Bài giảng Điện tử ứng dụng - Nguyễn Hoàng Mai

ờng hợp nối GND)
Đọc giá trị điện trở
• 0 Đen 7 Tím
• 1 Nâu 8 Xám
• 2 Đỏ 9 Trắng
• 3 Cam
• 4 Vàng
• 5 Xanh
• 6 Lơ (blue)
Vạch chuẩn
Số thứ
nhất (số) Số thứ
hai (số)
Số thứ ba (số chữ số 0)
Sai số
260000 ±2%
Phản hồi áp và dòng
Kp
Chương 3- KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN- OA
Operational Amplifier
+Vc
-Vc
Vi-
Vi+ i
+
i-
V0
Rv = ∞; Rr = 0; i- = i+ = 0; Kh = ∞; V0 = Kh∆Vi
IC – Integrated Circuit
∆Vi
Đặc tính vào ra của OA
• Khi Vi+>Vi-Î Vo = +Vc (Vi- = 0)
• Khi Vi+<Vi-Î Vo = -Vc (Vi- = 0)
• Do OA thực tế không thể có Kh = ∞ mà chỉ 104 -:-106 nên 
tồn tại ∆Vi cỡ vài mV được khuếch đại tuyến tính 
• Thực tế người ta không dùng vùng khuếch đại này
Vi
Vo
Vi+Vi-
∆Vi
-Vc
+Vc
Các chế độ làm việc của OA
A. Chế độ tuyến tính (khuếch đại): cần có phản hồi âm sâu 
để giảm hệ số khuếch đại. Nối mạch phản hồi 
đầu ra về chân đảo
Luôn có: Vi+ = Vi-
i+ = i- = 0
B. Chế độ xung (on – off) (Không có phản hồi)
Vi+ > Vi- Î Vo = +Vc
Vi+ < Vi-Î Vo = -Vc
C. Chế độ tự dao động:sóng sin, tam giác, răng cưa, chữ
nhật cần có phản hồi dương. Nối mạch phản hồi từ 
đầu ra về chân không đảo.
Các ứng dụng tuyến tính của OA
Vi+ = Vi- = 0
Mạch khuếch đại đảo: Ur = -(R2/R1)U1
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R1
R2
U1
I1
I2
Khuếch đại không đảo
• Vi+ = Vi- =U1
• Điện áp ra: Ur = (1+R2/R1)U1
Vi-
Vi+i+
i-
Ur
R1
R2
U1
I1
I2
Mạch cộng đảo
• Vi+ = Vi- = 0
• Ur = -(U1 + U2)
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
R
U1
U2
R
I1
I2
I3
Mạch cộng không đảo
Vi+ = Vi- = Ur/2; Ur = U1 + U2
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
R
U1
U2
R
R
I1
I2
Mạch trừ
• Vi+ = Vi- = U2/2; Ur = U2 – U1
• U2 = Ur + U1 ≡ α2 + α1= α = 180 dộ
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
R
U1
U2 R
R
I1
I3
+5V
+5v
-5V
Mạch vi phân đảo
• Vi+ = Vi- = 0
• Ur = - RC(dU1/dt) = -T.dU1/dt
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
C
I
I2
Mạch tích phân đảo
• Vi+ = Vi- = 0
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
C
∫−= dtURCUr 1
1
Mạch lặp điện áp
• Ur = U1; dùng tạo trở kháng nguồn thấp
Vi-
Vi+i+
i-
Ur
R2
U1
Mạch tích phân không đảo
Vi-
Vi+i+
i-
Ur
R
U1
C
R
R
R
∫= dtURCUr 1
2
I1
I2
I3
Mạch PI (Poprotional Integrated)
• Tỉ lệ Tích phân
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R1
U1
CR2
I1
I2
∫−−= dtUCRUR
RUr 11
11
1
2
Mạch PID – Poprotional Integrated Derivative
• Tỉ lệ Tích phân Vi phân 
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R1
U1
C2R2
C1
I1
I2
I3
dt
dUTdtU
T
kU d
i
1
11
1 ++ ∫
Quan hệ I và U trong tiếp giáp p-n
trong vùng điện áp thấp và dòng nhỏ
• Trong Diode: IA = k.eUak
• Uak = lnIA
• Trong Tranzitor Ic = k.eUce
• Uce = lnIc
=1
=1
Mạch lấy logarit
Ia = I1 = U1/R Æ -Ur = Uak = ln(U1/R)
Vậy điện áp ra tỉ lệ với logarit điện áp vào.
