Giáo trình Kỹ thuật điện tử

Kü thuËt ®iÖn tö 
 Biên soạn: Nguyễn Thành Trung 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 1 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Chương I : Mở đầu 
1.1 Vị trí môn học 
Kỹ thuật điện tử và tin học là một ngành mũi nhọn mới phát triển. Trong một số 
khoảng thời gian tương đối ngắn, từ ngày ra đời tranzito ( 1948 ), nó đã có những tiến 
bộ nhảy vọt, mang lại nhiều thay đổi lớn và sâu sắc trong hầu hết mọi lĩnh vựckhác nhau 
của đời sống, dần trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất của cách mạng kỹ 
thuật trình độ cao( mà điểm trung tâm là tự động hoá từng phần hoặc hoàn toàn, tin học 
hoá, vphương pháp công nghệ và vật liệu mới). 
1.2 Các đại lượng, khái niệm cơ bản khi phân tích mạch điện 
1.2.1 Điện áp và dòng điện 
a) Điện áp 
Điện áp là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện.Thường một 
nào đó của mạch điện được chọn làm điểm gốc tại đó điện thế bằng không, hiệu điện thế 
của một điểm bất kì trong mạch điện so với điểm đó có thể âm hoặc dương và được gọi 
là điện áp tại điểm đó. 
b) Dòng điện 
 Khái niệm dòng điện là biểu hiện trạng thái chuyển động của các hạt mang điện 
trong vật chất do tác động của trường hay do tồn tại một gradien nồng độ hạt theo không 
gian 
Dòng điện trong mạch có chiều chuyển động từ nơi có điện thế cao đến nơi có 
điện thế thấp và do vậy ngược chiều với chiều chuyển động của điện tử. 
Nhận xét: 
-Điện áp luôn được đo giữa hai điểm khác nhau của mạch điện trong khi dòng điện được 
xác định chỉ tại một điểm của mạch. 
-Để bảo toàn điện tích tổng các giá trị dòng điện đi vào một điểm của mạch luôn bằng 
tổng các giá trị dòng điện đi ra khỏi điểm đó (quy tắc nút với dòng điện). 
-Điện áp giữa hai điểm A và B khác nhau của mạch nếu đo theo mọi nhánh bất kì có 
điện trở khác không nối giữa A và B là giống nhau. 
1.2.2 Tính chất điện của một phần tử 
a) Định nghĩa 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 2 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Tính chất điện của phần tử bất kì trong một mạch điện được thể hiện qua mối 
quan hệ tương hỗ giữa điện áp V trên hai đầu phần tử và dòng điện I chạy qua nó và 
được định nghĩa là điện trở (hay điện trở phức-trở kháng) của phần tử. 
-Nếu mối quan hệ này là tỉ lệ thuận 
V = R.I 
ở đây R là hằng số tỉ lệ được gọi là điện trở của phần tử và phần tử tương ứng được gọi 
là một điện trở thuần. 
-Nếu điện áp trên phần tử tỉ lệ với tốc độ biến đổi theo thời gian của dòng điện trên nó, 
tức là: 
dt
dILV = (ở đây L là một hằng số tỷ lệ) 
ta có phần tử là môt cuộn dây có điện cảm L. 
-Nếu dòng điện trên phần tử tỉ lệ với tốc độ biến đổi theo thời gian của điện áp trên nó, 
tức là : 
dt
dVCI = (ở đây C là một hằng số tỷ lệ) 
ta có phần tử là một tụ điện có giá trị điện dung là C. 
-Ngoài các quan hệ nêu trên trong thực tế còn tồn tại nhiều quan hệ tương hỗ đa dạng và 
phức tạp giữa điện áp và dòng điện trên một phần tử. Các phần tử này gọi chung là các 
phần tử không tuyến tính. 
c) Một số tính chất quan trọng của phần tử tuyến tính: 
-Đặc tuyến Vôn-Ampe (thể hiện quan hệ V(I) ) là một đường thẳng; điện trở là một đại 
lượng có giá trị không đổi ở mọi điểm 
-Tuân theo nguyên lý chồng chất 
-Không phát sinh các thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu xoay chiều ( không 
gây méo phi tuyến ). 
Ứng dụng 
 Các phần tử tuyến tính (R, L, C), có một số ứng dụng quan trọng sau: 
-Điện trở luôn là con số đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng (chủ yếu dưới dạng nhiệt ) 
và là thông số không quán tính 
-Mức tiêu hao năng lượng được đánh giá bằng công suất trên nó : 
R
VRIIVP
2
2. === 
-Cuộn dây và tụ điện là các phần tử cơ bản không tiêu hao năng lượng và có quán tính 
-Chúng đặc trưng cho hiện tượng tích luỹ năng lượng từ trường, hay điện trường của 
mạch khi có dòng điện hoặc điện áp biến thiên qua chúng 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 3 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Giá trị điện trở tổng cộng của nhiều điện trở nối tiếp nhau luôn lớn hơn của từng cái và 
có tính chất cộng tuyến tính. 
-Điện dẫn của nhiều điện trở mắc song song với nhau luôn lớn hơn điện dẫn riêng rẽ của 
từng cái và cũng có tính chất cộng tuyến tính 
-Có thể thực hiện chia nhỏ một điện áp (hay dòng điện) hay còn gọi là thực hiện dịch 
mức điện thế ( hay mức dòng điện ) giữa các điểm khác nhau của mạch bằng cách nối 
nối tiếp hay song song các điện trở. 
