Giáo trình Điện tử cơ bản (Phần 1)

 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
1 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 3 
1. Vật liệu bán dẫn ............................................................................................... 4 
1.1.Chất bán dẫn thuần ...................................................................................... 4 
1.2.Bán dẫn tạp................................................................................................... 4 
1.3.Mặt ghép n-p ............................................................................................... 5 
2. Linh kiện điện cơ bản ....................................................................................... 7 
2.1. Điện trở: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc .............................................. 7 
2.2. Tụ điện: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc ............................................. 18 
2.3. Cuộn điện cảm: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc .................................. 34 
3. Đi ốt .............................................................................................................. 42 
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đi ốt ...................................................... 42 
3.2. Các loại đi ốt ............................................................................................... 45 
4. Transistor ...................................................................................................... 48 
4.1. Cấu tạo nguyên lý hoạt động của transitor lưỡng cực ..................................... 48 
4.1.1. Cấu tạo của Transistor. .......................................................................... 48 
4.1.2. Nguyên tắc hoạt động của Transistor ..................................................... 48 
4.1.3 Ký hiệu & hình dạng của Transistor ...................................................... 50 
4.1.4. Cách xác định chân E, B, C của Transistor ............................................ 50 
4.1.5. Phương pháp kiểm tra Transistor .......................................................... 52 
4.1.6. Các thông số kỹ thuật ............................................................................ 54 
4.1.7. Cấp nguồn và định thiên cho Transistor ................................................. 56 
4.1.8. Ba cách mắc Transistor cơ bản .............................................................. 58 
4.2. Các loại transitor ......................................................................................... 61 
4.2.1. Transitor hiệu ứng trường (fet – field - effect transistor) ........................ 61 
4.2.2. Transistor trường điều khiển bằng tiếp xúc P - N (JFET) ....................... 62 
4.2.3. Transistor trường loại MOSFET ............................................................ 65 
4.2.4. Các sơ đồ mắc FET .............................................................................. 68 
5. Bộ vi xử lý ..................................................................................................... 69 
5.1. Khái niệm: ................................................................................................. 69 
5.2 Đơn vị xử lý trung tâm CPU: ..................................................................... 70 
5.3 Bộ nhớ:...................................................................................................... 71 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
2 
5.4 Cổng vào/ra song song ............................................................................... 71 
5.5 Cổng vào/ra nối tiếp ................................................................................... 71 
5.6 Bộ đếm / bộ định thời ................................................................................ 72 
5.7. Nguyên lý hoạt động của một vi xử lý .......................................................... 73 
CHƯƠNG 2: CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN .............................................. 79 
1. Mạch chỉnh lưu .............................................................................................. 79 
1.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu dòng điện xoay chiều ........ 79 
1.2.Các mạch chỉnh lưu cơ bản ........................................................................ 79 
2. Mạch khuyếch đại .......................................................................................... 81 
2.1.Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch khuyếch đại ..................................... 81 
2.2. Các loại mạch khuyếch đại .......................................................................... 81 
2.3. Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại ............................................... 82 
2.4.Các kiểu ghép tầng ..................................................................................... 84 
3. Mạch điều khiển ............................................................................................ 86 
3.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển điện tử....................... 86 
3.1.1 Nguyên lý mạch điều khiển điện tử: ........................................................ 86 
3.1.2 Nguyên lý mạch điều khiển tín hiệu: ....................................................... 87 
3.2. Các loại mạch điều khiển ............................................................................. 87 
CHƯƠNG 3: CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRONG Ô TÔ ......................... 92 
1.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha .............................................................................. 92 
2. Mạch điều khiển điện áp máy phát điện ........................................................... 92 
2.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động ...................................................................... 92 
2.2 Các loại mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện ............................................ 94 
3. Mạch điều khiển đánh lửa điện tử ................................................................. 101 
3.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động .................................................................... 101 
3.2 Các loại mạch điều khiển đánh lửa điện tử ................................................... 102 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 107 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
3 
LỜI NÓI ĐẦU 
Giáo trình “Điện tử cơ bản” được xây dựng và biên soạn trên cơ sở 
chương trình khung đào tạo nghề Công nghệ ô tô đã được nhà trường phê 
duyệt, dựa vào năng lực thực hiện của người giáo viên kỹ thuật lành nghề. 
