Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin NỘI DUNG ÔN TẬP ĐIỆN TỬ CHO CNTT Câu 1: Trình bày sự tạo thành lớp tiếp xúc P-N, đặc điểm của lớp này khi phân cực thuận và phân cực ngược. Câu 2: Điốt bán dẫn: Cấu tạo, kí hiệu, đặc tuyến Vôn-Ampe, các tham số chính. Câu 3: Phân loại và ứng dụng của Điốt. Câu 4: Tranzito lưỡng cực(BJT): Cấu tạo, kí hiệu, nguyên lí làm việc, phân loại. Câu 5: Trình bày hiểu biết về tranzito hiệu ứng trường(FET). Câu 6: Vi mạch tích hợp: khái niệm, phân loại. Câu 7: Khái niệm và các tham số chính của mạng khuếch đại bán dẫn. Câu 8 : Hồi tiếp trong các mạch khuếch đại là gì? Ý nghĩa của hồi tiếp. Câu 9: Vẽ sơ đồ và trình bày hoạt động của các mạnh khuếch đại dùng BJT. Câu 10: Trình bày các phương pháp ghép tầng khuếch đại. Câu 11: Trình bày các tồng khuếch đại công suất. Câu 12: các tính chất chung của IC thuật toán. Câu 13: Vẽ sơ đồ và xây dựng công thức xác định tín hiệu ra (U ra ) của các mạch sau(Sử dụng IC thuật toán): Mạch cộng, mạch trừ, mạch nhân tương tự, mạch vi phân, mạch tích phân, mạch tạo hàm mũ và hàm logarit. Câu 14: Khái niệm về mạch lọc tần số(phần 4.10.1). Câu 15: Vẽ sơ đồ và giải thích hoạt động mạch lọc thông thấp và mạch lọc thông thấp bậc 2(tích cực). K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Câu 16: Khái niệm về điều chế và tách sóng. Ý nghĩa của điều chế và tách sóng trong thực tế. Câu 17: Điều biên là gì? Vẽ đồ thị miêu tả tín hiệu điều biên. Các chỉ tiêu cơ bản của tín hiệu điều biên. Câu 18: Trình bày về các mạch điều biên: mạch điều biên cân bằng, mạch điều chế vòng, mạch điều chế đơn biên. Câu 19: các công thức và quan hệ giữa điều tần và điều pha. Các mạch điều tần điển hình. Câu 20 : Mạch tách sóng biên độ: Khái niệm, các tham số, các mạch tách sóng nối tiếp và tách sóng song song. Câu 21: Trộn tần là gì? Trình bày các mạch trộn tần dùng Tranzito lưỡng cực. Câu 22: Nhân tần là gì? Vẽ giải thích sơ đồ nguyên lí của mạch nhân tần dùng điốt và Tranzito lưỡng cực. Câu 23: Khái niệm chung về chuyển đổi tương tự - số. Các tham số cơ bản của bộ chuyển đổi tương tự - số. Tại sao phải chuyển đổi tương tự số và số - tương tự? Câu 24: Trình bày các mạch thực hiện chuyển đổi tương tự số và số - tương tự. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Câu 1: Trình bày sự tạo thành lớp tiếp xúc P-N, đặc điểm của lớp này khi phân cực thuận và phân cực ngược. Trả lời: a Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n. Khi có 2 loại bán dẫn p và n đặt tiếp xúc nhau thì có sự khuyếch tán electron tự do từ phần bán dẫn n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ phần bán dẫn p sang n, kết quả là ở mặt phân cách giữa 2 bán dẫn hình thành một lớp tiếp xúc tích điện dương về phía bán dẫn n và tích điện âm về phía bán dẫn p. Do đó trong lớp tiếp xúc có điện trường E hướng từ n sang p làm ngăn cản sự khuyếch tán của các hạt mang điện. Do có sự khuyếch tán nói trên nên số hạt mang điện cơ bản ở sát hai bên của lớp tiếp xúc giảm đi nên điện trở của lớp tiếp xúc rất lớn. b) Đặc điểm. - Khi nối bán dẫn loại p vào cực dương, bán dẫn loại n vào cực âm của nguồn điện. Điện trường E do nguồn điện tạo ra hướng từ p sang n làm cho hạt mang điện cơ bản di chuyển qua lớp tiếp xúc, nên có dòng điện thuận qua lớp tiếp xúc. - Khi nối bán dẫn loại n vào cực dương, bán dẫn loại p vào cực âm của nguồn điện. Điện trường E do nguồn điện tạo ra hướng từ n sang p làm cho hạt mang điện cơ bản không di chuyển qua lớp tiếp xúc, chỉ có hạt mang điện không cơ bản đi qua lớp tiếp xúc tạo ra dòng điện có cường độ rất nhỏ gọi là dòng điện ngược. Kết luận : Lớp tiếp xúc p-n chỉ dẫn điện theo một chiều từ p sang n. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết Câu 2: Điốt bán dẫn: Cấu tạo, kí hiệu, đặc tuyến Vôn-Ampe, các tham số chính. Trả lời: Cấu tạo: Diode được tạo thành từ lớp bán dẫn pha tạp loại p và bán dẫn pha tạp loại n ghép tiếp xúc công nghệ với nhau. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Kí hiệu: A K Diode có hai cực: + Cực A (anốt) là cực nối với lớp bán dẫn p. Cực A còn gọi là cực dương. Điện thế tại anốt được ký hiệu là U A . + Cực K (katốt)là cực nối với lớp bán dẫn n. Cực K còn gọi là cực âm. Điện thế tại katốt được ký hiệu là U K . Đặc tuyến Vôn – Ampe: Đặc tuyến vol-ampere là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện qua diode. Đặc tuyến vol-ampere của diode bán dẫn được mô tả như sau: Vùng 1: diode phân cực thuận. Khi một điện áp dương đặt tới hai đầu diode đủ lớn, diode sẽ cho dòng điện chảy qua hoàn toàn. Diode có thể coi như ngắn mạch. Vùng 2: diode phân cực ngược. Khi một điện áp âm đặt tới hai đầu diode, dòng điện chảy qua diode là rất nhỏ. Khi điện áp âm lớn hơn vài phần trăm vol, dòng điện ngược sẽ không đổi và đạt tới dòng bão hòa ngược là I D = -I 0 Vùng 3: vùng đánh thủng. Khi điện áp âm đủ lớn đặt vào hai đầu diode (khoảng -100V), dòng điện ngược qua diode tăng đột ngột khi điện áp không thay đổi, tính chất van của diode bị phá hỏng. Hiện tượng này được gọi là Zener hay đánh thủng. Điện áp mà tại đó xảy ra hiện tượng trên gọi là điện áp đánh thủng, ký hiệu là V BR . Tại vùng 1 và vùng 2, đặc tuyến vol-ampere của diode tuân theo biểu thức Shockley: trong đó: q là điện tích electron, 1.6022 x 10 -19 C. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc . 0 . 1 D q V nkT D I I e   = −  ÷   Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin k là hằng số Boltzmann, 1.3806 x 10 -23 J/K. I 0 là dòng điện bão hòa ngược, giá trị từ 10 -16 đến 1μA. T là nhiệt độ ở thang Kelvins (K). n là hằng số hiệu chỉnh, về lý thuyết lấy giá trị 1, trên thực tế lấy giá trị từ 1 đến 2 đối với diode thực tế Các tham số chính: Câu 3: Phân loại và ứng dụng của Điốt. Trả lời: Phân loại: - Diode Zenner Diode Zener là diode đặc biệt được chế tạo để hoạt động trong vùng đánh thủng. Trong miền phân cực thuận, diode Zener hoạt động như một diode chỉnh lưu bình thường. Trong miền phân cực ngược, khi điện áp phân cực ngược đạt tới giá trị điện áp đánh thủng V D =V BR thì dòng điện ngược qua diode sẽ tăng mạnh và nhưng điện áp V D =const, nên diode Zener thường được sử dụng để ổn áp 1 chiều. - Diode thụ quang (Photo Diode) PhotoDiode là thiết bị chuyển hóa quang năng thành điện năng. PhotoDiode hoạt động ở chế độ phân cực ngược. Các photon ánh sáng khi chiếu vào photodiode sẽ tạo ra dòng điện phân cực ngược tỷ lệ với cường độ ánh sáng chiếu vào. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin - Diode phát quang (LED) LED là diode bán dẫn đặc biệt có khả năng phát quang khi phân cực thuận. Cường độ sáng của diode tỷ lệ với dòng phân cực thuận. LED thường được sử dụng để hiển thị số trong các loại máy tính cầm tay hoặc các thiết bị hiển thị số khác. Ký hiệu của LED giống như diode bán dẫn có thêm hai mũi tên ra, ý nghĩa là ánh sáng phát ra khi có phân cực thuận. - Diode biến dung(Varactor Diode) Diode khi được phân cực ngược có thể được coi tương đương như một tụ điện, giá trị điện dung của tụ điện thay đổi theo giá trị điện áp phân cực ngược. Diode biến dung thường được ứng dụng trong các mạch cộng hưởng chọn tần: Mạch điều chỉnh tần số tự động - AFC (Automatic frequency Controller) hay VCO (Voltage- Controlled Oscillator) - Schottky Diode Schottky Diode được cấu thành từ lớp tiếp xúc giữa lớp bán dẫn và lớp kim loại. Dạng đặc tuyến của Schottky Diode giống với diode bán dẫn nhưng có 2 điểm khác như sau: o Thời gian chuyển mạch từ phân cực thuận sang phân cực ngược của Schottky Diode là rất ngắn so với diode bán dẫn. o Dòng điện phân cực thuận cho cùng 1 điện áp của Schottky Diode lớn hơn so với diode bán dẫn. Nhờ những đặc điểm trên, Schottky Diode thường được ứng dụng trong các chuyển mạch có thời gian chuyển đổi nhanh - Diode tách sóng - Diode nắn điện Ứng dụng: Mạch chỉnh lưu : là mạch biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ: Các linh kiện trong mạch: V1 là điện áp lưới 220V, 50Hz. T1 là biến áp, thực hiện biến đổi dòng xoay chiều thành dòng xoay chiều có biên độ thay đổi. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 10k Ω T1 D2 U 21 U 22 Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin D1 là diode bán dẫn, nhờ tính chất van dòng điện sẽ chỉnh lưu dòng xoay chiều phía thứ cấp của biến áp thành dòng 1 chiều. Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn. • 0 < t < T/2: U 2 >0 => diode phân cực thuận => U 0 =U 2 • T/2 < t < T: U 2 <0 => diode phân cực ngược => U 0 =0. Nhận xét: -Tại đầu ra, điện áp luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Tuy nhiên, điện áp ra chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ dương của điện áp vào. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ. -Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U 2 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U 2 ) Tín hiệu ra U 0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1 chiều mong muốn là tín hiệu bằng phẳng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng phẳng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 T1 U2 C1 Mạch chỉnh lưu 2 nửachu kỳ: K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Các linh kiện trong mạch: V1 là điện áp lưới, 220V, 50Hz. T1 là biến áp có điểm đất chung ở giữa. Hai điện áp ra U 21 và U 22 sẽ ngược pha nhau. Hai diode D1 và D2 phối hợp với nhau đảm bảo điện áp ra tồn tại trong cả hai chu kỳ. Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn. 0 < t < T/2: U 21 >0 => Diode 1 phân cực thuận U 22 <0 => Diode 2 phân cực ngược => U 0 =U 21 T/2 < t < T: U 21 <0 => Diode 1 phân cực ngược U 22 >0 => Diode 2 phân cực thuận => U 0 =U 22 Nhận xét: -Tại đầu ra, điện áp ra luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Điện áp ra tồn tại trong cả hai nửa chu kỳ. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ. - Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U 21 và U 22 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U 2 ). Dễ thấy giá trị trung bình của điện áp ra trong mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ gấp đôi trường hợp chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ, vậy - Để đánh giá độ bằng phẳng của điện áp ra, thường sử dụng hệ số gợn sóng được định nghĩa đối với thành phần sóng bậc n: với U nm là biên độ sóng có tần số n.ω, U 0 là thành phần điện áp 1 chiều trên tải. Đối với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ ta có: q 1 = 0.67 -Tín hiệu ra U 0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1 chiều mong muốn là tín hiệu bằng phẳng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng phẳng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: -Khi có thêm tụ điện, giá trị trung bình của điện áp ra sẽ tăng và hệ số gợn sóng giảm q 1 ≤ 0.02. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Mạch chỉnh lưu cầu: V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 T1 D1 D2 D3 D4 U2 U0 Các linh kiện trong mạch: 4 diode D1, D2, D3, D4 mắc như trên gọi là mắc theo hình cầu. V1 là nguồn điện áp lưới. T1 là biến áp. 0 < t < T/2: U 2 > 0 => D1, D3 phân cực ngược; D2, D4 phân cực thuận => U 0 = U 2 T/2 < t < T: U 2 < 0 => D1, D3 phân cực thuận; D2, D4 phân cực ngược => U 0 = -U 2 Nhận xét: Điện áp tại đầu ra của mạch chỉnh lưu cầu giống như mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Tuy nhiên, do luôn có hai diode phân cực ngược nên điện áp ngược K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin đặt lên mỗi diode khi phân cực ngược chỉ bằng một nửa so với trường hợp mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Điều này rất có ý nghĩa khi chọn linh kiện cho mạch. Mạch gim: Mạch ghim là mạch điện tử có chức năng hạn chế tín hiệu không cho vượt quá một ngưỡng nào đó. -Có hai loại mạch ghim : mạch ghim trên mạch ghim dưới. -Mạch ghim trên là mạch điện hạn chế không cho điện áp lớn hơn một ngưỡng nào đó, tức là khi điện áp lớn