Đồ án điều khiển tốc độ không tải

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..................................................................................................................
Hưng Yên,ngày……tháng…..năm…….
Giáo viên hướng dẫn


MỤC LỤC:

2


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và
nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất lớn của ngành kỹ thuật cơ
điện tử oto, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi xử lý. Với sự phát triển như vũ bão như hiện
nay thì kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi xử lý đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa
học – kỹ thuật khác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của người dân. Sự ra đời của các
vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã
mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện. Và việc ứng dụng các kỹ
thuật này vào thực tế sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người. Để góp một phần nhỏ vảo
việc này em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ không tải”,
thông qua đề tài này em sẽ có thêm những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh
nghiệm quý báu, bố xung thêm vào các hành trang của mình trên con đường đã chọn.
Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã được học ở
trường, qua một số sách, tài liệu có liên quan cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy
cô giáo và đặc biệt là thầy Luyện Văn Hiếu mà em đã có thể hoàn thành đề tài này.
Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và trình bày nhưng không thể tránh khỏi những sai sót
và nhầm lẫn, vì vậy em rất mong các thầy cô giáo và toàn thể các bạn cùng đóng góp
những ý kiến quý báu để đồ án môn học ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hữu Cường

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ

KHÔNG TẢI
1.1. Mô tả
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải có một mạch đi tắt qua bướm ga với
lượng không khí hút từ mạch này được điều khiển bơi ISCV van điều chỉnh tốc độ
không tải.
Van ISC dùng tín hiệu từ ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc độ không
tải tối ưu tại mọi thời điểm.
Hệ thống ISC bao gồm có van ISCV. ECU động cơ, các cảm biến và công tắc
khác nhau.

Hình 1.1 Hệ thống ISC
1.1.1. Khi khởi động
Mạch đi tắt được mở ra nhằm cải thiện khả năng khởi động.

Hình 1.2 Khi khởi động
1.1.2. Khi hâm nóng động cơ
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tốc độ chạy không tải được tăng lên để động
cơ chạy được êm chạy không tải nhanh. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, tốc độ
chạy không tải bị giảm xuống.
4


Hình 1.3 Khi hâm nóng động cơ
1.1.3. Điều khiển phản hồi và điều khiển dự tính
• Khi bật A/C.
• Khi bật các đèn pha.
• Khi cần chuyển số được chuyển từ số N đến D hoặc từ D đến N trong khi dừng
xe.
Trong các trường hợp trên, nếu tăng hoặc thay đổi tải trọng, tốc độ chạy không
tải sẽ tăng lên hoặc ngăn không cho thay đổi.

Hình 1.4 Điều khiển phản hồi và dự tính

1.2. Van ISCV van điều chỉnh tốc độ chạy không tải
1.2.1. Các loại van ISCV
ISCV là một cơ cấu điều khiển lượng không khí nạp trong thời gian chạy không
tải bằng tín hiệu từ ECU động cơ và điều khiển tốc độ chạy ko tải.
Có 2 loại van ISCV như sau:
• Loại đi tắt qua bướm ga và điều khiển lượng khí nạp: Vì bướm ga đóng
hoàn toàn trong thời gian chạy không tải. ISCV cho lượng không khí cần
thiết chạy qua trong lúc chạy không tải.
• Loại điều khiển lượng không khí nạp bằng bướm ga: Với loại này, bướm
ga điều khiển tích hợp lượng không khí nạp trong thời gian chạy không
tải. Hệ thống này được gọi là ETCS-I hệ thống điều khiển bướm ga điện
tử thông minh, và thực hiện các chức năng điều khiển khác ngoài việc
5


điều chỉnh lượng không khí nạp khi chạy không tải.