Cuốn giáo trình Điện tử cơ bản này được biên soạn nhằm đáp ứng nhu 
cầu giảng dạy và học tập của sinh viên các trường Cao đẳng nghề và Trung cấp 
nghề, trên cơ sở chương trình khung của bộ và trên cơ sở đề cương chi tiết đã 
được nhà trường phê duyệt. Nội dung của môn học đã được cải tiến nhờ kinh 
nghiệm giảng dạy lâu năm của tác giả để phù hợp với thực tiễn đào tạo. 
Trong quá trình thực hiện biên soạn đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp 
thẳng thắn, khoa học và trách nhiệm của nhiều giảng viên chuyên ngành. Xong 
do điều kiện về thời gian và đây là lần đầu tiên biên soạn giáo trình dựa trên 
chương trình khung của Bộ đã ban hành, nên không thể tránh khỏi những thiếu 
sót nhất định. Rất mong nhận được những ý kiến tham gia đóng góp để giáo 
trình được hoàn thiện hơn, đáp ứng được yêu đào tạo kiến thức cơ bản cho học 
viên. 
Giáo trình Điện tử cơ bản đào tạo cho cấp trình độ lành nghề khối cao 
đẳng và công nhân kỹ thuật đã được hội đồng thẩm định của trường nghiệm thu, 
nhất trí đưa vào sử dụng và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các 
khóa đào tạo chính quy của nhà trường. 
 NHÓM BIÊN SOẠN 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
4 
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ 
 LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 
1. Vật liệu bán dẫn 
- Vật liệu bán dẫn là vật liệu có tính trung gian giữa vật liệu dẫn điện và vật liệu 
cách điện. 
 - Một vật liệu bán dẫn tinh khiết thì không dẫn điện vì có điện trở lớn. 
Nhưng pha thêm vào đó một tỉ lệ rất thấp các vật liệu thích hợp thì điện trở của 
bán dẫn giảm xuống rất rõ, trở thành vật liệu dẫn điện. 
 - Hai chất bán dẫn thông dụng là Germani(Ge) và Silíc(Si). 
1.1.Chất bán dẫn thuần 
Các nguyên tố thuộc nhóm IV trong 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 điện tử đó tham gia liên kết 
cộng hoá trị trong mạng tinh thể nên chúng không 
dẫn điện . Hình1.1 trình bày cấu trúc phẳng của 
mạng tinh thể Gecmani,trong đó mỗi nguyên tử đem 
4 điện tử ngoài cùng của nó góp với 4 điện tử của 4 
nguyên tử khác tạo thành các cặp điện tử hoá trị ( ký 
hiệu bằng dấu chấm đậm ). Khi được kích thích bằng năng lượng từ bên ngoài, 
một số điện tử có thể bứt ra khỏi liên kết và trở thành điện tử tự do dẫn điện như 
trong kim loại. mặt khác khi một êlectrôn được giải phóng khỏi liên kết thì ở 
trong tinh thể lại xuất hiện một chỗ trống thiếu electron liên kết, gọi là lỗ trống. 
Như vậy chất bán dẫn trở thành chất dẫn điện. Bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn 
thuần hay bán dẫn đơn chất. 
1.2.Bán dẫn tạp 
 Những bán dẫn thuần như trên dẫn điện không tốt. Để tăng khả năng dẫn 
điện của bán dẫn người ta trộn thêm tạp chất vào bán dẫn thuần để được bán dẫn 
mới có nồng độ các hạt dẫn cao gọi là bán dẫn tạp. Bán dẫn tạp có 2 loại là loại 
n và loại p 
Ge Ge
Ge Ge
Ge Ge
Ge
Ge
Ge
Hình 1.1. Cấu trúc mạng 
tinh thể Gecmani 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
5 
- Bán dẫn loại cho n 
 Nếu ta trộn tạp chất thuộc nhóm V của 
bảng hệ thống tuần hoàn Medeleep vào bán dẫn 
thuần thì một nguyên tử tạp chất với 5 nguyên 
tử lớp ngoài cùng sẽ có 4 điện tử tham gia liên 
kết với 4 nguyên tử bán dẫn, còn lại là một điện 
tử tự do. Ví dụ trên hình 1.2 là bán dẫn 
Gecmani (ký hiệu Ge) được trộn với asen (As). 
Tạp chất ở đây đã cho điện tử nên tạo thành bán dẫn loại “cho”, ký hiệu là n. Hạt 
dẫn điện (hay gọi là động tử)chính ở bán dẫn loại “cho” n là điện tử với mật độ 
nn. 
