LỜI MỞ ĐẦU Trong những nam gần đây, kỹ thuật điện tử đã phát triển rất mạnh mẽ. Nó không chỉ làm nên những điều kỳ diệu trong lĩnh vực võ tuyến điện mà còn là động lực thúc đẩy sư tiến lên của rất nhiều ngành khác ,đưa mắt nhìn về hướng nào ta cũng gặp được những sản phẩm điện tử. nó chi phối rất lớn đến đời sống hàng ngày của chúng ta .Vì thế , chúng ta không thé nào không Gm hiểu đến nó. Do vậy , môn học vô tuyến điện giờ đây không chỉ quan trọng đối với sinh viên ngành điện tử mà còn là một môn học không thể thiếu đối với sinh viên các ngành kỹ thuật khác.
Riêng đối với sinh viên khoa Vật lý trường Đại học Sư Phạm TP HCM cũng được tiếp cận với môn học này, Song nhìn chung tất cả đều khảo sát trên lý thuyết .việc thực hành còn quá xa lạ và rất hạn chế trong xinh viên. Từ đó , tôi đã chọn dé tài “ Khảo sát và thi công mạch Astabie ” nhằm không chỉ chú trọng đến việc phân tích lý thuyết mà còn quan tâm đến thực hành , một khâu quan trọng cho phép ta hiểu rõ hơn nhiều vấn đẻ. Không ít những sinh viên khoa Vật lý chúng tôi chưa từng nhìn thấy các linh kiện điện từ trên thực tế- mãi đến năm thứ IV. Trong dé tài này, tôi trình bày 3 vấn dé chính : _ Thứ nhất là phần khảo sát lý thuyết , phần này trình bày nhưñg kiến thức chính liên quan đến: * Các linh kiện cơ bản của ngành điện tử mà chương trình học chưa để cập : transistor , vi mach OPAMP _ liên quan đến việc khảo sắt mạch astable.
* Khảo sát mạch Astable dùng transistor và mạch Astable dùng Opamp để chỉ ra quy luật tạo xung của mạch dao động. * Astable là loại mạch dao động tự kích , quá trình dao dộng này tạo ra diy xóng vuông ở ngô ra. Người ta ứng dụng nó rất rộng rãi trong các ngành điều khiển tự động , dùng để tạo nguồn phát xung điều khiển các thiết bị công suất lớn. Hoặc đơn giản nhất, ta sử dụng nó để làm các mạch đèn chớp nháy dùng trong trang tri.
_ Thứ hai là phan thi công mạch , tiến hành trên các loại bảng mạch khác nhau. Sau khi lắp ráp mạch ,sử dụng máy oscilloscope để quan sát dang xung ra, tiến hành kiểm tra, đo đạt, xử lí các kết quả và so sánh với kết quả lí thuyết. — Cuối cùng là sử dụng phần mềm tin học (Orcad 9.2) để “VE và thiết kế mạch in“ : Trong phần này, tôi tiến hành giới thiệu cách vẽ và thiết kế mach in cho một mạch đèn chớp nháy ứng dụng mạch Astable với mong muốn giới thiệu một công cụ hỗ ud tuyệt vời cho các bạn sinh viên - những ai đam mẽ và tham vọng thực hiện mạch điện tử một cách chuyên nghiệp_ trong việc thiết kế mạch điện tử, đặc biệt là đối với các mạch điện phức tạp có chứa các linh kiện tích hợp (l. Từ đó, tôi xin giới thiệu tổng quan về những phần trong luận văn Phản !: KHẢO SÁT LÝ THUYET Chương L : Transistor lưởng cực Chương II : Khuếch đại thuật toán Chương III: Mạch Astable Phần Il : THUC HIỆN MACH A_ Mach dùng transistor B_ Mach dùng OPAMP Phân 11; VE VÀ THIẾT KẾ MACH IN DUNG ORCAD 9.2 A_ Vẽ mạch nguyên lý B_ Vé mạch in.
