điện tử công nghiệp tương tự 1

Điện tử Công nghiệp1
Tài liệu tham khảo:
1.

Điện tử Tương tự - Nguyễn Trịnh
Đường

2.

Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ

3.

Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh
Hà

4.

Bài tập KTĐT – Đỗ Xuân Thụ


Chương 1:
Các phần tử bán dẫn và mạch
điện tử cơ bản


§1.1: Mạch điện và các khái
niệm cơ bản

1. Mạch điện
2. Các khái niệm cơ bản: dòng điện

và điện áp.


1.1.1: Mạch điện
▪ Mạch điện: 1 hệ gồm các thiết bị điện ghép
lại trong đó xảy ra q trình truyền đạt, biến
đổi năng lượng.
▪ Nguồn: phần tử để cung cấp năng lượng
hoặc tín hiệu điện cho mạch.
▪ Phụ tải: thiết bị nhận năng lượng hay tín
hiệu điện.


Dòng điện và điện áp
▪ Dòng điện: dòng các điện tích dịch chuyển có hướng.
▪ Cường độ dịng điện: lượng điện tích dịch chuyển qua một
bề mặt nào đó.
Đơn vị: Ampere (A).
▪ Chú ý: Chọn chiều dòng điện tuỳ ý, kí hiệu bằng mũi tên và
gọi là chiều dương của dịng điện. Tại thời điểm nào đó,
chiều dịng điện trùng với chiều dương thì dịng điện mang
dấu dương và ngược lại thì dịng điện mang dấu âm
▪

Điện áp: cơng làm dịch chuyển 1 điện tích từ A đến B.
Đơn vị: Volt (V).

A

UAB = VA – VB  UAB = - UBA

+

B

i
uAB

-


1.1.2. Các phần tử 2 cực

1. Các phần tử 2 cực thụ động: điện trở, điện
cảm, điện dung.
2. Các nguồn độc lập: nguồn áp độc lập và
nguồn dòng độc lập


Điện trở
▪ Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán
năng lượng điện từ.
▪ Đơn vị: Ohm (Ω)
▪ Điện dẫn: G = 1/R , đơn vị: Ω-1 hay Siemen (S).
▪ Khi R = 0 (G = ∞): mơ hình ngắn mạch.

▪ Khi R = ∞ (G = 0): mô hình hở mạch.
▪ Ứng dụng: bàn ủi, đèn sợi đốt, bếp điện …

Điện trở (tt)
* Các thông số cần quan tâm:
▪ Trị danh định: giá trị xác định của điện trở.

▪ Dung sai: sai số của giá trị thực tế so với trị danh
định.
▪ Công suất tiêu tán: công suất tiêu thụ trên điện
trở.
▪ Điện áp làm việc tối đa.
▪ Nhiễu nhiệt.


Điện trở (tt)

▪ Cách đọc vòng màu:
Điện trở 4 vòng mầu

Điện trở 5 vòng mầu


Điện trở (tt)
▪ Giá trị của điện trở có thể
được xác định qua vịng
màu trên điện trở. Độ chính
xác của điện trở tuỳ thuộc
vào số vòng màu trên thân
điện trở.
▪ VD: Nâu – đen – đỏ - bạc:
10.102, dung sai: 10%.

Cuộn cảm
▪ Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích
phóng năng lượng từ trường.
▪ Đơn vị: Henry (H).

▪ Ứng dụng: relay điện từ, biến áp, anten …


Cuộn cảm (tt)
▪ Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện
eL(t): sức điện động
cảm ứng.
u (t ) =

d (t )
= −e L (t )
dt

 (t ) = Li (t )
d (t ) d ( Li (t ))
di (t )
= u (t ) =
=
=L
dt
dt
dt
t

1
= i (t ) =  u (t )dt + i (t0 )
L t0

L: hệ số tự cảm của
cuộn dây.

Điện áp trên cuộn cảm
nhanh pha hơn dòng
điện 1 góc 900.


Tụ điện
▪ Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng
tích phóng năng lượng điện trường.
▪ Đơn vị: Farah(F).
▪ Ứng dụng: lọc tín hiệu, chặn nguồn 1
chiều


Tụ điện (tt)
▪ Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện
i

C

+ u
q(t) = C.u(t)

-

dq(t )
i(t ) =
dt
dq(t ) d (Cu (t ))
du (t )
= i(t ) =
=
=C
dt
dt
dt
t

1
= u (t ) =  i (t )dt + u (t0 )
C t0

q(t): điện tích giữa 2 bản
tụ.
C: hệ số điện dung của tụ
điện.
Điện áp trên tụ điện chậm
pha hơn dòng điện 1 góc
900.