-Trong cách nối nối tiếp, điện trở nào lớn hơn sẽ quyết định giá trị chung của dãy. 
Ngược lại, trong cách nối song song, điện trở nào nhỏ hơn sẽ quyết định. 
-Việc nối nối tiếp hay song song các cuộn dây dẫn sẽ dẫn tới kết quả tương tự như đối 
với các điện trở: sẽ làm tăng ( hay giảm ) trị số điện cảm chung. 
-Đối với tụ điện khi nối song song chúng, điện dung tổng cộng tăng: 
 Css = C1 + C2 + C3+........+Cn. 
-Còn khi mắc nối tiếp thì : 
 1/Cnt = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ......+1/Cn. 
-Nếu nối nối tiếp hay song song R với L hoặc C sẽ dẫn nhận được một kết cấu mạch 
điện có tính chất chọn lọc tần số ( trở kháng chung phụ thuộc vào tần số, gọi là các 
mạch lọc tần số ). 
-Nếu nối nối tiếp hay song song L với C sẽ dẫn tới một kết cấu mạch vừa có tính chất 
chọn lọc tần số, vừa có khả năng thực hiện quá trình trao đổi qua lại giữa hai dạng năng 
lượng điện-từ trường, tức là kết cấu có khả năng phát sinh dao động điện áp hay dòng 
điện nếu ban đầu được một nguồn năng lượng ngoài kích thích 
1.2.3 Nguồn điện áp và nguồn dòng điện 
a) Nguồn sức điện động 
Nếu một phần tử tự nó hay khi chịu các tác động không có bản chất điện từ, có 
khả năng tạo ra một điện áp hay dòng điện ở một điểm nào đó của mạch điện thì nó 
được gọi là một nguồn sức điện động (s. đ. đ ). 
Hai thông số đặc trưng cho một nguồn s.đ.đ là: 
+Giá trị điện áp hai đầu lúc hở mạch ( khi không nối với bất kì một phần từ nào khác 
đến hai đầu của nó ) gọi là điện áp lúc hở mạch của nguồn và kí hiệu là Uhm
+Giá trị dòng điện của nguồn đưa ra mạch ngoài lúc mạch ngoài dẫn điện hoàn toàn: gọi 
là giá trị dòng điện ngắn mạch của nguồn kí hiệu là (Ingm). 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 4 
Kü thuËt ®iÖn tö 
 Một nguồn sức điện động được coi là lý tưởng nếu điện áp hay dòng điện do nó 
cung cấp cho mạch ngoài không phụ thuộc vào tính chất của mạch ngoài(mạch tải) 
Nguồn dòng điện, điện áp 
 Trên thực tế với những tải có giá trị khác nhau, điện áp trên hai đầu hay dòng 
điện do nó cung cấp có giá trị khác nhau và phụ thuộc vào tải. Điều đó chứng tỏ bên 
trong nguồn có xảy ra quá trình biến đổi dòng điện cung cấp thành giảm áp trên chính 
nó, nghĩa là tồn tại điện trở bên trong gọi là điện trở trong của nguồn kí hiệu là Rng
ngm
hm
ng I
VR = 
Nếu gọi V và I là các giá trị điện áp và dòng điện do nguồn cung cấp khi có tải hữu hạn 
thì ∞<< tR0
I
VVR hmng
−= suy ra I
R
VI
ng
ngm += 
Từ các hệ thức trên ta đi tới nhận xét sau: 
-Nếu thì ta có , khi đó nguồn sức điện động là một nguồn điện áp lý 
tưởng. 
0→ngR hmVV →
-Nế thì ta có , khi đó nguồn sức điện động là dạng một nguồn dòng lý 
tưởng. 
∞→ngR ngmII →
-Một nguồn sức điện động trên thực tế được coi là nguồn điện áp hay nguồn dòng điện 
tuỳ theo bản chất cấu tạo của nó để giá trị Rng là nhỏ hay lớn. Việc đánh giá Rng tuỳ 
thuộc tương quan giữa nó với giá trị điện trở toàn phần của mạch tải nối với hai đầu của 
nguồn. 
1.2.4 Biểu diễn mạch điện bằng các kí hiệu và hình vẽ 
Có nhiều cách biểu diễn một mạch điện tử, trong đó có cách biểu diễn bằng sơ đồ 
gồm tập hợp các kí hiệu quy ước hay kí hiệu tương đương của các phần tử được nối với 
nhau theo một cách nào đó. Khi biểu diễn như vậy xuất hiện một số yếu tố hình học cần 
làm rõ khái niệm đó là: 
• Nhánh (của sơ đồ mạch) là một bộ phận của sơ đồ, trong đó chỉ bao gồm các 
phần tử nối tiếp nhau, qua nó chỉ có một dòng điện duy nhất. 
• Nút là một điểm của mạch chung cho từ 3 nhánh trở lên. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 5 
Kü thuËt ®iÖn tö 
• Vòng là một phần của mạch bao gồm một số nút và một số nhánh lập thành một 
đường kín mà dọc theo nó mỗi nhánh và nút phải và chỉ gặp một lần ( trừ nút được chọn 
làm điểm xuất phát ). 