Trong phần lý thuyết tôi cố gắng rất nhiều để đưa vào những kiến thức đơn giản, cơ bản nhất , phù hợp với sinh viên ngành sư phạm vì hầu hết các tài liệu tham khảo, giáo trình đều viết cho sinh viên chuyên ngành kỳ thuật rất khó hiểu. Mặc dù đã nỗ lực rất nhiều, song do thời gian khá hạn hẹp và trình độ hạn chế, việc thực hiện một để tài mang tính chất thực nghiệm khá mới mẻ này chắc chắn còn mang nhiều sai sót , kính mong được sự đóng góp ý kiến của tất cả quý thầy cô , bạn bè. Đó luôn là bài học quý với tôi. TP HCM, ngày.
năm 2004 SVTH Hoàng Thị Minh Nghi LUAN VAN TỐT NGHIÊD GVHD: PHAN THANH VAN Phan: KHAO SAT LY THUYET Chuongl : TRANSISTOR LUGNG CUC 1. Cấu tạo: _ Transistor là một linh kiện bán dẫn 3 cực do 3 lớp bán dẫn tiếp xúc nhau tao thành, trong đó lớp ở giữa có bể dày rất bé và khác loại với 2 lớp bên cạnh. _ Nếu lớp ở giữa là bán dẫn loại P thì hai lớp bên cạnh là bán dẫn loại N, tạo nên transistor loại P-N-P __ Nếu lớp ở giữa là bán dẫn loại N thì hai lớp bên wack là bán dẫn loại P, tạo' nên transistor loại N-P-N HUY my? va kí hiệu của tramistor loại N-P-N wou Cấ TH or Cấu tạo và kí hiệu transistor P-N-P __ Miền bán dẫn thứ nhất của transistor gọi là miễn emitter nó có nồng độ tạp chất lớn nhất. Điện cực nối với miền này gọi là cực emitter (hay cực E) _ Miễn bán dẫn thứ hai gọi là mién base nó có nồng độ tạp chất nhỏ nhất, có bể day bé nhất.
Điện cực nối với miễn này gọi là cực base (hay cực B) Miễn bán dẫn còn lại có nổng độ tạp chất trung bình gọi là miền collector. Điện cực nối với miền này gọi là cực collector (hay cực C ) SVTH: HOANC THỊ MINH NCHI 1 LUẬN VAN TỐT NGHIED GVHD: DHAN THANH VAN H. Nguyên tắc hoạt động: Ta sẽ xét nguyên tắc hoạt động của transistor loại N-P-N (loại P-N-P cũng làm tương tự ).Để transistor hoạt động ta can phải phân cực cho nó. Ta có sơ để mạch điện như hình vẽ sau: - Chuyển tiếp P-N giữa mién emitter và base gọi là chuyển tiếp Emitter J, - Chuyển tiếp P-N giữa miền base và collector gọi là chuyển tiếp collector Jc - Nguồn E; làm cho chuyển tiếp emitter Jg phân cực thuận.
Nguồn E; làm cho chuyển tiếp collector Jc phân cực nghịch. Rg, Rc là các điện trở phân cực - Khi chưa có nguồn E;, E thì trong vùng Je , Jc sẽ tổn tại điện trường tiếp xúc hướng từ N sang P - Khi có nguồn E¿, chuyển tiếp Jc bị phân cực nghịch, làm cho lớp tiếp xúc Jc mở rộng ra, nên trong vùng Jc sẽ có một dòng điện rất nhỏ do hạt dẫn thiểu số của miền base và miền collector tạo nên, Kí hiệu là Icbo: gọi là đòng điện ngược collector, dòng ngược này rất nhỏ nên thường được bỏ qua. - Khi có thêm nguồn E;, chuyển tiếp Jg sẽ phân cực thuận , làm cho tiếp xúc N-P thu nhỏ lại các e của miễn emitter sẽ tran qua miễn base tạo thành dòng điện emitter Jp. Các e° đến được miễn base là rất lớn so với lỗ trống (hạt mang đa số ) trong miền base nên chỉ một bộ phận nhỏ electron của miễn emittertác hợp với lỗ trống, các electron còn lại tiếp tục khuếch tán đến vùng Jo, do Je phân cực nghịch nên các electron này bị điện trường cuốn qua tới miễn collector tạo thành đồng điện trong mach collector Ic - _ Để đánh giá mức độ hao hụt dong khuếch tán trong vùng base người ta đưa ra hệ số truyền đạt dòng điện: a=lcfñe Transistor càng tốt thì a càng gần 1 - _ Trong miễn base để cân bằng với lỗ trống đã mất, nên có một ddng điện đi từ E, vào miền base gọi là dòng điện base Ib.
