Giáo trình Điện tử công nghiệp

 
đại vi sai. Vì vậy, khuếch đại thuật toán sẽ khuếch đại điện áp giữa hai đầu vào 
với hệ số khuếch đại KOA, nghĩa là: 
 43
 Ur = KOA(U+ - U-) = KOA. U v 
 Khi một trong 2 điện áp U+ hoặc U- bằng 0 thì: 
 U+ = 0 thì Ur =-KOA.U- suy ra Ur đảo pha so với tín hiệu vào U-. Vì thế 
đầu vào (-) gọi là đầu vào đảo. 
 U- = 0 thì Ur = KOA.U+ suy ra Ur đồng pha so với tín hiệu vào U+. Vì thế 
đầu vào (+) gọi là đầu vào không đảo. 
6.1.1. Hệ số khuếch đại 
 Từ biểu thức: Ur = KOA(U+ - U-) = KOA. U v 
 Ur Ur
 Suy ra : KOA = 
 U U U
 Hệ số khuếch đại 
KOA của khuếch đại 
thuật toán thường rất 
lớn và thay đổi theo 
từng loại IC. Với tín 
hiệu vào xoay chiều , 
KOA giảm nhanh khi 
tần số lớn hơn 5Hz và 
giảm tới 0 ở tần số gần 
1MHz. 
6.1.2. Đặc tuyến truyền đạt 
 a b 
 Đặc tuyến truyền đạt là đường biểu thị quan hệ Ur và U v hình b. 
 44
 Quan hệ đặc tuyến truyền đạt ta thấy do hệ số khuếch đại lớn nên phần 
khuếch đại dốc đứng, Ur tỉ lệ với U v . Sau khoảng thời gian này sự tăng U v 
không làm Ur tăng mà Ur bị bão hòa. Giá trị bão hòa của Ur bị giới hạn bởi điện 
áp nguồn và thường thấp hơn điện áp nguồn từ (1 đến 2)V. 
 Khi nguồn nuôi của khuếch đại thuật toán là nguồn 1 cực tính thì đặc 
tuyến truyền đạt thay đổi. Với sơ đồ hình a thì U v <0, điện áp đầu ra không thể 
âm được. 
6.2. Một số ứng dụng của khuếch đại thuật toán 
 Khuếch đại thuật toán là mạch IC tuyến tính rất quan trọng, có rất nhiều 
ứng dụng. Khuếch đại tuyến tính phổ biến nhất là dùng IC 741. Các Ic 741 được 
chế tạo trong các loại vỏ bọc khác nhau, do nhiều hãng sản xuất. Một số hình 
biểu thị IC 741. 
 45
 Số các bộ khuếch đại thuật toán chứa trong một vỏ bọc có thể là 1 như 
A 741, A 709,.; có thể loại 2, 4 như LM358, RC4558, 
* Chú ý: Khuếch đại thuật toán là IC tuyến tính nhưng Ic tuyến tính có nhiều 
loại thực hiện các chức năng khác nhau như dao động, khuếch đại, tạo dao động, 
ổn áp,. 
6.2.1. Khuếch đại đảo 
 * Sơ đồ mạch điện 
 * Nguyên lý hoạt động 
 - Tín hiệu vào đưa vào đầu đảo. R2 làm nhiệm vụ hồi tiếp âm từ đầu ra về 
đầu vào đảo. 
 Coi khuếch đại thuật toán là lý tưởng Zv , nên Iv 0; U v 0 
 Suy ra U+ = U- = 0 
 Tại đầu vào đảo ta có: 
 I1 = I2 + Iv I2 
 U U U U
 v r 
 R1 R2
 Ur R2
 KOA = 
 U v R1
 Dấu (-) thể hiện tín hiệu đầu ra bị đảo pha so với tín hiệu đầu vào. 
 46
 R2
 Ur = .U v 
 R1
 Thực tế Iv khác không nên sụt áp do R1, R2 sẽ tạo ra sai số cho hệ số 
khuếch đại. Để loại trừ ảnh hưởng này đầu vào (+) nối qua điện trở R xuống 
mas. Giá trị điện trở này bằng giá trị tương đương của 2 điện trở R1//R2. 
 Khi đó sụt áp do Iv gây ra trên điện trở mắc đầu vào (-) sẽ bằng nhau và 
mạch khuếch đại thuật toán sẽ cân bằng. Do R2>>R1 nên có thể chọn R R1. 