Mơ hình thực tế phần tử 2
cực

▪ Khi thiết kế mạch cần chú ý đến các phần tử
kí sinh.


Các phần tử nguồn
▪ - Nguồn áp độc lập:
i

e(t)

u(t) = e(t) i
+ u

-

▪ - Nguồn dòng độc lập:
i

J(t)
+ u

-


1.1.3. Các định luật cơ bản
của mạch điện

▪ 1. Định luật Ohm.
▪ 2. Định luật Kirchhoff.

▪ 3. Định lý Thevenil – Norton.


Định luật Ohm
I

Z

U

▪ U = Z.I
▪ u(t) = Z.i(t)
▪ U: điện áp giữa 2 đầu mạch.
▪ Z: tổng trở của mạch.
▪ I: dòng điện chạy trong mạch


Khái niệm: Nhánh, nút và vòng
▪ Nhánh: 1 đoạn mạch gồm một hay nhiều
phần tử 2 cực nối tiếp với nhau trên đó có
cùng một dịng điện đi qua.
▪ Nút (đỉnh): là biên của nhánh hoặc điểm
chung của các nhánh.

▪ Vòng: là một tập các nhánh tạo thành một
đường khép kín.


Định luật Kirchoff 1
▪ Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất

kỳ bằng 0.
▪ ik = 0
▪ Trong đó quy ước: các dịng điện đi vào
nút mang dấu +, còn đi ra nút mang dấu -;
hoặc ngược lại.
▪ VD:

i1 – i2 – i3 = 0
-i1 + i2 + i3 = 0


Định luật Kirchoff 2
▪ Tổng đại số các điện áp trong một vòng
bằng 0.
▪ uk = 0
▪ Dấu của điện áp được xác định dựa trên
chiều dương của điện áp đã chọn so với
chiều của vòng. Chiều của vòng được chọn
tuỳ ý. Trong mỗi vòng nếu chiều vòng đi từ
cực + sang cực – của một điện áp thì điện
áp mang dấu +, cịn ngược lại thì điện áp
mang dấu - .


Định luật Kirchoff 2 (tt)

i3
C3

i2

e2

R3
i1

e1

R1

▪ UR3 + UC3 + e2 - UL2 + UR1 – e1 = 0
▪ UR3 + UC3 - UL2 + UR1 = e1 – e2
t

1
di2
R3 i3 +  i3 dt − L2
+ R1 i1 = e1 − e2
C3 0
dt


Định lý Thevenil - Norton
Mạch A
(tuyến
tính)

I

A

I
+

B

-

U ZET

T

I

A
+

U  JN
-

B
Thevenil

A
+

ZT

U

B

Norton

▪ Định lý Thevenil: Có thể thay tương đương mạng một cửa
tuyến tính bởi một nguồn áp bằng điện áp đặt trên cửa khi
hở mạch mắc nối tiếp với trở kháng Thevenil của mạng một
cửa.
▪ Định lý Norton: Có thể thay tương đương một mạng một
cửa tuyến tính bởi một nguồn dịng bằng dòng điện trên
cửa khi ngắn mạch mắc song song với trở kháng Thevenil
của mạng một cửa.
▪ Phương pháp: Để tính các giá trị ZT, ta tiến hành triệt tiêu
các nguồn độc lập (ngắn mạch nguồn dòng và hở mạch
nguồn áp).


1.1.4. Tín hiệu

▪ 1. Khái niệm chung về tín hiệu.
▪ 2. Các thơng số đặc trưng cho tín hiệu.


Khái niệm chung về tín hiệu
▪ Tín hiệu: là điện áp hoặc dòng điện biến thiên tỉ lệ
với tin tức nguyên thuỷ sau khi được biến đổi.
▪ Một cách tổng qt, tín hiệu có thể là tuần hồn hoặc
khơng tuần hồn, là liên tục theo thời gian (tín hiệu
analog) hoặc gián đoạn theo thời gian (tín hiệu xung,
số hay tín hiệu digital).
▪ s(t) = A cos(ωt – φ)
▪ A: biên độ

▪  = 2f : tần số góc

▪ φ: pha ban đầu