Để đánh giá mức độ điều khiển của đòng Ib lên đòng Ic người ta đưa ra hệ số khuyếch đại ÿ: B = Io/lb SVT: HOANG THỊMINH NGHI 2 LUAN VAN TỐT NGHIEP GVHD: PHAN THANH VAN B phụ thuộc vào từng loại transistor và nhiệt độ Vậy dựa vào phân tích trên ta rút ra hệ thức cơ bản về dòng điện của transistor: le = Ib +lc HI. Sơ đồ cơ bản của transistor: Dựa vào cách chọn điện cực làm nhánh chung cho đầu vào và đầu ra, ta có 3 sơ 46 cơ bản sau: 1) Mach chung emitter (E.C]: a) Đặc điểm: — Cực E là chung cho mạch vào và mạch ra _ Điện áp vào được mắc giữa cực bazơ và cực emitter : V;,= Vbe _ Điện áp ra được mắc giữa cực collector và cực emitter : V„„= Vee _ Dòng điện vào Ib , dòng ra Ic. b) tuyến Đặc Vôn - Ampe: TY so 46 trén ta có thể vẽ được các họ đặc tuyến tĩnh của mạch EC * Đặc tuyến vào: Biểu diễn mới quan hệ giữa điện áp vào và dòng điện vào khi điện áp ra được giữ không đổi: Ib=f(Vbe) Vce. Để vẽ đặc tuyến vào, ta giữ Vce cố định lần lượt thay đổi giá trị Vbe và đo trị số Ib tương ứng sau đó biểu diễn lên để thị, ta sẽ thu được kết quả như hình vẽ bên: Ta nhận thấy: >» Khi Vbe =0, không có os in us dong Ib > Ic = lạ =0 > Khi0< Vbe <0.7V: đòng Ib rất nhỏ coi như bỏ qua ~> Trong 2 trường hợp trên, transistor hầu như không dẫn > Khi Vbe =0.7V dòng Ib tăng đáng kể.
ŠVTH: HOANG THỊ MINH NGHI 3 LUAN VAN TỐT NGHIỆP GVHD DHAN THANH VAN ~> Transistor dẫn thông va đạt chế độ bão hoa * tuyến Đặc ra; Biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp ra và dòng điện ra khi điện áp vào được giữ không đổi: = f(Vce)| Teecontt Muếc lạt heed / Để vẽ đặc tuyến ra, ta giữl,cố | } do trị số Ic tương ứng sau đó biểu ˆ Pipa tt diễn (V,. 1L ) lên đổ thi, ta sẽ thu ‘ được đặc tuyến ra à Thay đổi Ip đến các giá trị khác ‘ nhau va làm tương tự ta sẽ thu được họ đặc tuyến ra như hình vẽ Từ họ đặc tuyến ra ta có nhận xét sau: O56 tam ts cus wimesive ác thonE > Khi V.=0 thi dòng Ic sẽ gidm vé 0 > Đoạn nim ngang ứng với trang thái khuếch đại của transistor > Đoạn vẽ nét đứt tương ứng với miền đánh thủng. vì khi V,, tăng quá lớn dòng Ic sẽ tăng lên đột ngột, transistor có thể bi phá huỷ * Đặc tuyến truyền đạt dòng điện; Biểu thị mối quan hệ giữa dòng ra và đồng vào khi điện áp ra được giữ không đổi: I, m fq,) Vor = const Để vẽ đặc Miếa haw lai) ị tuyến này, la làm tương tự như : : BÀ SE cia / trường hợp đặc Hư `sSự b MÀ. : | //7 Li nh Deng tuyén ra va vao.
re Tuy nhién ta ciing / có thé suy ra từ đặc tuyến ra: Ứng — với Veg ta tìm được cặp giá trị Theres We 3 mm) 22 oY > 3 ^ Vee t¥, (ly, l;) Nổi các Đc tat k›uyêt để a9.