• Cây là một phần của mạch bao gồm toàn bộ số nút và nhánh nối giữa các nút đó 
nhưng không tạo nên một vòng kín nào. Các nhánh của cây được gọi là nhánh cây, các 
nhánh còn lại của mạch không thuộc cây được gọi là bù cây. 
1.3 Tính chất của tin tức, tín hiệu và phân loại tín hiệu theo thời gian 
1.3.1 Tin tức 
-Tin tức được hiểu là nội dung chứa đựng bên trong một sự kiện, một biến cố hay một 
quá trình nào đó (gọi là nguồn tin). 
-Tính chất quan trọng nhất của tin tức là nó mang ý nghĩa xác suất thống kê, thể hiện ở 
các mặt sau: 
+Nội dung chứa đựng ở trong một sự kiện càng có ý nghĩa lớn (ta nói sự kiện có lượng 
tin tức cao) khi nó xảy ra càng bất ngờ, càng ít chờ đợi. Nghĩa là lượng tin có độ lớn tỷ 
lệ với độ bất ngờ hay tỉ lệ nghịch với xác suất xuất hiện của sự kiện và có thể dùng xác 
suất là mức đo lượng tin tức 
+Mức đo chắc chắn của tin tức càng cao khi cùng một nội dung được lặp đi lặp lại (về 
cơ bản ) nhiều lần, ta nói tin tức còn có tính chất trung bình thống kê phụ thuộc vào mức 
độ hỗn loạn của nguồn tin, của môi trường truyền tin và cả nơi nhận tin, vào tất cả khả 
năng gây sai nhầm có thể của một hệ thống thông tin. 
-Tin tức không tự nhiên sinh ra hoặc mất đi mà chỉ là một biểu hiện của các quá trình 
chuyển hoá năng lượng hay quá trình trao đổi năng lượng giữa hai dạng vật chất và 
trường. 
1.3.2 Tín hiệu 
Định nghĩa, phân loại 
-Tín hiệu là khái niệm để mô tả các biểu hiện vật lý của tin tức 
-Các biểu hiện này đa dạng và thường được phân chia làm hai nhóm: 
 +Có bản chất điện từ 
 +Không có bản chất điện từ 
-Có thể coi tín hiệu nói chung là một lượng vật lý biến thiên theo thời gian và biểu diễn 
nó dưới dạng một hàm số hay đồ thị theo thời gian là thích hợp hơn cả. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 6 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Nếu biểu thức theo thời gian của một tín hiệu là s(t) thoả mãn điều kiện s(t) = s(t+T) 
với mọi t ở đây T là một hằng số thì s(t ) được gọi là một tín hiệu tuần hoàn theo thời 
gian. Giá trị nhỏ nhất trong tập thoả mãn điều kiện s(t) = s(t+T) gọi là chu kì của s(t) 
 Ví dụ: Tín hiệu hình sin là tín hiệu tuần hoàn: 
-Cũng có thể chia tín hiệu theo cách khác thành hai dạng cơ bản là biến thiên liên tục 
theo thời gian ( tín hiệu tương tự ) hay biến thiên không liên tục theo thời gian ( tín hiệu 
xung số – Digital ) 
Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian 
-Độ dài và trị trung bình của tín hiệu 
 +Độ dài của tín hiệu là khoảng thời gian tồn tại của nó ( từ lúc bắt đầu xuất hiện 
đến lúc mất đi ). 
 +Nếu tín hiệu s(t) xuất hiện lúc t0 có độ dài là ? thì giá trị trung bình của s(t) kí 
hiệu là: )(ts , được xác định bởi: ∫
+
=
τ
τ
0
0
).(1)(
t
t
dttsts 
-Năng lượng, công suất, trị hiệu dụng 
 Năng lượng Es của tín hiệu s(t) được xác định bởi: 
 ∫ = 
+
=
τ0
0
).(2
t
t
S dttsE ∫
∞+
∞−
dtts )(2
 Công suất trung bình của s(t) trong thời gian tồn tại của nó được định nghĩa bởi: 
ττ
τ
S
t
t
Edttsts == ∫
+0
0
).(1)( 22 
 Giá trị hiệu dụng của s(t) được định nghĩa là: 
 ∫
+
=
τ
τ
0
0
)(1 2
t
t
hd dttss = τ
SE 
-Dải động của tín hiệu là tỷ số giữa các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của công suất tức 
thời của tín hiệu. Nếu tính theo đơn vị logarit (dexibel), dải động được định nghĩa là: 
 DdB = 
{ }{ } { }{ })(min )(maxlg.20)(min )(maxlg.10 2
2
ts
ts
ts
ts = 
 Thông số này đặc trưng cho khoảng cường độ hay khoảng độ lớn của tín hiệu tác 
động lên mạch hoặc hệ thống điện tử. 
-Thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 7 
Kü thuËt ®iÖn tö 
 Một tín hiệu s(t) luôn có thể phân tách thành thành phần xoay chiều và thành 
phần một chiều sao cho : =+= ssts ~)( 
 Với là thành phần biến thiên theo thời gian của s(t) và s= là thành phần cố 
định theo thời gian ( thành phần một chiều ) 
~s
-Các thành phần chẵn và lẻ của tín hiệu 
 Một tín hiệu s(t) cũng luôn có thể phân tích thành hai thành phần chẵn và lẻ được 
xác định như sau: 
 Sch(t) = Sch(-t) = 1/2 [s(t) + s(-t)] 
 Slẻ(t) = -Slẻ(-t) = 1/2[s(t)-s(-t)] 
-Thành phần thực và ảo của tín hiệu 
 Một tín hiệu s(t) bất kì có thể biểu diễn tổng quát dưới dạng một số phức 
S(t) = Re(s(t)+j.Im(s(t)) 
 ở đây Re là phần thực của còn Im là phần ảo của s(t) 
1.4 Hệ thống điện tử điển hình 
Hệ thống điện tử là một tập hợp các thiết bị điện tử nhằm thực hiện một nhiệm vụ 
kỹ thuật nhất định như gia công xử lý tin tức, truyền thông tin dữ liệu, đo lường thông 
số điều khiển tự chỉnh ...... 
1.4.1 Hệ thống thông tin thu-phát 
Nhiệm vụ: 
 Hệ thống có nhiệm vụ truyền một tin tức, dữ liệu theo không gian trên một 
khoảng cách nhất định từ nguồn tin tới nơi nhân tin. 
Cấu trúc sơ đồ khối: 
Nguồn tin Gia công 
tin 
Tạo dao 
động cao 
Điều chế Khuếch đại Phối hơpk 
Chọn lọc > Giải điều chế 
Gia công Nhận tin 
Thiết bị 
phát 
Anten 
ph¸t 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 8 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Các đặc điểm chủ yếu 
+Là hệ thống hở 
+Bao gồm 2 quá trình cơ bản: Quá trình điều chế và quá trình dải điều chế 
+Chất lượng và hiệu quả cũng như các đặc điểm của hệ do 3 yếu tố quy định: 
-Đặc điểm của thiết bị phát 
-Đặc điểm của thiết bị thu 
-Môi trường thực hiện quá trình truyền tin 
+Các chỉ tiêu quan trọng của hệ: Dạng điều chế, công suất bức xạ của thiết bị phát, 
khoảng cách và điều kiện môi trường truyền, độ nhạy và độ chọn lọc của thiết bị thu. 
1.4.2 Hệ tự điều chỉnh 
Nhiệm vụ: 
Hệ có nhiệm vụ theo dõi khống chế một hoặc một vài thông số của một quá trình 
sao cho thông số này phải có giá trị nằm trong một giới hạn đã định trước (hoặc ngoài 
giới hạn này) tức là có nhiệm vụ ổn định thông số (tự động) ở một trị số hay một dải trị 
số cho trước. 
Sơ đồ cấu trúc 
Các đặc điểm chủ yếu 
 -Là hệ dạng cấu trúc kín :Thông tin truyền theo 2 hướng nhờ các mạch phản hồi 
 -Thông số cần đo và khống chế được theo dõi liên tục và duy trì ở mức hoặc giới 
hạn định sẵn 
 -Độ chính xác khi điều chỉnh phụ thuộc vào 
¾ Độ chính xác của quá trình biến đổi từ Tch thành Uch 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 9 
Kü thuËt ®iÖn tö 
¾ Độ phân dải của phần tử so sánh (độ nhỏ của ?U) 
¾ Độ chính xác của quá trình biến đổi Tx thành Ux 
¾ Tính chất quán tính của hệ 
-Có thể điều chỉnh liên tục theo thời gian (analog) hay gián đoạn theo thời gian miễn sao 
đạt được giá trị trung bình mong đợi 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 10 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Chương II : Cấu kiện điện tử 
2.1 Khái niệm về chất bán dẫn 
2.1.1. Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn tinh thể 
Một nguyên tử bao gồm có hạt nhân và các điện tử. Khi nguyên tử đứng cô lập 
năng lượng của các điện tử phân thành các mức rời rạc. Khi đưa các nguyên tử lại gần 
nhau, do tương tác, các mức này bị suy biến thành những dải gồm nhiều mức sát nhau 
được gọi là các vùng năng lượng. 
Ta xét dạng cấu trúc năng lượng điển hình của vật rắn tinh thể: 
Tuỳ theo tình trạng các mức năng lượng trong một vùng có bị điện tử chiếm chỗ hay 
không, người ta phân biệt 3 loại vùng năng lượng khác nhau: 
• Vùng hoá trị (hay còn gọi là vùng đầy), trong đó tất cả các mức năng lượng đều 
đã bị chiếm chỗ, không còn trạng thái năng lượng tự do. 
• Vùng dẫn (vùng trống), trong đó các mức năng lượng đều còn bỏ trống hay chỉ bị 
chiếm chỗ một phần. 
• Vùng cấm, trong đó không tồn tại mức năng lượng nào để điện tử có thể chiếm 
chỗ hay xác suất tìm  ... Để tìm trở kháng ra của tầng ta làm như sau: 
+Thay thế các nguồn độc lập bằng 0(các nguồn phụ thuộc giữ nguyên) 
+Thay thế tải bằng một nguồn giả định Vtest
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 83 
Kü thuËt ®iÖn tö 
+
test
test
out I
VR = 
C
test
test
out RI
VR == 
 Trường hợp có tải Rout = RC//RL 
3.2.2.3 Phân tích tầng khuếch đại colectơ chung (CC) 
-Sơ đồ tầng khuếch đại colectơ chung 
 Tầng khuếch đại colectơ chung còn được gọi là tầng lặp lại Emitơ. Tầng này tín 
hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau. 
