Bài giảng kỹ thuật điện tử

Bài giảng : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Thời gian 60 tiết
Nội dung : Gồm 7 chương
Chương 1: Tín hiệu và các hệ thống điện tử, khái niệm về lọc tần số.
Chương 2: Các dụng cụ bán dẫn
Chương 3: Khuếch đại điện tử
Chương 4: Khuếch đại thuật toán.
Chương 5: Tạo dao động hình sin.
Chương 6: Mạch nguồn
Chương 7: Mạch phi tuyến.
Chương I:TÍN HIỆU VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ.
1.1Khái niệm chung về tín hiệu
1/ Tín hiệu và tin tức
*Tín hiệu nói chung là những biểu hiện vật lý của tin tức.Trong kỹ thuật điện tử thì ta có
thể coi tín hiệu là những dao động điện từ có chứa tin tức.
*Tin tức thường là những âm thanh, hình ảnh về một sự kiện hoặc biến cố nào đó.Trong
kỹ thuật điện tử chúng được bién đổi thành các dao động điện từ.
Ví dụ: Âm thanh và hình ảnh được Micro và Camera biến đổi thành các dòng điện âm
tần và dòng điện thị tần.
Khi nghiên cứu người ta thường biểu diễn chúng là một hàm của biến thời gian hoặc tần
số.
Nếu ta biểu diễn một tín hiệu là hàm S(t), trong đó t là biến thời gian thì tín hiệu đó có
thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn.
S(t) = S(t+nT); n = 0, 1, 2, 3… (1)
Nếu S(t) thoả mãn biểu thức(1) ở mọi thời điểm t thì S(t) là tìn hiệu tuần hoàn với chu kỳ
T. ( ở đây T nhận giá trị nhỏ nhất)
Nếu không tìm được giá trị hữu hạn của T thoả mãn (1) (T   ) thì tín hiệu S(t) là không
tuần hoàn
Tín hiệu tuần hoàn thường gặp nhất là dao động hình sin:
U(t) = Umsin(  t +  )
Um là biên độ,  là tần số,  là góc pha đầu.

Với cách biểu diễn tín hiệu là một hàm của thời gian thì tín hiệu được chia thành hai dạng
cơ bản là tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc.

1


2/ Một số thông số và đặc tính của tín hiệu.
a/ Phổ của tín hiệu.
Một tín hiệu liên tục hay rời rạc thường gồm nhiều thành phần tần số. Sự biểu diễn tín
hiệu theo biến tần số được gọi là phổ của tín hiệu.
Ví dụ: khi biểu diễn sự phụ thuộc biên độ và pha của tín hiệu vào tần số bằng đồ thị được
gọi là phổ biên độ và phổ pha.
* Phổ của tín hiệu tuần hoàn
Nếu tín hiệu S(t) là tuần hoàn với chu kỳ T thoả mãn điều kiện :


S(t)dt  



Thì có thể phân tích thành tổng của vô số các dao động điều hoà bằng chuỗi Fourier.
�

�

K 1

K 1

S  t   A 0  �(a k cosk1t  b k sink1t)  A 0  �A k cos(k1t  k )

Hay :


.

S(t) =  C k e Jk 1 t
k 1

Trong đó:
T

A0 =

 S(t)dt
0

2
ak =
T

T

2
bk =
T

T

 S(t)cos k  tdt

1

0

 S(t)sin k  tdt
1

0

Ak = a k 2  bk 2

b

k
,  k = -arctg a

k

Theo biểu diễn phức thì:
*

.

T/2

1
=
S(t)e -jkω1t dt
Ck T �
-T/2

1 =

Gọi là biên độ phức

2
-là tần số góc của sóng cơ bản.
T

K=2,3,4… là các hài bậc cao.
Nếu S(t) là hàm chẵn thì bk =0, nếu S(t) là hàm lẻ thì ak =0.

2


Như vậy một dao động tuần hoàn có thể phân tích thành vô số các dao động điều hoà với
các tần số là k 1
* Phổ của tín hiệu không tuần hoàn:
1
S(t) =
2

 .

S ( j )e

jt

d



.