Hình 1.5 Các loại van ISC
1.2.2. Loại cuộn dây quay
ISCV loại cuôn dây quay gồm có một cuộn dây, IC, nam châm vĩnh cửu, van và
được gắn vào cổ họng gió.
IC này dùng tín hiệu hiệu dụng từ ECU động cơ để điều khiển chiều và giá trị
của dòng điện chạy trong cuộn dây và điều chỉnh lượng không khí đi tắt qua bướm ga,
làm quay van này.
Khi tỷ lệ hiệu dụng cao, IC này làm dịch chuyển van theo chiều mở, và khi tỷ lệ
làm việc thấp, IC làm dịch chuyển van này về phía đóng. Van ISC thực hiện việc đóng
mở van theo cách này.

Nếu có sự cố, vd như hở mạch, sẽ làm cho điện ngừng chạy vào van ISC, van
này được mở ra ở một vị trí đặt trước bằng lực của nam châm vĩnh cửu. Việc này sẽ
duy trì một tốc độ chạy không tải xấp xỉ 1000 đến 2000 vòng/phút.

Hình 1.6 Van ISC loại cuộn dâu quay
1.2.3. Van ISC có cuộn dây quay kiểu cũ
ISCV loại có cuộn dây quay kiểu cũ nhận được các tín hiệu hiệu dụng từ ECU
động cơ và cấp điện vào 2 cuộn dây để thay đổi mức mở của van và điều khiển lượng
không khí nạp.
Dây lưỡng kim trong ISCV tương ứng với nhiệt độ của nước làm mát động cơ
để dùy trì độ mở thích hợp của van đối với động cơ ở trạng thái hâm nóng.
Một tấm chặn cũng được lắp vào để ngăn chặn van khỏi bị kẹt khi mở hoặc
đóng hoàn toàn khi có sự cố về điện nào đó xảy ra.

6


Hình 1.7 Van ISC loại cuộn dây quay kiểu cũ
1.2.3.1. Hoạt động
a. Mở van
khi điện được truyền đên cuộn dây A RSO trong một thời gian dài, van này dịch
chuyển theo chiều mở.

Hình 1.8 Hoạt động khi mở van
b. Đóng van
Khi điện được truyền đến cuộn dây B trong một thời gian dài, van này dịch
chuyển về phía chiều đóng.

Hình 1.9 Hoạt động khi đóng van

7


1.2.4. Các loại van ISCV đi tắt khác
1.2.4.1. Loại ACV điều khiển hiệu dụng
ISCV loại ACV điều khiển hiệu dụng điều khiển lượng không khí nạp chạy vào
mạch đi tắt bằng tín hiệu hiệu dụng của ECU động cơ làm cho dòng điện chạy vào
cuộn dây điện từ để mở van này.
Tỷ lệ hiệu dụng của điện chạy vào cuộn điện từ càng lớn, van này mở càng
nhiều.

Hình 1.10 Van ISC loại ACV điều khiển hiệu dụng
1.2.4.2. Kiểu VSV điều khiển bật “ON” – tắt “OFF”
ISCV kiểu VSV điều khiển bật – tắt điều khiển lượng không khí nạp chạy qua
mạch đi tắt bằng tín hiệu ON/OFF từ ECU động cơ làm cho dòng điện chạy vào cuộn
điện từ để mở van này.
Khi dòng điện chạy vào cuộn điện từ, tốc độ chạy không tải sẽ tăng lên theo các
nấp xấp xỉ 100 vòng/phút.

Hình 1.11 Van ISC loại VSV điều khiển bật tắt
1.2.4.3. Kiểu môtơ bước
ISCV kiểu mô tơ bước được gắn vào buồng nạp. Van lắp ở đầu của roto đi vào
hoặc đi ra theo vòng quay của roto để điều khiển lượng không khí khi đi qua mạch đi
tắt này.

