngược qua Dz ≤ 25 mA 3.2 - Mạch ổn áp cố định dùng Transistor, IC ổn áp . Mạch ổn áp dùng Diode Zener như trên có ưu điểm là đơn giản nhưng nhược điểm là cho dòng điện nhỏ ( ≤ 20mA ) . Để có thể tạo ra một điện áp cố định nhưng B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 108
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 cho dòng điện mạnh hơn nhiều lần người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại về dòng như sơ đồ dưới đây. Mạch ổn áp có Transistor khuyếch đại Ở mạch trên điện áp tại điểm A có thể thay đổi và còn gợn xoay chiều nhưng điện áp tại điểm B không thay đổi và tương đối phẳng. Nguyên lý ổn áp : Thông qua điện trở R1 và Dz gim cố định điện áp chân B của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng , và ngược lại Mạch ổn áp trên đơn giản và hiệu quả nên được sử dụng rất rộng dãi và người ta đã sản xuất các loại IC họ LA78 để thay thế cho mạch ổn áp trên, IC LA78 có sơ đồ mạch như phần mạch có mầu xanh của sơ đồ trên. IC ổn áp họ LA78 IC ổn áp LA7805 B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 109
KIẾN THỨC CĂN BẢN VỀ ĐIỆN TỬ 2014 LA7805 IC ổn áp 5V LA7808 IC ổn áp 8V LA7809 IC ổn áp 9V LA7812 IC ổn áp 12V Lưu ý : Họ IC78 chỉ cho dòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, khi ráp IC trong mạch thì U in > Uout từ 3 đến 5V khi đó IC mới phát huy tác dụng. 3.3 - Ứng dụng của IC ổn áp họ 78 IC ổn áp họ 78 được dùng rộng rãi trong các bộ nguồn , như Bộ nguồn của đầu VCD, trong Ti vi mầu, trong máy tính v v Ứng dụng của IC ổn áp LA7805 và LA7808 trong bộ nguồn đầu VCD 4 - Mạch ổn áp tuyến tính (có hồi tiếp) 4.1 - Sơ đồ khối của mạch ổn áp có hồi tiếp . B i ê n s o ạ n Hà Xuân Sơn trang 110