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
I1
Ia
Uak
Mạch lấy logarit bằng BJT
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
Mạch lấy hàm mũ
Ia = I = -Ur/R = keUak
Ur = -kR.eU1
Vậy điện áp ra tỉ lệ với hàm mũ e của điện áp vào
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
Ia
I
Mạch tạo tín hiệu hàm mũ bằng BJT
Vi-
Vi+ i+
i-
Ur
R
U1
Mạch nhân hai điện áp
• Ur = U1xU2
• lnUr = ln(U1.U2) = lnU1 + lnU2
• Ur = e(lnU1 + lnU2)
ln
ln
cộng lấy hàm 
mũ
Ur
U1
U2
Mạch nhân dùng OA
U2
U1
Ur
Mạch chia hai điện áp
• Ur = U1/U2
• lnUr = ln(U1/U2) = lnU1 - lnU2
• Ur = e(lnU1 - lnU2)
ln
ln
trừ lấy hàm 
mũ
Ur
U1
U2
Mạch chia hai điện áp
U2
U1
Ur
Mạch khai căn bậc hai
1ln2
1
1
2
1
11
ln
2
1ln
U
rr
r
eUUU
UUU
===>===>
==
ln 1/2
lấy hàm 
mũ
UrU1
Mạch khai căn bậc hai
Uv
Ur
• Nguồn áp: rn = 0 hoặc rn << Rt 
Vi-
Vi+i+
i-
Ur
R2
U1 Rt
Ứng dụng OA trong chế độ so sánh
• Mạch so sánh một ngưỡng
V0
U1
U2
220v
+Vc
-Vc
Vi
Vo
Công dụng mạch so sánh một ngưỡng
• Dùng trong các mạch bảo vệ tín hiệu
• Dùng trong các mạch tạo góc mở điều khiển các bộ điện tử công suất 
lớn như chỉnh lưu, băm điện áp, biến tần.
• Làm cơ sở để xây dựng các bộ chuyển đổi ADC, DAC trong kĩ thuật 
số hiện nay.
• Tạo ngưỡng để dùng trong các thiết bị vừa đo lường, vừa điều khiển 
như bù cosϕ, điều khiển nhiệt độ, cân điện tử và nhiều ứng dụng mở
rộng khác.
• Nhược điểm: 
• Mạch so sánh kiểu này quá nhạy nên thường sinh ra các xung động 
trong hệ thống.
• rất khó tạo vùng trễ cũng như vùng chết tỏng kĩ thuật bảo vệ.
Mạch so sánh 2 ngưỡng đối xứng
• Thường dùng trong các mạch tạo xung Trige và dao động đa hài
V0
U1
R1
R2
Vi
Vo
-Vc
+Vc
-Vi+
+Vi+
0
21
2 V
RR
RVi +=
+
Mạch so sánh 2 ngưỡng không đối xứng
• V0 = V01 AND Vo2
V0
U1
U2
Vo1
Vo2
V01V02V0
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Uv
Đồ thị mạch so sánh hai ngưỡng không đối xứng
Vi
Vo
-Vc
+Vc
U2
U1
Chế độ dao động của OA
V0
U1
R1
R2
R
Biểu đồ thời gian dao động của OA
0,5Vc+
0,5Vc-
Vo
Vi-
Vi+
Nguồn cung cấp một chiều
• Nguồn cung cấp là một thiết bị rât cần thiết trong mạch điện tử
• Nguồn phải cung cấp đủ công suất sử dụng
• nguồn phải có khả năng chống nhiễu tôt
• Điện áp nguồn phải ổn định
• Biên độ điện áp phải đúng yêu cầu.
• Đảm bảo an toàn cho mạch đang sử dụng cũng như người dùng.
• Nguồn được lấy từ acqui, pin hay chỉnh lưu xoay chiều thành một 
chiều.