8


Hình 1.12 Van ISC loại motor bước
Hoạt động

Môtơ bước sử dụng nguyên lý kéo và đẩy của nam châm vĩnh cửu roto khi
từ trường được tạo ra bởi dòng điện chạt vào cuộn dây. Như được thể hiện trong
hình minh họa phía dưới, dòng điện chạy ở C1 làm cho van bị kéo. Khi dòng điện
đến C1 bị cắt trong cùng một lúc, dòng điện phải chạy vào C2, và nam châm bị kéo
đến C2. Việc chuyển mạch sau đó của dòng điện lần lượt đến C3 và C4 theo cùng
cách thức được sử dụng để làm quay nam châm này.
Nam châm cũng có thể quay theo chiều ngược lại bằng cách chuyển mạch
điện theo chiều từ C4 đến C3, C2 và C1. Sự bố trí này được sử dụng để dịch
chuyển nam châm đến các vị trí xác định trước.
Một môtơ bước thực tế sử dụng bốn cuộn dây để tạo ra 32 bước trong 1 vòng
quay của nam châm. Một số moto có 24 bước trong 1 vòng quay.
a. Mở van
Khi điện được truyền đến cuộn A RSO trong một thời gian dài, van này phải
dịch chuyển về phía mở.
•

Hình 1.13 Khi mở van
b. Đóng van
9


Khi điện được truyền đến cuộn B trong một thời gian dài, van này dịch chuyển
về phía đóng.

Hình 1.13 Khi đóng van
1.2.5. Chức năng của ISC
1.2.5.1. Hoạt động của lọai cuộn dây quay
a. Điều khiển khởi động
Khi ECU động cơ nhận được một tín hiểu khởi động STA, nó xác định rằng
động cơ đang khởi động và mở van ISC để tăng khả năng khởi động.

Việc mở van ISC này được điều khiển theo tín hiệu tốc độ động cơ NE và tín
hiệu nhiệt độ nước làm mát THW.

Hình 1.14 Đặc tính khi khởi động
b. Điều khiển hâm nóng chạy không tải nhah
Sau khi khởi động động cơ, ECU động cơ mở van ISC theo nhiệt độ của nước
làm mát THW để tăng tốc độ chạy không tải. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên,
ECU động cơ điều khiển van ISC về phía đóng để tăng tốc độ chạy không tải. Khi
động cơ nguội, tốc độ chạy không tải không ổn định do những yếu tố như độ nhớt của
dầu động cơ cao và độ tơi nhiên liệu kém.
Vì vậy phải làm cho tốc độ chạy không tải cao hơn bình thường để làm cho nó
ổn định. Điều này gọi là chạy không tải nhanh.

10


Hình 1.15 Đặc tính khi chạy không tải nhanh
c. Điều khiển phản hồi
Để điều khiển phản hồi, tốc độ không tải chuẩn được lưu trong ECU động cơ so
sánh với tốc độ không tải thực. Sau đó ISCV được điều khiển để hiệu chỉnh tốc độ
chạy không tải thực đến tốc độ chạy không tải chuẩn.
Khi tốc độ chạy không tải thực thấp hơn tốc độ chạy không tải chuẩn: ISCV
được mở ra để hiệu chình tốc độ chạy không tải này đến tốc độ chạy không tải chuẩn.
Khi tốc độ chạy không tải cao hơn tốc độ chạy không tải chuần: ISCV này đóng lại để
hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải thực đến tốc độ chạy không tai chuẩn.
Ngoài ra tốc độ chạy không tải chuần sẽ thay đổi theo tình trạng của động cơ,
như công tắc trung gian ở vị trí ON hay OFF, tín hiệu phụ tải điện là ON hay OFF,
hoặc công tắc máy điều hòa ON hay OFF.
d. Điều khiển dự tính sự thay đổi tốc độ động cơ
Điều khiển dự tính thay đổi tốc độ của động cơ sẽ dự tính thay đổi tốc độ không

