Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Sửa chữa lắp ráp máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Chia sẻ: Hayato Gokudera | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Sửa chữa lắp ráp máy tính - Cao đẳng) được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/môn học của chương trình đào tạo nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính ở cấp trình độ Cao đẳng. Giáo trình kết cấu gồm 9 bài và chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: tranzitor hiệu ứng trường; một số linh kiện đặc biệt; mạch nguồn một chiều; các mạch khuếch đại tín hiệu dùng BJT; khuếch đại thuật toán;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Sửa chữa lắp ráp máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Bài 5: Tranzitor hiệu ứng trƣờng Mục tiêu: - Trình bày đƣợc đặc điểm cấu tạo và đặc tính làm việc của các loại Tranzitor trƣờng cũng nhƣ phạm vi ứng dụng của chúng; - Nhận dạng, phân loại đƣợc các loại JFET,MOSFET; - Xác định đƣợc các cực và kiểm tra đƣợc tình trạng kỹ thuật của JFET, MOSFET. Nội dung: Transistor trình bày trƣớc đƣợc gọi là transistor mối nối lƣỡng cực (BJT = Bipolar Junction Transistor). BJT có điện trở ngõ vào nhỏ ở cách mắc thông thƣờng CE, dòng IC =  IB, muốn cho IC càng lớn ta phải tăng IB (thúc dòng lối vào). Đối với transistor hiệu ứng trƣờng có tổng trở vào rất lớn. Dòng điện ở lối ra đƣợc Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 70
tăng bằng cách tăng điện áp ở lối vào mà không đòi hỏi dòng điện. Vậy ở loại này điện áp sẽ tạo ra một trƣờng và trƣờng này tạo ra một dòng điện ở lối ra. Field Effect Transistor (FET) FET có hai loại: JFET v à MOSFET. 1.JFET 1.1.Cấu tạo – kí hiệu JFET (Junction Field Effect Transistor) đƣợc gọi là FET nối. JFET có cấu tạo nhƣ (hình vẽ) Cấu tạo của JFET kênh N (a), JFET kênh P (b). Trên thanh bán dẫn hình trụ có điện trở suất khá lớn (nồng độ tạp chất tƣơng đối thấp), đáy trên và đáy dƣới lần lƣợt cho tiếp xúc kim loại đƣa ra hai cực tƣơng ứng là cực máng (cực thoát) và cực nguồn. Vòng theo chu vi của thanh bán dẫn ngƣời ta tạo một mối nối P – N. Kim loại tiếp xúc với mẫu bán dẫn mới, đƣa ra ngoài cực cổng (cửa). D: Drain: cực máng (cực thoát). G: Gate: cực cổng (cực cửa). S: Source: cực nguồn. Vùng bán dẫn giữa D và S đƣợc gọi là thông lộ (kênh). Tùy theo loại bán dẫn giữa D và S mà ta phân biệt JFET thành hai loại: JFET kênh N, JFET kênh P. Nó có kí hiệu nhƣ (hình 3-45) Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 71
Kí hiệu của JFET kênh N (a), JFET kênh P (b). 1.2. Nguyên lí hoạt động Giữa D và S đặt một điện áp VDS tạo ra một điện trƣờng có tác dụng đẩy hạt tải đa số của bán dẫn kênh chạy từ S sang D hình thành dòng điện I D. Dòng ID tăng theo điện áp VDS đến khi đạt giá trị bão hòa IDSS (saturation) và điện áp tƣơng ứng gọi là điện áp thắt kênh VPO (pinch off), tăng VDS lớn hơn VPO thì ID vẫn không tăng. Giữa G và S đặt một điện áp VGS sao cho không phân cực hoặc phân cực nghịch mối nối P – N. Nếu không phân cực mối nối P – N ta có dòng ID đạt giá trị lớn nhất IDSS. Nếu phân cực nghịch mối nối P – N làm cho vùng tiếp xúc thay đổi diện tích. Điện áp phân cực nghịch càng lớn thì vùng tiếp xúc (vùng hiếm) càng nở rộng ra, làm cho tiết diện của kênh dẫn bị thu hẹp lại, điện trở kênh tăng lên nên dòng điện qua kênh ID giảm xuống và ngƣợc lại. VGS tăng đến giá trị VPO thì ID giảm về 0. 