S ( j )   S ( t ) e

Trong đó :

 jt

dt



b/ Một số đặc tính của tín hiệu
* Trị số trung bình của tín hiệu.
Khi tuyền tín hiệu trên đường truyền thì thời gian tồn tại tín hiệu là thời gian kênh thông
tin bị chiếm dụng. Nếu tín hiệu S(t) tồn tại trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 thì trị số trung
bình được tính theo công thức:
t

1 2
S(t)Tb= t  t S (t )dt
1
2 t1

* Năng lượng ,công suất và trị hiệu dụng của tín hiệu.
t2

WS =

S

2

(t)dt

t1

Công suất trung bình tính theo công thức:
Ptb =

K 

Trị hiệu dụng của tín hiệu được tính theo biểu thức:
t

Shd =

1 2 2
S (t )dt
t 2  t1 
t1

* Dải động của tín hiệu.
Dải động của tín hiệu đặc trưng cho mức của cường độ tín hiệu tác động lên thiết bị:
Ddb = 10lg

S 2 (t ) max

S (t ) max
20 lg
2
S (t ) min
S (t ) min

3

[db]


1.2 Cỏc h thng in t thụng dng.
1-H thng thụng tin qung bỏ.
L h thng in t mang tớnh truyn thng nht, nú bao trựm ton b cỏc hot ng ca
xó hi. H thng TTQB ó dỳp mi ngi tỡm hiu, hc hi, trao i cỏc kin thc, thụng tin
di dng l nhng tin tc, hỡnh nh, s liu

DĐ tạo
Sóng mang

Máy Phát

Nguồn
tin

Bộ biến
đ
ổ
i

Đ iều
chế

An ten
Phát
Môi truơng
truyền

Khuếch
đ
ại phát

Anten
thu
Mạch
vào
Máy thu

Nhận
tin

K
tin

Tách
sóng

K.đ
ại
Trung tần

Trộn
Tần

K.đ
ại
Cao tần

Đ ồng chỉ
nh
D.đ
ộng
Ngoai sai

*Bờn phỏt
Ngun tin: L nhng õm thanh, hỡnh nh Thụng qua thit b bin i bin i thnh
cỏc dao ng in.ú l nhng dao ng tn s thp, chỳng c gi l hm tin tc hay hm s
cp.
Súng mang: truyn tin tc i xa ngi ta phi dựng mt dao ng cao tn iu ho
lm súng mang hay cũn gi l ti tin.
Mch iu ch: Lm nhim v trn tin tc vo súng mang .Quỏ trỡnh trn s lm cho
mt trong cỏc tham s ca súng mang bin i theo quy lut ca tin tc. Quỏ trỡnh ny gi l
quỏ trỡnh iu ch (Modulation). Sn phm ca quỏ trỡnh iu ch l dao ng cao tn bin iu
theo dng tớn hiu s cp, gi l tớn hiu ó c iu ch hoc tớn hiu vụ tuyn in (VT).
Mch khuch i phỏt: Khuch i tớn hiu VT cho ln a n anten phỏt v
phỏt lờn khụng gian .
An ten phỏt:Lm nhim v bc x súng in t ra mụi trng truyn.
4

*Bên thu
Anten thu:Cảm ứng tất cả những sóng điện từ tác động vào nó. Tín hiêu thu được từ
anten tuy rất yếu, nó được đưa đến mạch vào để chọn lọc loại bỏ bớt tạp âm, rồi đến bộ khuếch
đại cao tần
Mạch khuếch đại cao tần: lạ mạch KĐ dải rộng nên hệ số KĐ không cao chỉ cỡ chục
lần.Tín hiệu sau KĐCT được đưa đến bộ trộn.
Mạch tạo dao động ngoại sai: Tạo ra một dao động ở ngay tại máy thu có tần số fns,.Tần
số này luôn được đồng chỉnh cùng tần số mạch vào.
Bộ trộn tần:Làm nhiệm vụ trộn hai tín hiệu cao tần (fth) và tần số ngoai sai (fns), để lấy ra
tần số trung gian ftg (ftg = fns - fth).
Khuếch đại trung tần: do ftg luôn luôn cố định nên mạch KĐTT có hệ số KĐ rất lớn và
độ chọn lọc cao. Tín hiệu trung tần được khuếch đại dủ lớn rồi đưa đến tách sóng.
Tách sóng: Làm nhiệm vụ tách tin tức ra khỏi sóng mang. Là quá trình ngược lại quá
trình điều chế, còn được gọi là quá trình giải điều chế ( demodulation).
Đặc điểm:
* Là hệ thống hở.
* Trong môi trường truyền có nhiều loại nhiễu tác động.
* Vấn đề tương thích giữa máy thu và máy phát
* Các quá trình Điều chế diễn ra ở máy phát còn quá trình tách sóng diễn ra trên máy thu,
đó là hai quá trình ngược nhau nhằm tạo ra tín hiệu vô tuyến và tách tin tức ra khỏi sóng vô
tuyến.
2-Hệ thống đo lường điện tử.

Các đặc điểm của hệ thống: Là hệ thống hở nó có những đặc điểm cơ bản sau:
*Sự tác động của thiết bị đo có thể làm sai lệch thông số cần đo của đối tượng ở một mức
độ nào đó
* Thiết bị càng phức tạp thì càng có khả năng tạo thêm những sai số mới.
* Thiết bị đo có thể xây dựng theo nguyên tắc tương tự hoặc số tuỳ theo yêu cầu về độ
chính xác. Với mỗi nguyên tắc trên đều có thể áp dụng một trong hai phương pháp: Đo trực tiếp
hoặc gián tiếp bằng cách so sánh với một mẫu chuẩn trong máy đo.

