Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Nguyễn Duy Nhật Viễn

Chia sẻ: Tuanpro Tuanpro | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

265
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện tử do Nguyễn Duy Nhật Viễn biên soạn gồm 6 chương: Chương 1 mở đầu, chương 2 diode và ứng dụng, chương 3 BJT và ứng dụng, chương 4 OPAMP và ứng dụng, chương 5 kỹ thuật xung cơ bản, chương 6 kỹ thuật số cơ bản. Để nắm rõ nội dung kiến thức từng chương, mời các bạn cùng tham khảo bài giảng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Nguyễn Duy Nhật Viễn

N i dung Chương 1: M ñ u. K thu t ñi n t Chương 2: Diode và ng d ng. Chương 3: BJT và ng d ng. Chương 4: OPAMP và ng d ng. Nguy n Duy Nh t Vi n Chương 5: K thu t xung cơ b n. Chương 6: K thu t s cơ b n. N i dung L ch s phát tri n Chương 1 Các linh ki n ñi n t thông d ng Linh ki n th ñ ng M ñ u Linh ki n tích c c Linh ki n quang ñi n t ði n áp, dòng ñi n và các ñ nh lu t cơ b n ði n áp và dòng ñi n Ngu n áp và ngu n dòng ð nh lu t Ohm ð nh lu t ñi n áp Kirchoff ð nh lu t dòng ñi n Kirchoff
L ch s phát tri n 1884, Thomas Edison phát minh ra ñèn ñi n t 1948, Transistor ra ñ i M , 1950, ng d ng Linh ki n ñi n t transistor trong các h th ng, thi t b . 1960, m ch tích h p (Integrated Circuit) ra ñ i. thông d ng 1970, Tích h p m t ñ cao MSI (Medium Semiconductor IC) LSI (Large Semiconductor IC) VLSI (Very Large Semiconductor IC) ði n tr Linh ki n có kh năng c n tr dòng ñi n Ký hi u: Linh ki n th ñ ng Tr thư ng Bi n tr ðơn v : Ohm (Ω). 1kΩ = 103 Ω. 1MΩ= 106 Ω.
ði n tr T ñi n Linh ki n có kh năng tích t ñi n năng. Ký hi u: ðơn v Fara (F) 1µF= 10-6 F. 1nF= 10-9 F. 1pF= 10-12 F. T ñi n Cu n c m Linh ki n có kh năng tích lũy năng lư ng t trư ng. Ký hi u: ðơn v : Henry (H) 1mH=10-3H.
Bi n áp Bi n áp Linh ki n thay ñ i ñi n áp Bi n áp cách ly Bi n áp t ng u Diode Linh ki n ñư c c u thành t 2 l p bán d n ti p xúc công Linh ki n tích c c ngh Diod ch nh lưu Diode tách sóng Diode n áp (diode Zener) Diode bi n dung (diode varicap ho c varactor) Diode h m (diode Tunnel)
Transistor lư ng c c BJT BJT (Bipolar Junction Transistor) Linh ki n quang Linh ki n ñư c c u thành t 3 l p bán ñi n t d n ti p xúc liên ti p nhau. Hai lo i: NPN PNP Linh ki n thu quang Linh ki n phát quang Quang tr : Diode phát quang (Led : Light Emitting Quang diode Diode) Quang transistor LED 7 ñ an
ði n áp và dòng ñi n ði n áp: ði n áp, dòng ñi n và Hi u ñi n th gi a hai ñi m khác nhau trong m ch ñi n. các ñ nh lu t cơ b n Trong m ch thư ng ch n m t ñi m làm ñi m chung ñ so sánh các ñi n áp v i nhau g i là masse hay là ñ t (thư ng ch n là 0V). ði n áp gi a hai ñi m A và B trong m ch ñư c xác ñ nh: UAB=VA-VB. V i VA và VB là ñi n th ñi m A và ñi m B so v i masse. ðơn v ñi n áp: Volt (V). ði n áp và dòng ñi n Ngu n áp và ngu n dòng Dòng ñi n: Ngu n áp Dòng d ch chuy n có hư ng c a các h t mang ñi n trong v t ch t. Ngu n dòng Chi u dòng ñi n t nơi có ñi n th cao ñ n nơi có ñi n th th p. Chi u dòng ñi n ngư c v i chi u d ch chuy n ð nh lý Thevenin & Norton c a ñi n t . ðơn v dòng ñi n: Ampere (A).