1.3.Cách mắc JFET - Cũng tƣơng tự nhƣ BJT, JFET cũng có 3 cách mắc chủ yếu là: Chung cực nguồn(CS), chung cực máng (DC), và chung cực cửa(CG) - Trong đó kiểu CS thƣờng đƣợc dùng nhiều hơn cả vì kiểu mắc này cho hệ số khuếch đại điện áp cao, trở kháng vào cao. Còn các kiểu mắc CD, CG thƣờng đƣợc dùng trong tầng khuếch đại đệm và khuếch đại tần số cao. (hình 3-46) Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 72
Các cách mắc của JFET - CS: Tín hiệu vào G so với S, tín hiệu ra D so với S. - CG: Tín hiệu vào S so với G, tín hiệu ra D so với G. - CD: Tín hiệu vào G so với D, tín hiệu ra S so với D. 1.4. Đặc tuyến của JFET. Mạch khảo sát đặc tuyến của JFET. Khảo sát sự thay đổi dòng thoát ID theo hiệu điện thế VDS và VGS, từ đó ngƣời ta đƣa ra hai dạng đặc tuyến của JFET. a. Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ứng với VDS = const. Giữ VDS = const, thay đổi VGS bằng cách thay đổi nguồn VDC, khảo sát sự biến thiên của dòng thoát ID theo VGS. Ta có: VGS 2 I D  I DSS (1  ) VP 0 - Khi VGS = 0V, dòng điện ID lớn nhất và đạt giá trị bão hòa, kí hiệu: IDSS. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 73
- Khi VGS âm thì dòng ID giảm, VGS càng âm thì dòng ID càng giảm. Khi VGS = VPO thì dòng ID = 0. VPO lúc này đƣợc gọi là điện thế thắt kênh (nghẽn kênh). b. Đặc tuyến ngõ ra ID(VDS) ứng với VGS = const. Giữ nguyên VGS ở một trị số không đổi (nhất định). Thay đổi VCC và khảo sát sự biến thiên của dòng thoát ID theo VDS. .(hình 3-48) - Giả sử chỉnh nguồn VDC về 0v, không thay đổi nguồn VDC, ta có VGS = 0V = const. Thay đổi nguồn VCC → VDS thay đổi → ID thay đổi. Đo dòng ID và VDS. Ta thấy lúc đầu ID tăng nhanh theo VDS, sau đó ID đạt giá trị bão hòa, ID không tăng mặc dù VDS cứ tăng. - Chỉnh nguồn VDC để có VGS = 1v. Không thay đổi nguồn VDC, ta có VGS = 1V = const. Thay đổi nguồn VCC → VDS thay đổi → ID thay đổi. Đo dòng ID và VDS tƣơng ứng. Ta thấy lúc đầu ID tăng nhanh theo VDS, sau đó ID đạt giá trị bão hòa, ID không tăng mặc dù VDS cứ tăng. - Lặp lại tƣơng tự nhƣ trên ta vẽ đƣợc họ đặc tuyến ngõ ra I D(VDS) ứng với VGS = const. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 74
Họ đặc tuyến ngõ ra của JFET. 2. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) MOSFET hay còn đƣợc gọi IGFET (Insulated Gate FET) là FET có cực cổng cách li. MOSFET chia làm hai loại: MOSFET kênh liên tục (MOSFET loại hiếm) và MOSFET kênh gián đoạn (MOSFET loại tăng). Mỗi loại có phân biệt theo chất bán dẫn: kênh N hoặc kênh P. 2.1.MOSFET kênh liên tục a. Cấu tạo – kí hiệu Cấu tạo – kí hiệu MOSFET kênh liên tục loại N. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 75