tải tương tự tải trọng của động cơ và điều khiển van ISC tương ứng.
Khi cần số được chuyển từ D đến N hoặc từ N đến D, hoặc khi có một thay đổi
về tải trọng của động cơ ngay sau một bộ phận điện, như rơ le đèn hậu, rơ le của bộ
làm tan sương, hoặc công tắc của máy điều hòa nhiệt độ làm việc, tốc độ chạy không
tải sẽ tăng lên hoặc giảm đi, sau đó việc điều khiển phản hồi sẽ làm tăng hoặc giảm tốc
độ chạy không tải chuẩn.
Vì vậy, khi ECU động cơ nhận được một tín hiệu về tải trọng của động cơ từ
một bộ phận điện, v…v…, ISCV này điều khiển trước khi tốc độ chạy không tải thay
đổi để làm giảm mức thay đổi của tốc độ chạy không tải.
e. Các điều khiển khác
ECU động cơ mở van ISC khi tiếp điểm IDL của cảm biến vị tri bướm ga đóng
lại khi nhả bàn đạp ga để ngăn không cho tốc độ của động cơ giảm đột ngột.
Trong các xe được trang bị EHPS hệ thống lái có trợ lực điện – thủy lực, phụ tải
điện sẽ tăng lên khi EHPS này hoạt động. Vì vậy, ECU động cơ mở van ISC để ngăn
không có tốc độ chạy không tải này sụt giảm.
1.2.5.2. Hoạt động của loại môtơ bước
a. Đặt chế độ khởi động
Chế độ khởi động đặt ISCV vào vị trí mở hoàn toàn khi động cơ ngừng khi
ECU động cơ không nhận được tín hiệu NE để tăng khả năng khởi động của lần khởi
động động cơ tiếp theo.

11


Hình 1.16 Chế độn khởi động
b. Điều khiển rơ le chính
ECU động cơ hướng dẫn rằng nguồn điện tiếp tục được cung cấp vào rơ le
chính trong một thời gian ngắn kể cả sau khi tắt khóa điện về vị trí OFF để đặt van ISC
vào vị trí mở hoàn toàn. Sau khi đặt ISCV, ECU động cơ ngừng cung cấp điện vào rơ
le chính này.

c. Điều khiển sau khởi động, hâm nóng chạy không tải nhanh và phản hồi
Về cơ bản, các điều khiển này cũng giống như kiểu cuộn dây quay. Sau khi
động cơ được khởi động, van này đóng lại từ vị trí mở hoàn toàn đến vị trí mở được
xác định đối với tốc độ của động cơ và nhiệt độ nước làm mát, và sau đó van này từ từ
đóng lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên. Khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80 độ C
176 độ F, việc điều khiển phản hồi được sử dụng để duy trì tốc độ chạy không mục
tiêu.

Hình 1.17 Đặc tính sau khởi động

12


Chương II: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
2.1. Các linh kiện điện tử thụ động
2.1.1. Điện trở
2.1.1.1. Khái niệm điện trở
Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn
điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn.
Điện trở của dây dẫn
Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. được
tính theo công thức sau:
R = ρ.L / S
Trong đó:
ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu.
L là chiều dài dây dẫn.
S là tiết diện dây dẫn.
R là điện trở đơn vị là Ohm.
2.1.1.2. Điện trở trong thiết bị điện tử.
a) Hình dáng và ký hiệu:

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ
hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại
điện trở có trị số khác nhau.

Hình 2.1 : Điện trở trong thiết bị điện tử.
Hình 2.2 : Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
b) Đơn vị của điện trở
Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ.
1KΩ = 1000 Ω.
1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω.
c) Cách ghi trị số của điện trở
Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy
ước chung của thế giới.( xem hình ở trên ).
Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực
tiếp trên thân. Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ.

Hình 2.3 : Trở sứ công xuất lớn , trị số được ghi trực tiếp.