ð nh lu t Ohm ð nh lu t ñi n áp Kirchoff M i quan h tuy n Kirchoff’s Voltage Law (KVL): tính gi a ñi n áp và T ng ñi n áp các nhánh trong dòng ñi n: vòng b ng 0. U=I.R ΣV=0. Georg Ohm Gustav Kirchoff ð nh lu t dòng ñi n Kirchoff Kirchoff’s Current Law (KCL): T ng dòng ñi n t i m t nút b ng 0. ΣI=0.
Chương 2 K thu t ñi n t Diode và ng d ng Nguy n Duy Nh t Vi n N i dung Ch t bán d n Diode Ch t bán d n ð c tuy n tĩnh và các tham s c a diode B ngu n 1 chi u
Ch t bán d n Ch t bán d n Khái ni m Ch t d n ñi n Ch t bán d n Ch t cách ñi n V t ch t ñư c chia thành 3 lo i d a trên ði n tr su t ρ 10-6÷10-4Ωcm 10-6÷10-4Ωcm 10-6÷10-4Ωcm ñi n tr su t ρ: T0 ↑ ρ↑ ρ↓ ρ↓ Ch t d n ñi n Ch t bán d n Ch t cách ñi n Dòng ñi n là dòng d ch chuy n c a các h t mang ñi n Tính d n ñi n c a v t ch t có th thay ñ i V t ch t ñư c c u thành b i các h t mang ñi n: theo m t s thông s c a môi trư ng như H t nhân (ñi n tích dương) nhi t ñ , ñ m, áp su t … ði n t (ñi n tích âm) Ch t bán d n Ch t bán d n G m các l p: Giãn ñ năng lư ng c a v t ch t Vùng hóa tr : Liên k t hóa tr gi a ñi n t và h t nhân. K: 2; L:8; M: 8, 18; N: 8, 18, 32… Vùng t do: ði n t liên k t y u v i h t nhân, có th di chuy n. Vùng c m: Là vùng trung gian, hàng rào năng lư ng ñ chuy n ñi n t t vùng hóa tr sang vùng t do 18 28
Ch t bán d n thu n Ch t bán d n thu n Hai ch t bán d n ñi n hình Ge: Germanium Si Si Si Si: Silicium Là các ch t thu c nhóm IV trong b ng tu n hoàn Mendeleev. Si Si Si Có 4 ñi n t l p ngoài cùng Các nguyên t liên k t v i nhau thành m ng tinh Si Si Si th b ng các ñi n t l p ngoài cùng. G i n: m t ñ ñi n t , p: S ñi n t l p ngoài cùng là 8 electron dùng m t ñ l tr ng chung C u trúc tinh th c a Si Ch t bán d n thu n: n=p. Ch t bán d n t p Ch t bán d n t p Ch t bán d n t p lo i N: Ch t bán d n t p lo i P: Pha thêm ch t thu c nhóm V trong b ng tu n hoàn Mendeleev Pha thêm ch t thu c nhóm III trong b ng tu n hoàn Mendeleev vao ch t bán d n thu n, ví d Phospho vào Si. vao ch t bán d n thu n, ví d Bo vào Si. Nguyên t t p ch t th a 1 e l p ngoài cùng liên k t y u v i h t Nguyên t t p ch t thi u 1 e l p ngoài cùng nên xu t hi n m t l nhân, d dàng b ion hóa nh m t năng lư ng y u tr ng liên k t y u v i h t nhân, d dàng b ion hóa nh m t năng n>p lư ng y u p>n Si Si Si Si Si Si Si P Si Si Bo Si Si Si Si Si Si Si
C ut o Cho hai l p bán d n lo i P và N ti p xúc công ngh v i nhau, ta ñư c m t diode. Diode P N D1 ANODE CATHODE DIODE Chưa phân c c cho diode Phân c c ngư c cho diode E Âm ngu n thu hút h t mang Hi n tư ng khu ch tán ñi n tích dương (l tr ng) các e- t N vào các l Dương ngu n thu hút các h t mang ñi n tích âm (ñi n t ) tr ng trong P vùng r ng Vùng tr ng càng l n hơn. kho ng 100µm. G n ñúng: Không có dòng Ing ñi n qua diode khi phân c c ði n trư ng ngư c t N E ngư c. -e sang P t o ra m t hàng rào ñi n th là Utx. Ngu n 1 chi u t o ñi n trư ng Dòng ñi n này là dòng ñi n E như hình v . c a các h t thi u s g i là Ge: Utx=Vγ~0.3V ði n trư ng này hút các ñi n dòng trôi. Si: Utx=Vγ~0.6V t t âm ngu n qua P, qua N Giá tr dòng ñi n r t bé. v dương ngu n sinh dòng ñi n theo hư ng ngư c l i