Cấu tạo – kí hiệu MOSFET kênh liên tục loại P. Gate (G): cực cửa (cực cổng) Drain (D): cực thoát (cực máng) Source (S): cực nguồn Substrate (Sub): đế (nền) Cấu tạo MOSFET kênh liên tục loại N Trên nền chất bán dẫn loại P, ngƣời ta pha hai vùng bán dẫn loại N với nồng độ cao (N+) đƣợc nối liền với nhau bằng một vùng bán dẫn loại N pha nồng độ thấp (N). Trên đó phủ một lớp mỏng SiO2 là chất cách điện. Hai vùng bán dẫn N+ tiếp xúc kim loại (Al) đƣa ra cực thoát (D) và cực nguồn (S). Cực G có tiếp xúc kim loại bên ngoài lớp oxit nhƣng vẫn cách điện với kênh N có nghĩa là tổng trở vào cực là lớn. Để phân biệt kênh (thông lộ) N hay P nhà sản xuất cho thêm chân thứ tƣ gọi là chân Sub, chân này hợp với thông lộ tạo thành mối nối P-N. Thực tế, chân Sub của MOSFET đƣợc nhà sản xuất nối với cực S ở bên trong MOSFET. b. Đặc tuyến VDS là hiệu điện thế giữa cực D và cực S. VGS là hiệu điện thế giữa cực G và cực S. Xét mạch nhƣ (hình 3-52) Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 76
Mạch khảo sát đặc tuyến của MOSFET kênh liên tục loại N. Khi VGS = 0V: điện tử di chuyển tạo dòng điện ID, khi tăng điện thế VDS thì dòng ID tăng, ID sẽ tăng đến một trị số giới hạn là IDsat (dòng ID bão hòa). Điện thế VDS ở trị số IDsat đƣợc gọi là điện thế nghẽn VP0 giống nhƣ JFET. Khi VGS < 0: cực G có điện thế âm nên đẩy điện tử ở kênh N vào vùng P làm thu hẹp tiết diện kênh dẫn điện N và dòng ID sẽ giảm xuống do điện trở kênh dẫn điện tăng. Khi điện thế cực G càng âm thì dòng ID càng nhỏ, và đến một trị số giới hạn dòng điện ID gần nhƣ không còn. Điện thế này ở cực G gọi là điện thế nghẽn –VP0. Đặc tuyến chuyển này tƣơng tự đặc tuyến chuyển của JFET kênh N. Khi VGS > 0, cực G có điện thế dƣơng thì điện tử thiểu số ở vùng nền P bị hút vào kênh N nên làm tăng tiết diện kênh, điện trở kênh bị giảm xuống và dòng I D tăng cao hơn trị số bão hòa IDsat. Trƣờng hợp này ID lớn dễ làm hƣ MOSFET nên ít đƣợc dùng. Tƣơng tự JFET, ta khảo sát hai dạng đặc tuyến của MOSFET kênh liên tục: - Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ứng với VDS = const. - Đặc tuyến ngõ ra ID(VDS) ứng với VGS = const. Cách khảo sát tƣơng tự nhƣ khảo sát JFET nhƣng đến khi cần V GS > 0, ta đổi cực của nguồn VDC nhƣng lƣu ý chỉ cần nguồn dƣơng nhỏ thì ID đã tăng cao. Ta có hai dạng đặc tuyến Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 77
Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) của MOSFET kênh liên tục loại N. Họ đặc tuyến ngõ ra I (V ) của MOSFET kênh liên tục loại N. 2.2. MOSFET kênh gián đoạn a. Cấu tạo – kí hiệu: Cấu tạo - kí hiệu MOSFET kênh gián đoạn loại N. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 78