* Khi cần đo cùng một lúc nhiều thông số của một quá trình , khi đó cần có nhiều bộ cảm
biến đầu vào tương ứng làm việc chung với cùng một kênh sử lý,gia công thông tin thu được từ
một khối chỉ thị nhờ một bộ điều khiển để phân chia kênh và điều chỉnh tốc độ đo.

5


3- Hệ thống tự động điều chỉnh và tự động ổn định.

Đặc điểm: Là hệ thống kín
*Luôn xảy ra quá trình thông tin hai chiều với sự tham gia của một vài vòng phản hòi ,để
liên tục theo dõi đối tượng nhằm ổn định một hoặc vài tham só của nó trong một vùng hạn định.
* Mức độ chímh xác của quá trình phụ thuộc vào bộ biến đổi, bộ so sánh, độ chính xác
của nguồn tín hiệu chuẩn cũng như cơ cấu chấp hành. Như vậy hệ thống phản hồi sẽ quyết định
chất lượng của hệ thống.
* Việc điều chỉnh có thể diễn ra liên tục hoặc gián đoạn theo thời gian để đạt được giá trị
trung bình mong muốn.Phương pháp số có ưu điểm hơn phương pháp tương tự.
1.3/Mạch điện ,Các đại lượng cơ bản và các Phần tử của mạch
1/ Mạch điện và sơ đồ mạch điện
a/ mạch điện
b/ Sơ đồ mạch điện
* Nhánh
* Nút
* Mạch vòng
* Mạch vòng độc lập
2/ Các đại lượng cơ bản và các định luật cơ bản của mạch điện.
a/Các đại lượng cơ bản
* Điện áp
* Điện áp
Ký hiệu : U, u(t)

Đơn vị đo : Vôn ( V,v)
UAB= VA- VB = - UBA
* Dòng điện
Ký hiệu : I, i(t)
Đơn vị đo :Ampe (A,a)

6


b/ Các định luật cơ bản
* Định luật Ôm
I=U/R
U=I.R
* Định luật Kiếckhốp
+Định luật Kiếckhốp 1

R=U/I

�I

+ Định luật Kiếckhốp 2

K

0

�U

K

 �E K

3/ các phần tử cơ bản của mạch
a/ Điện trở.
Tính chất của phần tử điện trở:Là phần tử tiêu hao năng lượng của mạch ,nó biến năng
lượng điện thành năng lượng nhiệt.
Ký hiệu phần tử điện trở: R Đặc trưng cho phần tử điện trở và được gọi là điện trở

Nghịch đảo của phần tử điện trở
là điện dẫn: g = 1/R
Biểu thức định luật ôm của điện trở: i =u/R, u=Ri
Đơn vị đo Của điện trở là Ôm ,ký hiệu là: 
Đơn vị đo điện dẫn là si-men : 1/
Công suất tiêu hao trên phần tử điện trở: p=ui
p =i2R =u2g
Chứng tỏ công suất tức thời không âm
Mô hình vật lý thực của phần tử điện trở: là các dây kim loại,hợp kim có trở suất lớn hoặc bằng
vật liệu gốm,giấy...
Cách ghi giá trị của điện trở: Có thể ghi bằng số hoặc bằng vạch màu.
b/Phần tử điện dung:
Tính chất:Phần tử điện dung là phần tử tích trữ năng lượng của mạch dưới dạng điện
trường,nó không tiêu thụ năng lượng của mạch mà chỉ trao đổi năng lượng với mạch
Biểu thức định luật ôm của phần tử điện dung
du
dt
i =c
Đơn vị đo: Là Fara (F)
Biểu thức công suất: p=ui=cu

1

idt
c�
, u=
du
dt

7


Phân tích mô hình vật lý thực của phần tử điện dung:

a/
b/
c/
Các hình trên là sơ đồ thay thế tương đương của tụ điện:
a/Khi bỏ qua tổn hao nhỏ trong tụ điện
b/Khi tính đến cả tổn hao của dòng xoay chiều và dòng một chiều
c/Khi chỉ tính đến tổn hao dòng xoay chiều
c/ điện cảm
Tính chất:Phần tử điện cảm là phần tử tích trữ năng lượng của mạch dưới dạng từ trường,
nó chỉ trao đổi năng lượng với mạch mà không tiêu hao năng lượng của mạch
Biểu thức định luật Ôm của phần tử điện cảm:

di
dt
u=L

1 t
udt+i(to)

L to�

1
udt
L�
,

i=

hay là:

Đơn vị đo là Henry (H)

i=

di
dt
Công suất tức thời có thể lớn hơn ,nhỏ hơn hoặc bằng không
Mô hình vật lý thực của phần tử điện cảm là cuộn dây điện từ
Công suất tức thời: p =ui =Li

a/
b/
c/
a/Sơ đồ thay thế tương đương đơn giản
b/Khi tính đến tổn hao trong điện trở thuần của cuộn dây
c/sơ đồ thay thế tương đương đầy đủ

8

d/ Các phần tử nguồn.
Phần tử nguồn:Là phần tử biến đổi dạng năng lượng khác thành năng lượng diện.
trong kỹ thuật điều khiển, an ten cũng là một nguồn điện.
Các nguồn điện chỉ cung cấp năng lượng cho mạch mà khôngtiêu hao năng lượng được gọi là
nguồn lý tưởng.
* Nguồn điện áp:
Nguồn điện áp :Là nguồn lý tưởng luôn duy trì một điện áp không đổi, không phụ thuộc vào
dòng điện mạch ngoài
Ký hiệu:

* Nguồn dòng điện:
Nguồn dòng điện:Là nguồn điện lý tưởng luôn duy trì một dòng điện không đổi,không phụ
thuộc vào điện áp mạch ngoài.
Ký hiệu:

*Quan hệ giữa nguồn dòng và nguồn áp:

e
R
*Biến đổi nguồn điện thực thành nguồn dòng và nguồn áp
Trong đó : i =

9


e
R
* Khái niệm về nguồn độc lập và nguồn phụ thuộc:
Nguồn độc lập là những nguồn điện mà giá trị của chúng hoàn toàn không phụ thuộc vào điện

áp hoặc dòng điện tại bất kỳ điểm nào của mạch.
Nguồn phụ thuộc:Là những nguồn điện mà giá trị của chúng phụ thuộc vào điện áp giữa hai
điểm nào đó của mạch hoặc dòng điện qua một phần tử nào đó.Nguồn phụ thuộc còn được gọi
là nguồn bị điều khiển
Trong đó : i =

1.4 Các dạng tín hiệu điều chế.
1/Điều chế tín hiệu là gì:
Do tin tức là những dao động tần số thấp.Khi muốn gửi đi xa người ta phải dùng hàm
tin tức tac động vào một dao đông cao tần điều hòa . Kết quả làm cho một trong các tham số cơ
bản của dao động cao tần biến thiên theo quy luật hàm tin tức
Quá trình đó gọi là điều chế
Kết quả của điều chế gọi là dao động bị điều chế hay tín hiệu điều chế
Mạch điều chế tín hiệu có mặt trong nhiều hệ thống điện tử.
2/Các dạng tín hiệu điều chế
a/Biểu thức tổng quat của tín hiệu điều chế
Xét trường hợp uΩ(t) là tin tức cần truyền
uΩ(t) =UΩmcos(Ωt+φΩ)
Sóng mang :
u0(t)=U0mcos(ω0t+φ0) =U0mcos (Ф0)
Theo định nghĩa thì biểu thức giải tích của tín hiệu điều chế là:
udc(t)=U(t)Cos(ω(t)t+ φ(t))= U(t)Cos(Ф(t))
b/Phân loại tín hiệu điều chế
*Nếu: U(t) biến thiên theo dạng của uΩ(t)
còn: Ф(t)≡ Ф0
Thì đó là tín hiệu điều biên-AM
*Nếu: U(t)≡Uo
Còn: Ф(t) biến thiên theo dạng của uΩ(t) theo một quy luật nào đó thì gọi chung là tín hiệu
điều chế góc.
Tín hiệu điều chế góc gồm hai dạng:

Nếu tần số góc ω(t) biến thiên theo quy luật uΩ(t), thì đó là tín hiệu điều tần -FM
Nếu góc pha đầu φ(t) biến thiên theo quy luật uΩ(t), thì đó là tín hiệu điều pha-PM

10


3/ Tín hiệu điều biên AM (Amplitude Modulation)
Để điều chế biên độ người ta dùng tin tức u  (t ) tác động lên biên độ của sóng mang u 0 (t )
làm cho biên độ của sóng mang biến thiên theo quy luật hàm tin tức.
a/ Điều biên đơn âm.
+ Biểu thức giải tích của tín hiệu điều biên đơn âm
Xét trường hợp u  (t ) là một dao động hình sin (Đơn âm)

u
Sóng mang :



u

(t ) U m cos(t   )


0

(t ) U 0 m cos( 0 t   0 )

Theo định nghĩa thì biểu thức giải tích của tín hiệu điều biên sẽ có biểu thức:
Udb(t) = [ U0m + h. u  (t ) ] cos(  0t +  0) =
U0m[1 +

h.U m

U

cos(t   ) ]cos(  0 t   0 )=


0m

=U0m[1 + mcos(  t+  )]cos(  0 t   0 )
Trong đó:
h- là một hằng số,biểu thị mức độ thâm nhập của ham sơ cấp vào sóng mang
( Do mạch điều biên quyết định)
m=

hU m

U

- Gọi là độ sâu hoặc chỉ số điều biên.