Bước 1: Phân tích phân cực 
-Sơ đồ mạch phân cực 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 84 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Tìm VB
Ta có RIN(base) = βDCRE; 
Nếu RIN(base) >=10R2 thì 2
21
R
RR
VV CCB += 
Nếu RIN(base)<10R2 thì ))(//()(// 221
baseRR
baseRRR
VV IN
IN
CC
B += 
Tìm VE
VE = VB – 0.7 V B
Tìm IE
ER
E
E
VI = 
Tìm IC
E
DC
C II 1DC +
= β
β 
Tìm VCE
EERI−= CCCE VV 
Tìm VCB
VCB = VCE - VBE 
Bước 2 phân tích xoay chiều 
-Sơ đồ tương đương xoay chiều 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 85 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Tìm hệ số khuếch đại điện áp 
 )1(
r'R)'( ee
≈+=+==
e
eee
ee
in
out
v
R
rRI
RI
V
VA (Re = RE//RL) trong trường hợp không tải 
thì Re = RE. Vì r’e<<Re nên Av gần như bằng 1. 
-Tìm hệ số khuếch đại dòng điện 
ee
in
in
in
e
RR
R
R
V
R in
in
e
e
in
e
i
R
Av
V
V
V
I
I
A ==== 
-Tìm hệ số khuếch đại công suất 
Ap = AvAi 
-Tìm trở kháng vào của tầng 
)')(1(////)(// 212121 eeac
b
in
in
in
in
in rRRRI
V
RRbaseRRR
I
V
R +++=+=+== β 
-Tìm trở kháng ra của tầng 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 86 
Kü thuËt ®iÖn tö 
)
1
////
'//( 21++== ac
s
eE
test
test
out
RRR
rR
I
V
R β ; điện trở này nhỏ cỡ vài ohm 
3.2.2.3 Phân tích tầng khuếch đại bazơ chung (CB) 
-Sơ đồ tầng khuếch đại Bazơ chung 
-Bước 1: Phân tích phân cực 
-Sơ đồ mạch phân cực 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 87 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Tìm VB
Ta có RIN(base) = βDCRE; 
Nếu RIN(base) >=10R2 thì 2
21
R
RR
VV CCB += 
Nếu RIN(base)<10R2 thì ))(//()(// 221
baseRR
baseRRR
VV IN
IN
CC
B += 
Tìm VE
VE = VB – 0.7 V B
Tìm IE
ER
E
E
VI = 
Tìm IC
E
DC
C II 1DC +
= β
β 
Tìm VCE
EECC RI-RIVV CCCE −= 
Tìm VCB
VCB = VCE - VBE 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 88 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Bước 2: Phân tích xoay chiều 
-Sơ đồ tương đương xoay chiều 
-Tìm trở kháng vào 
eEin rRR '//= 
-Tìm hệ số khuếch đại điện áp Av 
Ee
LC
ac
ac
Eee
LCc
in
out
v Rr
RR
RrI
RRI
V
V
A
//'
//
.
1)//'(
)//(
+=== β
β 
-Tìm hệ số khuếch đại dòng Ai 
1+=== ac
ac
e
c
in
out
i I
I
I
I
A β
β 
-Tìm hệ số khuếch đại công suất Ap 
ivp AAA = 
-Tìm trở kháng ra của tầng 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 89 
Kü thuËt ®iÖn tö 
C
test
test
out RI
V
R == (trong trường hợp có tải RL thì Rout = (RC//RL) 
3.3 Khuếch đại đặc biệt Darlington 
 Qua phân tích các tầng khuếch đại ta thấy trở kháng vào của tầng phụ thuộc vào 
βac, βac giới hạn giá trị cực đại của trở kháng vào. Có một cách để tăng trở kháng vào của 
tầng là sử dụng cặp darlington. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 90 
Kü thuËt ®iÖn tö 
 Để xây dựng cặp darlington sử dụng 2 BJT nối với nhau theo quy tắc: cực 
colectơ của hai BJT được nối với nhau, cực emitơ của BJT thứ nhất được nối với cực B 
của BJT thứ hai như hình trên với cách mắc như vậy coi như ta được BJT có hệ số βac = 
βac1.βac2
 Cặp Darlington thường được mắc trong tầng đệm (tầng khuếch đại CC) nằm giữa 
tầng có trở kháng ra cao và tải có trở kháng nhỏ. 
3.4 Mạch ghép nối giữa các bộ khuếch đại 
3.5 Khuếch đại công suất 
3.5.1 Định nghĩa, phân loại, đặc điểm 
Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra một công suất đủ lớn cho tín hiệu 
để kích thích tải. Công suất ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch 
công suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ở lối vào do đó ta không thể dùng mạch 
tương đương tín hiệu nhỏ để khảo sát mà thường dùng phương pháp đồ thị. 
Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại 
công suất ra thành các loại chính như sau: 
- Khuếch đại công suất chế độ A: Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là 
tín hiệu lối ra thay đổi tuyến tính trong toàn bộ chu kỳ của tín hiệu lối vào (Transistor 
hoạt động ở chế độ khuếch đại ở cả hai nửa chu kì của tín hiệu lối vào). 