- Bán dẫn loại lấy p 
Nếu ta trộn vào vào bán dẫn thuần chất 
Indi (In) thuộc nhóm III của bảng tuần hoàn 
thì để tạo được 4 cặp điện tử liên kết hoá trị 
với 4 nguyên tử bán dẫn, ngoài 3 điện tử của 
một nguyên tử In sẽ có một điện tử của 
nguyên tử Ge lân cận được lấy vào. Chỗ mất 
điện tử sẽ tạo thành lỗ “trống” mang điện tích 
dương (hình 1.3). Các “lỗ trống ” được tạo thành hàng loạt sẽ dẫn điện như 
những điện tích dương. Bán dẫn loại này có tạp chất lấy điện tử nên gọi là 
bán dẫn loại “lấy” ký hiệu là p. ở đây hạt dẫn chính là “lỗ trống” với mật độ là 
pp. Cần nói thêm rằng trong bán dẫn loại cho n vẫn có lẫn hạt dẫn phụ là lỗ 
trống với nồng độ pn, trong bán dẫn loại “lấy” p vẫn có lẫn hạt dẫn phụ là điện 
tử với mật độ là nP. 
Nghĩa là pP nP và nn>pn. 
1.3.Mặt ghép n-p 
 Mặt ghép n-p là cơ sở để tạo nên hầu hết các dụng cụ bán dẫn và vi mạch. 
Vì vậy việc nghiên cứu bán dẫn là nghiên cứu các quá trình vật lý trong mặt 
ghép n-p. 
a. Sự hình thành mặt ghép n-p. 
Mặt ghép n-p được hình thành như sau: 
Ge Ge
Ge As
Ge Ge
Ge
Ge
Ge
®iÖn tö 
 tù do 
Hình 1.2. Cấu tạo bán dẫn loại n 
Ge Ge
Ge In
Ge Ge
Ge
Ge
Ge
lç trèng 
Hình 1.3. Chất bán dẫn loại p
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
6 
 Cho hai đơn tinh thể bán dẫn n và p tiếp xúc với nhau (bằng công nghệ đặc 
biệt). Trong bán dẫn loại n hạt dẫn chính là điện tử, hạt dẫn phụ là lỗ trống; 
trong bán dẫn loại p hạt dẫn chính là lỗ trống và hạt dẫn phụ là điện tử. Do có sự 
chênh lệch về nồng độ hạt dẫn cùng loại giữa hai khối bán dẫn nên điện tử từ lớp 
n khuếch tán sang lớp p và ngược lại lỗ trống từ lớp p khuếch tán sang lớp n. 
Sau khi các điện tử từ lớp n khuếch tán sang lớp p thì sẽ để lại bên n một lớp ion 
dương ở gần bờ của vùng tiếp xúc. Tương tự như vậy, các lỗ trống khuếch tán 
sang n sẽ tạo nên một lớp ion âm ở bên p gần bờ vùng tiếp xúc (hình 1.4a). Khi 
đạt trạng thái cân bằng, hai bên của mặt tiếp xúc đã hình thành hai miền điện 
tích trái dấu ( miền điện tích dương ở bán dẫn n, miền điện tích âm ở bán dẫn p). 
Người ta gọi chung miền điện tích này là miền điện tích không gian hay miền 
nghèo động tử vì hầu như không có động tử. Miền này có tính dẫn điện đặc biệt 
gọi là mặt ghép điện tử lỗ trống hay mặt ghép n-p. 
 Sự khuếch tán của điện tử và lỗ trống không phải diễn ra vô hạn. Khi hình 
thành hai lớp điện tử trái dấu thì nghiễm nhiên đã hình thành một điện trường 
hướng từ bán dẫn n sang bán dẫn p gọi là điện trường tiếp xúc Utx (hình 1.4a). 
 Bề dày của lớp nghèo động tử này là l 0 = l0P + l 0n ,phụ thuộc vào nồng độ 
tạp chất. Nếu nồng độ tạp chất ở hai miền là như nhau thì l 0P = l 0n. Thông 
thường một mặt ghép chế tạo với nồng độ lỗ trống ở p lớn hơn nồng độ điện tử ở 
n nên l 0n>>l 0P. Điện trường tiếp xúc Utx có chiều cản các hạt dẫn chính nhưng 
lại gây ra dòng trôi của các hạt dẫn phụ, có chiều ngược lại với chiều của dòng 
khuếch tán. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi dòng khuếch tán bằng dòng trôi 
thì dòng qua mặt ghép sẽ bằng không. Đến đây coi như đã hình thành xong mặt 
Hình 1.4 Mặt ghép n-p 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
7 
ghép n-p. Ở điều kiện tiêu chuẩn hiệu điện thế tiếp xúc cỡ 0,3V đối với bán dẫn 
Ge, cỡ 0,6V với bán dẫn Si. 
