Bài-giảng-Kỹ-thuật-điện-tử-C1-C2-Copy.pdf

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã học phần: ET2010
GV: TS. Dương Trọng Lượng
2/24/2021 1
SCHOOL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATION

2/24/2021 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kỹ thuật điện tử, Đỗ Xuân Thụ (chủ biên), nhà XB GD
2. 250 bài tập Kỹ thuật điện tử, Nguyễn Thanh Trà - Thái Vĩnh Hiển, nhà
XB GD
3. Cở sở KT điện tử số, Vũ Đức Thọ (dịch), Trường ĐH Thanh Hoa, TQ
4. Robert Boylestad, Louis Nashelsky, “Electronic Devices and circuit
theory”. Prentice hall, Seventh Edition.
5. Thomas L. Floyd “Electronic Devices” Conventional Current version.
Prentice hall, Ninth Edition.
6. Donald P. Leach, Albert Paul Malvino, “Digital Principles and
Applications”. Printed in the United States of America.
7. Ronald J.Tocci and Neal S.Widmer “Digital Systems Principles and
Applications”. Prentice hall, Eighth Edition.
8. www.ti.com

2/24/2021 3
9. https://www.physics-and-radio-electronics.com
10. https://www.electronics-notes.com
11. https://circuitglobe.com
12. http://www.circuitstoday.com/
13. http://www.resistorguide.com/varistor/
14. https://www.electronicshub.org
15. https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/voltage-source.html
TÀI LIỆU THAM KHẢO

2/24/2021 4
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 2. CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
2.1. DIODE BÁN DẪN
2.2. TRANSISTOR TIẾP XÚC LƯỠNG CỰC (BJT)
2.3. VI MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OPERATION AMPLIFIER
INTEGRATED CIRCUIRTS)
CHƯƠNG 3. KỸ THUẬT TƯƠNG TỰ
3.1. KHUẾCH ĐẠI
3.2. TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
3.3. NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀU
CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT XUNG SỐ
4.1. KỸ THUẬT XUNG
4.2. KỸ THUẬT SỐ
TỔNG KẾT VÀ ÔN TẬP

2/24/2021 5
1.1. Điện áp và dòng điện
Là hai khái niệm định lượng cơ bản của mạch điện
Cho phép xác định trạng thái về điện ở những điểm, thời điểm khác
nhau của mạch điện.
* Điện áp: là hiệu điện thế giữa 2 điểm khác nhau của mạch điện.
UAB = VA - VB = -UAB
{VA; VB là điện thế của A và B so với 0V}
* Dòng điện: Trạng thái chuyển động của các hạt mang điện trong
vật chất khi có tác động của điện trường.
Dòng điện chuyển động từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế
thấp, ngược chiều với chiều chuyển động của điện tử

2/24/2021 6
1.2. Điện trở R
Là phần tử tuyến tính (thụ động)
Có đặc tuyến V-A (I = f(U)) là một đường thẳng
• Ký hiệu:
Hoặc
R R
• Chức năng:
• Đơn vị:  (Ohm)
• Giá trị: Được xác định thông qua các vạch màu
• Cách đọc: Dựa vào bảng giá trị của vạch màu

2/24/2021 7
Bảng quy ước các vòng màu trên thân điện trở

2/24/2021 8
Cách đọc giá trị của điện trở loại có 4 vòng màu
Vòng số 1
Màu nâu
Vòng số 2
Màu đen
Vòng số 3
Màu cam
Vòng số 4
Vàng kim
Sai số  5%
1 0 103
= 10K

2/24/2021 9
Cách đọc giá trị của điện trở loại có 5 vòng màu
Vòng số 1
Màu vàng
Vòng số 2
Màu tím
Vòng số 3
Màu đen
Sai số  1%
4 7 0
470 x 102 = 47 K
Vòng số 5
Màu nâu
Vòng số 4
Màu đỏ
102

2/24/2021 10
1.3. Nguồn điện áp và nguồn dòng điện
Electrical sources
Voltage source
(Nguồn điện áp)
Current source
(Nguồn dòng điện)

2/24/2021 11
Electrical sources

2/24/2021 12
Cả nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện có thể được phân loại thành
loại độc lập (lý tưởng) hoặc phụ thuộc (được điều khiển) mà giá trị
của nó phụ thuộc vào điện áp hoặc dòng điện ở nơi khác trong mạch
điện, bản thân nó có thể là không đổi hoặc thay đổi theo thời gian.
Chẳng hạn như nguồn pin hoặc bộ tạo nguồn điện áp cung cấp một
hiệu điện thế (điện áp) giữa 2 điểm trong mạch điện cho phép dòng
điện chạy xung quanh nó
Voltage source (Nguồn điện áp):

2/24/2021 13
Nguồn điện áp lý tưởng và thực tế:

2/24/2021 14
Nguồn điện áp phụ thuộc (nguồn điện áp được điều khiển):
Cung cấp một điện áp có độ lớn phụ thuộc vào điện áp hoặc dòng
điện chạy qua một số phần tử ở mạch khác.
: hệ số khuếch đại điện áp
 (rho): có đơn vị là  vì  = Vout /Iin
Ký hiệu của nguồn điện áp phụ thuộc:

2/24/2021 15
 Mắc nối tiếp:
Một số cách mắc nguồn điện áp:
 Mắc song song:
 Ngắn mạch

2/24/2021 16
Current source (Nguồn dòng điện):
Nguồn dòng là thành phần mạch tích cực (active) có khả năng cung
cấp dòng điện không đổi cho mạch bất kể điện áp được phát triển qua
các đầu cuối của nó.
Nguồn dòng lý tưởng và thực tế:
RP – Điện trở mắc // với
nguồn dòng

2/24/2021 17
Nguồn dòng phụ thuộc (nguồn dòng được điều khiển):
Đầu ra của nguồn dòng phụ thuộc được điều khiển bởi điện áp hoặc
dòng điện khác.
Ký hiệu của nguồn dòng phụ thuộc:
: hệ số nhân, có đơn vị là 1/ (Siemen), vì  = Iout /Vin
: Hệ số khuếch đại dòng, vì  = Iout /Iin

2/24/2021 18
Một số cách mắc nguồn dòng:
 Mắc song song ngược chiều nhau:
 Mắc nối tiếp: Các nguồn dòng không được phép mắc nối tiếp với nhau
 Mắc song song cùng chiều:

2/24/2021 19
VÍ DỤ:
Ví dụ 1: Cho một mô hình mạch mắc như hình vẽ dưới đây
a/ Mô hình mạch đã cho là mô hình nguồn
áp hay nguồn dòng? Cách mắc?
b/ Xác định công suất tiêu thụ của điện trở
tải RL?
RL
Ví dụ 2: Cho một mô hình mạch mắc như hình vẽ dưới đây
VS
a/ Mô hình mạch đã cho là mô hình nguồn
áp hay nguồn dòng? Cách mắc?
b/ Xác định công suất tiêu thụ của điện trở
R?

2/24/2021 20
1.4. Tín hiệu
+ Trong xử lý tín hiệu, tín hiệu là một hàm mang thông tin về một
hiện tượng.
+ Trong điện tử và viễn thông, nó dùng để chỉ điện áp, dòng điện hoặc
sóng điện từ mang thông tin thay đổi theo thời gian.
+ Tín hiệu cũng có thể được định nghĩa là sự thay đổi có thể quan sát
được về chất lượng cũng như số lượng.

2/24/2021 21
Tín hiệu là biểu hiện vật lý của tin tức, có hai loại:
 Tín hiệu không có bản chất điện từ: t0; ánh sáng; trọng lượng;
….
 Tín hiệu có bản chất điện từ: U; I; f
Ngoài ra, có thể chia tín hiệu theo dạng:
+ liên tục theo thời gian (tương tự)
+ không liên tục theo thời gian (tín hiệu xung, số)
- Tín hiệu là đại lượng vật lý biến thiên theo thời gian
1.4. Tín hiệu

2/24/2021 22
2.1. Diode bán dẫn
2.1.1. Những tính chất cơ bản của vật liệu bán dẫn
- Vật liệu bán dẫn: Là những vật chất ở thể rắn, có thể là kết tinh hoặc vô
định hình; tinh khiết hoặc hỗn hợp; đơn chất hoặc hợp chất.
+ Loại đơn chất: Silicon (Si), Germanium (Ge), antimony (Sb), arsenic
(As), astatine (At), boron (B)
Ghi chú:
Si là vật liệu bán dẫn được dùng phổ biến nhất rồi đến Ge
+ Loại hợp chất: gallium arsenide, indium phosphide, gallium nitride,
silicon carbide.
- Điện trở suất: (cm)
Là thông số để đánh giá độ dẫn điện của vật liệu trong đơn vị cm khối

2/24/2021 23
l = 1cm
A = 1cm2
R
Chất dẫn Chất bán dẫn Chất cách điện
Bảng các giá trị điện trở suất của một số vật liệu điển hình

2/24/2021 24
2.1.2. Chất bán dẫn thuần (I), bán dẫn loại N, bán dẫn loại P
* Chất bán dẫn thuần (bán dẫn loại I- Intrinsic semiconductor): Si, Ge
+ Vật liệu bán dẫn ở trạng thái thuần túy (chưa pha tạp chất) được coi
là chất dẫn kém.
+ Sự gia tăng nhiệt độ của chất bán dẫn có thể dẫn đến sự gia tăng
đáng kể số lượng electron tự do.
Lỗ trống và Electron:
Một tinh thể Si thuần túy ở nhiệt độ phòng có đủ năng lượng nhiệt cho
một số electron hóa trị để nhảy từ vùng hóa trị qua vùng cấm lên vùng
dẫn trở thành các Electron tự do (Free electron). Các Electron tự do
này được gọi là Electron dẫn.

