Ôn thi ĐHTX vô tuyến đại cương

VÔ TUYẾN ĐẠI CƯƠNG
Chương I: Các yếu tố tuyến tính – Mạch tuyến tính(mtt)
§1: K/n & T/c của mạch tuyến tính
I. K/n:
- Phần tử tuyến tính (pttt) là các phần tử mà thông số điện đặc trưng cho nó không phụ thuộc vào điện áp đặt
trên 2 đầu phần tử cũng như dđ chạy qua phần tử đó.
- Trong các điều kiện nhất định các phần tử cơ bản: R, L, C được xem là các pttt.
- Mạch tuyến tính: là mạch điện chỉ chứa các pttt.
II. Các tính chất của mạch tuyến tính:
- Đặc trưng V-A của mạch tuyến tính là một đường thẳng.
- Các pt điện mô tả trạng thái của mtt là các pt vi phân hệ số là hằng số.
- Mạch tuyến tính tuân theo ng. lí chồng chất, nghĩa là: dưới t. d của nhiều nguồn t. động đáp ứng xuất hiện
trong mtt bằng tổng tất cả đáp ứng do từng nguồn riêng lẻ gây ra.
- Dưới t. d của các t. động có phổ bất kỳ trong mtt không xuất hiện không xuất hiện thêm các hài mới.
Ví dụ:
( )
1
( ) ( ) ( ) ( ) . ( ) ( )
R L C
di t
u t U t U t U t R i t L i t dt
C
dt
= + + = + +
∫
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
§2: Mạch R, L, C nối tiếp (mạch cộng hưởng điện áp)
* Xét mạch:
- Giả sử:
0
( ) cos ( )u t U t V

ω
=
và dòng xuất trong mạch là
( )
0
( ) cos ( )i t I t A
ω ϕ
= −
- Dưới dạng số phức, biên độ phức của áp và dòng là:
0 0
.
j
U U e
ϕ
=
uur
,
0 0
.
j
I I e
ϕ
−
=
uur
⇒
Trở kháng phức:
0
0
1

( )
U
Z R j L
C
I
ω
ω
= = + −
uur
ur
uur
- Biên độ dòng:
0 0
0 0 0
2 2
( )
1
( )
U U
I I I
Z
R L
C
ω
ω
ω
= ⇒ = =
+ −
uur
uur

ur
- Lệch pha giữa u(t) và i(t):
1
( )
L
X
C
arctg arctg
R L
ω
ω
ϕ ϕ ω
−
= = =
* Mạch xảy ra cộng hưởng tại tần số
ω
0
nếu tại tần số này thành phần ảo của
0Z =
ur
:
0 0
0
1 1
0L
C
LC
ω ω
ω
⇔ − = ⇒ =

* Khi cộng hưởng:
0
( )
ω ω
=
0
( )Z Z R
ω
= =
đạt cực tiểu.
Trang 1
0
0 0
( )I
R
ω
ω
=
đạt cực đại.
0
( ) 0
ϕ ω
= ⇒
dòng đồng pha với áp.
* Thường đặt
( )
L
X L
ω ω
=

điện kháng của L

1
( )
C
X
C
ω
ω
= −
điện kháng của C

( ) ( ) ( )
L C
X X X
ω ω ω
= +
điện kháng của mạch R, L, C nối tiếp.

Z R jX
⇒ = +
ur
* Để đặc trưng phẩm chất của mạch ta dùng khái niệm hệ số phẩm chất:
0
0
1
L
Q
R CR
ω

ω
= =
0)
0
(
( )
1
C
L
X
X
L
Q
R R R C R
ω
ω
ρ
⇔ = = = =
trong đó:
0
0
1 L
L
C C
ρ ω
ω
= = =
điện trở đặc tính
của R, L, C nối tiếp.
* Biên độ sụt áp trên R, L, C khi cộng hưởng:

0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
( )
( ) ( )
( ) ( )
R
L L
C C
U I R U
U I X QU
U I X QU
ω
ω ω
ω ω
= =
= =
= =

* Đặc trưng tần số:
0
2 2
2 2
0 0
0
0
( )
1
( ) ( )
( )

1
( )
1 ( )
I
R
f f
I
R L
Q
C
ω
ω ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω ω
= = ⇒ =
+ −
+ −
- Khi
0
0
1 1
( )
2
f
Q
ω

