Bài giảng mô đun Điện tử bản

1 dẫn bão hoà. 
 87 
 + Khi chấm dứt xung kích vào cực B của Q2, tụ C1 nạp điện nhanh từ Rc1 
qua tiếp giáp BEQ2, làm cho điện áp tại cực BQ2 tăng cao Q2 nhanh chóng 
chuyển trạng thái từ ngưng dẫn sang trạng thái dẫn bão hoà, còn Q1 chuyển từ 
trạng thái dẫn sang trạng thái ngưng dẫn trở về trạng thái ban đầu. 
1.3. Mạch dao động dịch pha 
 - Sơ đồ nguyên lý 
 Vc
 R5 R6 
 Q 
 + - 
 R1 R2 R3 R4 
 C4 
 R7 
 C1 C2 C3 R8 C5 
 V
 Hình 4.3 Dao động dịch pha 
 - Nguyên lý hoạt động 
 Sự hồi tiếp từ cực C đến cực B qua các linh kiện C1, C2, C3, R1, R2, R3 nối 
tiếp với đầu vào. Các điện trở R có tác dụng biến đổi tần số của mạch dao động. 
 0 
Đối với mỗi mạch dịch pha RC để tạo ra sự dịch pha 60 thì C1=C2=C3 và 
 0
R1=R2=R3. Hệ thống dùng ba mạch của RC ghép lại sẽ dời pha nhau 180 . Sự 
lệch pha 1800 này sẽ tạo ra một hệ thống hồi tiếp được mô tả ở phía dưới. Cộng 
với sự đảo pha 1800 của bộ khuếch đại như vậy sự dời pha sẽ là 3600 ở khía cạnh 
dời pha 3600 này sẽ tương ứng với sự lệch pha của tín hiệu vào. Nếu đạt đủ, sự 
dao động sẽ được duy trì liên tục. 
 Tần số của mạch dao động fo được tính: 
 88 
 1
 fo= 
 2
 2 .C1. 6R1 .4R1.Rc
1.3.1.Mạch dời pha dùng RC : 
 Mỗi mạch RC sẽ góp phần dời pha một góc là 600 . Hệ thống dùng ba mạch 
của RC ghép lại sẽ dời pha nhau 1800 . Sự lệch pha 1800 này sẽ tạo ra một hệ 
thống hồi tiếp được mô tả ở phía dưới. Cộng với sự đảo pha 1800 của bộ khuếch 
đại như vậy sự dời pha sẽ là 3600 ở khía cạnh dời pha 3600 này sẽ tương ứng với 
sự lệch pha của tín hiệu vào. Nếu đạt đủ, sự dao động sẽ được duy trì liên tục. 
1.3.2. Mạch dời pha dùng transistor: 
 Hình 4 .4(a) là mạch dao động dời pha RC trễ pha 
 Hình 4.4(b) là mối quan hệ giữa I,Vi và Vf trong hệ thống RC. 
 Hình 4.5 thể hiện sự ghép nối 3 mạch RC với sự khác pha giữa Vf và Vo 
là 1800. 
 Nếu Fo = 6 tần số sine khuếch đại ở hình 4 .4(b) sẽ là Fo = 6 , với 
 2 .RC 2 RC
R = 4.7k và C = 0.01μF bởi vì β = Vf / V0 = -1 / 29 thì mạch ở hình 4 – 7 sẽ 
hoạt động ở tầng số Fo, sự dao động có thể được duy trì liên tục. Nếu bộ khuếch 
đại có tối thiểu hệ số khuếch đại bằng 29 thì thỏa mãn điều kiện –βA =1. 
 R 
 I 
 Vi 
 C Vf 
 Vf 
 a b 
 Hình 4 .4 Dao động trễ pha (a), mối quan hệ I và Vi 
 R R R 
 Vo=>Vi C C V
 i 
 H 4 .5. Ghép nối 3 RC với nhau 
 Hình 4 .6 là mạch dao động trễ pha RC. Trong mạch này thì Fo 
 1
 = . Hệ thống mạch dời pha đơn được vẽ ở hình 4.6 (a) và hình 4.6 (b) 
 2 6RC
 thể hiện mối quan hệ giữa Vi, Vf và I. 
 89 
 C 
 I 
 R 
 <900 
 Vi 
 b 
 a 
 Hình 4.6 Mạch dao động trễ pha RC 
1.4 Mạch dao động thạch anh 
 Thạch anh còn được gọi là gốm áp điện, chúng có tần số cộng hưởng tự 
nhiên phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của phần tử gốm dùng làm linh 
kiện nên chúng có hệ số phẩm chất rất cao, độ rộng băng tần hẹp, nhờ vậy độ 
chính xác của mạch rất cao. Dao động thạch anh được ứng dụng rộng rãi trong 
các thiết bị điện tử có độ chính xác cao về mặt tần số như tạo nguồn sóng mang 
của các thiết bị phát xung đồng hồ trong các hệ thống vi xử lí... 