0m

Để điều biên không làm méo dạng tín hiệu thì phải thoả mãn :
0 m 1
+ Phổ của tín hiệu điều biên đơn âm:
Biểu thức của tín hiệu điều biên có thể biến đổi về dạng
Udb(t) = U0m[1 + mcos(  t+  )]cos(  0 t   0 ) =
= U0m cos(  0 t   0 ) +

mU 0 m
2

cos[(  0+ ) t +  0+  ] +

mU 0 m
2

cos[(  0- ) t +  0-  ]

Biểu thức trên cho thấy tín hiệu điều biên gồm ba thành phần:
*Thành phần thứ nhất là sóng mang với tần số  0 , biên độ U0m
* Thành phần thứ hai có tần số góc (  0+ ) , biên độ
* Thành phần thứ ba có tần số góc (  0- ) , biên độ

mU 0 m
2

mU 0 m
2

gọi là thành phần biên trên.

gọi là thành phần biên dưới.

Chỉ có hai thành phần biên có mang tin tức ( có chứa tấn số ) nhưng biên độ của chúng
lại chỉ nhỏ hơn một nửa tảI tin U0m ( Vì m 1 )

11

b/ Điều biên đa âm
Trường hợp tín hiệu sơ cấp không phải chỉ có một tần số mà là một giải tần số từ
đến  max , tức là :

u



(t ) U im cos(i t   ) .
i
i

Khi đó tín hiệu điều biên có dạng:
1

Udb(t)=U0mcos(  0t+  0)+ 2  miU 0 m cos[( 0   i )t   0   i ] +
i
1
 miU 0m cos[(0   i )t   0   i ]
2 i

mi =

hU im

U
m

- Là chỉ số điều biên bộ phận

0m

m=

i

2
i

-

Là chỉ số điều biên toàn phần ;

Chỉ số điều biên toàn phần cũng phải thoả mãn:

12

0 m 1



min


4/ Tín hiệu điều tần FM và điều pha PM
Quan hệ giữa tần số biến thiên (t) và pha tức thời φ(t) là:
 (t ) 

d (t )
dt

 (t )  �
 (t )dt  0

a/Biểu thức của tín hiệu điều tần:
uđt(t)=U0mcos(t)=
U0mcos[0t+hdtuΩ(t)+0]
Nếu hàm sơ cấp là đơn âm:
uΩ(t)=UΩmcosΩt
thì:

udt  U 0 m

cos( 0 t  h �
U m cos t dt 0 )



U 0 m cos

ot 



h U m
sin t 0




 U 0 m cos 0 t  mdt sin t 0



Trong đó: mdt là độ sâu hoặc chỉ số điều tần
Đồ thị của một dao động điều tần

13


b/Biểu thức của tín hiệu điều pha
uđf=U0mcos[0t+hđf.u(t)+φo]
Nếu uΩ(t) là đơn âm:
uΩ(t)=UΩmcosΩt
thì
uđf(t)=U0mcos[0t+hu(t)+0]=
U0mcos[0t+mđfcost+0]
Trong đó : mđf=hUm
Gọi là độ sâu hoặc chỉ số điều pha.
Ta biết rằng tần số và pha có quan hệ chặt chẽ với nhau nên điều pha sẽ làm cho tần số biến
thiên và ngược lại điều tần làm cho pha biến thiên.Vì vậy chúng được gọi chung là điều chế
góc.
* Như vậy, ở tín hiệu điều tần và điều pha thì tin tức nằm trong sự biến thiên của tần số và
pha của tín hiệu đã được điều chế.

1.5 Phân loại sóng vô tuyến điện theo tần số,
Các phương thức truyền sóng và đặc điểm của quá trình truyền sóng.
1/ Phân loại sóng vô tuyến điện.

TT Dải
Tên chung
1 Sóng dài
(LW)
2

Sóng trung

3

Sóng ngắn
(SW)

4

Sóng cực
Ngắn

sóng
Tên riêng
Sóng siêu dài

Bước sóng 

Tần số f

(100 10) Km

(3 30) Khz

Sóng dài

(10 1) Km
(1Km 100m)
100m 10m

Sóng mét
Sóng dm
Sóng cm
Sóngmm

(10 1)m
1m 1dm
(10 1)cm
(10 1)mm

14

lĩnh vực ứng dụng

Thông tin, phát
thanh, vô tuyến
(30 300) Khz định vị
300Khz 3Mhz Thông tin liên lạc,
Phát thanh
(3 30)Mhz
Phát thanh FM,
Thông tin liên
lạc,Ra đa, truyền
hình, Vô tuyến