ω
ω
ω ω
= ⇔ − =
trên đặc trưng tần số ta nhận được 2 điểm tương ứng với tần số thấp ω
t
và
tần số cao ω
c
, tập hợp tất cả các tần số từ ω
t
→ ω
c
được gọi là dãy tần số làm việc của mạch.
- Gọi ∆ω là độ rộng dãy thông thì ∆ω = ω
c
- ω
t
- Vì dãy thông của khung cộng hưởng thường rất hẹp nên ω
0
≈ ω
c
; ω
t
≈ ω
0
và ω
c
đ/x ω
t

qua ω
0
* Đặc trưng tần số có dạng:
0
Q
ω
ω
∆ =
* Đặc trưng pha:
1
( )
L
C
arctg
R
ω
ω
ϕ ϕ ω
−
= =
+ Khi ω = ω
0
⇒
ϕ
= 0, mạch là thuần trở.
+ Khi ω > ω
0
⇒
ϕ
> 0, mạch có tính cảm.

+ Khi ω < ω
0
⇒
ϕ
< 0, mạch có tính dung.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
§3: Mạch R, L, C song song (mạch cộng hưởng dđ)
* Xét mạch:
- Giả sử : i(t) = I
0
cos ωt
- Điện áp sinh ra : u(t) = U
0
cos (ωt -
ϕ
)
ϕ
: lệch pha giữa dòng và áp.
- Với các mạch // để thuận tiện cho việc giải ta thường dùng đại lượng
dẫn nạp phức
ϒ
ur
1 2
1 1 1
Z Z Z
ϒ = = +
ur
ur uur uur
; trong đó :
1 2

1
,Z R j L Z
j C
ω
ω
= + =
uur uur
Trang 2
2 2 2 2 2 2
1
( ) ( ) ( )
R j L R L
j C j C j C
R j L R L R L R L
ω ω
ω ω ω
ω ω ω ω
 
−
⇒ ϒ = + ⇒ ϒ = + = + −
 
+ + + +
 
ur ur
* Mạch cộng hưởng tại ω
0
khi tại ω
0
thành phần của
ϒ

ur
= 0.
2
2
0 0
0 0
2
2 2 2 2
0 0
0
( )
1
( ) ( )
1
L
L
C LC
R L R L
R
L
ω ω
ω ω
ω ω
ω
⇒ = ⇒ = =
+ +
 
+
 ÷
 

Vì R là điện trở thuần của cuộn dây nên có giá trị rất nhỏ: R<<ω
0
L.
0
1
LC
ω
⇒ ≈
* Biên độ dòng qua các nhánh khi cộng hưởng:

0
0 0 0 0
0 0 0
0 0
0 0
0 0 0
1 0
( ) ( )
( )
( )
( )
( ) .
( )
c
L
R j L Q
U U
I QI
Z Q R j L
U

I QI
Z
ω ρ
ω ω
ω
ω ρ ω
ω
ω
ω
+ −
− = = × ≈
+
− = ≈
* Khi cộng hưởng:
( )
0 0
2 2
0
( )
( )
R
R L
ω ω
ω
ϒ = ϒ =
+
ur
đạt min

0

0
1
( )
( )
Z Q
ω ρ
ω
= ≈
ϒ
đạt max
⇒ biên độ điện áp ra U
0
(ω
0
) đạt max,
0
( ) 0
ϕ ω
=
* Khảo sát đặc trưng tần số:
0
2
2 2
1 0 0 0 0 0
0
0
( ) ( )
( ) ( ) 1
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )

1 ( )
Z I
U Z
f f
U Z I Z
Q
ω ω
ω ω
ω ω
ω ω ω ω
ω
ω
ω ω
= = = ⇒ =
+ −
⇒ Đặc trưng tần số có dạng giống như mạch R, L, C nối tiếp.