2/24/2021 25
a) Biểu đồ năng lượng b) Sơ đồ liên kết
Khi một electron nhảy lên vùng dẫn, nó để lại khoảng trống ở trong vùng hóa trị.
Khoảng trống này gọi là lỗ trống (hole). Đó là quá trình tạo ra cặp electron – hole.
Sự tái hợp xảy ra khi 01 electron ở vùng dẫn mất năng lượng và rơi trở lại vào một
lỗ trống trong vùng hóa trị.

2/24/2021 26
Đối với bán dẫn Si thuần ở nhiệt độ phòng, số lượng electron tự do
trong vùng dẫn không liên kết với bất kỳ nguyên tử nào và trôi ngẫu
nhiên trong vật liệu. Nồng độ lỗ trống = nồng độ electron tự do.
* Chất bán dẫn loại N/ bán dẫn Donor (Bán dẫn tạp chất cho điện tử)
+ Cách tạo ra: Pha trộn nguyên tử tạp chất có 5 electron hóa trị ở lớp
ngoài cùng (hóa trị +5) vào chất bán dẫn thuần là Si hoặc Ge để tăng số
lượng e trong vùng dẫn của chất bán dẫn thuần. Một số nguyên tử có 5
electron hóa trị ở lớp ngoài cùng là: As (Arsenic), Sb (antimony), P
(phospho),…

2/24/2021 27
Tạp chất antimony (Sb) trong bán dẫn loại n

2/24/2021 28
+ Hạt dẫn đa số và thiểu số trong chất bán dẫn tạp chất cho (Bán
dẫn tạp chất loại N)
Trong bán dẫn tạp chất loại N: Các Electron tự do là hạt dẫn đa số,
các lỗ trống (holes) là hạt dẫn thiểu số.
hạt dẫn đa số
(Electron tự do)
hạt dẫn thiểu số
(lỗ trống)
Ion tạp chất cho
Bán dẫn tạp chất loại N

2/24/2021 29
* Chất bán dẫn loại P/ Bán dẫn loại Acceptor (Bán dẫn tạp chất nhận
điện tử)
+ Cách tạo ra: Pha trộn nguyên tử
tạp chất có 3 electron hóa trị ở lớp
ngoài cùng (hóa trị +3) vào chất
bán dẫn thuần là Si hoặc Ge. Một
số nguyên tử có 3 electron hóa trị
ở lớp ngoài cùng là: B (Boron), In
(Indium), Ga (Gallium).
Tạp chất Boron (B) trong bán dẫn loại P

2/24/2021 30
hạt dẫn đa số
(lỗ trống)
hạt dẫn thiểu số
(Electron tự do)
Ion tạp chất nhận
Bán dẫn tạp chất loại P
+ Hạt dẫn đa số và thiểu số trong chất bán dẫn tạp chất loại P (bán
dẫn tạp chất nhận)
Trong bán dẫn tạp chất loại P: Các lỗ trống là hạt dẫn đa số, các
electron tự do là hạt dẫn thiểu số.

2/24/2021 31
2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Diode bán dẫn
* Cấu tạo:
- Được chế tạo từ Si hoặc Ge
- Gồm 2 miền bán dẫn p,n ghép lại với
nhau theo quy trình chế tạo bán dẫn.
- Có 2 cực: Anode (A)/ cực (+) , Cathode (K)/ cực (-)
Tiếp xúc PN
P N
+ -
A K
Depletion region:
vùng nghèo hạt dẫn

2/24/2021 32
* Ký hiệu:
* Hình ảnh thực tế:

2/24/2021 33
* Nguyên lý làm việc
(1) Tiếp xúc PN (Diode
bán dẫn) phân cực
thuận.
Trong đó: ID – dòng điện chạy
qua Diode;
Imajority: Dòng điện do hạt đa số
tạo nên
IS
U
Imajority
ID = Imajority - IS
Tiếp xúc PN
+
A K
Cực (+) của điện áp U đặt vào cực A của Diode (bán dẫn loại P); Cực
(-) của điện áp U đặt vào cực K của Diode (bán dẫn loại N);
IS: Dòng điện do hạt thiểu số tạo nên

2/24/2021 34
Khi đó, các e trong bán dẫn loại N và các lỗ trống trong bán dẫn loại
P tái hợp với các ion tạp chất ở gần tiếp xúc và làm giảm độ rộng
vùng tiếp xúc.
+ Kết quả là dòng của các hạt thiểu số (e) từ bán dẫn loại P chuyển
động sang bán dẫn loại N (và các lỗ trống từ bán dẫn loại N sang bán
dẫn loại P) không thay đổi về độ lớn (vì mức dẫn được điều khiển
chủ yếu bởi số lượng giới hạn tạp chất trong bán dẫn).
Nhưng do độ rộng của vùng tiếp xúc giảm dẫn tới dòng của hạt đa số
rất lớn.
+ Khi điện áp đặt vào tiếp xúc tăng lên thì độ rộng của vùng tiếp xúc
càng giảm cho đến khi dòng của các electron vượt qua tiếp xúc dễ
dàng, dẫn tới sự gia tăng theo hàm mũ của dòng điện.

2/24/2021 35
(2) Tiếp xúc PN (Diode
bán dẫn) phân cực ngược.
U
Tiếp xúc PN
+
A K
Cực (+) của điện áp U đặt vào cực K của Diode (bán dẫn loại N);
Cực (-) của điện áp U đặt vào cực A của Diode (bán dẫn loại P);
IS: Dòng điện do hạt thiểu số tạo nên

2/24/2021 36
Khi đó, số lượng các ion dương trong vùng nghèo hạt dẫn của bán
dẫn loại n sẽ gia tăng vì số lượng lớn các e tự do bị hút về phía cực
(+) của nguồn điện áp U.
Tương tự, số lượng các ion âm trong vùng nghèo hạt dẫn của bán dẫn
loại P sẽ gia tăng vì số lượng lớn các lỗ trống bị hút về phía cực (-)
của nguồn điện áp U.
Kết quả là độ rộng vùng nghèo hạt dẫn (vùng tiếp xúc) mở rộng ra.
Vấn đề này rạo ra một hàng rào thế năng rất lớn nên rất khó để các
hạt dẫn đa số vượt qua.
Do vậy, dòng của các hạt đa số bị triệt tiêu (Imajority  0A)
Số lượng các hạt thiểu số đi vào vùng nghèo hạt dẫn không đổi nên
dòng điện do chúng tạo ra không tăng về độ lớn.