b. Phân cực mặt ghép bán dẫn bằng điện trường ngoài 
- Mặt ghép n-p phân cực thuận 
Nếu ta đấu lớp p với cực dương, lớp n với cực âm của một điện trường 
ngoài như hình 1.4b thì mặt ghép n-p được phân cực thuận. Lúc này sự cân bằng 
của dòng khuếch tán và dòng trôi Ikt=Itrbị phá vỡ. Điện trường ngoài có chiều 
ngược với điện trường tiếp xúc Utx. Nguồn ngoài lúc này chủ yếu sẽ đặt lên vùng 
mặt ghép l 0 vì điện trở khối của vùng này lớn, làm cho dòng khuếch tán tăng 
lên. Người ta nói rằng mặt ghép n-p thông (hoặc mở) và sẽ có hiện tượng phun 
các hạt dẫn chính qua miền tiếp xúc l 0. Trong khi đó dòng trôi do Utxgây ra là 
không đáng kể vì Utx giảm do điện trường ngoài tác động ngược chiều. Bề rộng 
của miền tiếp xúc co lại l<l 0. 
- Mặt ghép n-p phân cực ngược 
 Nếu ta đổi chiều nguồn ngoài như ở hình 1.4c thì trường ngoài sẽ cùng 
chiều với trường tiếp xúc làm dòng khuếch tán giảm, dòng trôi tăng. Tuy nhiên 
dòng trôi chỉ tăng chút ít vì nồng độ của các hạt dẫn phụ nhỏ, tạo thành một 
dòng ngược nhỏ. Lúc này có thể coi là mặt ghép đóng (ngắt) với bề rộng của 
miền tiếp xúc lúc này tăng lên l>l 0. 
Như vậy mặt ghép n-p dẫn điện theo một chiều như một van điện, khi được 
phân cực thuận thì dòng thuận lớn, khi phân cực ngược thì dòng ngược rất nhỏ. 
2. Linh kiện điện cơ bản 
2.1. Điện trở: Cấu tạo ... c tăng lên 01 đơn vị (trong chế độ đếm tiến/đếm lên) hay 
giảm đi 01 đơn vị (trong chế độ đếm lùi/đếm xuống). 
Xung nhịp đưa vào đếm có thể là một trong hai loại: Xung nhịp bên trong 
IC. Đó là xung nhịp được tạo ra nhờ kết hợp mạch dao động bên trong IC và các 
linh kiện phụ bên ngoài nối với IC. Ta có thể ví đó là “nhịp tim” để toàn bộ các 
phần cứng bên trong vi xử lý (bao gồm cả CPU và các ngoại vi) có thể hoạt 
động được. Trong trường hợp sử dụng xung nhịp loại này, người ta gọi là các bộ 
định thời (timers). Do xung nhịp bên loại này thường đều đặn nên ta có thể dùng 
để đếm thời gian một cách khá chính xác. Xung nhịp bên ngoài IC. Đó là các tín 
hiệu lôgic thay đổi liên tục giữa 02 mức 0-1 và không nhất thiết phải là đều đặn. 
Trong trường hợp này người ta gọi là các bộ đếm (counters). Ứng dụng phổ biến 
của các bộ đếm là đếm các sự kiện bên ngoài như đếm các sản phầm chạy trên 
băng chuyền, đếm xe ra/vào kho bãi 
Một khái niệm quan trọng cần phải nói đến là sự kiện “tràn” (overflow). 
Nó được hiểu là sự kiện bộ đếm đếm vượt quá giá trị tối đa mà nó có thể biểu 
diễn và quay trở về giá trị 0. Với bộ đếm 8 bit, giá trị tối đa là 255 và là 65535 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
73 
với bộ đếm 16 bit. Ngoài các phần cứng nêu trên còn phải kể đến một khối lôgic 
khác là khối giao tiếp bus. Khối này có chức năng ghép nối giữa các bus bên 
trong chip và các chân đưa ra ngoài chip. Mục đích của việc đưa các tín hiệu địa 
chỉ, dữ liệu và điều khiển ra ngoài là nhằm mở rộng khả năng phối ghép thêm 
của vi xử lý với các ngoại vi khác (chủ yếu là các bộ nhớ ngoài) ngoài các ngoại 
vi được tích hợp trên IC. Thông thường thì số lượng các đường tín hiệu là giữ 
nguyên khi đưa ra ngoài chip, tuy nhiên trong một số trường hợp số lượng các 
đường tín hiệu có thể nhỏ hơn số lượng thực bên trong (ví dụ như trường hợp 
của vi xử lý 8088, bus dữ liệu bên trong là 16 bit nhưng đưa ra ngoài chỉ có 8 
bit). Khi đưa ra ngoài, các tín hiệu địa chỉ và dữ liệu có thể được ghép với nhau 
(cùng sử dụng chung một số chân nào đó) hoặc được tách riêng (tín hiệu địa chỉ 
dùng một số chân, tín hiệu dữ liệu dùng một số chân khác). Người ta thường 
“dồn kênh” (multiplex), tức là ghép chức năng, giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu 
để giảm thiểu số chân cần thiết. Trong trường hợp này, tín hiệu địa chỉ sẽ xuất 
hiện trước, sau đó là tín hiệu dữ liệu trên cùng một tập hợp các đường tín hiệu. 