 * Sơ đồ mạch điện 
 Vcc 
 Rc 
 Rb 
 Q 
 Ngõ ra 
 C1 
 X 
 C2 
 Re 
 Hình 4.7 Sơ đồ mạch dao động thạch anh 
 * Ngyên lý hoạt động 
 Khi được cấp nguồn điện áp phân cực B cho transistor Q đồng thời nạp 
điện cho thạch anh và hai tụ C1 và C2 làm cho điện áp tại cực B giảm thấp, đến 
khi mạch nạp đầy điện áp tại cực B tăng cao qua vòng hồi tiếp dương C1, C2 
điện áp tại cực B tiếp tục tăng đến khi transistor dẫn điện bão hoà mạch bắt đầu 
 90 
xả điện qua tiếp giáp BE của transistor làm cho điện áp tại cực B của transistor 
giảm đến khi mạch xả hết điện bắt đầu lại một chu kỳ mới của tín hiệu. 
 Tần số của mạch được xác định bởi tần số của thạch anh, dạng tín hiệu ngõ 
ra có dạng hình sin. 
 Do đó để tạo ra các tín hiệu có dạng xung số cho các mạch điều khiển các 
tín hiệu xung được đưa đến các mạch dao động đa hài lưỡng ổn (FF) để sửa 
dạng tín hiệu. 
2. Mạch ổn áp thông số 
 Định nghĩa: Ổn áp là mạch thiết lập nguồn cung cấp điện áp ổn định cho 
các mạch điện trong thiết bị theo yêu cầu thiết kế của mạch điện, từ một nguồn 
cung cấp ban đầu. 
 Phân loại: Tuỳ theo nhu cầu về điện áp, dòng điện tiêu thụ, độ ổn định mà 
trong kỹ thuật người ta phân chia mạch ổn áp thành hai nhóm gồm ổn áp xoay 
chiều và ổn áp một chiêu. 
 Ổn áp xoay chiều dùng để ổn áp nguồn điện từ lưới điện trước khi đưa vào 
mạng cục bộ hay thiết bị điện. Ngày nay với tốc độ phát triển của kỹ thuật người 
ta có các loại ổn áp như: ổn áp bù từ, ổn áp dùng mạch điện tử, ổn áp dùng linh 
kiện điện tử.... 
 Ổn áp một chiều dùng để ổn định điện áp cung cấp bên trong thiết bị, mạch 
điện của thiết bị theo từng khu vực, từng mạch điện tuỳ theo yêu cầu ổn định của 
mạch điện. Người ta có thể chia mạch ổn áp một chiều thành hai nhóm lớn là ổn 
áp tuyến tính và ổn áp không tuyến tính (còn gọi là ổn áp xung). Việc thiết kế 
mạch điện cũng đa dạng phức tạp, từ ổn áp dùng Diode zêne, ổn áp dùng 
tranzito, ổn áp dùng IC...Trong đó mạch ổn áp dùng transistor rất thông dụng 
trong việc cấp điện áp thấp, dòng tiêu thụ nhỏ cho các thiết bị và mạch điện có 
công suất tiêu thụ thấp. 
 Phần lớn các thiết bị điện tử yêu cầu điện áp một chiều cung cấp có độ ổn 
 định cao và nội trở của bộ nguồn cung cấp có trị số nhỏ. Trong quá trình làm 
 việc sự thay đổi của điện áp xoay chiều, sự thay đổi của tải làm cho điện áp một 
 chiều cung cấp thay đổi. 
 Hiện nay dùng phổ biến các bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp: ổn áp 
tham số, ổn áp bù tuyến tính, ổn áp xung 
2.1. Mạch ổn áp dùng diode zener. 
 91 
 Mạch ổn áp dùng diode Zener chỉ dùng cho các có tải có công suất nhỏ. 
Mạch yêu cầu phải cho ra Vo = VL = const. Ở đây người ta dùng diode zener 
làm linh kiện ghim áp để giữ điện áp ra cấp cho tải được ổn định. 
 R Vo = VL 
 IL 
 IZ 
 C Dz RL 
 Hình 4.8: Mạch ổn áp dùng diode zener 
 Ta có: 
 Vo= VL = VZ = const. Điều kiện để mạch ổn áp hoạt động tốt là: 
 Vi = (1.5 ÷ 2) Vo thông thường chọn Iz = IL . Như vậy dòng điện chung 
qua điện trở R là IR = IL + IZ = 2 IL 
 => R= (Vi – Vo)/2IL (số 2 được gọi là hệ số an toàn cho điện trở) 
 Điode zener chọn có thông số kỹ thuật như sau: 
 VZ = VL => IZmax ≥ 4IL (4 hệ số an toàn) 
* Lưu ý: Khi tải có dòng điện lớn thì diode có công suất lớn. Điều này khó thực 
hiện trong thực tế. 