* Độ rộng dãy thông:
0
Q
ω
ω
∆ ≈
.
* Đặc trưng pha:
2 2
2 2 2 2 2 2
2 2
( )
( )

( ) ( ) ( )
( )
L
C
R j L R L
R L
arctg j C j C
R
R L R L R L
R L
ω
ω
ω ω
ω
ϕ ω ω ω
ω ω ω
ω
−
 
−
+
= ⇒ ϒ = + = + −
 
+ + +
 
+
ur
+ Khi ω = ω
0
⇒

ϕ
= 0.
+ Khi ω > ω
0
⇒
ϕ
> 0, mạch có tính dung.
+ Khi ω < ω
0
⇒
ϕ
< 0, mạch có tính cảm.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chương II : DỤNG CỤ BÁN DẪN
Trang 3
§1: DIODE BÁN DẪN
I. Cấu tạo:
Gồm 2 khối bán dẫn khác loại ghép tiếp xúc với nhau hình thành 1 tiếp
giáp P-N. Trên 2 khối bán dẫn là 2 điện cực: điện cực lấy ra từ khối bán dẫn
P là cực Anot (A), điện cực lấy ra từ khối N là cực Catot (K). Các loại diode
bán dẫn đều được chế tạo từ tiếp giáp P- N nhưng dựa vào các hiệu ứng khác
nhau để tạo ra các loại diode khác nhau.
II. Nguyên tắc hoạt động:
* Ban đầu khi mới ghép t/x 2 khối bán dẫn khác loại với nhau, do chênh
lệch về nồng độ điện tích (của các hạt tải) mà có sự khuếch tán của các hạt
tải đa số qua tiếp giáp P-N, sau 1 thời gian ở lân cận tiếp giáp P-N xuất
hiện 1 vùng mang điện tích khối trái dấu (phía N tích +, P tích điện -),
vùng này tạo ra điện trường cản
c
E

uur
có
chiều từ N – P có tác dụng ngăn cản
sự khuếch tàn tiếp theo của các hạt tải đa số qua tiếp giáp P-N:
. ( 0)F q E q= >
ur ur
.
F
ur
cùng chiều
E
ur
* Khi phân cực thuận cho diode : U
AK
>0 hay U
A
>U
K
. Điện trường ngoài (
ng
E
uuur
) có chiều ngược với
c
E
uur
có tác
dụng khử điện trở cản. Khi U
AK
còn nhỏ

ng
E
uuur
chưa đủ lớn để khử hết
c
E
uur
, lúc này đ. trường tổng hợp có chiều
từ N-P có t/dụng ngăn cản sự khuếch tán của các hạt tải đa số và xem như chưa có dòng đi qua diode, tương
ứng ta có “vùng rào điện áp”. Khi U
AK
đủ lớn
ng
E
uuur
khử hết
c
E
uur
, điện trường tổng hợp có chiều từ P-N tạo đk dễ
dàng cho các hạt tải đa số dịch chuyển qua tiếp giáp P-N hình thành dòng điện thuận.
* Khi phân cực ngược cho diode: U
AK
<0,
ng
E
uuur
cùng chiều
c
E

uur
, điện trường tổng hợp rất lớn có chiều từ N-P
có tác dụng cản trở sự khuếch tán của các hạt tải đa số, tuy nhiên ngoài các hạt tải đa số ở 2 khối bán dẫn còn có
các hạt tải thiểu số, đ. trường tổng hợp tạo đk dễ dàng cho các hạt tải thiểu số dịch chuyển qua tiếp giáp P-N cho
ta dđ ngược I
ng
. Dòng ngược tạo bởi các hạt tải thiểu số nên có giá trị rất nhỏ. Khi U
AK
tăng đến 1 giá trị nào đó
tiếp giáp P-N bị đánh thủng, dòng đi qua diode tăng đột biến và điện áp gần như không đổi.
III. Đặc trưng V-A:
U
ng gh
: điện áp ngược giới hạn.
U
pct
: điện áp phân cực thuận.
Loại Ge: U
pct
≥ 0. 2V
Loại Si: U
pct
≥0. 5V
IV. Một số loại diode thông dụng và ứng dụng :
* D chỉnh lưu :
Dùng chỉnh lưu xoay chiều – 1 chiều
* D zener (ổn áp):
- Dùng ở trạng thái phân cực ngược.
- Ổn định điện áp).
* D phát quang (led):

- Sẽ phát sáng khi có dòng thuận đi qua.
- Dùng hiển thị-báo hiệu.
* D biến dung :