Phân c c thu n cho diode Dòng ñi n qua diode E Âm ngu n thu hút h t mang Dòng c a các h t mang ñi n ña s là dòng ñi n tích dương (l tr ng) Dương ngu n thu hút các h t khu ch tán Id, có giá tr l n. mang ñi n tích âm (ñi n t ) Id=IseqU/kT. Vùng tr ng bi n m t. V i -e ði n tích: q=1,6.10-19C. Ith H ng s Bolzmal: k=1,38.10-23J/K. Nhi t ñ tuy t ñ i: T (0K). Ngu n 1 chi u t o ñi n trư ng ði n áp trên diode: U. Dòng ñi n này là dòng ñi n Dòng ñi n ngư c bão hòa: IS ch ph thu c n ng ñ t p ch t, E như hình v . c a các h t ña s g i là dòng ði n trư ng này hút các ñi n khu ch tán. c u t o các l p bán d n mà không ph thu c U (xem như t t âm ngu n qua P, qua N h ng s ). Giá tr dòng ñi n l n. v dương ngu n sinh dòng ñi n theo hư ng ngư c l i Dòng ñi n qua diode Dòng ñi n qua diode Dòng c a các h t mang ñi n thi u s là dòng Khi phân c c cho diode (I,U≠0): trôi, dòng rò Ig, có giá tr bé. I=Is(eqU/kT-1). (*) V y: G i ñi n áp trên 2 c c c a diode là U. G i UT=kT/q là th nhi t thì 3000K, ta có Dòng ñi n t ng c ng qua diode là: UT~25.5mV. I=Id+Ig. I=Is(eU/UT-1). (**) Khi chưa phân c c cho diode (I=0, U=0): ISeq0/kT+Ig=0. (*) hay (**) g i là phương trình ñ c tuy n c a => Ig=-IS. diode.
ð c tuy n tĩnh c a diode Ith(mA) B’ B Phương trình ñ c ð c tuy n tĩnh và các tuy n Volt-Ampe c a diode: A’ A tham s c a diode I=Is(eqU/kT-1) 5 Ung(V) Uth (V) ðo n AB (A’B’): phân c c thu n, 0.5 U g n như không ñ i khi I thay C C’ ñ i. Ge: U~0.3V D D’ Ing( Si: U~0.6V. ðo n làm vi c c a diode ch nh ðo n CD (C’D’): phân c c ngư c, lưu U g n như không ñ i khi I thay ñ i. ðo n làm vi c c a diode zener Các tham s c a diode ði n tr m t chi u: Ro=U/I. Rth~100-500Ω. Rng~10kΩ-3MΩ. ði n tr xoay chi u: rd=δU/δI. B ngu n 1 chi u rdng>>rdth T n s gi i h n: fmax. Diode t n s cao, diode t n s th p. Dòng ñi n t i ña: IAcf Diode công su t cao, trung bình, th p. H s ch nh lưu: Kcl=Ith/Ing=Rng/Rth. Kcl càng l n thì diode ch nh lưu càng t t.
Sơ ñ kh i Ch nh lưu bán kỳ V0=0, vs
M ch l c t C n áp b ng diode zener
Chương 3 K thu t ñi n t BJT và ng d ng Nguy n Duy Nh t Vi n N i dung C u t o BJT Các tham s c a BJT C u t o BJT Phân c c cho BJT M ch khu ch ñ i dùng BJT Phương pháp ghép các t ng khu ch ñ i M ch khu ch ñ i công su t
BJT (Bipolar Junction Transistors) Hai lo i BJT Cho 3 l p bán d n ti p xúc công ngh liên ti p nhau. NPN PNP Các c c E: Emitter, B: Base, C: Collector. ði n áp gi a các c c dùng ñ ñi u khi n dòng E n p n C E p n p C ñi n. C ut o C C ut o C B B B B Ký hi u Ký hi u E E Nguyên lý ho t ñ ng Nguyên lý ho t ñ ng T hình v : Xét BJT NPN E=EE+EC IE = IB + IC EE EC ð nh nghĩa h s truy n ñ t dòng ñi n: IE α = IC /IE. IC N P N ð nh nghĩa h s khu ch ñ i dòng ñi n: β = IC / IB. Như v y, β = IC / (IE –IC) = α /(1- α); RE IB RC α = β/ (β+1). Do ñó, IC = α IE; EE EC IB = (1-α) IE; β ≈ 100 v i các BJT công su t nh .
