Giáo trình Mạch điện tử 1 - ThS. Nguyễn Vũ Thắng

Giáo trình Mạch điện tử 1 cung cấp cho các bạn các nội dung kiến thức về lý thuyết và thực hành về mạch điện tử tương tự như khái niệm chung và cơ sở phân tích mạch điện tử, mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT, mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng fet, đáp ứng tần số của BJT và FET, hồi tiếp, các dạng liên kết của BJT và FET, các mạch khuếch đại chuyên dụng, bộ khuếch đại thuật toán và ứng dụng của chúng, mạch khuếch đại công suất (Power Amplifier).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Mạch điện tử 1 - ThS. Nguyễn Vũ Thắng Đề cương mạch điện tử I LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đòi hỏi công nghệ luôn luôn phải   vận động để phù hợp với qúa trình phát triển đó. Tuy nhiên những kiến thức cơ bản để  tính toán và phân tích cấu trúc của các mạch điện tử là hết sức cần thiết. Để  phục vụ  cho quá trình học tập của sinh viên và làm tài liệu tham khảo, chúng tôi đã biên soạn   cuốn giáo trình Mạch điện tử 1, bao gồm tích hợp các nội dung kiến thức về lý thuyết   và thực hành về mạch điện tử  tương tự để  các bạn đọc tiện tham khảo. Bên cạnh đó  hầu hết sau mỗi chương có các bài tập  ứng dụng (được đề  cập ở  cuối giáo trình) để  các bạn thuận tiện hơn trong quá trình học tập. Do thời gian biên soạn có hạn cũng như  trình độ  còn nhiều hạn chế rất mong   được sự đóng góp của các bạn đọc để những lần tái bản sau được hoàn chỉnh hơn. ThS­Nguyễn Vũ Thắng 1 Đề cương mạch điện tử I Chương I: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ CƠ SỞ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN TỬ 1.1. Khái niệm mạch điện tử và nhiệm vụ của nó. Các mạch điện tử  có nhiệm vụ  gia công tín hiệu theo những thuật toán khác   nhau và được phân loại theo dạng tín hiệu cần được xử lý. Trong thực tế tín hiệu thường tồn tại dưới hai dạng cơ bản: tín hiệu tương tự  (anolog) và tín hiệu số  (digital). Tín hiệu tương tự  là loại tín hiệu biến thiên liên tục   theo thời gian, còn tín hiệu số  là loại tín hiệu đã được rời rạc hoá theo thời gian và   lượng tử hoá về biên độ.  Các tín hiệu (kể cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số) đều có thể  được: khuếch  đại; điều chế; ghi nhớ; điều khiển; tách sóng; biến dạng ... và các mạch điện tử  có  nhiệm vụ thực hiện các thuật toán trên. Trong nội dung của cuốn giáo trình này chúng   ta chỉ đề cập tới các mạch điện tử tương tự. Đối   với   tín   hiệu   tương   tự   người   ta   đặc   biệt   quan   tâm   tới   tỷ   số   S/N  (Signal/Noise­Tín hiệu/Tạp âm) sao cho tỷ số này luôn lớn hơn 1. Để  giải quyết vấn   đề  này người ta thường quan tâm tới hai thông số  chủ  yếu là biên độ  tín hiệu và độ  khuếch đại tín hiệu. Biên độ tín hiệu thể hiện độ chính xác của quá trình gia công tín hiệu, xác định  độ   ảnh hưởng của nhiễu tới hệ thống. Khi biên độ  tín hiệu nhỏ  thì nhiễu có thể  sẽ  lấn át tín hiệu. Vì vậy khi thiết kế  hệ  thống điện tử  cần nâng biên độ  ngay  ở  tầng   đầu. Khuếch đại tín hiệu là chức năng quan trọng nhất của mạch tương tự, nó có   thể thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các phần tử của hệ thống. Trong vài thập kỷ  gần đây với sự  ra đời của bộ  khuếch đại thuật toán, các  mạch tổ hợp đã mở ra cho ngành kỹ thuật điện tử nhiều thành công mới. Chúng không   những đảm bảo thoả mãn yêu cầu kỹ thuật mà còn có độ  tin cậy rất cao và giá thành  hạ. Trong tương lai các nhà thiết kế sẽ càng tạo ra các mạch điện tử tổ hợp trên chíp  có các chức năng ngày một hoàn hảo hơn. Su hướng phát triển là giảm nhỏ kích thước   bên trong của mạch trong chế tạo bằng cách giảm số chủng loại, nhưng tăng tính phổ  biến của mạch trong ứng dụng hay tăng tính sử dụng của từng chủng loại. 1.2. Đặc tính cơ  bản và các tham số  của diode (Tính dẫn điện, chỉnh lưu,  ổn   áp, đặc tuyến Vol ­ Ampe). ThS­Nguyễn Vũ Thắng 2 Đề cương mạch điện tử I Diode bán dẫn là phần tử  một mặt ghép  pn. Về  cấu tạo và nguyên lý hoạt  động của diode đã được đề cập trong các giáo trình Linh kiện điện tử và Điện tử  cơ  bản. Trong phần này chỉ  đề  cập tới các  ứng dụng của diode thông qua đặc tuyến   Vol­Ampe của chúng. Đặc tuyến Vol­Ampe của diode được thể hiện trên hình 1.1 Đường lý tưởng IAK Đường thực tế (1) ­UAK ng 0 UAK0 UAK (2) (3) Hình 1.1 Đường đặc tuyến Vol­Ampe của diode được chia làm ba vùng rõ rệt: ­ Vùng 1 gọi là vùng phân cực thuận, dòng điện IAK phụ thuộc vào điện áp phân  cực thuận UAK. Giá trị của dòng IAK rất lớn đó chính là sự khuếch tán có hướng của các  hạt đa số qua chuyển tiếp pn. Ứng dụng của vùng 1 để làm các diode chỉnh lưu điện áp, dòng điện ... ­ Vùng 2 gọi là vùng phân cực ngược. Giá trị  của dòng IAK tăng rất nhỏ cho dù  điện áp  UAK  tăng một lượng khá lớn. Sở  dĩ dòng  IAK  tăng chậm như  vậy là do sự  chuyển động của các hạt thiểu số qua chuyển tiếp pn. Ứng dụng của vùng 2 để làm các mạch chỉnh lưu điện áp, các mạch ghim điện  áp...  ­ Vùng 3 gọi là vùng đánh thủng tương  ứng khi tăng điện áp phân cực ngược   cho diode tới một giá trị  ngưỡng nào đó (UAKng) mà ở đó diện tích không gian của tiếp  ráp pn có thể chiếm toàn bộ  cả  hai vùng bán dẫn  p và n. Nếu tăng điện áp phân cực  ngược vượt quá giá trị  điện áp ngưỡng thì tiếp ráp  pn  bị  đánh thủng hoàn toàn theo  hiệu ứng thác lũ, cấu trúc một tiếp ráp pn của điốt không còn tồn tại. ThS­Nguyễn Vũ Thắng 3 Đề cương mạch điện tử I Ứng dụng của vùng 3 để làm các phần tử ổn áp (diode zener) 1.3. Đặc tính và các tham số cơ bản của transistor lưỡng cực (BJT) 1.3.1. Đặc tính tĩnh và các phương trình cơ bản. Có hai loại transistor là  npn  và  pnp  mà cấu tạo và nguyên lý hoạt động của   chúng đã được nghiên cứu trong chương trình môn điện tử  căn bản hoặc linh kiện   điện tử. Phần này chỉ nhắc lại một số vấn đề cơ bản của ...