2.2. Mạch ổn áp nối tiếp. 
 Khái niệm: Ổn áp nối tiếp là phần tử điều khiển mắc nối tiếp với tải. Điện 
áp ra được ổn định bằng cách biến đổi “phần tử tích cực” nối tiếp và thường là 
một transitor có chức năng như một điện trở thay đổi được. Khi điện áp vào thay 
đổi tạo nên sự thay đổi trong mạch điện trở tương đương của phần tử nối tiếp. 
Dẫn đến sự thay đổi giưa điện áp vào và điện áp ra. 
 Để tránh nhược điểm của diode zener người ta dùng zener kết hợp với 
transistor để tạo nguồn ổn áp có công suất lớn. 
 Q 
 IB IB 
 RB IZ RL 
 D
 92z 
 Hình 4.9: Mạch ổn áp dùng diode zener kết hợp với transistor 
* Lưu ý: Nếu VI = (18 ÷ 24)V muốn Vo = 12V. Khi đó DZ = 12V, RB= 30Ω, IL = 
500mA, β= 50 
 Xét mạch ổn áp nối tiếp như hình 1 ta có: 
 VL= Vo = VE = VB - VBE 
 Trong đó: VB= VZ = Const 
 Nên Vo = VL = VZ – VBE = const (VBE = 0,6 ÷ 0,7) V 
 Như vậy điện áp ra được ổn định và không tùy thuộc vào điện áp đầu vào 
và dòng điện tải I2 mà chỉ phụ thuốc vào VZ. 
 Để mạch ổn áp hoạt độngt tốt cần có điều kiện Vi = (1,5 ÷2)Vo 
 * Cách xác định trị số linh kiện 
 Trong mạch điện ta có dòng điện tải IL do transistor cung cấp. Ta có 
 IL = IE 
 IB ≈ IE/β = IL/ β 
 Trong trường hợp này dòng điện tải lớn đã được quy ra dòng điện nhỏ IB 
nhờ tính khuếch đại dòng Transistor. Lúc đó , việc chọn dòng điện IZ qua zener 
sẽ chọn theo dòng điện IB có trị số nhỏ chứ không chọn theo dòng điện tải IL có 
trị số lớn.. Như vậy điode zener có thể chọn zener có công suất nhỏ mà vẫn ổn 
áp được cho tai công suất lớn. 
 Thông thường chọn IZ ≥ (1÷2)IB 
 Suy ra IR = IZ + IB 
 - Điện trở RB được tính theo công thức sau: 
 RB = (Vi - VZ)/IR 
 - Điode zener được chọn với các thông số sau: 
 IZmax ≥ 4IZ 
 VZ = Vo + VBE 
 - Transistor được chọn với các thông số sau: 
 ICmax ≥ 2 IL 
 - Công suất tiêu tán ở transistor 
 PT = IC . VCE = IL . (Vi - Vo) -Vi lấy giá trị trung bình 
 - Chọn transistor có công suất tiêu tán cực đại 
 93 
 PDmax ≥ 2. PT 
 Ưu điểm: Mạch đơn giản, rẻ tiền, nguồn khá ổn định 
 Nhược điểm: Có sự sụt áp lớn trên các phần tử điều khiển, tổn hao công 
suất nhiều, hiệu suất ra thấp khi ứng dụng ở dòng điện lớn. 
Ứng dụng: Dùng trong trường hợp tải biến đổi ít, điện áp biến đổi nhiều. 
2.3. Mạch ổn áp song song 
 Ngược lại với mạch ổn áp nối tiếp trong mạch ổn áp song song transistor 
công suất ghép song song với điện trở tải. 
 I 
 R IL 
 IC 
 IZ D
 Q RL 
 RB 
 Hình 4.10: Mạch ổn áp song song 
 Điều kiện ổn áp là: Vi = (1,5 ÷2)Vo 
 Trong mạch ổn áp song song ta có: Vo = VL = VZ + VBE = const 
Như vậy điện áp ra Vo được ổn định và không tùy thuộc vào điện áp đầu vào 
hay trở tải RL mà chỉ phụ thuốc vào VZ. Tuy nhiện mạch chỉ hoạt động đúng 
theo nguyên lý ổn áp nếu tính chọn các linh kiện có thông số thích hợp. 