2/24/2021 37
Dòng điện tồn tại trong trường hợp phân cực ngược cho tiếp xúc pn
gọi là dòng điện ngược bão hòa, ký hiệu là IS
Dòng điện ngược bão hòa hiếm khi > vài A, thường là nA ngoại trừ
Diode làm việc với công suất cao.
Thuật ngữ “bão hòa” xuất phát từ thực tế là nó đạt đến mức cực đại
nhanh chóng và không thay đổi đáng kể với sự gia tăng về điện thế
phân cực ngược

2/24/2021 38
Tóm lại:
+ Phân cực ngược:
Diode khóa (không dẫn điện): IS, Ungược  E, rngược vô cùng lớn
+ Phân cực thuận
+ -
A
K
 +
A K
-
UD
rD
-
+
A K
 K
A
E
Diode dẫn điện (thông): ID > 0, UD > 0, rD vài chục  vài trăm 
UD = 0.7V đối với Diode được chế tạo từ Si;
UD = 0.3V đối với Diode được chế tạo từ Ge;
E
Nhận xét: Diode bán dẫn có tính chất chỉnh lưu (van),
chỉ dẫn điện theo một chiều

2/24/2021 39
2.1.3. Đặc tuyến Volt - ampe
ID
UD UAK (V)
UKA (V)
IS
Uđánh thủng
Vùng
phân cực
thuận
Vùng
phân cực
ngược
Vùng
đánh thủng
Biến thiên
theo hàm mũ
ID (mA)
IR (A)

2/24/2021 40
2.1.4. Các ứng dụng của Diode
 Chỉnh lưu
 Hạn chế điện áp
 Dịch mức điện áp
 Chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
220V, 50Hz
Transformer
output voltage Half wave
rectified voltage Filtered voltage Regulated voltage
Sơ đồ khối đầy đủ của mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
VDC VDC
VAC

2/24/2021 41
Sơ đồ mạch nguyên lý chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
Vpri Vpri Vsec RL
NSec
Npri
Hoặc
Vin (Vsec)

2/24/2021 42
Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
+ Với 1/2 chu kỳ (+) của Vin:
Diode phân cực thuận (dẫn điện)  có dòng I chạy qua Diode  có
điện áp ra
Vin
Vp
Vin = Vpsint
Vout
Vp
P: Peak (Đỉnh)

2/24/2021 43
Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
+ Với 1/2 chu kỳ (-) của Vin: (từ T/2 – T)
Vin
Vp
Vin = Vpsint
RL
RL
Vout
Vin
RL
Vin Vout = 0V
Vout
Vout = 0V
RL

2/24/2021 44
Diode phân cực ngược (khóa)  không có dòng I chạy qua Diode
 Không có điện áp đầu ra:
Vout = 0 V
Điện áp chỉnh lưu (giá trị điện áp trung bình) đầu ra:
Vdc = VAVR = VP(out)/  0.318Vp(out) ;với VD = 0 (Diode lý tưởng)
Vdc = VAVR = VP(out)/  0.318(VP(out) - VD) {thực tế}
PIV = VP (in)
Tính toán một vài thông số của mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ
Điện áp đầu ra:
Vp(out) = VP(in) – VD
Điện áp ngược ngược đỉnh đặt vào Diode (PIV- Peak Inverse Voltage):

2/24/2021 45
Vin
Vout
VP
Vdc = 0.318(VP - VD)
VP

2/24/2021 46
Ví dụ
Cho diode được làm từ Si ứng dụng trong sơ đồ mạch như hình vẽ
sau:
Vin Vout
Vin = 20sint (V);
1/ Nêu tên và chức năng của mạch?
2/ Vẽ dạng tín hiệu Vout (t) theo Vin (t)?
3/ Xác định điện áp Vout và điện áp trung
bình đầu ra của mạch VAVR (Vdc)?

2/24/2021 47
 Chỉnh lưu cả chu kỳ
 Chỉnh lưu 2 nửa (cả) chu kỳ dùng 2 Diode, biến áp có điểm giữa.
Vin Vout
Sơ đồ khối tổng quát của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ

2/24/2021 48
Sơ đồ mạch nguyên lý chỉnh lưu cả chu kỳ dùng 2 Diode, biến áp có điểm giữa
Hoặc
Vp(pri)
RL
Vp(pri)
-Vp(pri)
Vp(pri)
-Vp(pri)
-Vp(pri)
Vout
1:2
Vin
Vp
Vin
Vin
Vin
RL
Vout
1:2

2/24/2021 49
Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ
Diode D1 phân cực thuận (dẫn điện)  có dòng I chạy qua D1  có điện áp
ra
Diode D2 phân cực ngược (khóa)  không có dòng I chạy qua D2  Không
có điện áp ra
Vin Vout
RL

2/24/2021 50
Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ
+ Với 1/2 chu kỳ (-) của Vin:
Vin Vout
RL
Diode D2 phân cực thuận (dẫn điện)  có dòng I chạy qua D2  có điện áp
ra
Diode D1 phân cực ngược (khóa)  không có dòng I chạy qua D1  Không
có điện áp ra

2/24/2021 51
Vdc = VAVR = (2 /).VP(out)  0.636VP(out) với VD = 0 (Diode lý tưởng)
Vdc = VAVR = (2 /).(VP(out) – VD)  0.636(VP(out) - VD) {thực tế}
Vp(out) = VP (pri) – VD với trường hợp thực tế và tỉ số cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
là 1:2
Tính toán một vài thông số của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ
Vp(pri)
RL
Vp(pri)
-Vp(pri)
Vp(pri)
-Vp(pri)
-Vp(pri)
Vout
1:2
Vp(pri) – VD
Điện áp ra:

2/24/2021 52
PIV  2VP(out)
Trường hợp tổng quát (với bất kỳ tỉ số nào giữa cuộn dây sơ cấp và
cuộn thứ cấp) :
Vout =
𝑽𝒔𝒆𝒄
𝟐
– VD
 Chỉnh lưu 2 nửa (cả) chu kỳ dùng cầu Diode.
Cầu diode:
Sơ đồ cầu Diode Ký hiệu cầu Diode
Điện áp ngược ngược đỉnh đặt vào mỗi Diode (PIV- Peak Inverse Voltage):
Với Diode thực tế:
Với Diode lý tưởng, VD = 0V
PIV = 2VP(out) + VD

2/24/2021 53
Vin Vout
Sơ đồ khối tổng quát của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ

2/24/2021 54
Sơ đồ mạch nguyên lý chỉnh lưu cả chu kỳ dùng cầu Diode
Hoặc
Vin
RL
Vout +
-
Vin
VP
Vin
Vout
+
-
D2
D1
D3

2/24/2021 55
Nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng cầu diode
Vin
VP
Vin Vin
Vout

Vout
Vout
Diode D2 -D3 phân cực thuận (dẫn điện)  có dòng I chạy qua D2, qua R 
có điện áp ra
Diode D1-D4 phân cực ngược (khóa)  không có dòng I chạy qua chúng 
Không có điện áp ra

2/24/2021 56
+ Với 1/2 chu kỳ (-) của Vin:
Vin
VP
Vout
Vout
RL
Vin
Diode D1 –D4 phân cực thuận (dẫn điện)  có dòng I chạy qua D4, qua R
 có điện áp ra
Diode D2-D3 phân cực ngược (khóa)  không có dòng I chạy qua chúng 
Không có điện áp ra

2/24/2021 57
Vdc = VAVR = (2/).VP(out)  0.636VP(out) với VD = 0 (Diode lý tưởng)
Vdc = VAVR = (2/).(VP(out) - 2.VD)  0.636(VP(out) - 2.VD) {thực tế}
Tính toán một vài thông số của mạch chỉnh lưu cả chu kỳ
Điện áp ra đỉnh:
Vin
VP
Vout
Vdc = 0.636 (VP- 2.VD)
Vin
Vout
VD
Vout
VD
VP – 2VD

2/24/2021 58
PIV = Vp(out)
Vp(pri)
Vp(out)
Vp(sec)
PIV
PIV
0V
0V
Vp(pri) Vp(sec)
Vp(out)
PIV
PIV
0.7V
0.7V
Với Diode thực tế:
PIV = Vp(out) + VD
Với Diode lý tưởng, VD = 0V

2/24/2021 59
Một số hình ảnh của cầu Diode

2/24/2021 60
Tác dụng của tụ điện đối với mạch chỉnh lưu:
Tụ điện có tác dụng lọc (Filt) thành phần (điện áp) xoay chiều trong mạch chỉnh
lưu
Vin
Mạch chỉnh lưu không có bộ lọc
Vin Vout
Mạch chỉnh lưu có bộ lọc

2/24/2021 61
Vp(in)
Vp(in)- VD
VC
V(in)
Khi diode phân cực thuận, tụ nạp điện áp: VC = Vp(in)- VD

2/24/2021 62
V(in) RL
Khi diode phân cực ngược, tụ phóng điện áp qua RL
V(in) RL
V(in) exceeds
VC

2/24/2021 63
Điện áp gợn (Riplpe voltage)
(a) Half wave
(b) Full wave

2/24/2021 64
Điện áp một chiều sau khi lọc thành phần xoay chiều:
VDC
Vp(rect)
Vr(pp)
Trong đó:
Vp(rect): Điện áp đỉnh sau chỉnh lưu chưa được lọc
VDC: Điện áp một chiều
Vr(PP): Điện áp gợn đỉnh – đỉnh (1)
(2)
(3)
Hệ số gợn (Độ gợn) – r:

2/24/2021 65
Bài tập áp dụng:
Bài tập 1:
Cho diode được chế tạo từ Si được dùng
trong mạch điện như hình bên.
Với các số liệu như trong hình vẽ và
điện trở trong của Diode rD = 42.16.
Hãy xác định ID và UR?
UD
UR
R
E
ID
Bài tập 2:
Giống như bài tập 1, nhưng điện trở trong của Diode rD = 0.
Hãy xác định ID và UR?