- Điện dung vùng chuyển tiếp P-N thay đổi theo điện áp phân cực ngược
- Thường dùng trong các bộ điều chỉnh tần số, chỉ sử dụng ở trạng thái phân cực ngược.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
§2: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)
Trang 4
Cấu tạo:
- Transistor là hệ thống 3 lớp bán dẫn tiếp xúc với nhau, trong đó
lớp giữa rất mỏng, có tính dẫn điện khác loại với 2 lớp bên cạnh,
tạo nên miền tiếp giáp P-N.
- Một khối bán dẫn là một điện cực của transistor, có hàn đầu ra
ngoài gọi là chân transistor, lớp bán dẫn giữa là cực gốc B hay còn
gọi là cực Bazo(B), 2 lớp 2 bên: một là cực phát emito(E), một là
cực góp colecto(C). Hai tiếp giáp lần lượt là tiếp giáp phát và tiếp
giáp góp.
* Để BJT hoạt động, cần cấp nguồn thõa đk:
- Tiếp giáp phát phân cực thuận.
- Tiếp giáp góp phân cực ngược.
Transistor NPN: V
c
>V
B
>V
E
.
Transistor PNP: V
c

<V
B
<V
E
.
*
E B C
I I I= +
vì
C B C E
I I I I>> ⇒ ≈
I. Các sơ đồ mắc cơ bản của transistor lưỡng cực loại PNP :
1/. Sơ đồ E chung:
* E
1
, E
2
: 2 nguồn 1 chiều, dùng để phân cực thuận cho tiếp
giáp phát và phân cực ngược cho tiếp giáp góp.
* C
1
, C
2
tụ liên lạc(tụ nối tầng)
* E
1
, E
2
, C
1

, C
2
xem như nối tắt đối với tín hiệu xoay
chiều có tần số đủ lớn.
* R
1
điện trở định thiên; R
2
điện trở gánh.
* Ở trạng thái tĩnh(1 chiều):
E
1
phân cực thuận cho tiếp giáp phát nên có dòng phát 1 chiều I
E
: +E
1
vượt qua tiếp giáp phát đến miền gốc và
chia làm 2 thành phần: 1 dòng chủ yếu tiếp tục vượt qua tiếp giáp góp qua R
2
về - E
2
, đó là dòng góp 1 chiều I
C
,
1 dòng rất nhỏ qua R
1
về - E
1
đó là dòng gốc 1 chiều I
B

.
* Ở trạng thái động(trạng thái xoay chiều)
- Điện áp vào U
1
được đưa trực tiếp đến 2 cực: B, E.
- Điện áp ra U
2
được lấy trực tiếp từ 2 cực: C, E.
⇒ Gọi là mạch E chung.
- Phân tích pha:
+ U
1
tăng thì V
B
tăng → phân cực thuận cho tiếp giáp phát giảm ⇒ i
C
giảm ⇒ U
2
giảm.
+ U
1
giảm thì V
B
giảm ⇒ phân cực thuận cho tiếp giáp phát tăng ⇒ i
C
tăng ⇒ U
2
tăng.
Vậy: mạch E chung dùng 1 transistor có tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.
Dòng đầu vào là i

B
, dòng đầu ra là i
C
.
* Loại mạch E chung rất thông dụng trong thực tế, có thể dùng làm mạch khuếch đại dòng, điện áp hay công
suất.
2/. Sơ đồ C chung:
* C
1,
C
2,
R
1,
R
2,
E
1,
E
2
có tên gọi và chức năng như
sơ đồ E chung.
* Ở trạng thái tĩnh(DC): E
1
phân cực thuận
cho tiếp giáp phát, nên có dòng phát 1 chiều
I
E
đi từ +E
1
qua R

2
vượt qua tiếp giáp phát đến
miền gốc và chia thành 2 dòng: 1 dòng rất lớn
về - E
2
là dòng I
C
, 1 dòng rất nhỏ qua R
1
về -E
1
là dòng I
B
.
* Ở trạng thái động(AC):
- u
1
phân thành 2 dòng đến B và C
- u
2
lấy trực tiếp từ 2 cực E và C
⇒ Gọi là mạch C chung.
* Phân tích pha:
- u
1
tăng → phân cực thuận cho tiếp giáp phát giảm ⇒ i
E
giảm→ u
2
tăng.