 Khi chọn R2 = R1 thì KOA = -1 và mạch khuếch đại đảo thực chất là mạch 
lặp có đảo tín hiệu. 
 U U r U r
 Khi R1 = 0 thì I1 I 2 
 R2 R2
 Suy ra Ur = -R2.Iv 
 Đây là mạch biến đổi dòng – áp có đảo pha: Điện áp ra tỉ lệ với dòng vào. 
 Mạch loại trừ sai số khuếch đại Mạch biến đổi dòng - áp 
6.2.2. Khuếch đại không đảo 
 * Sơ đồ mạch điện 
 * Nguyên lý hoạt động 
 47
 Tín hiệu vào đưa vào đầu không đảo như hình vẽ. 
Coi khuếch đại thuật toán là lý tưởng Zv = , nên Iv = 0 nên 
 R1
 U v U v = U- = Ur 
 R1 R2
 R R R 
 1 2 2 
 Suy ra Ur = U v 1 U v 
 R1 R1 
 R2
 KOA = 1+ 
 R1
 - Khi R1= , R2 = 0 thì KOA =1 và Ur =Uv. Mạch khuếch đại không đảo 
trở thành mạch lặp lại điện áp. Tín hiệu áp ra lặp lại tín hiệu áp vào như hình vẽ 
sau. 
 - Mạch khuếch đại này còn gọi là khâu tỉ lệ. 
6.2.3. Khuếch đại cộng 
 a, Khuếch đại cộng không đảo 
 * Sơ đồ mạch điện 
 48
 * Nguyên lý hoạt động 
 Coi khuếch đại thuật toán là lý tưởng Zv = , nên Iv = 0, thì 
 ’
 I = I1 + I2 và U- = U+ = 0. 
 Suy ra: 
 U v1 U U v2 U U U r
 ' 
 R1 R2 R
 U v1 U v2 U r
 ' 
 R1 R2 R
 R ' R ' 
 Ur = U v1 U v2 
 R1 R2 
 R '
 Đặt 
 Ri
 Có: Ur = - 1.U v1 2.U v2 
 Hay tổng quát: Ur = -  iU vi 
 n
 ’
 Nếu chọn R1 = R2 = R = .= R thì i = 1 và Ur = -  U vi 
 i 1
 b, Khuếch đại cộng không đảo 
 * Sơ đồ mạch điện 
 * Nguyên lý hoạt động 
 Với mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng thì IV+ = Iv- = 0 ( vì Zv = ) 
 R
nên U+ = U- ta có: U- = U U 
 R R ' r 
 Tại đầu vào (+): I1 + I2 = 0 
 U U U U
 v1 v2 0; 
 R1 R2
 49
 1 1 U U
 v1 v2
 U 
 R1 R2 R1 R2
 R 1 1 U U
 Ur v1 v2 
 ' 
 R R R1 R2 R1 R2
 R R '
 Suy ra: Ur = (R2U v1 R1U v2 ) 
 R R1 R2 
 R '
 Đặt 
 R
 1 
 Có: Ur = (R2U v1 R1U v2 ) 
 R1 R2
 Chọn R1 = R2 thì 
 1 
 Ur = (U U ) hay tổng quát cho n đầu vào: 
 2 v1 v2
 1 n
 Ur = U vi 
 2 i 1
Câu hỏi ôn tập, bài tập 
Bài 1: Thế nào là hệ số khuếch đại. Viết công thức và giải thích các hệ số khuếch đại 
và cho biết đặc điểm của các bộ khuếch đại. 
Bài 2: Hãy trình bày các chế độ làm việc của tầng khuếch đại. 
Bài 3: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại EC. 
Bài 4: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại CC. 
Bài 5: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại BC 
Bài 6: Trình bày các cách ghép giữa các tầng khuếch đại. Tại sao cần phải ghép giữa 
các tầng đó? 
Bài 7: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của mạch ghép tầng dùng tụ. 
Bài 8: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của mạch ghép tầng dùng máy biến áp. 
Bài 9: Nguyên nhân nào dẫn đến tín hiệu ra bị méo khi chuyển từ nửa chu kỳ này sang 
nửa chu kia ở bộ khuếch đại công suất chế độ B. 
Bài 10: Hãy kể tên một số ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán. 