hơn ngưỡng đó, điện áp sẽ bị cắt. -Mạch ghim dưới là mạch điện hạn chế không cho điện áp nhỏ hơn một giá trị nào đó, tức là khi điện áp nhỏ hơn ngưỡng đó, điện áp sẽ bị cắt. Câu 4: Tranzito lưỡng cực(BJT): Cấu tạo, kí hiệu, nguyên lí làm việc, phân loại. Trả lời: Cấu tạo: Transistor lưỡng cực cấu tạo gồm các miền bán dẫn pha tạp p và n xen kẽ nhau, tùy theo trình tự sắp xếp các miền p và n mà ta có hai loại cấu trúc điển hình là npn và pnp như hình vẽ: Mũi tên bao giờ cũng được đặt giữa hai cực B và E. Chiều mũi tên cho biết transistor là loại npn hay pnp. Chiều mũi tên hướng từ p sang n K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc [...]... tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin c) Mạch trừ: K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin d) Mạch nhân tương tự: Mạch nhân tương... nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Câu 15: Vẽ sơ đồ và giải thích hoạt động mạch lọc thông thấp bậc 1 và mạch lọc thông thấp bậc 2(tích cực) Trả lời: K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin 1 Mạch lọc thông thấp bậc 1 tích cực: 2 Mạch lọc thông thấp bậc 2 tích cực K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường... ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin g) Mạch tạo hàm mũ: Để tạo hàm đối logarit ta mắc phần tử phi tuyến là điốt hay tranzito vào nhánh vào của IC khuếch đại thuật toán Mạch nguyên lý được biểu diễn trên hình K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin h) Mạch tạo hàm logarit K50 – ĐH Công nghệ thông. .. Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Trả lời: Khái niệm: Thực chất khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều của nguồn cung cấp, không chứa thông tin, được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thông tin, làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và không méo Phần tử. .. bằng biến áp cách ly điện áp một chiều giữa các K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin tầng mà còn làm tăng hệ số khuếch đại chung về điện áp hay dòng điện tuỳ thuộc vào biến áp tăng hay giảm áp Ưu điểm của mạch này là điện áp nguồn cung cấp cho cực C của tranzito lớn vì điện áp một chiều cuộn dây bé, do đó cho phép nguồn có điện áp thấp Ngoài ra... Khái niệm: Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tín hiệu biến đổi theo tin tức Để đơn giản, giả thiết tin tức uS và tải tin ut đều là dao động đềiu hoà và tần số tin tức biến thiên từ ωS min÷ ωSmax, ta có: Đồ thì miêu tả tín hiệu điều biên: K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Đồ thị thời gian của tin tức và tín hiệu điều biên khi m 0 và UBE < UCE | → UBC < 0 Lúc này điện trở của tranzito rất lớn cực E coi như hở mạch Dòng điện qua... đầu vào Mạch nhân điện áp lý tưởng có trở kháng vào hai cửa ZVX, ZVY = ∞ và trở kháng ra Zr= 0 Hệ số truyền đạt lý tưởng không phụ thuộc vào tần số và trị số các điện áp vào UX, UY nghĩa là k là một hằng số Mạch nhân thực hiện bởi mạch khuếch đại logarit và đối logarit có sơ đồ khối như hình sau: K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin e) Mạch vi... chiều trên điện trở RC Điện áp đó qua tụ CP2 đưa đến đầu ra của tầng tức là tới Rt Có thể thực hiện bằng hai phương pháp cơ bản là phương pháp đồ thị đối với chế độ một chiều và phương pháp giải tích dùng sơ đồ tương đương đối với chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin b) Tầng khuếch đại Colectơ chung (CC) Điện trở . thích hoạt động mạch lọc thông thấp và mạch lọc thông thấp bậc 2(tích cực). K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Câu 16: Khái niệm về. giữa công suất tín hiệu xoay chiều đưa ra tải Pr với công suất tiêu thụ nguồn cung cấp một chiều: P0. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin . và bán dẫn pha tạp loại n ghép tiếp xúc công nghệ với nhau. K50 – ĐH Công nghệ thông tin Trường ĐH – Tây Bắc Hoàng Tuấn Vũ Điện tử cho công nghệ thông tin Kí hiệu: A K Diode có hai cực: + Cực