13


2.1.1.3. Cách đọc trị số điện trở.
Quy ước mầu Quốc tế
Mầu sắc

Giá trị

Mầusắc

Giá trị

Đen

0

Xanh lá

5

Nâu

1

Xanh lơ

6

Đỏ

2

Tím

7

Cam

3

Xám

8

Vàng

4

Trắng

9

Nhũ vàng

-1

Nhũ bạc

-2

Hình 2.4 : Quy ước màu quốc tế
Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng
5 vòng mầu.
* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu :

14


Hình 2.5 : Điện trở 4 vòng màu
Cách đọc điện trở 4 vòng màu:
Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng

chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.
Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị
Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3).
Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào.
Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số
mũ của cơ số 10 là số âm.
* Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác )

Hình 2.6: Điện trở 5 vòng màu
Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số
có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy
nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.
Đối diện vòng cuối là vòng số 1.
15


Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số
của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4).
Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào.
2.1.1.4. Thực hành đọc trị số điện trở.

Hình 2.7 : Các điện trở khác nhau ở vòng mầu thứ 3
Khi các điện trở khác nhau ở vòng mầu thứ 3, thì ta thấy vòng mầu bội số này
thường thay đổi từ mầu nhũ bạc cho đến mầu xanh lá , tương đương với điện trở < 1 Ω
đến hàng MΩ.

Hình 2.8 : Các điện trở có vòng mầu số 1 và số 2 thay đổi .

Ở hình trên là các giá trị điện trở ta thường gặp trong thực tế, khi vòng mầu số 3
thay đổi thì các giá trị điện trở trên tăng giảm 10 lần.
2.1.1.5.Các trị số điện trở thông dụng
Ta không thể kiếm được một điện trở có trị số bất kỳ, các nhà sản xuất
chỉ đưa ra khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng bảng dưới đây là mầu sắc
và trị của các điện trở thông dụng.

16


Hình 2.9: Các điện trở thông dụng
2.1.1.6. Phân loại điện trở
Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W
đến 0,5W.
Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W,
10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện
trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.
2.1.1.7. Công xuất của điện trở
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất
P tính được theo công thức.
P = U . I = U2 / R = I2.R
Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng
điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở.
Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào
mạch.
Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ
thì điện trở sẽ bị cháy.
Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần
công xuất mà nó sẽ tiêu thụ.

17


Hình 2.10 Điện trở cháy do quá công xuất
Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω
nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu
thụ một công xuất là.
P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W
Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở
không cháy.
Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị
cháy.
2.1.2. Tụ điện
2.1.2.1. Định nghĩa
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là bản
cực tụ, được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi (không khí, giấy, mica,
dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh...)

Hình 2.11 Cấu tạo tụ điện
Giá trị của tụ điện là điện dung, được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F). Giá
trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF)
hay picro Fara (pF).
1F=106μF=109nF=1012pF
2.1.2.2. Phân loại tụ điện thường gặp
a. Theo tính chất lý hóa và ứng dụng: Có các loại tụ điện :
- Tụ điện phân cực: là loại tụ điện có hai đầu (-) và (+) rõ ràng, không thể mắc
ngược đầu trong mạng điện DC. Chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium.
- Tụ điện không phân cực: Là tụ không qui định cực tính, đấu nối "thoải mái"
vào mạng AC lẫn DC.

18


- Tụ điện hạ (thấp) áp và cao áp: Do điện áp làm việc mà có phân biệt "tương
đối" này.
- Tụ lọc (nguồn) và tụ liên lạc (liên tầng): Tụ điện dùng vào mục tiêu cụ thể
thì gọi tên theo ứng dụng, và đây cũng là phân biệt "tương đối".
- Tụ điện tĩnh và tụ điện động (điều chỉnh được): Đa số tụ điện có một trị số
điện dung "danh định" nhưng cũng có các loại tụ điện cần điều chỉnh trị số cho phù
hợp yêu cầu của mạch điện, như tụ điện trong mạch cộng hưởng hay dao động chẳng
hạn.
b/ Theo cấu tạo và dạng thức :
Tụ điện gốm (tụ đất): Gọi tên như thế là do chúng được làm bằng ceramic,
bên ngoải bọc keo hay nhuộm màu. Gốm điện môi được dùng là COG, X7R, Z5U
v.v...