 50
 Chương 4: CÁC BỘ TẠO TÍN HIỆU 
Mục tiêu: 
 - Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ tạo tín 
hiệu hình sin, tín hiệu xung chữ nhật, xung răng cưa. 
 - Nhận biết được các linh kiện trong bộ tạo tín hiệu hình sin, tín hiệu xung 
chữ nhật, xung răng cưa. 
 - Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc trong học tập. 
Nội dung chính: 
1. Bộ tạo tín hiệu hình sin 
1.1. Mạch tạo tín hiệu có ghép biến áp 
 * Sơ đồ 
 * Nguyên lý hoạt động 
 Mạch dao động chính là LC. Khi LC không có điện trở thì điện áp trên tụ 
là điện áp hình sin với chu kỳ: T = 2 LC 
và tần số: f = 1 
 2 LC
 Trên thực tế R≠ 0 nên dao động trong mạch LC là tắt dần vì tổn hao năng 
lượng. Bổ sung kịp thời nhờ mạch transistor thông qua mạch phân cực kiểu hồi 
tiếp dòng điện. Điện áp được hồi tiếp qua cuộn L’ về bazo của transistor T sao 
 ’
cho dòng phóng của tụ C qua cuộn L từ a đến b giảm thì L tạo thế VE >VB (qua 
C1) để transistor dẫn dòng từ nguồn E bổ sung năng lượng cho mạch dao động. 
1.2. Mạch tạo tín hiệu dùng cầu Wien 
* Sơ đồ (như hình a, có thể vẽ lại như hình b để thấy rõ cầu Wien ) 
 51
 Hình a Hình b 
 Mạch này ta không trình bày nguyên lý mà xác nhận tần số tín hiệu tạo ra 
là: 
 1
 fo = 
 2 R1C1R2C2
Nếu chọn R1 = R2 =R và C1 = C2 =C thì tần số tín hiệu là 
 1
 fo = 
 2 RC
1.3. Mạch tạo tín hiệu dùng thạch anh 
* Sơ đồ 
 Hình a Hình b 
* Nguyên lý hoạt động 
 52
 Hình a. Mạch sử dụng transistor trường FET theo nguyên lý cộng hưởng 
nối tiếp. Khi cộng hưởng, trở kháng mạch thạch anh nhỏ nhất và hồi tiếp dương 
từ cực máng về cực cửa là lớn nhất. Lúc này dung kháng tụ C nhỏ nhưng dòng 
một chiều không qua được từ D sang G. Vì thế tần số mạch được tính bằng tần 
số cộng hưởng nối tiếp của thạch anh. 
 Hình b. Mạch sử dụng transistor trường FET theo nguyên lý cộng hưởng 
song song. Khi cộng hưởng, trở kháng mạch thạch anh lớn nhất. Mạch cộng 
hưởng LC được điều chỉnh qua C để có tần số gần tần số cộng hưởng của thạch 
anh. 
2. Bộ tạo tín hiệu xung chữ nhật (hay xung vuông): 
2.1. Bộ phát xung vuông 
 * Sơ đồ 
* Nguyên lý hoạt động 
 Xét mạch điện ta thấy hoàn toàn đối xứng vì thế T1, T2 được định thiên và 
phân cực hoàn toàn giống nhau. Mặt khác T1, T2 ràng buộc nhau nên mạch điện 
sẽ không hoạt động. 
 53
 Nhưng thực tế các linh kiện khi chế tạo không bao giờ tuyệt đối giống 
nhau. T1, T2 được định thiên khác nhau vì thế sẽ có một đèn dẫn trước và khi 
đèn này dẫn thì đèn kia khoá. 
 Giả sử T1 dẫn trước. tụ C1 xả điện từ (+) C1 qua CET1 qua Mass và Vcc 
qua R3 qua (-) C1. Khi C1 xả điện xuất hiện đột biến xung âm tại cực BT2 qua Q2 
khoá hoàn toàn. T2 khoá tụ C2 nạp điện từ Vcc qua R2 qua (+) C2 và (-) C2 qua 
BET1 về Mass. Tụ C2 nạp sẽ xuất hiện đột biến xung dương tại cực B của T1 
làm T1 dẫn bão hoà. Khi T1 dẫn bão hoà thì C1 xả hết điện nên cực (-) của tụ C1 
dương lên nên hay cực B của T2 dương lên, làm T2 bắt đầu dẫn. Khi T2 dẫn thì 
C2 xả điện từ (+) C2 qua CEQ2 về Mass và từ Vcc qua R4 qua (-) C2. Khi C2 xả 
làm xuất hiện đột biến xung âm tại cực BT1 làm T1 khoá lại. Khi T1 khoá tụ C1 
nạp từ Vcc qua R1 qua (+) C1 và (-) C1 qua BET2 về Mass. Tụ C1 nạp làm xuất 
hiện đột biến xung (+) tại BT2 làm T2 dẫn bão hoà. Khi T2 dẫn bão hoà thì tụ C2 
xả hết điện làm cho cực (-) tụ C2 dương dần lên hay cực BT1 dương lên làm cho 
T1 bắt đầu dẫn. 