- Khuếch đại công suất loại AB: Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tín hiệu 
lối ra thay đổi hơn một nửa chu kỳ của tín hiệu vào (Transistor hoạt động hơn một nữa 
chu kỳ - dương hoặc âm - của tín hiệu lối vào). 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 91 
Kü thuËt ®iÖn tö 
- Khuếch đại công suất loại B: Transistor được phân cực tại V
BE
=0 (vùng ngưng). Chỉ 
một nửa chu kỳ âm hoặc dương - của tín hiệu lối vào được khuếch đại. 
- Khuếch đại công suất loại C: Transistor được phân cực trong vùng ngưng để chỉ một 
phần nhỏ hơn nửa chu kỳ của tín hiệu lối vào được khuếch đại. Mạch này thường được 
dùng khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng hưởng và trong các ứng dụng đặc 
biệt. 
 Hình vẽ dưới đây thể hiện dòng điện Ic đối với các chế độ khuếch đại 
3.5.2 Khuếch đại công suất kiểu đơn chế độ A 
a) Sơ đồ mạch khuếch đại 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 92 
Kü thuËt ®iÖn tö 
b)Khảo sát phân cực 
+Sơ đồ mạch phân cực 
+Điểm làm việc Q(VCE, IC) 
Từ mạch điện ta có:
B
CC
B R
V
I
7.0−= suy ra BDCC II β= ; CCCCCE RIVV −= 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 93 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Để có được hiệu suất lớn nhất ta nên phân cực sao cho điểm làm việc Q nằm 
chính giữa đường tải tĩnh như hình vẽ trên. 
c) Khảo sát xoay chiều 
 Đối với tầng khuếch đại công suất ta khảo sát xoay chiều bằng phương pháp đồ 
thị. 
Khi đưa tín hiệu Vi tới lối vào dòng IC và điện áp VCE (tín hiệu ra) sẽ thay đổi 
quanh điểm làm việc Q. Với tín hiệu vào nhỏ, thì dòng điện bazơ thay đổi rất ít nên 
dòng điện I
C 
và điện thế V
CE 
ở lối ra cũng thay đổi ít quanh điểm làm việc. 
Khi tín hiệu vào lớn, điện áp ra sẽ thay đổi rất lớn quanh điểm làm việc Q dòng 
I
C 
sẽ thay đổi quanh giới hạn 0 mA và V
CC
/R
C
. Ðiện áp V
CE 
thay đổi giữa hai giới hạn 
0V và nguồn VCC. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 94 
Kü thuËt ®iÖn tö 
d)Khảo sát công suất 
 *Công suất cung cấp cho tầng khuếch đại 
Công suất đưa vào tầng khuếch đại là do VCC cung cấp, vì thế công suất cung cấp 
là: CQCCi IVdcP =)(
*Công suất ra 
 Dòng điện ra và điện áp ra thay đổi quanh điện áp và dòng điện tại điểm làm việc 
tĩnh, cung cấp công suất xoay chiều trên tải RC. Công suất này lớn hay nhỏ tuỳ vào tín 
hiệu vào lớn hay nhỏ. Công suất xoay chiều trên tải RC có thể được xác định bằng một 
số cách. 
+Tính theo giá trị hiệu dụng 
C
C
o
CCo
CCEo
R
rmsVacP
RrmsIacP
rmsIrmsVacP
)()(
)()(
)()()(
2
2
=
=
=
+Tính theo điện áp đỉnh 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 95 
Kü thuËt ®iÖn tö 
C
CE
o
CC
o
CCE
o
R
pVacP
RpIacP
pIpVacP
2
)(
)(
2
)(
)(
2
)()(
)(
2
2
=
=
=
+Tính theo điện áp đỉnh-đỉnh 
C
CE
o
CC
o
CCE
o
R
ppVacP
RppIacP
ppIppVacP
8
)(
)(
8
)(
)(
8
)()(
)(
2
2
−=
−=
−−=
*Hiệu suất biến đổi năng lượng 
Hiệu suất biến đổi năng lượng được xác định theo công thức 
%
)(
)(
100%
dcP
acP
i
o×=η 
Ta tìm hiệu suất cực đại đối với tầng khuếch đại công suất chế độ A kiểu đơn 
%25
2/
8/
%100
)(max
)(max
%max
28
)/(
)(max)(max
88
)/(
)(max
)(max
)(max
2
2
2
2
===
===
==
=−
=−
CCC
CCC
i
O
C
CCCCCCC
CCCi
C
CCCCCCC
O
C
CCCE
RV
RVx
dcP
acP
R
VRVVIVdcP
R
VRVVacP
Rc
VccPpI
VppV
η
3.5.3 Khuếch đại công suất kiểu đẩy kéo chế độ B 
 Ở tầng khuếch đại công suất chế độ B tranzito được phân cực ở chế độ B(điểm 
làm việc Q trùng với điểm ngưng dẫn. Nếu sử dụng 1 tranzito thì chỉ khuếch đại được ½ 
chu kì của tín hiệu vào (hoặc ½ chu kì âm, hoặc ½ chu kì dương). Tầng khuếch đại công 
suất kiểu đẩy kéo chế độ B sử dụng 2 tranzito mỗi tranzito có nhiệm vụ khuếch đại ½ 
chu kì. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 96 
Kü thuËt ®iÖn tö 
 Sơ đồ khối tầng khuếch đại công suất chế độ B 
*Công suất cung cấp 
3.6 Khuếch đại thuật toán 
3.6.1 Khái niệm chung 
 3.6.1.1 
Danh từ :”khuếch đại thuật toán”(operational amplifier) thuộc về bộ khuếch đại 
dòng một chiều có hệ số khuếch đại lớn, có hai đầu vào vi sai và một đầu ra chung. 
