2010 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM THS. NGUYỄN VĂN HIỆP ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG
1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay có thể nói lãnh vực điện tử đã và đang mang đến cho chúng ta những sản phẩm công nghệ cải thiện đáng kể trong đời sống vật chất và tinh thần. Các ứng dụng của nó trở nên quá gần gũi và nhƣ là một nhu cầu gần nhƣ không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Các sản phẩm tồn tại và đang hoàn thiện phát triển một cách nhanh chóng. Thử tƣởng tƣợng một ngày nào đó bỗng dƣng xung quanh ta không còn chiếc tivi, máy vi tính, máy điện thoại, nồi cơm điện, máy điều hòa hay một cái máy quạt...thì cuộc sống bỗng trở nên “khó khăn” hơn đến mức nào?! Tuy nhiên mặc dù những thiết bị trên thân thuộc, gần gũi nhƣ thế nhƣng hầu hết ngƣời sử dụng không biết bên trong nó là gì, nguyên lý hoạt động ra sao,...Đó cũng là điều dễ hiểu bởi vì đâu phải ngƣời sử dụng nào cũng có kiến thức, sự hiểu biết nhất định về lãnh vực điện tử. Quyển sách này không mang tham vọng sẽ đƣa đến cho ngƣời đọc những kiến thức bách khoa, toàn diện, chuyên sâu về tất cả các thiết bị điện tử hiện nay vì đó là điều không thể! Quyển sách đƣợc thiết kế cho sinh viên hệ không chuyên (lãnh vực điện tử) nhƣ ngành Kỹ thuật công nghiệp, cơ khí, công nghệ thông tin.., nó trang bị cho ngƣời đọc một phần những kiến thức cơ bản, nền tảng và đƣợc trình bày sao cho dễ đọc, dễ hiểu và không quá trừu tƣợng. Mặc dù nội dung không chuyên sâu nhƣng qua quyển sách ngƣời đọc có thể hiểu đƣợc những linh kiện cơ bản, các ứng dụng và phát triển của nó. Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn quyển sách này còn rất nhiều sai sót, rất mong sự góp ý chân thành của quý thầy cô, đồng nghiệp và các bạn sinh viên. Liên hệ email:
[email protected] Tác giả Ths. Nguyễn Văn Hiệp
2 Chƣơng 1 Các Linh Kiện Giao Tiếp Trong phần này, các kiến thức đƣợc trình bày cơ bản, không quá chuyên sâu về mặt lý thuyết nhƣng nó đem đến ngƣời đọc một sự khái quát cần thiết và có thể vận dụng. Sau chƣơng này, ngƣời đọc có khả năng: - Nhận dạng đƣợc các sơ đồ mạch, mô tả hoạt động và tính toán ngõ ra bộ khuếch đại đảo, không đảo, bộ cộng (Op-amp) và mạch khuếch đại transistor lƣỡng cực. - Nhận dạng sơ đồ mạch tích phân, mạch vi phân dùng Op-amp và vẽ dạng sóng ngõ ra khi tín hiệu ngõ vào khác nhau đƣợc đƣa vào. - Với các tín hiệu vào cho trƣớc, vẽ kết quả ngõ ra của mạch khuếch đại vòng hở, khuếch đại sai biệt và bộ so sánh dạng số. - Mô tả khả năng tạo dạng sóng và đặc tính hoạt động của mạch Schmitt trigger. - Giải thích cách đóng ngắt của transisstor và thyristor bán dẫn, vẽ tín hiệu ngõ ra bộ điều chế. - Lắp ráp mạch đơn ổn và dao động đa hài dùng mạch tích hợp 555 và tính toán để xác định ngõ ra. Giải thích đƣợc nguyên lý hoạt động của mạch.
3 1 BỘ KHUẾCH ĐẠI: Độ khuếch đại là một hàm điều khiển đƣợc sử dụng bởi nhiều loại thiết bị công nghiệp. Khuếch đại bao gồm việc chuyển đổi tín hiệu yếu trở thành tín hiệu công suất cao. Ví dụ, ngõ ra của bộ điều khiển, chẳng hạn nhƣ bộ vi xử lý máy tính, dùng để điều khiển một van servo đòi hỏi tín hiệu điều khiển lớn để vận hành. Bộ khuếch đại đƣợc thực hiện bởi một vài thiết bị ở trạng thái rắn. Một số bộ khuếch sẽ đƣợc mô tả bao gồm transistor lƣỡng cực và bộ khuếch đại thuật toán. 1.1 Transistor Transistor đƣợc cấu trúc xếp, một lớp mỏng của một loại vật liệu bán dẫn nằm giữa hai lớp của một loại vật liệu bán dẫn loại khác. Ví dụ, transistor NPN hình 2-1(a) cấu tạo bởi một lớp vật liệu P (positive) nằm giữa hai lớp vật liệu N (negative). Transistor PNP hình 2-1(b) có dạng ngƣợc lại. Ba lớp này đƣợc định nghĩa gồm emitter (E)(cực phát), base (B)(cực nền), và collector (C)(cực thu). Hình 1-1(c) là ký hiệu cấu trúc của NPN và PNP transistor. Điểm khác nhau duy nhất là sự định hƣớng mũi tên cực E. Mũi tên cực E của transistor NPN hƣớng từ B sang E, trong khi transistor PNP có hƣớng ngƣợc lại. Transistor có hai mối nối PN nên đƣợc gọi là transistor lƣỡng cực. Một mối nối đƣợc cho là base-emitter, mối nối còn lại là base-collector. Để bộ điều khiển hoạt động, hai mối nối PN phải có một chênh lệch điện áp DC. Hình 1-1: Transistor lưỡng cực Hình 1-2, transistor NPN với mối nối B-E phân cực thuận và mối nối B-C phân cực nghịch. Dòng điện chạy qua mối nối B-E có hƣớng nhƣ phân cực thuận diode, từ cực âm sang cực dƣơng của nguồn 1. Tuy nhiên, nếu vùng B mỏng và có tạp chất thì nó có giới hạn số lƣợng lỗ trống. Cho nên sẽ chỉ có một số ít phần trăm trong tổng số electron ở cực E liên kết với lỗ trống chảy qua cực B. Số electron còn lại không có chỗ để đi ngoại trừ đi xuyên qua mối nối B-C. Chúng tiếp tục đi qua vùng C đến cực dƣơng của nguồn 2. Khi điện áp nguồn 1 thay đổi thì dòng điện qua cực B thay đổi. Độ lớn dòng điện cực B quyết
English