- u
1
giảm → phân cực thuận cho tiếp giáp phát tăng ⇒ i
E
tăng → u
2
giảm.
Trang 5
Vậy: Mạch mắc C chung có tín hiệu ra đồng pha tín hiệu vào. Dòng đầu vào(của transistor) là dòng i
B
, dòng
đầu ra là dòng i
E
.
* Ứng dụng: Mạch C chung có thể làm mạch khuếch đại dòng nhưng không khuếch đại điện áp, thường dùng
làm các mạch phối hợp trở kháng.
3/. Sơ đồ B chung:
* C
1,
C
2,
R
1,
R
2,
E
1,
E
2
có tên gọi và chức năng như 2 sơ đồ trên.

* Ở trạng thái DC (1 chiều): E
1
phân cực thuận cho
tiếp giáp phát nên có dòng I
E
đi từ +E
1
qua R
1

qua tiếp giáp phát đến miền B và chia làm 2
dòng: 1 dòng lớn tiếp tục vượt qua tiếp giáp góp
qua R
2
về - E
2
là dòng I
C
, 1 dòng rất nhỏ về - E
1

là dòng I
B
.
* Ở trạng thái AC (xoay chiều)
- u
1
đưa trực tiếp đến E & B, u
2
lấy trực tiếp từ C & B ⇒ B chung.

- Phân tích pha: u
1
tăng → phân cực thuận cho tiếp giáp phát tăng → dòng ra là i
C
tăng ⇒ u
2
tăng; ngược lại u
1
giảm . . . ⇒ u
2
giảm.
Vậy: Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu ra đồng pha tín hiệu vào.
- Dòng đầu vào i
E
, dòng đầu ra i
C
⇒ không làm mạch khuếch đại dòng.
* Ứng dụng: loại mạch này không cho độ lợi dòng điện, có thể dùng làm mạch khuếch đại điện áp. Tuy nhiên
loại mạch này ít thông dụng trong thực tế.
II. Mạch phức hợp (Darlington):
* Ghép 2 hay nhiều transistor (cùng loại hoặc khác loại) với nhau 1 cách thích hợp ta được 1 transistor phức
hợp.
* Transistor phức hợp được sử dụng chủ yếu với cách mắc E chung vì hệ số khuếch đại dòng trong cách mắc
này rất lớn.
Vd: Xét 2 transistor T
1
và T
2
cùng loại NPN:
- Cách ghép:

1 2, 1 2
C C E B≡ ≡
- Kết quả phức hợp có: E ≡ E
2
; B ≡ B
1
; C≡C
1
≡C
2
.
và cùng loại NPN với T
1
và T
2
.
- Hệ số khuếch đại dòng của transistor phức hợp mắc theo kiểu E chung.
- Gọi β
1
, β
2
, β lần lượt là hệ số khuếch đại dòng của T
1
, T
2
, T phức hợp
khi mắc theo kiểu E chung. Ta có:
1 2
1 2
1 2

1 2
2
1 2
1 1
1 1
1
1 2 1 2
1 1
1 2 1 1 2 1 2
; ;
( 1)
C C C
B B B
C C
B
B B
C B
E
B B
I I I
I I I
I I
I
I I
I I
I
I I
β β β
β β β
β β β β β

β β β β β β β β
= = =
+
⇒ = = +
+
⇒ = + = +
⇒ = + + = + +
VÌ β
1
>> 1; β
2
>> 1 ⇒ β ≈ β
1
. β
2
IV. Các cách phân cực cho transistor lưỡng cực
Trong thực tế để phân cực cho 1 transistor ta dùng 1
nguồn năng lượng duy nhất phân cực đồng thời cho
các tiếp giáp phát và góp.
1/. Phân cực bằng dòng cố định (dòng không đổi :
* Xét loại mạch E chung:
- R
B
> R
C
- Ở trạng thái tĩnh: I
B
= (V
CC
– U

BE
)/R
B
- Khi transistor làm việc, tiếp giáp phát cực thuận với U
BE
<< V
CC
.
⇒ I
B
≈ V
CC
/R
B
⇒ I
B
xem như được cố định bởi V
CC
và R
B
nên kiểu phân cực này
được gọi là phân cực bằng dòng cố định.
I
C
= β. I
B
; U
CE
= V
CC

– I
C
R
C
.
Trang 6