Để tách được 2 loại tín hiệu đó thì nhà sản xuất cung cấp cho người sử dụng một 
đường tín hiệu điều khiển có tên là tín hiệu chốt địa chỉ (thường ký hiệu là 
ALE). Tín hiệu này sẽ tích cực khi tín hiệu địa chỉ xuất hiện và không tích cực 
khi tín hiệu dữ liệu xuất hiện trên bus. Các IC thích hợp với việc tách tín hiệu 
địa chỉ và dữ liệu là các IC thuộc họ 74xx373/374 hoặc 74xx573/574. 
5.7. Nguyên lý hoạt động của một vi xử lý 
Trước hết, ta hiểu khái niệm được nhắc tới trong kỹ thuật vi xử lý “không 
gian địa chỉ”. Nó được hiểu là số lượng địa chỉ mà CPU có thể phân biệt được. 
Trong một bộ nhớ có rất nhiều ô nhớ và CPU thường phải truy nhập (ghi hoặc 
đọc) đến từng ô nhớ cụ thể, do đó CPU tất nhiên phải phân biệt được các ô nhớ 
riêng rẽ với nhau. Mỗi ô nhớ cần phải có một địa chỉ gắn với nó. Địa chỉ này chỉ 
dành riêng cho ô nhớ đó, không trùng với địa chỉ của một ô nhớ nào khác, khi 
truy nhập tới địa chỉ đó tức là truy nhập đến ô nhớ đó. Ngoài ô nhớ, trong vi xử 
lý còn có một số phần cứng khác cũng cần có một địa chỉ dành riêng cho nó như 
các thanh ghi điều khiển, các thanh ghi dữ liệu,Thường thì hầu như tất cả 
những phần cứng cần được truy nhập hay tác động đến đều phải được gắn với 
một hay nhiều địa chỉ. Lấy ví dụ, để có thể giao tiếp và điều khiển một bộ đếm 
(timer/counter), CPU cần phải tác động đến các thanh ghi quy định chế độ hoạt 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
74 
động, thanh ghi chứa số đếm của bộ đếm đó. Các thanh ghi này đều có địa chỉ 
gán riêng cho chúng và nhờ các địa chỉ đó mà CPU có thể ghi/đọc giá trị của các 
thanh ghi, qua đó tác động lên bộ đếm.Vi xử lý hoạt động theo một số nguyên 
tắc cơ bản sau: 
 - Các thao tác tính toán xử lý sẽ được vi xử lý, hay nói đúng hơn là CPU, 
thực hiện theo các chỉ dẫn (chính là các lệnh) đặt trong bộ nhớ chương trình. 