 Chọn IC = IL 
 Suy ra I = IC + IL = 2IL 
 - Điện trở RB nên tính với trị số điện áp Vi trung bình là:: 
 Vi = (Vi max + Vi min)/ 2 
 Suy ra: RB = (Vi – Vo)/I = (Vi – Vo)/(IC + IL) = (Vi – Vo)/2IL 
 * Tính chọn diode zener 
 IB = IC/ β 
 Thường chọn: IZ = (5 ÷10) IB 
 - Điode zener được chọn với các thông số sau: 
 VZ = VL - VBE 
 IZmax ≥ 2 IZ 
 - Transistor được chọn với các thông số sau: 
 94 
 ICmax ≥ 2 IL 
 - Công suất tiêu tán ở transistor 
 PT = IC . VCE = IL . (Vi - Vo) -Vi lấy giá trị trung bình 
 - Chọn transistor có công suất tiêu tán cực đại 
 PDmax ≥ 2. PT 
 HOẠT ĐỘNG 2: Các bước và cách thức thực hiện công việc 
1. Nội dung: 
 - Lắp và khảo sát các mạch dao động, mạch ổn áp, mạch khuếch đại,... 
2. Hình thức tổ chức: 
 - Chia nhóm 2HSSV/nhóm 
 - Giáo viên thao tác mẫu. 
3. Dụng cụ, thiết bị, vật tư: 
 - Máy hiện sóng 
 - Đồng hồ VOM 
 - Bộ dụng cụ đồ nghề 
 - Bộ nguồn thực hành điện tử 
 - Linh kiện rời 
 - Bo cắm 
 - Dây tín hiệu, 
 HOẠT ĐỘNG III: Bài tập thực hành của học sinh sinh viên 
1. Lắp và khảo sát mạch dao động đa hài 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 Vcc 
 R1 
 R3 R4 R2 
 C1 C2 
 Q1 Q2 
 D2 
 D1 
 95 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 R1 Q1 
 R2 Q2 
 R3 C1 
 R4 C2 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn vào mạch. Quan sát và vẽ dạng tín hiệu ngõ ra trên các chân C 
của Q1 và Q2: 
 96 
2. Thực hành mạch dao động đa hài đơn ổn. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 Vcc 
 Rc1 Rb2 Rb1 Rc2 
 C1 C2 
 Q1 Q2 
 Rb C'2 
 -Vb 
 Mạch dao động đa hài đơn ổn 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 Rc1 Q1 
 Rc2 Q2 
 Rb1 C1 
 Rb2 C2 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 97 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn vào mạch. Quan sát và vẽ dạng tín hiệu ngõ ra trên các chân C 
của Q1 và Q2: 
4. Thực hành mạch dao động dịch pha. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 Vcc 
 R5 R6 
 Q 
 + - 
 R1 R2 R3 R4 
 C4 
 R7 
 C C C R C
 1 2 3 8 5 
 VR 
 98 
 Mạch dao động dịch pha 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 R1 Q1 
 R2 Q2 
 R3 Q3 
 R4 C1 
 VR C2 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Sử dụng máy hiện sóng đo dạng sóng ngõ ra Output và sau đó chỉnh R3 
 cho đến khi tín hiệu ngõ ra thành dạng sin. Ghi lại kết quả. 
5. Thực hành mạch dao động thạch anh. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 99 
 Vcc 
 Rb Rc
 Vo: ngâ ra
 C1 Q
 X
 C2 Re
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 Re Q 
 Rc C1 
 Rb C2 
 X 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 100 
 - Cấp nguồn sử dụng máy hiện sóng đo tín hiệu đầu ra. Quan sát và vẽ dạng 
tín hiệu ngõ ra của Q. 
6.Thực hành mạch ổn áp dùng diode zener. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 R Vo = VL 
 IL 
 IZ 
 C Dz RL 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 R RL 
 Dz C 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
 101 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Điều chỉnh điện áp đầu vào. 
 - Đo và ghi nhận điện áp đầu ra. 
7. Thực hành mạch ổn áp nối tiếp. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 Q 
 IB IB 
 RB IZ RL 
 Dz 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 Rb Q1 
 Dz C2 
 C1 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
 102 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Điều chỉnh điện áp đầu vào. 
 - Đo và ghi nhận điện áp đầu ra. 
8. Thực hành mạch ổn áp song. 
Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 I 
 R IL 
 IC 
 IZ 
 D 
 Q
 RL 
 RB 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện Linh kiện 
 R Q 
 Dz RL 
 RB 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
 103 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối) 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Điều chỉnh điện áp đầu vào. 
 - Đo và ghi nhận điện áp đầu ra. 
 104 
 XÁC NHẬN KHOA 
 Bài giảng mô đun “Điện tử cơ bản” đã bám sát các nội dung trong 
chương trình môn học, mô đun. Đáp ứng đầy đủ các nội dung về kiến thức, kỹ 
năng, năng lực tự chủ trong chương trình môn học, mô đun. 
Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho mô đun Điện tử cơ bản thay thế cho giáo 
trình. 
 Người biên soạn Lãnh đạo Khoa 
 ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) 
 Phạm Thị Huê 
 105