Cấu tạo- kí hiệu MOSFET kênh gián đoạn loại P. Cực cửa: Gate (G) ;Cực thoát: Drain (D) ;Cực nguồn: Source (S) ; Nền (đế ): Substrate (Sub) Cấu tạo MOSFET kênh gián đoạn loại N tƣơng tự nhƣ cấu tạo MOSFET kênh liên tục loại N nhƣng không có sẵn kênh N. Có nghĩa là hai vùng bán dẫn loại N pha nồng độ cao (N+) không dính liền nhau nên còn gọi là MOSFET kênh gián đoạn. Mặt trên kênh dẫn điện cũng đƣợc phủ một lớp oxit cách điện SiO2. Hai dây dẫn xuyên qua lớp cách điện nối vào vùng bán dẫn N+ gọi là cực S và D. Cực G đƣợc lấy ra từ kim loại tiếp xúc bên ngoài lớp oxit SiO2 nhƣng cách điện với bên trong. Cực Sub đƣợc nối với cực S ở bên trong MOSFET. b. Đặc tuyến Xét mạch sau: . Mạch khảo sát đặc tuyến của MOSFET kênh gián đoạn loại N. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 79
Khi VGS = 0V, điện tử không di chuyển đƣợc nên ID = 0, điện trở giữa D và S rất lớn. Khi VGS > 0V thì điện tích dƣơng ở cực G sẽ hút điện tử của nền P về phía giữa hai vùng bán dẫn N+ và khi lực hút đủ lớn thì số điện tử bị hút nhiều hơn, đủ để nối liền hai vùng bán dẫn N+ và kênh N nối liền hai vùng bán dẫn N+ đã hình thành nên có dòng ID chạy từ D sang S. Điện thế cực G càng tăng thì ID càng lớn. Điện thế ngƣỡng V  là điện thế VGS đủ lớn để hình thành kênh, thông thƣờng V  vài volt. Tƣơng tự JFET và MOSFET kênh liên tục ta khảo sát hai dạng đặc tuyến của MOSFET kênh gián đoạn: - Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ứng với VDS = const. - Đặc tuyến ngõ ra ID(VDS) ứng với VGS = const. Cách khảo sát tƣơng tự nhƣ khảo sát JFET và MOSFET kênh liên tục nhƣng khác với hai trƣờng hợp trên là cần VGS > 0, cụ thể nguồn VDC phải dƣơng đủ để VGS bằng điện thế ngƣỡng V  thì ID có giá trị khác 0. Ta có hai dạng đặc tuyến nhƣ (hình 3-58) và (hình 3-59) .Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) của MOSFET kênh gián đoạn loại N. Họ đặc tuyến ngõ ra I (V ) của MOSFET kênh gián đoạn loại N. 2.3. Các cách mắc cơ bản của MOSFET Tƣơng tự JFET, MOSFET cũng có ba kiểu mắc cơ bản: - Cực nguồn chung CS : Tín hiệu vào G so với S, tín hiệu ra D so với S. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 80
- Cực cổng chung CG : Tín hiệu vào S so với G, tín hiệu ra D so với G. - Cực thoát chung CD : Tín hiệu vào G so với D , tín hiệu ra S so với D. 3. Ứng dụng Nhƣ đã trình bày ở trên, FET có hai loại JFET và MOSFET đều hoạt động dựa trên sự điều khiển độ dẫn điện của mẫu bán dẫn bởi một điện trƣờng ngoài, chỉ dùng một loại hạt dẫn (hạt tải đa số), nó thuộc loại đơn cực tính (unipolar), không có quá trình phát sinh và tái hợp của hai loại hạt dẫn nên các tham số của FET ít bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ. Những ƣu điểm nổi bật của FET: tổng trở vào lớn, hệ số khuếch đại cao, tiêu thụ năng lƣợng bé, kích thƣớc các điện cực D, G, S có thể giảm xuống rất bé, thu nhỏ thể tích của FET một cách đáng kể và nó đƣợc ứng dụng nhiều trong chế tạo IC mà đặc biệt là loại IC có mật độ tích hợp cao. Cũng nhƣ BJT, FET đƣợc ứng dụng nhiều trong cả hai dạngmạch số và tƣơng tự. Nó làm một phần tử trong nhiều dạng mạch khuếch đại, làm chuyển mạch điện tử…. Ngoài ra, họ FET còn có các dạng sau: CMOS, V-MOS, D-MOS, FET,…đây là những dạng đƣợc cải tiến từ MOSFET để có thêm ƣu điểm trong ứng dụng. 4. Thực hành. 4.1. Cơ sở vật chất: - Mô đun thực hành điện tử - Đồng hồ đo điện van năng - Bo cắm đa năng, dây cắm kết nối - JFET, MOSFET các loại 