Đương nhiên trong bộ nhớ chương trình không có những chỉ dẫn kiểu như “hãy 
đưa điện áp +5VDC ra chân cổng A!” hay “dừng cái bộ đếm đó lại, đừng cho nó 
đếm thêm một xung nhịp nào nữa!” hay “hãy tạm thời chờ ở đây cho đến khi 
nào điện áp tại chân B có giá trị lôgic bằng 0!”. Đó là ngôn ngữ của con người, 
các vi xử lý không nghe được và đương nhiên không hiểu được những câu đó, 
chúng chỉ có thể nhận biết được hai và chỉ hai giá trị lôgic trái ngược nhau mà 
thôi. Hai giá trị lôgic trái ngược nhau có thể là đen-trắng, không-có, cao-
thấp,Điều đó không quan trọng, cái quan trọng là về mặt vật lý (điện học), 
nhờ một cơ chế nào đó mà khi đọc nội dung của bộ nhớ hay đọc giá trị lôgic của 
một cổng vào ra, vi xử lý có thể phân biệt được khi nào giá trị đọc được là giá trị 
lôgic thứ nhất và khi nào thì không phải thế. Theo truyền thống người ta quy 
định chung rằng các giá trị lôgic đó là 0 và 1. Biểu thị các giá trị lôgic đó theo 
quy ước lôgic dương là điện áp cao (xấp xỉ +5VDC) cho giá trị 1 và điện áp thấp 
(xấp xỉ 0VDC) cho giá trị 0. Như vậy, thay vì nói với vi xử lý rằng “hãy đưa ra 
giá trị lôgic 1 tại chân cổng A!”, người ta mã hoá câu nói đó thành một chuỗi 
các bit lôgic 0-1 (ví dụ 00001010 chẳng hạn) rồi đặt trong bộ nhớ chương trình 
của IC. CPU khi cấp nguồn nuôi sẽ đọc và tất nhiên nó hiểu cái chuỗi 0-1 đó có 
nghĩa là gì và nó sẽ thực hiện theo ý nghĩa của lệnh nó dịch ra từ chuỗi 0-1 đó. 
- Việc thực hiện các lệnh sẽ diễn ra tuần tự (lệnh ở địa chỉ thấp hơn được 
thực hiện trước) bắt đầu từ địa chỉ reset. Địa chỉ reset là địa chỉ của bộ nhớ 
chương trình mà tại đó, sau khi được cấp nguồn nuôi, CPU sẽ bắt đầu đọc và 
thực hiện theo chỉ dẫn được mã hóa đặt tại đó. Mỗi loại vi xử lý có một địa chỉ 
reset riêng (thường là từ 0000H) do nhà sản xuất quy định. 
- Các lệnh được thực hiện tuần tự là nhờ có thanh ghi “bộ đếm chương 
trình”(PC). Thanh ghi này chứa địa chỉ của ô nhớ chứa mã của lệnh tiếp theo sẽ 
được thực hiện. Khi CPU tìm nạp được mã của lệnh n, thanh ghi PC sẽ tự động 
tăng lên 1 đơn vị để trở vào ô nhớ chứa mã của lệnh (n+1). 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
75 
 - CPU thực hiện một lệnh theo các bước nhỏ. Thường thì các bước đó 
bao gồm: tìm nạp mã lệnh (fetch-tức là truy cập bộ nhớ chương trình, đọc lấy 
giá trị tại ô nhớ có địa chỉ trỏ bởi thanh ghi PC, lưu vào một thanh ghi chuyên 
dùng chứa mã lệnh trong CPU), giải mã lệnh (decode-giải mã giá trị đã lấy được 
và đang đặt trong thanh ghi chứa mã lệnh trong CPU), cuối cùng là thực hiện 
lệnh (execute-thực hiện chỉ dẫn được giải mã ra từ mã lệnh đọc được). Những vi 
xử lý đầu tiên được thiết kế với phương thức thực hiện lệnh một cách thuần 
“tuần tự”, nghĩa là thực hiện tuần tự 3 bước đối với lệnh thứ n rồi mới thực hiện 
3 bước tiếp theo của lệnh thứ (n+1). 
Sau này, các vi xử lý được thiết kế với CPU được module hóa thành từng 
phần riêng biệt có hoạt động khá độc lập với nhau, do đó mà cấu trúc xử lý 
đường ống (pipeline) ra đời. Với cấu trúc này, các bước nhỏ trong việc thực hiện 
các lệnh sẽ được gối lên nhau, trong khi một phần cứng của CPU thực hiện bước 
3 (thực hiện lệnh) của lệnh n thì một phần cứng khác của CPU thực hiện việc 
giải mã lệnh tiếp theo (lệnh thứ n+1), và đồng thời một phần cứng khác nữa 
trong CPU tìm nạp mã của lệnh thứ (n+2). 
Với cấu trúc xử lý đường ống, tốc độ xử lý của CPU đã được nâng cao rõ 
rệt và tất cả những vi xử lý ngày nay đều được thiết kế với CPU theo cấu trúc xử 
lý này. 
- Ngăn xếp (Stack): Là một đoạn bộ nhớ (thường đặt trong RAM) dùng để 
chứa địa chỉ trở về của trong các trường hợp chương trình con hoặc chương trình 
phục vụ ngắt được gọi. Ngoài ra ngăn xếp còn dùng để lưu các dữ liệu tạm thời. 
Ngăn xếp hoạt động theo cơ chế “vào sau ra trước” (LIFO-Last In First Out). 