2/24/2021 66
Hướng dẫn
Bài tập 1:
rD
UR = E – ID.rD = 10 – 18.5mA x 42.16 = 9.22 V
Bài tập 2: ID =
𝑬
𝑹
=
𝟏𝟎𝑽
𝟓𝟎𝟎𝛀
= 𝟐𝟎𝒎𝑨
UR = E – ID. 0 = 10 – 0 = 10 V

2/24/2021 67
Bài tập 3:
Với các số liệu như trong hình vẽ.
Hãy xác định UD, UR, và ID?
Bài tập 4:
Giống như bài tập 3 nhưng đổi chiều của Diode. Hãy xác định UD, UR, và ID?
Bài tập 5:
UD
UR
UD
UR
Với các số liệu như trong hình vẽ.
Hãy xác định UD, UR, và ID?

2/24/2021 68
Hướng dẫn
Bài tập 3:
UD
UR
ID
UD
UR
Bài tập 4:
UD
UR
UR = 0 V
UD = E – UR = 8 – 0 = 8V . Đây là điện áp
ngược đặt vào Diode trong trường hợp này
ID = 0 A
Bài tập 5:
UD
UR
UD
UR= 0V

2/24/2021 69
Bài tập 6:
Với Vin = 20sint (V); R = 2K
1/Hãy vẽ dạng tín hiệu Vout?
V(in)
Vout
2/ Xác định mức điện áp trung bình (mức dc) ở đầu ra của mạch?
3/ Xác định điện áp ngược đặt vào Diode?
V(in)
Vout
Bài tập 7:
Cho diode được chế tạo từ Si được dùng trong
mạch điện như hình bên.
Với Vin = 20sint (V); R = 2K
1/Hãy xác định Vp(out) và vẽ dạng tín hiệu này?

2/24/2021 70
Bài tập 8:
V(in)
Vout
+100V
-100V
2:1 D1
D2
RL
Cho mạch chỉnh lưu như hình vẽ
bên, diode được chế tạo từ Si.
Với số liệu như trong hình vẽ, và
RL = 10K
3/ Xác định điện áp ngược đặt vào mỗi Diode?

2/24/2021 71
Bài tập 9:
V(in)
Vout
RL
10K
Vp(sec)
120Vac
Cho mạch chỉnh lưu
như hình vẽ bên,
diode được chế tạo
từ Si.
Với số liệu như
trong hình vẽ,
và điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp là 12V

2/24/2021 72
Bài tập 10:
Vp(pri)
Vout
RL
220
Vp(sec)
120 V rms
60Hz
10:1
1000F
Cho mạch chỉnh lưu
như hình vẽ bên,
diode được chế tạo
từ Si.
Với số liệu như
trong hình vẽ,
Xác định giá trị điện áp dc ở đầu ra của mạch?

2/24/2021 73
Hướng dẫn
Bài tập 6:
1/Hãy vẽ dạng tín hiệu Vout?
Vout
19.3V
Vdc = VAVR = - 0.318(Vp(in) – 0.7) = - 0.318(19.3) = -6.14 V
PIV = Vp(in) = 20 V

2/24/2021 74
Hướng dẫn
Bài tập 7:
Vp(out) = Vp(in) – 0.7 = 20 – 0.7 = 19.3 (V)
1/Hãy xác định Vp(out) và vẽ dạng tín hiệu này? Vout
19.3V
t
2/ Xác định mức điện áp trung bình (mức dc)
ở đầu ra của mạch?
Vdc = VAVR = 0.318(Vp(in) – 0.7) = 0.318(19.3) = 6.14 V
PIV = Vp(in) = 20 V

2/24/2021 75
Hướng dẫn
Bài tập 8:
Vp(pri) = Vp(in) = 100 (V)
Vp(sec) =
𝑛2
𝑛1
Vp(pri) = 0.5 x 100 = 50 (V)
Vp(out) = Vp(sec) /2 – 0.7 = 24.3 (V)
Vout
24.3V
t
2/ Xác định mức điện áp trung bình (mức dc)
ở đầu ra của mạch?
Vdc = VAVR = (2 /).(VP(out) – VD)  0.636(VP(out) - VD)
Vdc = 0.636 (24.3 - 0.7)  15V
PIV = 2VP(out) + VD = 2x 24.3 + 0.7 = 49.3 V

2/24/2021 76
Hướng dẫn
Bài tập 9:
Vp(sec) = 2 𝑥 12 = 17 (V)
Vp(out) =Vp(sec) – 1.4 V = 17 – 1.4 = 15.6 (V)
Vout
15.6V
t
Vdc = VAVR = (2/).(VP(out) - 2.VD)  0.636(VP(out) - 2.VD)
Vdc = 0.636 (15.6 - 1.4)  9V
PIV = Vp(out) + VD = 15.6 + 0.7 = 16.3 V

2/24/2021 77
Hướng dẫn
Bài tập 10: Vp(pri) = 2 𝑥 120 = 170 (V)
Vp(sec) =
𝑛2
𝑛1
Vp(pri) = 0.1 x 170 = 17 (V)
Giá trị điện áp dc ở đầu ra của mạch:
VDC(out) = 1 −
1
2𝑓𝑅𝐿𝐶
Vp(rect)
Vp(rect) = Vp(sec) – 1.4V = 17 – 1.4 = 15.6V
Tần số của điện áp chỉnh lưu cả chu kỳ là 2 x 60Hz = 120Hz
VDC(out) = 1 −
1
2𝑓𝑅𝐿𝐶
= 1 −
1
2𝑥120 (220Ω)(1000𝜇𝐹)
x 15.6 = 15.3 V

2/24/2021 78
Mạch chỉnh lưu bội áp (mạch nhân áp với hệ số là 2)
 Mạch chỉnh lưu bội áp nửa chu kỳ
Vp là điện áp đỉnh của điện áp
thứ cấp
+ Với ½ chu kỳ (+) của
điện áp thứ cấp: thì D1
phân cực thuận, D2 phân
cực ngược, tụ C1 nạp điện
áp thứ cấp tới giá trị đỉnh
Vp (nếu Diode lý tưởng) và Vp – 0.7 (nếu diode thực tế)
+ Khi tụ C1 chưa kịp phóng điện áp thì điện áp thứ cấp chuyển sang ½ chu
kỳ âm. Lúc này sơ đồ mạch có dạng sau:
Vp – 0.7V
Vp
Vin

2/24/2021 79
Lúc này D2 phân cực thuận,
D1 phân cực ngược; lúc này
tụ C2 nạp giá trị điện áp đỉnh
từ cuộn thứ cấp cộng với
điện áp trên tụ C1.
-Vp
2Vp
Vậy theo định luật Kirchhoff về điện áp vòng ta có:
VC1 – VC2 + Vp = 0
 VC2 = Vp + VC1
Bỏ qua điện áp rơi trên D2 (coi D2 lý tưởng), VC1 = Vp ta có:
VC2 = Vp + Vp = 2Vp
PIV = 2Vp
Tín hiệu ra là ½ chu kỳ,
độ lớn là 2Vp

2/24/2021 80
 Mạch chỉnh lưu bội áp cả chu kỳ
thứ cấp
+ Với ½ chu kỳ (+) của điện áp thứ
cấp: thì D1 phân cực thuận, D2 phân
cực ngược, tụ C1 nạp điện áp thứ
cấp tới giá trị đỉnh Vp (nếu Diode lý
tưởng)
Vp
Vp

2/24/2021 81
 Mạch chỉnh lưu bội áp cả chu kỳ
thứ cấp
-Vp
Vp
Vp
2Vp
+ Với ½ chu kỳ (-) của điện áp thứ
cấp: thì D1 phân cực ngược, D2 phân
cực thuận, tụ C2 nạp điện áp thứ cấp
tới giá trị đỉnh Vp (nếu Diode lý
tưởng)
Vậy với cả chu kỳ của điện áp thứ cấp thì đầu ra của mạch chỉnh lưu bội lúc
này là: Vout = 2Vp
PIV = 2Vp

2/24/2021 82
 Hạn chế biên độ điện áp
 Hạn chế biên độ điện áp đơn giản
 Mắc nối tiếp
Với Diode lý tưởng
(VD = 0 V)
Vout
Vin
Vp(in)
-Vp(in) - Vp(out)
Vin Vout
Vout
Vin Vout
Vp(out)

2/24/2021 83
 Hạn chế biên độ điện áp
 Hạn chế biên độ điện áp đơn giản
 Mắc song song Vout
Vin
Vp(in)
-Vp(in) - Vp(out)
Vin Vout
Vout
Vin Vout
Vp(out)
(VD = 0 V)