Chi u dòng, áp c a các BJT Ví d IE IC IE IC Cho BJT như hình v . C - VCE + + VEC - E C E V i IB = 50 µ A , IC = 1 mA C - - Tìm: IE , β và α + _ VCB IC + + VBE IB VBC VEB VCB IB IB Gi i: B + + - - B B IE = IB + IC = 0.05 mA + 1 mA = 1.05 mA = IC / IB = 1 mA / 0.05 mA = 20 + _ VBE IE α = IC / IE = 1 mA / 1.05 mA = 0.95238 npn pnp α còn có th tính theo β. E IE = IB + IC IE = IB + IC α= β = 20 = 0.95238 β+1 21 VCE = -VBC + VBE VEC = VEB - VCB ð c tuy n tĩnh c a BJT IC mA IC Vùng bão hòa Các tham s c a Vùng tích IB A Q V UCE RC c c BJT RB IB EB EC Vùng c t IB = 0 UCE Gi giá tr IB không ñ i, thay ñ i EC, xác ñ nh IC, ta có: IC=f(UCE) IB=const
BJT như m t m ng 4 c c Tham s tr kháng zik Xét BJT NPN, m c theo ki u E-C H phương trình: z11: Tr kháng vào c a U1=z11I1+z12I2. BJT khi h m ch ngõ ra. 2 I2=IC U2=z21I1+z22I2. z12: Tr kháng ngư c c a 1 I1=IB d ng ma tr n: BJT khi h m ch ngõ U2=UCE U1 z11 z12 I2 . vào. U1=UBE U2 z21 z22 I2 . z21: Tr kháng thu n c a 1' 2' z11=U1 , z12=U1 , BJT khi h m ch ngõ ra. I1 I2=0 I2 I1=0 z22: Tr kháng ra c a BJT z21= I2 , z22= I2 , khi h m ch ngõ vào. U1 I2=0 U2 I1=0 Tham s d n n p yik Tham s h n h p hik H phương trình: y11: D n n p vào c a BJT H phương trình: h11: Tr kháng vào c a I1=y11U1+y12U2. khi ng n m ch ngõ ra. U1=h11I1+h12U2. BJT khi ng n m ch ngõ I2=y21U1+y22U2. y12: D n n p ngư c c a I2 =h21I1+h22U2. ra. d ng ma tr n: BJT khi ng n m ch ngõ d ng ma tr n: h12: H s h i ti p ñi n I1 y11 y12 U2 . vào. U1 h11 h12 I2 . áp c a BJT khi h m ch I2 y21 y22 U2 . y21: D n n p thu n c a I2 h21 h22 U2 . ngõ vào. y11= I1 , y12=I1 , BJT khi ng n m ch ngõ h11=U1 , h12=U1 , h21: H s khu ch ñ i U1 U2=0 U2 U1=0 ra. I1 U2=0 U2 I1=0 dòng ñi n c a BJT khi y21= I2 , y22= I2 y22: D n n p ra c a BJT h21=I2 ng n m ch ngõ ra. , , h22=I2 , U1 U2=0 U2 U1=0 khi ng n m ch ngõ vào. I1 U2=0 U2 I1=0 h22: D n n p ra c a BJT khi h m ch ngõ vào.
Phân c c cho BJT Cung c p ñi n áp m t chi u cho các c c c a BJT. Phân c c cho BJT Xác ñ nh ch ñ h at ñ ng tĩnh c a BJT. Chú ý khi phân c c cho ch ñ khu ch ñ i: Ti p xúc B-E ñư c phân c c thu n. Ti p xúc B-C ñư c phân c c ngư c. Vì ti p xúc B-E như m t diode, nên ñ phân c c cho BJT, yêu c u VBE≥Vγ. ð i v i BJT Ge: Vγ~0.3V ð i v i BJT Si: Vγ~0.6V ðư ng t i tĩnh và ñi m làm Phân c c b ng dòng c ñ nh vi c tĩnh c a BJT VCC II IB=max ðư ng t i tĩnh ñư c v Xét phân c c cho BJT NPN RC trên ñ c tuy n tĩnh c a BJT. Quan h : IC=f(UCE). Áp d ng KLV cho vòng I: RB Q II ði m làm vi c tĩnh n m K IB=(VB-UBE)/RB. IB trên ñư ng t i tĩnh ng VB UBE I I v i khi không có tín hi u Áp d ng KLV cho vòng II: vào (xác ñ nh ch ñ phân c c cho BJT). UCE=VCC-ICRC. IB=0 VCC ði m làm vi c tĩnh n m II L càng g n trung tâm KL RC càng n ñ nh. RB II Q IB UBE I