Thanh ghi con trỏ ngăn xếp (SP-Stack Pointer) là thanh ghi có nội dung là địa 
chỉ của ô nhớ trên cùng của ngăn xếp. Giá trị của SP được tăng giảm một cách 
tự động. Ngăn xếp là phần cứng vô cùng quan trọng trong vi xử lý, nó tham gia 
vào các thao tác rẽ nhánh (trừ thao tác nhảy) của chương trình. Người lập trình 
phải hết sức cẩn thận khi gán giá trị khởi tạo cho SP để tránh sự cố tràn ngăn 
xếp hoặc ngăn xếp trùng với các vùng nhớ lưu dữ liệu khác. Khi xảy ra một 
trong các sự cố trên, sẽ không có cách nào kiểm soát được hoạt động của vi xử 
lý và có thể gây thiệt hại lớn đối với hệ thống. Giống như một trò chơi, khi đang 
chơi và vì một lý do nào đó phạm vào một trong hai lỗi đó, tất cả những gì sẽ 
nhận được trên màn hình là dòng chữ “GAME OVER”! 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
76 
- Vậy thế nào là địa chỉ trở về? Như đã nói ở trên, vi xử lý thực hiện các 
lệnh một cách tuần tự: lệnh 1, lệnh 2,, lệnh n, lệnh n+1,Tuy nhiên đôi khi 
nó gặp phải một lệnh gọi chương trình con và do đó phải chuyển sang thực hiện 
chương trình con đó. Đoạn mã lệnh của chương trình con thường nằm ở một nơi 
khác trong bộ nhớ chương trình, tức là có địa chỉ không liên tiếp với lệnh gọi 
chương trình con. Nhắc lại rằng thanh ghi PC lúc này đang chứa địa chỉ của lệnh 
tiếp sau lệnh gọi chương trình con. CPU chỉ biết thực hiện những gì có tại địa 
chỉ chứa trong PC, do vậy mà PC cần phải được nạp giá trị mới là địa chỉ của 
mã lệnh đầu tiên của chương trình con. Việc nạp giá trị mới cho PC được thực 
hiện một cách tự động khi bạn gọi một chương trình con, ngoài ra địa chỉ của 
lệnh tiếp sau lệnh gọi chương trình con trong chương trình chính cũng được tự 
động lưu lại để sau khi thực hiện xong chương trình con, CPU sẽ có thể quay lại 
thực hiện tiếp chương trình chính một cách đúng chỗ, tuần tự như không có 
chuyện gì xảy ra. Nơi lưu giữ một cách tự động địa chỉ trở về (địa chỉ của lệnh 
tiếp sau lệnh gọi chương trình con) ấy chính là ngăn xếp. Người ta thực hiện 
việc chia chương trình chính thành các chương trình con (là các đoạn chương 
trình thực hiện một nhiệm vụ cụ thể) để dễ dàng cho việc lập trình và dò lỗi. Bạn 
sẽ dần có được kỹ năng chia nhỏ chương trình chính thành các chương trình con 
một cách hợp lý trong quá trình lập trình cho vi xử lý. 
- Ngăn xếp cũng có vai trò tương tự như đối với ngắt. Vậy ngắt là gì? Đó 
là những yêu cầu do các ngoại vi (là các phần cứng tích hợp trên IC hoặc các tác 
động từ bên ngoài) gửi tới CPU nhằm đòi hỏi những đáp ứng nhất định. Mục 
đích của việc thiết kế cơ chế ngắt trong vi xử lý là nhằm tiết kiệm thời gian cho 
CPU. Trong hầu hết các trường hợp, vi xử lý cần phải thực hiện nhiều nhiệm vụ 
trong thời gian rất ngắn và liên tục. Để có thể đáp ứng kịp thời với các sự kiện 
cần xử lý, CPU có thể tiến hành thăm dò polling) liên tục các sự kiện để xem khi 
nào chúng xảy ra thì xử lý, đáp ứng lại. Tuy nhiên nếu làm vậy thì lãng phí rất 
nhiều thời gian của CPU trong khi còn có rất nhiều nhiệm vụ khác đang chờ 
được thực hiện, ngoài ra CPU không thể thăm dò nhiều sự kiện cùng một lúc 
được. Người ta tạo ra ngắt để CPU không phải thăm dò liên tục một hay nhiều 
sự kiện đó. Bằng cách ghép các sự kiện cần đáp ứng với các cơ chế ngắt khác 
nhau, khi một sự kiện nào đó xảy ra, phần cứng phụ trách ngắt tích hợp trên 