 Tên gọi này có quan hệ tới việc ứng dụng đầu tiên của chúng chủ yếu để thực 
hiện các phép tính cộng, trừ, tích phân, vvHiện nay các bộ khuếch đại thuật toán đóng 
vai trò quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật khuếch đại, tạo tín hiệu hình 
sin và xung, trong bộ ổn áp và bộ lọc tích cực v.v 
 3.6.1.2 Ký hiệu của khuếch đại thuật toán 
Vn: điện áp đầu vào đảo 
Vp: điện áp đầu vào thuận 
Vo: điện áp đầu ra 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 97 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-V : nguồn âm 
+V: nguồn dương 
Trong một số trường hợp ta không để các đầu nối tới nguồn nuôi trong kí hiệu 
khuếch đại thuật toán khi đó ta có kí hiệu đơn giản hơn như sau: 
3.6.1.3 Mô hình tương đương bộ khuếch đại thuật toán 
A: là hệ số khuếch đại hở vòng, 
Vo = A.Vin = A(Vp – Vn) 
A có giá trị lớn cỡ hàng vạn tới hàng triệu, Ri lớn cỡ mega ohm, Ro nhỏ cỡ ohm. 
3.6.2 Bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 98 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Với bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng ta có: 
 +Ip = In = 0 
 +Rin = ∞ 
 +Rout = 0 
 +A = ∞ 
Với bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng ta có hai quy tắc quan trọng là: 
-Dòng điện vào khuếch đại thuật toán bằng không 
-Điện áp tại lối vào đảo bằng điện áp tại lối vào thuận(Vp = Vn 
3.6.2 Phân tích bộ khuếch đại sử dụng khuyếch đại thuật toán 
3.6.2.1 Bộ khuếch đại không đảo 
-Sơ đồ mạch khuếch đại 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 99 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Sơ đồ mạch tương đương 
Do In = Ip = 0 nên I1 = I2 => )1(R 1
2
21
+=⇒−=−
R
RVVVV
R
V
no
onn 
Mà 
A
R
R
R
R
V
VG
A
R
R
VV
A
VVVVAV
in
o
nn
o
innino
1
1
1
)
1
1()(
1
2
1
2
1
2
+
+
+
==⇒
+
+=+=⇒−= 
Như vậy ta có (G > 0) biểu thức trên chứng tỏ mạch trên là mạch khuếch đại 
không đảo. Nếu bộ khuếch đại thuật toán là lý tưởng thì khi đó ta có 
ino VGV .=
∞→A
inVR
RVo )1(
1
2 += 
3.6.2.2 Bộ khuếch đại đảo 
-Sơ đồ mạch 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 100 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Sơ đồ tương đương 
Do mạch trên là mạch tuyến tính nên ta có thể áp dụng nguyên lý xếp chồng tại 
nút mạch 1. 
Theo nguyên lý xếp chồng thì : inon VnVnV += ; với Vn0 là điện áp tại nút 1 khi Vin 
= 0 Vnin là điện áp tại nút 1 khi Vno = 0. Việc áp dụng nguyên lý này được thể hiện trên 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 101 
Kü thuËt ®iÖn tö 
hình vẽ dưới đây: 
Như vậy 
21
2
21
1
RR
R
RR
R
+++= inon VVV 
Mà 
in
ininino
ino
oo
nnnpo
V
R
R
AA
Vo
V
R
RA
AVVoV
RR
R
A
V
VV
A
V
A
VVAVVVAV
2
1
2
1121
2
21
2
21
1
21
2
21
1
)11(1
1
)1(1
)
ARRR
AR
(
RR
R
)1(
RR
R
RR
R)(
++
−=⇒
++
−=++−=⇒+=++−⇒
+++=−⇒−=⇒−=−=
Biểu thức trên chứng tỏ mạch trên là mạch khuếch đại đảo. Khi A =>∞ thì 
ino VR
RV
1
2−= 
3.6.2.3 Bộ cộng đảo 
-Sơ đồ mạch 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 102 
Kü thuËt ®iÖn tö 
-Ta phân tích để chứng tỏ mạch trên là mạch cộng đảo 
 Tại nút N1 ta có I1 + I2 + I3 = IF mà theo định luật Ohm ta có: 
3
3
3
13
3
2
2
2
12
2
1
1
1
11
1 ;; R
V
R
VVI
R
V
R
VVI
R
V
R
VVI inNininNininNin =−==−==−= (vì VN1 = Vp = 0) 
FF
N1
F RR
V-V o outVI −== 
Vậy inFoininin VRRR
RVoV
R
V
R
V
R
V
)111(
R 321F3
3
2
2
1
1 ++−=⇒−=++ Khi R1 = R2 = R3 = RF = R thì 
ta có )( 321 ininin VVVVout ++−=
3.6.2.4 Bộ khuếch đại hiệu 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 103 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Mạch trên là mạch khuếch đại hiệu. Tín hiệu ra tỷ lệ với hiệu của Vin1 và Vin2. Ta 
tìm mối quan hệ giữa Vout với Vin1 và Vin2. 