4.2. Nội dung tiến hành: 4.2.1. Nhận dạng, phân loại JFET, MOSFET. Hình dạng bên ngoài của chúng khá giống so với các linh kiện 3 chân khác vì vậy để nhận dạng, phân loại ta có thể dựa vào 1 số cơ sở nhƣ sau: - Dựa vào kết quá các phép đo điện trở giữa các cực; - Dựa vào mã hiệu ngoài vỏ - Dựa vào kết quá tra cứu trên các kênh thông tin của mạng Internet. Các JFET, MOSFET thông dụng thƣờng có các hình dạng nhƣ sau: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 81
4.2.2. Xác định các cực: Việc xác định các cực D,G,S là kỹ năng quang trọng trong quá trình lắp ráp, thay thế linh kiện. Để xác định các cực của chúng ta dựa vào 1 số cơ sở sau đây: - Dựa vào phép đo nguội bằng cách đo điện trở giữa các cực của chúng để xác định Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 82
- Dựa vào qui luật xắp xếp các cực của JFET, MOSFET. Với các loại đèn thông thƣờng hiện nay qui luật xáp xếp các cực thƣờng nhƣ sau: - Dựa vào kết quả tra cứu trên các kênh thông tin của mạng Internet. 4.2.3. Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của các linh kiện: Khi lắp ráp sửa chữa các mạch điện tử kỹ năng kiểm tra linh kiện đóng vai trò quan trọng. Đa số các linh kiện điện tử khi hƣ hỏng không thế hiện ra bên ngoài vì vậy để biết đƣợc tình trạng kỹ thuật của chúng ta thƣờng kiểm tra nguội bằng cách đo điện trở giữa các cực của chúng. Cũng tƣơng tự nhƣ các linh kiện bán dẫn khác tình trạng hƣ hỏng thông thƣờng của JFET, MOSFET là các cực thƣờng bị ngắn mạch với nhau nhất là giữa 2 cực D, S vì vậy ta có thể thông qua kết quả của các phép đo điện trở để xác định đƣợc tình trạng kỹ thuật của chúng. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 83
Bài 6: Một số linh kiện đặc biệt Ngoài các linh kiện bán dẫn đƣợc sử dụng khá phổ biến đã đƣợc đề cập ở các bài trên thì trong các mạch điện tử còn sử dụng khá nhiều các linh kiện có cấu trúc, đặc tính làm việc khá đặc biệt. Mục tiêu: - Trình bày đƣợc đặc điểm cấu tạo và đặc tính làm việc của các loại linh kiện đặc biệt cũng nhƣ phạm vi ứng dụng của chúng; - Nhận dạng, phân loại đƣợc các loại linh kiện đặc biệt; - Xác định đƣợc các cực và kiểm tra đƣợc tình trạng kỹ thuật của các linh kiện đặc biệt. Nội dung: 1. Các phần tử quang: Các phần tử quang là các linh kiện bán dẫn đặc biệt với việc điều khiển trạng thái làm việc của chúng không sử dụng các tín hiệu điện mà sử dụng ánh sáng. Tùy theo cấu tạo, đặc tính làm việc và công dụng ta có một số loại sau đây: 1.1. Điốt quang. Điốt quang là linh kiện có đặc tính làm việc giống nhƣ điốt tuy nhiên nó chỉ dẫn điện khi có anh sáng chiếu vào bề mặt tiếp nhận của chúng. Trong kỹ thuật Điốt quang thƣờng đƣợc sử dụng làm các cảm biến quang. Trong sơ đồ mạch điện điốt quang đƣợc biểu diễn nhƣ sau: A K 1.2. Tranzitor quang: Tranzitor quang có đặc tính làm việc giống nhƣ BJT thông thƣờng tuy nhiên việc điều khiển trạng thái dẫn của chúng không dùng tín hiệu điện mà dùng ánh sáng chiếu vào bề mặt tiếp nhận của chúng. Mức độ dẫn phụ thuộc vào cƣờng độ ánh sáng chiếu vào mạnh hay yêu. Trong kỹ thuật nó thƣờng đƣợc sử dụng để chế tạo các loại cảm biến quang. Tranzitor quang trong các sơ đồ mạch điện thƣờng đƣợc biểu diễn nhƣ sau: C E Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 84