định vị…

(30 300)Mhz truyền hình
300Mhz 3Ghz Vệ tinh
(3 30)Ghz
(30 300)Ghz


2/ Câu tạo của môi trường truyên sóng.
Môi trường truyền sóng là không gian bao quanh trái đất, tức là bầu khí quyển của trái
đất Bầu khí quyển được chia thành nhiều tầng , mỗi tầng ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng
khác nhau.
Tầng đối lưu:Là tầng khí quyển thấp nhất có chứa đủ các thành phần khí nitơ, hydro, ôxy và
hơi nước. Tầng này có độ cao từ 1018km
Tầng bình lưu :Nằm phía trên tầng đối lưu.
Thành phần chủ yếu của nó là hơi nước và hầu như không ảnh hưởng đến quá trình truyền
sóng vô tuyến điện
Tầng điện ly:Tầng điện ly nằm trên tầng bình lưu nó đóng vai trò quyết định trong việc truyền
sóng vô tuyến điện, đặc biệt với sóng trung và sóng ngắn
Tuỳ theo mật độ của các hạt mang điện mà người ta chia tầng điện ly ra làm nhiều lớp:
– Lớp D là lớp thấp nhất có độ cao khoảng 90km, là lớp chỉ xuất hiện ban ngày khi
cường độ tia mặt trời mạnh.
– Lớp E ở độ cao 130km
– Lớp F ở độ cao trên 130km.
Vào ban ngày của mùa hè cường độ tia mặt trời rất mạnh nên lớp F của tầng điện ly lại
chia thành hai lớp con là F1 và F2.
Lớp con F1 ở độ cao khoảng 200 km, F2 - 400 km.
Từ lớp D đến lớp F mật độ của các hạt mang điện tăng dần.
3/Các phương pháp truyền sóng
 Truyền theo sóng đất

 Phản xạ qua tầng điện ly
 Truyền thẳng
 Truyền qua vệ tinh

ll it
te

lite

e

4
Sa

Sa
tel

3

4

4
3
3

3

1

2

Comm. Tower

MÆttr¸i ®Êt
Satellite dish
Comm. Tower

Satellite dish Comm. Tower

15


1.6 Sơ lược về lọc tần số.
Một trong những khâu quan trọng của việc xử lý tín hiệu là chọn lấy những tín hiệu có
tần số hữu ích và loại bỏ đi những tín hiệu không hữu ích.Việc đó gọi là lọc tần số.Mạch điện
thực hiện nhiệm vụ đó gọi là mạch lọc tần số hay gọi tắt là mạch lọc.
1/ Điều kiện hình thành mạch lọc thuần kháng.

Để hình thành mạch lọc thuần kháng thì Z1 và Z2 phảicó tính chất kháng ngược nhau:
Z1 = �jX1 thì Z2 = mjX2
2/ Mạch lọc thông thấp

3/ Mạch lọc thông cao

4/Mạch lọc giải thông

16


5/ Mạch giải chắn.

6/ Mạch lọc RC.
Nếu dùng các mạch lọc LC ở dải tần số thấp thì các phần tử L,C phải có giá trị lớn ,làm
cho mạch trở nên cồng kềnh ,tốn kém. Ta có thể thay bằng mạch lọc RC.

17


a/ mạch lọc thông thấp.

1
1
1
jC


KT(j  ) = URm/UVm=
1
1  j RC 1  j
R
jC
Trong đó:  =RC
1

KT ( j ) 

1 
2

Gọi tần số cắt là  T .
ta có K(  T ) =

1
, hay
2

T

 =1

1
T
2 RC
là dải thông , dải tần từ fT � � là dải chắn



Dải tần từ 0 � fT
b/Mạch lọc thông cao.

KC( j )= 1 

T

=

1
,
RC



2

f

1
1
j RC
1

K C ( j ) =
1

1

 RC
2

2

18

2






C

=

1
RC

f

C

=

c/ Mạch lọc dải thông.

d/ Mạch lọc dải chặn

19

1
/
2 RC


----Chương 2.
CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN
2.1 Chất bán dẫn.
1/ Bán dẫn thuần
Các nguyên tố thuộc nhóm IV bảng tuần hoàn Mendeleep như Gecmani(Ge), Silic(Si)
là những nguyên tố có 4 điện tử lớp ngoài cùng. ở điều kiện bình thường các diện tử này đều
tham gia liên kết hoá trị trong mạng tinh thể nên chất bán dẫn thuần không có động tử tự do để

dẫn điện.
Khi được kích thích bằng một nguồn năng lượng nào đó một số điện tử có thể bứt ra khỏi
liên kết để trở thành điện tử tự do dẫn điện như trong kim loại. Khi ion hoá tạo thành một điện
tử tự do thì cũng tạo thành một lỗ trống tự do tại chỗ điện tử vừa ra đi, lỗ trống tham gia dẫn
điện như một hat mang điện tích dương có điện tích là e+.Khi đó chất bán dẫn trở thành chất dẫn
Gọi số điện tở tự do là : Ni
Gọi số lỗ trống là
: Pi
Thì trong bán dẫn thuần
Pi=Ni