CPU sẽ tự động báo cho CPU biết rằng sự kiện đã xảy ra. CPU sẽ dừng công 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
77 
việc đang làm lại (nhưng phải thực hiện xong lệnh đang được thực hiện, dù mới 
chỉ ở giai đoạn tìm nạp mã lệnh), và chuyển sang đáp ứng bằng cách thực hiện 
chương trình phục vụ ngắt tương ứng. Đáp ứng xong, tức là xử lý xong sự kiện 
gây ra ngắt, CPU sẽ tiếp tục quay lại làm tiếp công việc đang dang dở (đương 
nhiên là nhờ hoạt động của ngăn xếp). Nói đến ngắt không thể không nói đến 
mức ưu tiên của các loại ngắt khác nhau. Có 02 loại mức ưu tiên ngắt cơ bản là 
ưu tiên giữa các ngắt xảy ra đồng thời (ngắt A và ngắt B xảy ra đồng thời cùng 
một lúc) và ưu tiên giữa các ngắt xảy ra khác thời điểm (đang thực hiện chương 
trình phục vụ ngắt A thì lại xảy ra ngắt B). Trong cả hai trường hợp, ngắt có 
mức ưu tiên cao hơn sẽ luôn được phục vụ ngay lập tức. Tùy loại vi xử lý mà 
mức ưu tiên có thể thay đổi được linh hoạt hoặc cố định. 
 - Khác với chương trình con, thời điểm thực hiện chương trình phục vụ 
ngắt trong hầu hết các trường hợp là nằm ngoài sự kiểm soát của người lập trình 
do ngắt có thể xảy ra bất kỳ thời điểm nào, khi CPU đang thực hiện bất kỳ một 
lệnh nào trong chương trình chính. Vì thế cơ chế hoạt động một cách tự động 
của ngăn xếp là không thể thiếu trong một vi xử lý. Cũng vì thế mà cần phải 
xem xét kỹ lưỡng việc sử dụng các tài nguyên (thanh ghi, ô nhớ, biến, thậm chí 
là các ngoại vi) của các chương trình phục vụ ngắt để tránh tranh chấp với 
chương trình chính. Thông thường thì khi vào đầu chương trình phục vụ ngắt, 
người ta lưu lại những tài nguyên dùng chung đó trước khi thay đổi chúng. Kết 
thúc chương trình phục vụ ngắt, các tài nguyên sẽ được khôi phục lại giá trị của 
chúng trước khi trở về chương trình chính. Thực hiện các thao tác lưu trữ và 
khôi phục này đương nhiên liên quan đến ngăn xếp, chỉ có điều không phải thực 
hiện một cách tự động bởi CPU mà phải do người lập trình chủ động thực hiện 
bằng các lệnh. Người lập trình phải quyết định cất những gì và lấy ra những gì! 
Cũng phải chú ý đến cơ chế hoạt động “vào sau ra trước” của ngăn xếp và cất đi 
bao nhiêu thì phải lấy ra bấy nhiêu. Nếu không bạn sẽ phạm phải một lỗi tương 
tự như tràn ngăn xếp và chỉ có Chúa mới biết được chuyện gì sẽ xảy ra khi địa 
chỉ trở về không được nạp đúng vào thanh ghi PC. Một trong những tài nguyên 
hay bị thay đổi khi thực hiện chương trình phục vụ ngắt là các cờ trạng thái của 
CPU. Đó là các bit thể hiện trạng thái hiện thời của CPU và của kết quả thực 
hiện các lệnh. Các cờ này thường được ghép với nhau thành một thanh ghi và 
được gọi là thanh ghi trạng thái. 
 Giáo trình: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 
78 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 1: Hãy trình bày công dụng của các dụng cụ cụ cầm tay trong nghề điện tử. 
Câu 2: Hãy trình bày cách sử dụng các dụng cụ cụ cầm tay trong nghề điện tử. 
Câu 3: Hãy trình bày tác dụng, cấu tạo, ký hiệu quy ước, quy luật mã màu, mã 
ký tự biểu diễn trị số của điện trở, cuộn dây và tụ điện. 
Câu 4: Trình bày cấu tạo, ký hiệu quy ước và nguyên lý làm việc của điốt. 
Câu 5: Trình bày cấu tạo, ký hiệu quy ước và nguyên lý làm việc của transistor. 
Câu 6: Vẽ các kiểu mạch định thiên cơ bản của transistor. 
Câu 7: Trình bày cách xác định chủng loại, cực tính và chất lượng của 
transistor.