Tụ gốm đa lớp: Là loại tụ gốm có nhiều lớp bản cực cách điện bằng gốm. Tụ
này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm "thường" khoảng 4 --> 5 lần.
Tụ giấy: Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp
giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi.

19


Tụ mica màng mỏng : cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa
có cầu tạo màng mỏng (thin film) như Mylar, Polycarbonate, Polyester, Polystyrene
(ổn định nhiệt 150 ppm / C).

Nhà máy Sản xuất tụ điện ICTI (công nghệ màng mỏng) Đà Nẵng là một đơn vị
cung cấp linh kiện điện tử tại Việt Nam.

Tụ bạc - mica: là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung
từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Tụ này dùng cho cao tần là ... hết biết.
Tụ hóa học: Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu --> tạo điện dung cao và
rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm.

Tụ siêu hóa (Super Chimical Capacitance) : dùng dung môi đất hiếm, tụ này
nặng hơn tụ nhôm hóa học và có trị số cực lớn, có thể đến hàng Farad. Tụ có thể dùng
như một nguồn pin cấp cho vi xử lý hay các mạch đồng hồ (clock) cần cấp điện liên
tục.
Tụ hóa sinh là Siêu tụ điện thay thế cho pin trong việc lưu trữ điện năng trong
các thiết bị điện tử di động, dùng lginate trong tảo biển nâu làm nền dung môi -->
lượng điện tích trữ siêu lớn và giảm chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc.
Tụ tantalium : Tụ này có bản cực nhôm và dùng gel tantal làm dung môi, có trị
số rất lớn với thể tích nhỏ.

Tụ vi chỉnh và tụ xoay : Có loại gốm, loại mica và loại kim loại.
20


2.1.2.3. Cách chọn tụ điện:
Chọn tụ điện để liên lạc giữa các tầng chức năng (thường là khuếch đại) thường
được chọn "hàm hồ". Nghĩa là thường chọn theo cảm tính và kinh nghiệm, thường thì
tài liệu lý thuyết cũng bị bỏ quên vì ... xem thường, hay vì nó ... khó quá không chừng.
Để chọn tụ liên lạc tốt giữa các tầng khuếch đại cần chú ý :
Tổng trở xuất (ngõ ra) của tầng trườc phải tương đương với tổng trở
nhập (ngã vào) của tầng sau. Total trở kháng ra mixed (trộn) bởi các tầng trước bằng
total trờ kháng ngõ vào của tầng sau.
Qui chuẩn tính chất vật lý của tín hiệu: Tần số, dạng tín hiệu v.v... phải
được nắm bắt kỹ.
Ví dụ: có cả một dải tần đi qua tụ liên lạc đó, thì ta phải nắm được tần số