1.3. Triac quang: Triac quang có đặc tính làm việc giống nhƣ Triac thông thƣờng tuy nhiên việc điều khiển trạng thái dẫn của chúng không dùng các xung điện áp điều khiển mà dùng tia sáng chiếu vào bề mặt tiếp nhận của chúng. Trong sơ đồ mạch điện Triac quang đƣợc biểu diễn nhƣ sau: T1 T2 2. Các bộ ghép quang. Các bộ ghép quang đƣợc sử dụng phổ biến trong các mạch truyền tín hiệu mà đòi hỏi sự cách ly về điện giữa đầu vào và đầu ra. Về cấu trúc các bộ ghép quang là sự kết hợp giữa điốt phát quang với các phần tử quang dẫn. Hai bộ ghép quang đƣợc sử dụng khá phổ biến trong kỹ thuật điện tử hiện nay là: 2.1. Bộ ghép quang Điốt – phô tô quang: Đây là loại linh kiện đƣợc hình thành do sự kết hợp của điốt phát quang (Led) và đèn tranzitor quang. Hình vẽ cấu trúc và cũng là hình biểu diễn đƣợc thể hiện nhƣ sau: Và Ra o Khí có tín hiệu điện áp đặt vào của vào khi tín hiệu biến thiên thì cƣờng độ phát sáng của điốt phát quang cũng thay đổi từ đó trạng thái dẫn của Tranzitor quang cũng thay đổi theo. 2.2. Bộ ghép quang Điốt – Triac quang: Đây là loại linh kiện đƣợc hình thành do sự kết hợp của điốt phát quang (Led) và đèn triac quang. Hình vẽ cấu trúc và cũng là hình biểu diễn đƣợc thể hiện nhƣ sau: Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 85
Khi có xung điện áp điều khiển đặt vào led nó sẽ phát ra tia sáng kích thích vào tri ắc quang làm cho triac quang đƣợc kích mở và chuyển sang trạng thái dẫn theo chiều phân cực thuận. 3. Vi mạch. 3.1. Khái niệm: Vi mạch (IC) là một linh kiện đặc biệt mà cấu trúc bên trong nó là một mạch điện tử tổ hợp bao gồm nhiều các linh kiện điện tử kết nối với nhau để thực hiện một hoặc nhiều chức năng. Với trình độ công nghệ cao nhƣ hiện nay ngƣời ta đẫ chế tạo ra các loại vi mạch đa chức năng mà cấu trúc bên trong của nó bao gồm hàng triệu linh kiện kết nối thành. Sự phát minh và ứng dụng của vi mạch trong công nghiệp điện tử góp phần to lớn cho sự phát triển của tất cả các lĩnh vực nhất là các lĩnh vực công nghệ cao nhƣ Công nghệ thông tin, điện tử truyền thông, Hàng không, vũ trụ, quân sự...vvv. 3.2. Cấu trúc: Nhƣ đã đề cập ở trên với các chức năng khác nhau vi mạch sẽ có cấu trúc khác nhau. Bên ngoài của vi mạch bao gồm rất nhiều chân để thực hiện liên kết với bên ngoài nhƣ đƣa tín hiệu vào, ra. Lấy nguồn cung cấp, liên kết với các phần tử khác...vvv. Tuy theo các xắp xếp các chân của vi mạch mà ta có một số dạng cấu trúc bên ngoài nhƣ sau: - Vi mạch 1 hàng chân - Vi mạch 2 hàng chân - Vi mạch 4 hành chân - Ci mạch chân cắm - Vi mạch chân dán - Vi mạch không chân Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 86
Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 87