 Cứ như vậy T1, T2 thay nhau dẫn, khi T1 dẫn thì T2 khoá và ngược. 
 Khi RC1=RC2, RB1=RB2, C1 = C2, T1 = T2 thì đa hài là đối xứng. Tín hiệu 
lấy ra ở cực C là tín hiệu xung đa hài lệch nhau 1800, tần số của xung này phụ 
thuộc vào trị số của tụ C và RB. 
 Để cải thiện xung ra người ta dùng sơ đồ sau: 
 Nhờ có đi ốt D1, D2, nên thời gian nạp cảu tụ C1, C2 không ảnh hưởng qáu 
trình khóa của T1, T2 nên xung ra vuông hơn. 
2.2. Đa hài Rôi - e phát xung vuông 
 Đa hài Rôi – e có ưu điểm đơn giản, công suất ra lớn, có phân cách mạch 
lực và mạch điều khiển (qua MBA) 
 54
 Phần tử chính của đa hài là máy biến áp với đặc tính từ hóa hình chứ nhật 
và 2 transisitor T1 và T2 giống nhau hình a. Mạch có cấu tạo đối xứng do công 
nghệ chế tạo các linh kiện không hoàn toàn giống nhau. Giả sử T1 dẫn, dòng 
qua W1 tăng cuộn W3 sẽ cảm ứng sức điện động làm BT1 dương hơn ET1, để 
tạo hồi tiếp dương, khi đó T1 và lõi MBA đạt trạng thái bão hòa. Khi đó sức 
điện động W4 có cực tính làm T2 khóa hoàn toàn. 
 Khi lõi thép bão hòa, sức điện ddộng trong cuộn dây giảm neen bazo T1 
bớt dương và dòng CT1 giảm. Quas trình dòng CT1 gây ra sức điện động cảm 
ứng trong cuộn dây có chiều ngược với chiều cũ, thế dương đặt vào BT2, thế âm 
đặt vào T1 nên T1 khóa và T2 dẫn bão hòa. 
 Điện áp đầu ra bên thứ cấp như hình b. 
 Chu kỳ xung phụ thuộc điện asp nguồn và kết cấu máy biến áp (cảm ứng 
từ bão hòa, thiết diện lõi và số vòng dây) 
2.3. Mạch tạo xung vuông dùng UJT 
* Sơ đồ 
 55
* Nguyên lý hoạt động 
 Khi cấp nguồn cho mạch T1 dẫn do đó T2 dẫn. Khi T1 dẫn tụ C được nạp 
qua R3 qua BET1 với cưcj tính như hình vẽ. Khi tụ C1 nạp đầy đến ngưỡng mở 
UJT thì UJT dẫn. Tụ C1 phóng điện +C1 qua UJT qua R2 về nguồn và từ 
nguồn qua R4 về -C2 làm T1 khóa dẫn đến T2 khóa. T2 khóa làm xuất hiện 
xung âm taị CT2 như hình b. 
 Cũng có thể tạo xung âm như hình sau: 
 Khi được cấp nguồn tụ C được nạp. Khi tụ C nạp đầy đến ngưỡng mở 
UJT thì UJT dẫn, khi UJT dẫn tụ C phóng điện. Mạch L-C tạo ra dòng điện có 
quy luật hình sincó tần số: 
 1
 f = 
 2 RC
 Khi dòng phóng cực đại thì điện áp trên tụ bằng không và UJT ngưng dẫn. 
Khi tụ C phóng điện thì UJT và T dẫn đầu ra Ur = -U (xung âm). Khi UJT khóa 
thì T khóa nên Ur = 0 hình b 
 Khi điều chỉnh VR sẽ thay đổi thời gian nạp tụ C tới ngưỡng mở của UJT 
tức là điều chỉnh được tần số xung. 