trung tâm + dải tần số tác dụng. Tín hiệu dạng xung thì phải nắm được tần số chính và
các hoạ tần của nó (hài - harmonic).
Việc chọn tụ liên lạc (hay mạch liên lạc có tụ) đúng sẽ làm giảm nguy
cơ nhiễu, tiếng ồn hay méo tín hiệu (noise, distortion) tự dao động, bức xạ ngoài ý
muốn, tổn hao vô ích v.v... trong các mạch khuếch đại, bảo đảm dạng tín hiệu. Ví dụ,
tín hiệu là dạng xung thì phần liên lạc (có tụ) phải bảo đảm đưa được tần số trung tâm
và tổng hài (total harmonics) của nó dạng xung ấy mới được đưa qua trọn vẹn mà
không bị méo dạng.
Như vậy thì vấn đề tụ liên lạc trở nên dễ dàng. Nếu lấy mạch đẳng hiệu thì ta có
hai tổng trở R(zA) của ngõ ra tầng trước song song với R(zB) của ngõ vào tầng sau nối
tiếp với Z(C) của tụ liên lạc, f(S) là tần số trung tâm của tín hiệu.
Thời hằng của mạch liên lạc:
t = 1/ f(S) = (Sqrt)2 x RC.
Với R ~ R(zA) + R(zB) / R(zA) x R(zB) (ohm) = Z(C)
Chú ý:
Khi tổng trở ngõ ra tầng trước sai khác với tổng trở ngõ vào tầng sau thì thêm
R nối tiếp với C và R song song với các tổng trở để bù lại. Gọi là R-C "bù tổng trở".
Đôi khi sự "bù" này không thoả mãn nổi thì phải có tầng phối hợp trở kháng nằm giữa
hai tầng để làm nhiệm vụ này. Ví dụ : đưa tín hiệu ngõ ra của máy MP3 (~600 Ohm)
vào ngõ Mic in (10K Ohm) chẳng hạn.
Để bảo đảm dạng tín hiệu không sin hay dải thông tín hiệu quá rộng có thể
cần đến vài cụm liên lạc R-C ghép song song / nối tiếp nhau để đạt hiệu quả liên lạc
mong muốn.
21


2.2. Các linh kiện điện tử chủ động
2.2.1. DIODE bán dẫn
2.2.1.1. Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo

một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm:
- Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang
vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện =>
lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

Hình 2.12 Cấu tạo của diode
* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn.

Hình 2.13 Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.
2.2.1.2. Phân cực thuận cho Diode
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào
Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện
thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V
( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu
dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh
lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V).

22


Hình 2.14 Phân cực thuận cho diode
*Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận <
0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi
qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị
0,6V.
2.2.1.3. Phân cực ngược cho Diode
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N),
nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện
càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện
áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Hình 2.15 Phân cực ngược cho diode

23


2.2.1.4. Phương pháp đo kiểm tra Diode

Hình 2.16 Đo kiểm tra Diode
Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu: Đo chiều
thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là
=> Diode tốt.
Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.
Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.
Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt.
Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị
dò.
2.2.1.5. Ứng dụng của Diode bán dẫn
Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các
mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp
phân cực cho transistor hoạt động. Trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp
thành Diode cầu có dạng.

Hình 2.17 Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều .
2.2.2. Transistor
2.2.2.1. Cấu tạo
Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp P-N nằm
ngược chiều nhau. Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực. Cực nối với vùng bán
dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có nồng độ tạp chất thấp, hai cự còn lại nối
với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E) và cực thu (C), chúng có chung bán dẫn

nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nên không thể hoán vị cho nhau. Vùng cực E có
nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có nồng độ tạp chất lớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn
vùng E.
24


Hình 2.18 Transistor PNP và Transistor NPN
2.2.1.2. Nguyên lí làm việc
.
Loại N có đặc điểm là:
- Miền emitor có nồng độ tạp chất lớn.
- Miền bazo có nồng độ tạp chất nhỏ nhất miền điện tích không gian của P-N.
BJT có miền này chỉ cỡ μm.
-Miền collector là miền có nồng độ pha tạp trung bình.
- Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB).
- Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC).
Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự như
hình vẽ ở trên. Khi transistor được phân cực do JB phân cực thuận làm các hạt đa số từ
miền E phun qua tiếp giáp JB tạo nên dòng điện emitor IB các điện tử này tới vùng B
trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuêchs tán sâu vào miền bazo hướng
tới IC trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo IB. Nhưng do cấu tạo của miền B mỏng lên
hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua JB đều tới được bờ JC và đường
trường gia tốc (Do Jc phân cực ngược cuốn qua tới được miền C tạo nên dòng điện
collector Ic).
Hình ảnh thực tế của một số transistor:

25