Bài 7: Mạch nguồn một chiều Mục tiêu: - Trình bày đƣợc chức năng, nhiệm vụ và phạm vi ứng dụng của mạch nguồn một chiều; - Vẽ và phân tích đƣợc sơ đồ mạch điện chức năng cũng nhƣ mạch điện tổng thể của bộ nguồn một chiều dải hẹp và dải rộng, - Lựa chọn, kiểm tra linh kiện và lắp ráp đƣợc các mạch điện chức năng cũng nhƣ mạch điện tổng thể hoạt động theo đúng yêu cầu. Nội dung: 1. Khái quát chung. 1.1. Nhiệm vụ: Các mạch điện tử đều sử dụng nguồn một chiều để cung cấp năng lƣợng cho chúng hoạt động. Nguồn một chiều có thể đƣợc cung cấp từ Pin, Ắc qui...vvv Nhƣng phổ biến nhất là chúng đƣợc tạo ra thừ nguồn xoay chiều lấy từ lƣới điện 1 pha thông qua các bộ biến đổi đó chính là bộ nguồn một chiều. Mạch nguồn một chiều là mạch điện có chức năng biến đổi từ điện áp nguồn xoay chiều lấy từ lƣới điện thành điện áp một chiều có trị số phù hợp để cung cấp cho các phụ tải một chiều làm việc theo yêu cầu. 1.2. Phân loại: Việc phân loại mạch nguồn một chiều chủ yếu dựa vào quá trình biến đổi năng lƣợng và khả năng thích ứng của chúng mà ta chia nguồn một chiều ra làm hai loại: - Mạch nguồn môt chiều dải hẹp; - Mạch nguồn một chiều dải rộng (nguồn xung) 2. Mạch nguồn một chiều dải hẹp: Mạch nguồn một chiều dải hẹp có quá trình biến đổi năng lƣợng đƣợc thể hiện qua cấu trúc nhƣ sau: Máy Mạch Mạch Mạch Ung biến chỉnh lọc ổn áp UDC (AC) áp lƣu DC DC Quá trình biến đổi năng lƣợng của mạch nguồn một chiều dải hẹp nhƣ sau: Điện áp xoay chiều từ lƣới điện(220V) đƣợc đƣa vào máy biến áp để tạo ra điện áp xoay chiều có trị số thấp phù hợp theo yêu cầu đồng thời cách ly về điện giữa nguồn một chiều và điện áp lƣới điện sau đó đƣợc đƣa tới mạch chỉnh lƣu biến đổi từ điện áp xoáy chiều thành điện áp 1 chiều. Mạch lọc DC có nhiệm vụ tạo ra sự bằng phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lƣu. Cuối cùng nguồn một chiều đƣợc ổn định và có trị số phù hợp theo yêu cầu của phụ tải thông qua các mạch ổn áp một chiều. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 88
2.1. Mạch chỉnh lưu: Nhƣ đã đề cập ở trên mạch chỉnh lƣu có nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xoáy chiều thành điện áp 1 chiều. Các mạch chỉnh lƣu đƣợc sử dụng trong các bộ nguồn một chiều thƣờng là các mạch chỉnh lƣu 1 pha bao gồm: 2.1.1. Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ Trong mạch chỉnh lƣu 1 pha nửa chu kỳ ta dùng một điốt mắc nối tiếp trong mạch nguồn. Tuy thuộc theo chiều của điốt mắc nối tiếp trong mạch mà ta có mạch chỉnh lƣu dƣơng và mạch chỉnh lƣu âm. Sơ đồ mạch điện nguyên lý thể hiện nhƣ hình vẽ: + - D D Ung UDC Ung UDC - + Chỉnh lƣu dƣơng Chỉnh lƣu âm Trong quá trình làm việc trong các mạch chỉnh lƣu do đặc tính đân điện một chiều của điốt chỉnh lƣu vì vậy điốt sẽ dẫn dòng điện ở một nửa chu kỳ của nguồn xoáy chiều đặt vào mạch chỉnh lƣu. Kết quả chỉnh lƣu và dạng điện áp một chiều đầu ra đƣợc thể hiện nhƣ hình vẽ: UAC 0 t UDC 0 t UDC 0 t Điện áp một chiều sau mạch chỉnh lƣu có trị số trung bình đƣợc xác định nhƣ sau: T/2 UDCtb = 1 ∫uAC dt = 0,45UAC T U Trong đó AC là trị hiệu dụng của điện áp xoáy chiều đặt vào mạch chỉnh 0 lƣu. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 89