Ta có thể áp dụng nguyên lý xếp chồng để tìm ra mối quan hệ này. Theo nguyên 
lý xếp chồng thì: Vout = Vout1 + Vout2. Trong đó Vout1 là đầu ra của mạch khi Vin2 = 0; 
Vout2 là đầy ra của mạch khi Vin1 = 0; 
1
2
1
1
2
43
4
2
1
2
43
4
22
1
2
11
)1)((
)1)((
R
RV
R
R
RR
RVV
R
R
RR
RVV
R
RVV
ininout
inout
inout
−++=⇒
++=
−=
Chọn các điện trở R1 = R2 = R3 = R4 ta có Vout = Vin2 – Vin1. Biểu thức trên chứng 
tỏ mạch trên là mạch khuếch đại hiệu. 
3.6.2.5 Bộ tích phân 
Mạch trên có đầu ra Vout tỷ lệ với tích phân của Vin vì thế gọi là bộ tích phân. Ta 
sẽ phân tích để chứng minh điều này. 
Ta có:IR = IC (vì Ip = In = 0); mà dt
dVC
dt
dVcCIVI outC
in −==== ;
RR
V-V nin
R nên ta 
có ∫−=⇒−= dtVRCVdtdVCVin outoutout .1R . Biểu thức trên chứng tỏ mạch trên là bộ tích 
phân đảo. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 104 
Kü thuËt ®iÖn tö 
3.6.2.6 Bộ vi phân 
-Sơ đồ mạch 
-Mạch trên cho điện áp ra Vout tỉ lệ với vi phân của điện áp vào vì thế có tên là bộ 
vi phân. Ta sẽ tìm biểu thức thể hiện mối quan hệ giữa Vout và Vin để chứng minh điều 
này. 
Ta có Ic = IR; mà 
dt
dVRCVoutV
dt
dVC
VI
dt
dVC
dt
VVdC
dt
dVCI
inoutin
outinninc
c
−=⇒−=
−===−==
R
RR
Vout-Vn;
)(
R
 Biểu thức trên chứng tỏ mạch trên là bộ vi phân đảo. 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 105 
Kü thuËt ®iÖn tö 
3.7 Tạo dao động điều hòa 
3.7.1 Định nghĩa, tham số cơ bản 
Định nghĩa dao động điều hoà:dao động điều hoà 
Định nghĩa mạch tạo dao động 
Các tham số cơ bản: 
3.7.2 Sơ đồ khối, điều kiện tạo dao động 
-Sơ đồ khối 
 Mạch tạo dao động điều hoà gồm 2 khối chính là khối khuếch đại và khối phản 
hồi. Khối khuếch đại là khối khuếch đại không đảo có hệ số khuếch đại Av, khối phản 
hồi có hệ số truyền đạt là β. 
-Điều kiện tạo dao động điều hoà 
3.7.3 Tạo dao động LC 
3.7.4 Tạo dao động RC 
3.8 Nguồn chỉnh lưu 
3.8.1 Định nghĩa, sơ đồ khối 
Nguồn chỉnh lưu hàm chỉ bộ nguồn được xây dựng dựa trên việc chỉnh lưu dòng điện 
xoay chiều thành dòng điện một chiều. Sơ đồ khối của nguồn chỉnh lưu được thể hiện 
trên hình vẽ: 
3.8.2 Các mạch chỉnh lưu một pha cơ bản 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 106 
Kü thuËt ®iÖn tö 
Mạch chỉnh lưu là bộ phận mạch không thể thiếu được trong nguồn chỉnh lưu. 
Các mạch chỉnh lưu làm nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều hình sin thành dạng nửa 
hình sin để thực hiện được điều này là nhờ tính chất van của điốt 
Một số mạch chỉnh lưu một pha đã được nghiên cứu trong chương 2 bao gồm 
:Mạch chỉnh lưu ½ chu kì, mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kì và mạch chỉnh lưu cầu. 
3.8.3 Mạch lọc trong bộ nguồn chỉnh lưu 
 Điện áp sau chỉnh lưu cần qua mạch lọc để giảm bớt độ thăng giáng. Các mạch 
lọc được xây dựng trên các linh kiện tụ điện, cuộn cảm, điện trở. 
3.8.4 ổn áp trong bộ nguồn chỉnh lưu 
 Mạch ổn áp là bộ phận mạch cuối cùng trong bộ nguồn chỉnh lưu. Mạch ổn áp có 
nhiệm vụ ổn định điện áp trước sự biến động của điện áp vào bộ nguồn và sự biến động 
của tải. Tuy nhiên sự biến động này phải nằm trong một dải xác định tuỳ thuộc vào linh 
kiện và kết cấu của mạch. 
Tài liệu tham khảo 
[1] Tập thể tác giả : Đỗ Xuân Thụ, ... Kỹ thuật điện tử, Nhà xuất bản Giáo dục, 1999 
[2] Phạm Minh Hà : Kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật , Hà 
Nội, 1997 
[3] Nguyễn Thúy Vân : Kỹ thuật số, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1995 
[4] Phạm Minh Việt, Trần Công Nhượng : Kỹ thuật mạch điện tử phi tuyến, Nhà xuất 
bản Giáo dục, Hà Nội, 2001 
[5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Viết Nguyên : Bài tập kỹ thuật điện tử, Nhà xuất bản Giáo 
dục, Hà Nội, 1999 
Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh 107