3. Bộ tạo tín hiệu xung răng cưa (hay xung tam giác) 
3.1. Sơ đồ dùng UJT 
* Sơ đồ 
 56
 a b 
* Nguyên lý hoạt động 
 Tại thời điểm t0 mạch được cấp nguồn. Tụ C được nạp qua R. Điện áp UE 
tăng dần theo hàm số mũ hình b. Khi UE đạt đến ngưỡng thông của UJT (thời 
 U.R1
điểm t1) thì UJT dẫn. Điện áp rơi trên B1 là: Ur = đồng thời tụ C phóng 
 R1 R2
điện qua BE và R1. Dòng giảm theo hàm số mũ hình b. 
 Khi tụ C phóng điện thì UE giảm, khi UE giảm thấp hơn ngưỡng khóa thi 
UJT khóa. Tụ C lại nạp điện qua R. Quá trình tiếp tục lặp lại như cũ. 
 Đầu ra B1 có điện áp danh xung nhọn tam giác, tần số xung phụ thuộc 
vào R,C. 
3.2. Sơ đồ dùng BJT 
* Sơ đồ 
 a 
 b, c 
 57
* Nguyên lý hoạt động 
 Nguyên lý hoạt động tương tự như dùng UJT. 
 Ban đầu 2 transisitor đều khóa. Tụ C được nạp qua R. Điện áp trên cực 
 R2
BT1 là UBT1 = U . Khi tụ C nạp đến điện áp Uc > UB1 thì T1 dẫn, T1 dẫn 
 R1 R2
T2 dẫn. Do cách mắc T1, T2 mà hình thành hồi tiếp dương. T1, T2 nhanh chóng 
chuyển sang dẫn bão hòa. Tụ C phóng điện qua R3 và đầu ra có xung tam giác 
theo dạng dòng phóng của tụ C hình c. 
Câu hỏi ôn tập, bài tập 
Bài 1: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ tạo tín hiệu xung sin. ( dùng 
biến áp, cầu Wien, thạch anh) 
Bài 2: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ tạo tín hiệu xung chữ nhật 
(xung vuông, Đa hài Rôi - e phát xung vuông). 
Bài 3: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ tạo tín hiệu xung răng cưa 
(dùng UJT, BJT). 
 58
 Chương 5: CÁC BỘ NGUỒN 
Mục tiêu: 
 - Trình bày được những khái niệm, phân loại về các bộ nguồn; 
 - Mô tả được sơ đồ cấu tạo của các bộ biến đổi một chiều - một chiều, một 
 chiều -xoay chiều; 
 - Trình bày được sơ đồ và nguyên lý làm việc của các bộ lọc. 
 - Rèn luyện tính tích cực, chủ động trong học tập. 
Nội dung chính: 
1. Khái niệm và phân loại: 
 1.1 Khái niệm; 
 1.2 Phân loại; 
 59
60
2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều 
 2.1. Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp; 
 61
62
2.2. Bộ điều chỉnh xung áp một chiều song song; 
 63
64
2.3. Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp - song song; 
2.4. Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo điện áp 
 65
3. Bộ nguồn xoay chiều 
3.1 Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp một pha; 
 66
67
3.2 Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng một pha 
 68
3.3 Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha 
 69
70
3.4 Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng 3 pha 
4. Bộ lọc 
 71
4.1. Bộ lọc dùng tụ điện; 
 72
73
4.2. Bộ lọc RC và LC 
 74
Câu hỏi ôn tập, bài tập 
Bài 1: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh xung áp một chiều 
nối tiếp. 
Bài 2: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh xung áp một chiều 
song song. 
Bài 3: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh xung áp một chiều 
nối tiếp - song song 
Bài 4: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh xung áp một chiều 
đảo điện áp. 
Bài 5: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi một chiều - xoay 
chiều nguồn áp một pha. 
Bài 6: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi đổi một chiều - xoay 
chiều nguồn áp ba pha. 
Bài 7: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi đổi một chiều - xoay 
chiều nguồn dòng ba pha. 
 75
 XÁC NHẬN KHOA 
 Bài giảng môn học“Điện tửu công nghiệp” 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 môn học Điện tử công nghiệp thay thế cho 
giáo trình. 
 Người biên soạn Lãnh đạo Khoa 
 ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) 
 Phạm Thị Huê 
 76