2/24/2021 84
 Hạn chế biên độ điện áp với điện áp cung cấp DC
+ Khi Vin > V: thì Diode dẫn do phân cực thuận
 Vout = Vp(in) – V – 0.7V , nếu Diode thực tế
 Vout = Vp(in) – V, nếu Diode lý tưởng.
+ Khi Vin < V: thì Diode khóa (off) do phân cực ngược
Vout = 0 V
Vin Vout
Vout
(Vp(in) - V)
V: là điện áp
cung cấp dc và là
ngưỡng hạn chế
Vin
Vp(in)
-Vp(in)

2/24/2021 85
 Hạn chế biên độ điện áp với điện áp cung cấp DC
 Mắc nối tiếp Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vin Vout
Vout
- (Vp(in) + V)
V: là điện áp

2/24/2021 86
 Hạn chế biên độ điện áp với điện áp ngưỡng DC
(VD = 0 V)
Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vin Vout
Vout
- (Vp(in) - V)
Vin Vout
Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vout
(Vp(in) + V)
V: là điện áp

2/24/2021 87
 Mắc song song
Vin Vout
Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vout
-Vp(in)
= V; Với VD = 0V
= V + 0.7
Với Diode thực tế
Vin Vout
Vp(in)
Vout
= - V; Với VD = 0V
= - V - 0.7
V: là điện áp

2/24/2021 88
 Mắc song song
Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vin Vout
Vout
-Vp(in)
= - V, Với VD = 0V
= - V + 0.7
Vin Vout
Vp(in)
Vout
= V, Với VD = 0V
= V - 0.7
V: là điện áp

2/24/2021 89
 Mắc song song
Vin
Vp(in)
-Vp(in)
Vin Vout
Vout
= V1 Với VD = 0V
= V1 + 0.7
= - V2 Với VD = 0V
= - V2 + 0.7
V1 và V2: là điện áp

Vin
Vout
A
2/24/2021 90
Bài tập 10:
Cho sơ đồ mạch điện tử
dùng 2 diode được chế tạo
từ Si như hình vẽ bên.
Hãy phân tích nguyên lý hoạt động của mạch và vẽ dạng tín hiệu ra Vout?

2/24/2021 91
Hướng dẫn
Bài tập 10:
Khi điện áp tại điểm A đạt đến giá trị +5.7V thì diode D1 dẫn và giới
hạn dạng tín hiệu vào ở +5.7V; D2 khóa cho đến khi điện áp tại điểm
A có giá trị - 5.7V. Do vậy, điện áp dương trên giá trị +5.7V và điện áp
âm dưới giá trị - 5.7V bị cắt.
Vout

2/24/2021 92
 Dịch mức điện áp (clamper)
Clamper là một mạch về cơ bản được xây dựng bởi 1 diode, một R, và
một C để dịch dạng song tín hiệu điện áp tới một mức DC khác mà
không làm thay đổi hình dạng của tín hiệu đưa vào.
 Mạch dịch mức âm
Vin Vout
Vin
+Vp(in)
-Vp(in)
Vout
-2Vp(in)
2Vp(in)
+ Với ½ chu kỳ (+) của Vin (Vin < V): thì Diode dẫn do phân cực thuận;
kết quả là tụ C nạp điện áp tới giá trị +Vp(in) một cách nhanh chóng.

2/24/2021 93
+ Trong khi tụ C nạp tới giá trị +Vp(in) và giữ thì tín hiệu đầu vào chuyển sang ½
chu kỳ (-) của Vin: Diode khóa do phân cực ngược, lúc này ta có mạch tương đương
như sau:
Vout = 0 V, với Diode lý tưởng
Vout = 0.7V , với Diode thực tế
Mạch đã cho tương đương với mạch bên:
Áp dụng định luật điện áp vòng của Kirchhoff:
- Vp(in) - Vp(in) - Vout = 0
 Vout = -2Vp(in)
Vout
Vp(in)
Vp(in)
Vout
Vp(in)
Vp(in)
- +

2/24/2021 94
Dạng tín hiệu điện áp ra:
Vin
+Vp(in)
-Vp(in)
Vout
-2Vp(in)
2Vp(in)

2/24/2021 95
 Dịch mức điện áp (clamper)
 Mạch dịch mức dương
Vin Vout
Vin
+Vp(in)
-Vp(in)
Vout
2Vp(in)
2Vp(in)
Với ½ chu kỳ (-) của Vin, ta có sơ đồ tương đương sau:
Vout
Vp(in)
- Vp(in)
-
+
+
-
Khi đó Diode dẫn (phân cực thuận), tụ
C nạp giá trị điện áp tới giá trị điện áp
đỉnh Vp(in) nếu Diode lý tưởng; và
Vp(in) – 0.7 nếu Diode thực tế.

2/24/2021 96
+ Trong khi tụ C nạp tới giá trị Vp(in) và giữ thì tín hiệu đầu vào chuyển sang
½ chu kỳ (+) của Vin: Diode khóa do phân cực ngược,
Áp dụng định luật điện áp vòng của Kirchhoff:
Vp(in) + Vp(in) - Vout = 0
 Vout = 2Vp(in) Với Diode lý tưởng

2/24/2021 97
Vin Vout
Bài tập 11:
Cho sơ đồ mạch điện tử và số liệu như hình vẽ
trên.
1/Nêu tên và chức năng của mạch?
2/Hãy vẽ dạng tín hiệu Vvout?

2/24/2021 98
2.1.5. Diode ổn áp (Diode Zener)
* Cấu tạo
* Ký hiệu
(hay dùng)
A(+) K(-) A(+) K(-)
* Nguyên lý làm việc
+ Phân cực thuận:
UDz = 0.7V
+
K
A
E
DZ
I  Diode ổn áp làm việc (giống như Diode bán dẫn
khi được phân cực thuận

2/24/2021 99
2.1.5. Diode ổn áp (Tiếp)
-
K
A
+
E
DZ
IZ
Khi đặt điện áp ngược vào Diode ổn áp với dòng
điện ngược IZ có giá trị trong khoảng:
IZmin  IZ  IZ max
thì DZ làm việc ở vùng ổn áp (vùng zener) đây là
vùng làm việc chính của DZ. Điện áp mà DZ ổn định
được ký hiệu là UZ
+ Phân cực ngược:
UZ = Const
(1.8V  1000V)

2/24/2021 100
* Đặc tuyến voltage - Ampe
Vùng Zener
(vùng ổn áp)
Vùng đánh
thủng do nhiệt
Vùng phân cực
ngược bão hòa
Vùng phân
cực thuận
Uthuận (v)
Ungược (v)
Ithuận (A)
Ingược
(A)
IZmin
IS
IZ0
IZmax
UZ

2/24/2021 101
* Sơ đồ tương đương
Trường hợp lý tưởng (rZ = 0)

K
A
K
A
+
+
E
-
UZ
Trường hợp thực tế (rZ # 0)
rZ
+
K
A
+
E
K
A
- UZ


2/24/2021 102
0
Uz
R
Ura
E
+
+ Nếu rZ  0:
UZ = E - IR= Ura
+ Nếu rZ # 0:
UZ = E - I(R+rZ) = Ura
 Thông thường coi rZ  0
* Mạch cơ bản

2/24/2021 103
* Ứng dụng phổ biến
R1
Ura
R2
E
Ví dụ về diode ổn áp được ứng dụng trong mạch ổn áp rời rạc
E
R Ura
Dz
Có tải đầu ra (R2) Không có tải đầu ra

2/24/2021 104
* Ứng dụng phổ biến
Ví dụ về diode ổn áp được ứng dụng trong mạch ổn áp dạng tổ hợp
Sơ đồ mạch tương đương
GND
IN OUT
OUT
GND
IN
Dạng đóng vỏ

2/24/2021 105
* Một số hình ảnh thực tế
1000V, 50A
K
A
K
A
A

2/24/2021 106
* Ví dụ 1:
D2
D1
Dz
A Ura
1 5
6
4 8 + C
B
R
Cho mạch điện tử như hình bên
Giả sử tụ C có giá trị đủ lớn để UAB = Uthứ cấp, max
Biết UZ = 9V, Izmin = 1mA, Izmax = 100mA. Xác định dải giá trị của điện trở R
để điện áp Ura ổn định? (Coi điện trở trong của Diode zener rz = 0)

2/24/2021 107
D2
D1
Dz
1 5
6
4 8
Ura
C
B
220Vac
A R
* Ví dụ 2:
Cho mạch điện tử như hình bên
Giả sử tụ C có giá trị đủ lớn để UAB = Uthứ cấp, max
Biết UZ = 10V, Izmin = 2mA, Izmax = 120mA. Xác định dải giá trị của điện trở R
để điện áp Ura ổn định? (Coi điện trở trong của Diode zener rz = 0)