2/ Bán dẫn tạp chất
Để tăng khả năng dẫn điện của bán dẫn ngưỡi ta trộn thêm tạp chất vào bán dẫn thuần để
được bán dẫn mới có nồng độ hạt dẫn cao hơn gọi là bán dẫn tạp chất
a/Bán dẫn loại N
Nếu ta trộn tạp chất thuộc nhóm V bảng tuần hoàn Men deleep ( As) vào mạng tinh thể
của bán dẫn thuần thì một nguyên tử tạp chất gồm 5 điện tử lớp ngoài cùng, sẽ có 4 điện tử
tham gia liên kết với 4 nguyên tử bán dẫn , còn dư một điện tử liên kết lỏng lẻo với hạt nhân rất
dẽ ion hoá trở thành điện tử tự do. Bán dẫn này gọi là chất cho điện tử – Bán dẫn loai N. Cùng
20


với quá trình tạo hạt dẫn như trên thì quá trình ion hoá như trong bán dẫn thuần cũng xẩy ra và
kết quả là số lỗ trống tự do nhỏ hơn nhiều số các điện tử tự do. Điện tử tự do gọi là động tử
chính , còn lỗ trống là động tử thiểu số;
Nn>> Pn

b/Bán dẫn loại P
Nếu ta trộn tạp chất thuộc nhóm III (In) thì nguyên tử tạp chất chỉ có 3 điện tử lớp ngoài
cùng. trong mối liên kết ghép đôi điện tử hoá trị, ngoài 3 điện tử hoá trị vành ngoài của nguyên

tử tạp chất còn có một điện tử của nguyên tử bán dẫn thuần bị lấy vào. Nơi điện tử bị lấy để lại
một lỗ trống. Như vậy cứ một nguyên tử tạp chất tạo thành sẽ tạo ra một lỗ trống .Đồng thời sự
ion hoá như với bán dẫn thuần cũng xẩy ra tạo ra từng cặp điện tử và lỗ trống. Vậy trong chất
bán dẫn loại này rất nhiều các lỗ trống là các động tử chính ,các động tử phụ là điện tử tự do –
gọi là bán dẫn loại P ( loại nhận điện tử) PP >>NP

2.2/ Mặt ghép bán dẫn P-N.
Khi cho tiếp súc công nghệ hai thanh bán dẫn P và N thì tại lân cận hai bên mặt tiếp xúc tạo
thành một môi trường vật chất có tính chất đặc biệt được gọi là mặt ghép bán dẫn.

21


a/ Sự hình thành mặt ghép trong điều kiện không có điện trường ngoài tác động.

Do sự chênh lệch về nồng độ các hạt dẫn đa số các lỗ trống từ P khuếch tán sang N và ngược
lại các điện tử tự do khuếch tán tứ N sang P tạo thành dòng điện khuếch tán IKT. Kết quả của sự
khuêch tán tạo thành môi trường vật chất rât dầu Ion dương và Ion âm ở hai bên mặt ghép , ở đó
nghèo các động tử chính và có điện trở lớn. Do sự tích tụ các khối Ion ở hai phía mặt ghép tạo
thành một điện trường hướng từ N sang P gọi là điện trường triếp súc ETX. Điện trường này có
xu hướng làm giảm dòng khuếch tán, đồng thời kích thích sự chuyển động của các động tử
thiểu số tạo ra dòng điện trôi (ITR) hướng ngược lại dòng khuếch tán. Cho đến khi ITR=IKT thì sự
khuếch tán của các hạt dẫn qua mặt ghép dừng lại, mặt ghép bán dẫn hình thành, trên nó xác
định một điện áp gọi là điện áp tiếp súc UTX .Với mỗi loại bán dẫn sẽ có một giá trị UTX tương
ứng.
b/ Mặt ghép bán dẫn dưới tác động của điện trường ngoài.
*Mặt ghép P-N phân cực thuận.

22

Khi đó điện trường tổng cộng trên mặt ghép E  =EN-ETX , Tức là điện trường tổng công
trên mặt ghép nhỏ hơn UTX , sự khuếch tán qua mặt ghép lại sẩy ra IKT tăng lên gọi là sự phun
các động tử chính qua mặt ghép, ITR giảm đi nhưng không đáng kể vì chúng có giá trị nhỏ. IKT
gọi là dòng điện thuận qua mặt ghép.
*Mặt ghép P-N phân cực ngược.