2/24/2021 108
Trong đó: Pp là hạt dẫn đa số của miền bán dẫn tạp chất loại p; nn là hạt dẫn đa số
của miền bán dẫn tạp chất loại n
pnp
Pp (E) > Pp (C) >> nn(B)
Collector – Base
Junction (JC)
Emitter – Base
Junction (JE)
E (Emitter)
C (Collector)
nn (E) > nn (C) >> pp(B)
npn
2.2. Transistor tiếp xúc lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor BJT)
2.2.1. Cấu tạo, ký hiệu
 Cấu tạo

2/24/2021 109
2.2.1. Cấu tạo, ký hiệu
 Cấu tạo
-2 tiếp giáp
- 3 cực: Emitter(E),
collector (C) và Base (B)
- Được chế tạo từ Si hoặc Ge
 Có 2 loại transistor: PNP, NPN
- Gồm 3 miền bán dẫn p,n.
- Miền Base có độ dày mỏng nhất  nồng độ hạt dẫn thấp nhất
- Miền Emitter có độ dày trung bình  nồng độ hạt dẫn lớn nhất
- Miền collector có độ dày lớn nhất  nồng độ hạt dẫn trung bình

2/24/2021 110
 Ký hiệu
Ký hiệu của BJT loại PNP
B
C
E
pnp
C (Collector)
E (Emitter)
B
(Base)
Ký hiệu của BJT loại NPN
E
C
B
npn
C (Collector)
E (Emitter)
Ghi chú: Chiều của mũi tên thể hiện chiều của dòng điện ở cực Emitter

2/24/2021 111
2.2.2. Nguyên lý làm việc
Xét sơ đồ tương đương đơn giản của BJT
Phụ thuộc vào cách phân cực thuận hay ngược của 2 tiếp giáp JE, JC
 BJT có 3 chế độ làm việc khác nhau.
JE phân cực thuận
JC phân cực ngược
BJT làm việc ở vùng tích cực
(Dùng để khuếch đại tín hiệu)
JE phân cực thuận
JC phân cực thuận
BJT làm việc ở vùng bão hòa
(Dùng trong chế độ chuyển mạch)

2/24/2021 112
2.2.2. Nguyên lý làm việc
JE phân cực ngược
JC phân cực ngược
BJT làm việc ở vùng cắt dòng
(Dùng trong chế độ chuyển mạch)

2/24/2021 113
Xét BJT loại pnp làm việc ở chế độ khuếch đại
(JE phân cực thuận; JC phân cực ngược)
JE và JC chưa phân cực
JE phân cực thuận:
Có hàng rào thế năng thấp hơn,
Độ rộng vùng nghèo hạt dẫn
giảm đi
JC phân cực ngược:
Có hàng rào thế năng lớn hơn,
Độ rộng vùng nghèo hạt dẫn
tăng lên
JE JC
P n P
+ -
UBE
+ -
UCB
P n P

2/24/2021 114
IE IC
IB
EE
EC
E
B
C
IE IC
IB
E C
B

2/24/2021 115
 Chú ý:
Trong các phần tiếp theo của Chương này chúng ta chủ yếu lấy
ví dụ về BJT loại npn, về cơ bản là như nhau. Có một số vấn đề
thay đổi như sau:
+ Các cực tính của điện áp phân cực đảo ngược lại và chiều
của các dòng điện cũng ngược lại
+ Loại chất bán dẫn tạp chất thay đổi (p  n; n p)
+ Hạt dẫn đa số và thiểu số thay đổi (với BJT loại pnp: hạt
dẫn đa số là lỗ trống, hạt dẫn thiểu số là điện tử ; với BJT loại
npn: hạt dẫn đa số là điện tử, hạt dẫn thiểu số là lỗ trống)

2/24/2021 116
IE IC
IB
EE
EC
E
B
C
IE IC
IB
E C
B
IE IC
E
B
C
IB
EE EC
IE IC
IB
E C
B

2/24/2021 117
Mối quan hệ giữa các dòng IB, IC, IE và 2 hệ số truyền đạt dòng điện
, 
IE = IC + IB (1)
+ Hệ số truyền đạt dòng Emitter: 
E
C
I
I


dc  ac  1  IC  IE
+ Hệ số truyền đạt dòng collector: 
(hệ số khuếch đại dòng điện)
B
C
I
I



2/24/2021 118
dc   ac
IC = IB (2) thay vào (1): IE = IB ( +1)
  =  / (1 - )
Những quan hệ cần ghi nhớ:
 IE = IC + IB, IB << IE và IC
 IC = IB  IC   IE ;   1  IC  IE
 IE = IB ( +1)   =  / (1+ )

2/24/2021 119
2.2.3. Các dạng mắc mạch của BJT và các họ đặc tuyến tĩnh
 Dạng Base chung (Common base - CB)
Dạng Base chung đối với BJT PNP Dạng Base chung đối với BJT NPN
EE EC
IE IC
E C
B
IB
UBE UCB
EE EC
IE IC
E C
B
IB
UBE UCB
* Mạch vào: IE - dòng điện đầu vào
UBE - điện áp đầu vào giữa cực B và cực E
Chú ý: UBE = 0,7V (Si)
= 0,3V (Ge)
 Khảo sát họ đặc tuyến tĩnh: IE = f(UBE) với những giá trị khác nhau
của UCB

2/24/2021 120
Họ đặc tuyến vào IE = f(UBE) với những giá trị khác nhau của UCB
Ghí chú: với mạch CB thì hệ số KĐ điện áp KU = 50  400;
hệ số khuếch đại dòng điện  1 (IC /IE = ;   1)
Họ đặc tuyến vào:

2/24/2021 121
Mạch đầu ra: IC – dòng điện đầu ra
UCB – điện áp đầu ra
Họ đặc tuyến ra:
IC (mA)
UCB (V)
Vùng cắt dòng
Vùng
bão
hòa
UCB max
Vùng khuếch đại
(Active region
 Khảo sát đặc tuyến
tĩnh: IC = f(UCB) với những
giá trị khác nhau của IE

2/24/2021 122
* Đặc tuyến truyền đạt (đặc tuyến vào – ra):
IC = IE là đường bậc nhất
 Dạng Emitter chung (Common Emitter -CE)
Dạng Emitter chung đối với BJT PNP Dạng Emitter chung đối với BJT NPN
* Mạch vào: IB – dòng điện đầu vào
UBE – điện áp đầu vào giữa cực B và cực E
 Khảo sát đặc tuyến tĩnh: IB = f(UBE) với các giá trị khác nhau của UCE
+
+
-
-
EB
EB
UBE
+

2/24/2021 123
UBE (V)
UCE = 1V
UCE = 10V
UCE = 20V
Họ đặc tuyến vào thực tế
Khi UCE tăng  tiếp xúc CB mở
rộng ra  Vùng Base hẹp lại
 khả năng tái hợp hạt dẫn kém đi
 Dòng IB giảm.

2/24/2021 124
UBE (V)
0.7V
Đặc tuyến vào lý tưởng
Giống như đặc tuyến
của diode bán dẫn khi
xét mô hình tương
đương tuyến tính từng
đoạn.
Ta thấy rằng, BJT làm việc ở
vùng khuếch đại với UBE =
0.7V; trong trường hợp này,
điện áp là cố định đối với bất
kỳ giá trị nào của dòng IB

2/24/2021 125
Mạch đầu ra:
IC – dòng điện đầu ra
UCE – điện áp đầu ra
 Khảo sát đặc tuyến ra tĩnh:
IC = f(UCE) với các giá trị
khác nhau của IB
Họ đặc tuyến ra:
UCE (V)
UCE bão hòa
 0.3V
Vùng khuếch đại
Vùng cắt dòng
Vùng bão hòa

2/24/2021 126
IC = IB là đường bậc nhất
 Dạng Collector chung (Common Collector - CC)
Dạng Collector chung đối với BJT PNP Dạng Collector chung đối với BJT NPN
+
-
+
- -
-
EB
UBC
UEC EE
EB
EE

2/24/2021 127
* Mạch vào: IB – dòng điện đầu vào
UBC – điện áp đầu vào giữa cực B và cực C
 Khảo sát đặc tuyến vào tĩnh: IB = f(UBC) với các giá trị khác nhau của UEC
Họ đặc tuyến vào
UBC (V)
IB (A)

2/24/2021 128
Mạch đầu ra: IE – dòng điện đầu ra
UEC – điện áp đầu ra
 Khảo sát đặc tuyến ra tĩnh:
IE = f(UEC) với các giá trị khác nhau của IB
So với các tham số đầu ra của mô hình E chung:
IC = f(UCE) với các giá trị khác nhau của IB
Thì có: IE  IC vì IC   IE ;   1
Đổi dấu UCE ta được UEC và ngược lại
Như vậy, họ đặc tuyến ra tĩnh của mô hình E chung và
C chung là giống nhau.

2/24/2021 129
Nghĩa là ta có thể dùng đặc tuyến ra tĩnh của mô hình E chung để giải
thích cho mô hình C chung.
IE = (+1)IB là đường bậc nhất
2.2.4. Các phương pháp phân cực cho BJT
 Phân cực bằng dòng IB không đổi (phân cực base)
EC
UBE
UCE
* Xác định điểm làm việc tĩnh Q
- Điểm làm việc tĩnh Q (IB; IC; UCE)
Chú ý: UBE = 0,7V (Si)
= 0,3V (Ge)

2/24/2021 130
- Là giao điểm giữa đường tải tĩnh và đặc tuyến ra của mạch
+ Đường tải tĩnh được xây dựng từ phương trình điện áp 1 chiều đầu ra
Sơ đồ phân cực:
+ Xét mạch đầu vào:
EC = IBRB + UBE (1)
 IBQ = (EC - UBE)/RB ; ICQ = IBQ (2)
+ Xét mạch đầu ra:
EC = ICQRC + UCE  UCEQ = EC- ICQRC (3)

2/24/2021 131
* Phương trình đường tải tĩnh (một chiều)
EC = ICQRC + UCE
UCE (V)
IC (mA)
EC
UCEoff
IC
ICQ
UCEQ
IC
IC
IC IC IC
UCEbh
Q
Q”
Q’
0

2/24/2021 132
* Sự trôi điểm làm việc tĩnh Q khi nhiệt độ thay đổi
 thay đổi khá lớn khi nhiệt độ thay đổi (thường nhiệt độ tăng thì  tăng),
theo phương pháp phân cực này thì ICQ  ;
 thay đổi thì ICQ thay đổi  UCEQ thay đổi
Vậy, điểm Q thay đổi

2/24/2021 133
 Phân cực Emitter
EC
UBE
UCE
B
E
C
EC = IBRB + UBE+ IERE (1)
 EC = IB[RB+(+1)RE] +UBE ;
IBQ =
𝐸𝐶 − 𝑈𝐵𝐸
𝑅𝐵+(𝛽+1)𝑅𝐸
 ICQ = IBQ;
EC = ICQRC + UCE + IERE
 UCEQ = EC - ICQ(RC+RE) do IC  IE

2/24/2021 134
UCEQ = EC - ICQ(RC+RE)
* Sự trôi điểm làm việc khi to thay đổi
Khi  >>1 và ( +1)RE  10RB thì:
E
BE
C
CQ
R
U
E
I


Điện trở RE – điện trở ổn định chế độ một chiều
Ta thấy rằng ICQ hầu như không phụ thuộc vào . Do vậy, khi 
thay đổi theo nhiệt độ thì ICQ hầu như không thay đổi  UCEQ
cũng không thay đổi Vậy, Điểm Q hầu như không thay đổi.

2/24/2021 135
 Phân cực bằng phân áp
Hai điện trở R1 và
R2 là hai điện trở
phân áp; chúng
góp phần tạo ra
điện áp tại cực
Base của BJT Biến đổi mạch đầu vào của sơ đồ nguyên lý
ban đầu sang sơ đồ tương đương: Nguồn dc
và điện trở đầu vào tương đương

2/24/2021 136
Eth = IBRth + UBE + IERE
Cách 1(áp dụng định lý Thevenin):
Eth = Ec.R2 / (R1+R2) Rth = R1.R2 / (R1+R2)

E
th
BE
th
BQ
R
R
U
E
I
)
1
( 




ICQ = IB
Xét mạch ra: EC = ICRC + UCE + IERE
Do IC  IE nên EC = IC (RC + RE) + UCE
Vậy:

2/24/2021 137
Cách 2(tính gần đúng):
RV : là trở kháng giữa cực base và điểm 0V
RV = (+1)RE
Nếu RV = ( +1)RE >> R2 (*) thì:
IB<< I1; có thể bỏ qua IB và I1 = I2
Khi đó:
2
1
2
R
R
R
E
U C
B

 (1)
0
R2 Rv
+Ec
R1
I1
I2
IB
B
ĐK (*) có thể sai số tới 10% nếu: ( +1)RE   RE  10R2 (**)
nếu đk (**) thỏa mãn thì tính UB theo (1)
Từ đó tính được: IB; IC; UCE; UE; IE

2/24/2021 138
Mặt khác UB = UBE + UE = UBE + IERE
 IE =
𝑈𝐵 −𝑈𝐵𝐸
𝑅𝐸
 IC
(IC = IE;  = 0.90  0.998  1  IC  IE)
ICQ = IB  IB = IC/
Xét mạch ra: (Mạch đầu ra của 2 cách tính không thay đổi)
EC = ICRC + UCE + IERE
Do IC  IE nên EC = IC (RC + RE) + UCE
Vậy:

2/24/2021 139
UCE (V)
IC (mA)
EC
UCEoff
IC
ICQ
UCEQ
IC
IC
IC IC IC
UCEbh
Q
Q”
Q’
0
𝑬𝑪
𝑹𝑪 + 𝑹𝑬

2/24/2021 140
Khi  >>1 và (+1)RE >> 10Rth thì:
E
BE
th
CQ
R
U
E
I


Ta thấy rằng ICQ hầu như không phụ thuộc vào . Do vậy, khi 
thay đổi theo nhiệt độ thì ICQ hầu như không thay đổi  UCEQ
cũng không thay đổi. Vậy, điểm Q hầu như không thay đổi.

2/24/2021 141
 Phân cực bằng hồi tiếp Collector
Xét mạch vào:
(Do IB << IC và IC  IE)
 EC = (IC + IB)RC + IB RB + IE RE + UBE
EC = I’
C RC + IB RB + IE RE + UBE (1)
IC
’
EC
UCE
 EC = IB(RC + RB + RE) + UBE
 EC  IC RC + IB RB + ICRE + UBE
(2)
IB =
𝐸𝐶 −𝑈𝐵𝐸
𝛽 𝑅𝐶+𝑅𝐸 +𝑅𝐵


2/24/2021 142
 ICQ = IBQ;
Xét mạch ra:
EC = ICQRC + UCE + IERE
 UCEQ = EC – ICQ(RC+RE)
* Phương trình đường tải
tĩnh (một chiều)
UCE (V)
IC (mA)
EC
UCEoff
IC
ICQ
UCEQ
IC
IC
IC IC IC
UCEbh
Q
Q”
Q’
0
𝑬𝑪
𝑹𝑪 + 𝑹𝑬

2/24/2021 143
Nếu (RC+RE) >> RB thì (2) sẽ là:
Từ (*) ta thấy rằng ICQ hầu như không phụ thuộc vào . Do vậy, khi  thay
đổi theo nhiệt độ thì ICQ hầu như không thay đổi  UCEQ cũng không thay
đổi. Vậy, điểm Q hầu như không thay đổi.
IB 
𝛽 𝑅𝐶+𝑅𝐸
Ta đã biết: IC = IB  ICQ 
𝑅𝐶+𝑅𝐸
(*)

2/24/2021 144
Tham số kỹ thuật của BJT
 Các tham số cực đại
UCEmax;
UCBmax;
UBEmax
ICmax; Pmax
 Các tham số nhiệt
Nhiệt trở tiếp xúc giữa Collector với vỏ bọc
Nhiệt trở tiếp xúc giữa Collector với môi trường

2/24/2021 145
 Các tham số điện (t0 = 250)
* Các tham số ở chế độ off
+ UCE thủng
+ UCB thủng
+ UEB thủng
+ IEB0 ; ICB0
* Các tham số ở chế độ dẫn bão hòa (on)
UCEbão hòa; IC bão hòa

2/24/2021 146
Một số hình ảnh thực tế của BJT
BJT PNP loại công
suất nhỏ
B
C
E
BJT NPN loại công
suất lớn
BJT loại công suất lớn
E B
C

2/24/2021 147
2.3. Vi mạch thuật toán (IC thuật toán)
2.3.1. Giới thiệu
- Là một vi mạch tương tự, vừa khuếch đại được tín hiệu và vừa thực hiện
được một số phép toán: cộng, trừ, nhân, tích phân, vi phân,…
- Có hệ số khuếch đại lớn, trở kháng vào cao (vài M); trở kháng ra nhỏ
(< 100).
- Cấu trúc bên trong thường có mạch khuếch đại vi sai hai đầu vào, một
đầu ra.
UVS
ZV
Zra
Ura
KVS UVS
Sơ đồ tương đương của vi
mạch thuật toán ở chế độ
xoay chiều f thấp

2/24/2021 148
+EC
-EC
UVS = UP - UN : hiệu điện áp giữa hai đầu vào
-EC
+EC
UVS
UP
UN
-EC
Ura
UV
+
UV
-
* Ký hiệu