Khi đó điện trường tổng cộng trên mặt ghép E  =EN+ETX , Tức là điện trường tổng cộng trên
mặt ghép lớn hơn UTX , I KT giảm đi cho đến không còn ITR tăng lên nhưng không đáng kể vì
chúng được tạo thành từ các hạt thiểu số . Dòng qua mặt ghép trong trường hợp này gọi là dòng
điện ngược

2.3/Điốt bán dẫn.
1/ Cấu tạo của đi ốt bán dẫn.
Điôt bán dẫn có cấu tạo là một mặt ghép bán dẫn P-N với hai điện cực,điện cực nối với
thanh P là cực Anốt, Điện cực nối với thanh N là cực Ka tốt.
Tuỳ theo diện tích tiếp súcgiữa hai lớp N vàP mà người người ta gọi là điốt tiếp điểm hay
tiếp mặt

23


2/ Đặc tính Von-Ampe (V/A) của điốt.
IA
+

I

IA
ER

D
A
V

III

A

O

B

_

IV
S¬®å lÊy ®Æ
c tÝnh V/A

UA

II

C

§Æ
c tÝnh V/A

*Giải thích dạng đặc tuyến:
I- Đặc tuyến thuận

Trong đoạn đặc tuyến
thuận này ,điện áp tăng thì dòng điện
tăng nhanh.người ta chứng minh được
rằng dòng điện thuận tăng theo quy
luật hàm mũ
U
 1)
e mU t

I  I 0(

Trong đó : U là điện áp thuận,
U t  0, 25mV gọi là điện thế nhiệt, m=1 �2 là hệ số hiệu chỉnh giữa lý thuyết và thực tế.I 0 dòng
bão hoà ngược.
II-Đặc tuyến ngược .
12
2
dòng điện ngược rất nhỏ và tăng cũng rất chậm. I 0 nhỏ cỡ 10 A / cm
III-Đặc tính bị đánh thủng
khi Ung>Uncf thì dòng điện tăng đột ngột, do phân cực ngược đủ lớn để phá vỡ các
liên kết hoá trị. lúc này các điện tử từ vùng hoá trị nhảy lên vùng dẫn, điốt mất tính chất van
điện
IV- Đoạn mặt ghép bị phá huỷ không thể khôi phục lại
3/ Các thông số của điốt
* Tham số giới hạn
-Dòng điện cực đại cho phép: Imax
-Điện áp ngược cho phép :UNGMAX
- công suất cực đại : Pmax
-Tần số giới hạn Fmax
*Tham số định mức

-Điện trở một chiều của điốt: Rd  U AK 
IA

UT
I
ln( A  1)
IA
IS

-Điện trở vi phân(Xoay chiều):
rd 

�
U AK
UT

�
IA
(I A  IS )

- Điện dung tiếp giáp p-n
4/ Phân loại điot
24


-theo đặc điểm cau tạo loại tiếp điểm ,tiếp mặt loại dùng Ge , Si
-Phân loại theo công suất PACF
-theo tần số công tác
- theo nguyên lý hoạt động và phạm vi ứng dụng : có các loại chỉnh lưu,ổn
áp,varicáp,tunen...

5/ ứng dụng của điot
Chỉnh lưu,ổn áp,điều chế,biến tần,tách sóng...
2.4/ Tranzito lưỡng cực.
1/ Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
a/ Cấu tạo: Gồm ba thanh bán dẫn khác loại xếp xen kẽ nhau tạo thành hai mặt ghép P-N
liên tiếp. Tùy theo thứ tự sắp xếp ta có hai loại : PNP và NPN.

*Miền thứ nhất: Là miền có kích thước vá nồng độ tạp chất lớn nhất, gọi là miền
Emitơ .Điện cực nối với nó gọi là cực Emitơ (E), hay còn gọi là miền phát.
*Miền thứ hai: Là miền có kích thước vá nồng độ tạp chất nhỏ nhất, nằm xen kẽ ở
giữa và khác tính với hai miền hai bên gọi là miền Bazơ .Điện cực nối với nó gọi là cực
bazơ (B).
*Miền thứ ba: Là miền có kích thước vá nồng độ tạp chất trung bình,có cùng tính
chất bán dẫn với miền thứ nhất gọi là miền Colectơ. Điện cực nối với nó gọi là cực
Colectơ (C), hay còn gọi là cực góp.
Mặt ghép giữa E và B là mặt ghép Emitơ (JE)
mặt ghép giữa C và B - mặt ghép colectơ(JC )
Như vậy về mặt cấu trúc có thể coi tranzistor lưỡng cực như hai điôt mắc nối tiếp
nhau qua điện trở khối rb của miền cực B.
Tuy nhiên không thể dùng 2 điôt mắc nối tiếp nhau để được 1 tranzistor vì trong cấu
tạo của tranzistor hai mặt ghép có tác dụng tương hỗ với nhau qua miền bazơ.

25