2/24/2021 149
UVS = UP - UN : hiệu điện áp giữa hai đầu vào
 EC: Điện áp một chiều cung cấp đối xứng
Up: Điện áp vào trực tiếp ở đầu vào (+)/ đầu vào không đảo
UN: Điện áp vào trực tiếp ở đầu vào (-)/ đầu vào đảo
UV
+: Điện áp vào ở đầu vào (+)/ đầu vào không đảo
UV
-: Điện áp vào ở đầu vào (-)/ đầu vào đảo

2/24/2021 150
Sơ đồ cấu trúc của IC khuếch đại thuật toán A 741
Mạch biến
đổi đối xứng
sang không
đối xứng

2/24/2021 151
Mạch KĐ thuật toán lý tưởng:
+ Hệ số KĐ vi sai: KVS   : Điện áp vào vi sai  0
+ Trở kháng vào: Zv   : Iv  0
+ Trở kháng ra: Zra  0 : Ira không phụ thuộc vào tải
UVS
Ura
K.VS UVS

2/24/2021 152
Các cách mắc đầu vào:
 Đầu vào đơn
Ura
Uvào
Ura
Uvào
 Đầu vào vi sai
Ura
UVVS

Ura
UVVS
UV 1
UV 2
UVVS = UV 1 - UV2
(1)

2/24/2021 153
 Đầu vào mode chung
Ura
UVC = (UV
+ + UV
-)/2 (2)
Tín hiệu ra:
Trong đó: KVS - hệ số KĐ vi sai của mạch (rất lớn)
UVVS : Điện áp vào vi sai , tính theo (1)
KC: hệ số KĐ mode chung (rất nhỏ)
UVC : Điện áp vào mode chung , tính theo (2)

2/24/2021 154
Hệ số khuếch đại vòng hở: là hệ số khuếch đại của vi mạch KĐTT khi
không có vòng hồi tiếp nào, KVS.
KVS = Ura/UVS
KVS có giá trị rất lớn (từ 105 107)
Hệ số khuếch đại vòng kín:
Là hệ số KĐ của mạch khi có hồi tiếp, có thể ký hiệu là K
K thường được tính bởi tỉ số giữa các điện trở ở mạch ngoài, K có giá
trị hữu hạn.

2/24/2021 155
Đặc tuyến của vi mạch KĐTT
 Đặc tuyến truyền đạt (đặc tuyến biên độ)
Ura = f(Uv)
(Xét đặc tuyến của vi mạch KĐTT
dùng nguồn đối xứng)
Ubh  = Ura, max  = Ec - 12V
+ Giải thích đặc tuyến:
Ura
Uv
+Ec
-Ec
+Ubh
-Ubh
Uv ng
+
Uv ng
-
Đầu vào đảo Đầu vào không đảo
Vùng tuyến tính
+Ura, max
- Ura, max
Điều kiện bão hòa:

2/24/2021 156
 Đặc tuyến tần số
Xét đặc tuyến của mô hình
lọc thông thấp.
fc: tần số cắt; f1là tần số của tín hiệu ra
ưng với hệ số K0 = 1
2
/
Ko
K
Xét đặc tuyến pha:
+ Khi f tăng  K giảm  tín hiệu
ra dịch pha với tín hiệu vào.
+Tại fC thì K giảm lần (-3dB)
2
và tín hiệu dịch đi một góc là 450

2/24/2021 157
Các tham số của vi mạch KĐTT
 Tham số một chiều
* Điện áp và dòng điện lệch 0 (offset Currents and voltages)
Theo lý thuyết, khi điện áp vào vi sai UVVS = 0V  Ura = 0V.
Thực tế, khi điện áp vào vi sai = 0V  Ura  0V  Ura,Offset
Ura, Offset có thể được sinh ra do hai yếu tố ở đầu vào:
UV,Offset và IV,Offset
Ura,Offset = | Ura,Offset (do UV,Offset)| + | Ura,Offset (do IV,Offset)|
UV,Offset thường được tính ở đầu vào không đảo của vi mạch
KĐTT.

2/24/2021 158
Để xác định sự ảnh hưởng của UV,Offset tới điện áp đầu ra, ta xét
sơ đồ sau:
Ura,Offset = UV, Offset
𝑹𝟏+𝑹𝒇
𝑹𝟏
UV,Offset
Ura,offset

2/24/2021 159
IV,Offset là do sự sai lệch nhau của 2 dòng định thiên ở 2 đầu vào:
IVB
+, IVB
-
Ura,offset
Rf
R1
R
C
I-
VB
I+
VB
Ta xét sơ đồ sau:
Tương đương với sơ đồ sau:
RC: Compensating resistance
(trở kháng bù đầu vào)
Ura,offset
Rf
R1
RC
I-
VBR1
I+
VB
RC
VB (Voltage Bias): Định thiên/ định áp

2/24/2021 160
Ura, Offset (do IV,Offset) gồm 2 thành phần: một thành phần do IVB
+
(mắc theo dạng KĐ không đảo) và một thành phần do IVB
-
(mắc theo kiểu khuếch đại đảo). Vậy,
Ura, Offset = I+
VB (RC)(1+Rf / R1)
Ura, Offset = I-
VB R1(- Rf / R1) = - I-
VB (Rf)
 Ura, Offset (do I+
VB và I-
VB ) =
IV,Offset = I+
VB - I-
VB
Khi trở kháng bù đầu vào RC = R1 thì ta có:
Ura, Offset = I+
VB (R1 + Rf)
I+
VB (RC)(1+Rf / R1) - I-
VB (Rf)
- I-
VB Rf

2/24/2021 161
* Dòng định thiên đầu vào IVB
Khi biết IVB, IV Offset thì tính được I+
VB và I-
VB

2/24/2021 162
* Mạch chỉnh không
Do có điện áp ra lệch không nên nhiều trường hợp người ta phải đưa giá
trị điện áp này về 0 bằng cách dùng mạch chỉnh không.
a) Đối với IC có 2 chân chỉnh không b) Đối với IC không chân chỉnh không

2/24/2021 163
Hình ảnh và sơ đồ chân của vi mạch thuật toán có chân chỉnh không
Hình ảnh của vi mạch thuật toán có 8 chân
Sơ đồ chân của vi mạch thuật toán 8 chân, 01
phần tử khuếch đại
Hình ảnh và sơ đồ chân của vi mạch thuật toán không có chân chỉnh không
Hình ảnh của vi mạch thuật toán có
14 chân
Sơ đồ chân
của vi mạch
thuật toán 14
chân, 04 phần
tử khuếch đại

2/24/2021 164
Hình ảnh và sơ đồ chân của vi mạch thuật toán không có chân chỉnh không
Hình ảnh của vi mạch thuật toán có
8 chân TL082 Sơ đồ chân của vi mạch thuật toán
8 chân, 02 phần tử khuếch đại
* Dòng cung cấp: Phụ thuộc vào cấu trúc của IC (Với IC có cấu trúc là
BJT thì ICC lớn hơn IC có cấu trúc FET)
* Công suất tiêu thụ: P

2/24/2021 165
 Tham số xoay chiều
+ Tần số cắt: là tần số tại đó hệ số KĐ vòng hở KVS giảm đi lần
+ Tỉ số nén mode chung CMRR:
Từ CT:
Trong đó: KVS - hệ số KĐ vi sai của mạch (rất lớn)
UVVS : Điện áp vào vi sai
KC: hệ số KĐ mode chung (rất nhỏ)
UVC : Điện áp vào mode chung
CMRR = KVS / KC
CMRR rất lớn, từ 70dB  130dB
2

2/24/2021 166
Ý nghĩa:
So sánh giữa hai loại tín hiệu đưa vào khuếch đại: một loại tín hiệu
hữu ích được đặc trưng bởi UVS, một loại là tín hiệu đồng pha đặc
trưng cho nhiễu cùng tác động lên 2 đầu vào UVC
Tỷ số CMRR càng lớn thì mức độ ảnh hưởng của nhiễu càng nhỏ.
+ Trở kháng vào Zv:
Là trở kháng vào của IC KĐTT khi không có hồi tiếp; ZV có giá trị
lớn, hàng trăm K  M 
+ Trở kháng ra Zra: thường có giá trị nhỏ, hàng chục 

2/24/2021 167
Bảng tham số kỹ thuật cơ bản của vi mạch uA741, hãng TEXAS INSTRUMENTS
 Nhóm tham số cực đại

2/24/2021 168
 Nhóm tham số về điện, VCC =  15V

2/24/2021 169
XIN CHÂN THÀNH CÁM ƠN!

Bài-giảng-Kỹ-thuật-điện-tử-C1-C2-Copy.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Bài-giảng-Kỹ-thuật-điện-tử-C1-C2-Copy.pdf

Similar to Bài-giảng-Kỹ-thuật-điện-tử-C1-C2-Copy.pdf (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Bài-giảng-Kỹ-thuật-điện-tử-C1-C2-Copy.pdf