Nguồn 
cung cấp
Nguồn pin
Nguồn acqui
Nguồn chỉnh lưu xoay chiều
Chỉnh lưu xoay chiều dùng Diode
• Chỉnh lưu Lọc 1 tụ Lọc kết hợp
Dạng sóng 
chỉnh lưu 
khi có tụ
lọc song 
song với 
tải
Khi mạch tải có nguồn một chiều
Khi tải có tính điện cảm
Chỉnh lưu cầu dùng diode
• Chỉnh lưu cầu giảm được độ nhấp nhô điện áp
• Tuy nhiên chưa ổn áp được
Dạng sóng chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển
Chỉnh lưu trong mạch 3 pha
Ổn áp tham số
Rg
Rt
Rg là điện trở gánh điện áp
Rt là tải
Lưu ý Diode Zener mắc phân cực ngược
Khoảng ổn định thấp và công suất nhỏ
Ổn áp tham số tăng công suất
• BJT chạy ở chế độ liên tục, 
• Điện áp thay đổi sẽ làm thay đổi dòng Ic của BJT
• Khi có dao động điện áp sẽ làm biến đổi khả năng dẫn của BJT ngược 
lại, kết quả điện áp trên BJT sẽ thay đổi giữ cho tải được ổn định.
Cấu tạo vi mạch 
LM7805
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
• Loại nguồn này hiện nay được dùng rất rộng rãi trong các thiết bị điện 
tử để cung cấp nguồn áp hay nguồn dòng ổn định cho tải.
• Mạch thường dùng các chuyển mạch điện tử như BJT, MOSFET để
cắt (băm) điện áp một chiều thành các xung có độ rộng thay đổi sao 
cho giá trị điện áp trung bình không đổi
T1 T
U0
Ud
0
1U
T
TUd =
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Ổn áp kiểu điều rộng xung PWM – Pulse Width Modulator
Loại 3 pha
Nguồn xoay chiều nghịch lưu từ một chiều
Nguồn xoay chiều nghịch lưu từ một chiều
•Chip 80 lõi mở ra kỷ nguyên 
'siêu máy tính cá nhân' 
• Đến nay, chỉ có các nhà khoa học và những ai 
vận hành các supercomputer mới có cơ hội tiếp 
cận bộ vi xử lý tốc độ teraflop (nghìn tỷ phép tính 
mỗi giây). 
•Việc Intel đưa 80 lõi vào trong một chip đơn đã 
tạo cơ hội cho người dùng đầu cuối khám phá thế
giới điện toán cấp độ tera.
TƯƠNG LAI CỦA KĨ THUẬT ĐiỆN TỬ
Nhờ kết hợp 80 lõi trên một chip đơn 
Tiếp theo thiết kế lõi kép và lõi tứ trong năm 2006, Intel đã 
công bố sản phẩm cỡ 275 mm vuông có khả năng thực 
hiện 1,01 teraflop, tốc độ 3,16 GHz và xử lý 16 
gigaflop/watt. Chip còn có thể thực hiện 1,63 nghìn tỷ phép 
tính mỗi giây với xung nhịp 5,1 GHz nhưng ngốn nhiều 
năng lượng hơn.
Trong khi đó, ASCI Red, siêu máy tính teraflop 
của Intel được sản xuất năm 1996 và đặt tại 
phòng thí nghiệm Sandia ở New Mexico (Mỹ), có
thể xử lý lượng điện toán tương tự chip mới 
nhưng đòi hỏi 500 kilowatt năng lượng và 500 
kilowatt làm mát để vận hành 10.000 chip 
Pentium Pro.
ASCI Red khổng lồ với 10.000 chip Pentium Pro 
Intel chưa có kế hoạch đưa chip 80 lõi ra thị trường 
nhưng đã dùng nó thể thử nghiệm các công nghệ
mới như kết nối băng rộng, quản lý năng lượng... 
Người sử dụng trong tương lai sẽ có thể dùng máy 
tính để bàn teraflop để xử lý hàng nghìn gigabyte 
dữ liệu, thực hiện tính năng nhận dạng giọng nói 
theo thời gian thực, khai thác dữ liệu đa phương 
tiện, chơi game, tìm kiếm, xử lý file dung lượng 
lớn...
Tuy vậy, các chuyên gia công nghệ nhận thấy hiệu suất tổng 
thể của hệ thống sẽ bị ảnh hưởng khi chip chứa quá nhiều 
lõi. Khả năng hoạt động được cải tiến rõ rệt khi số lõi tăng từ 
2 lên 4, 8, 19 nhưng lại bắt đầu giảm với chip 32 lõi và 64 lõi. 
Để khắc phục vấn đề này, Intel dự kiến sẽ đưa thêm lớp bộ
nhớ 3D để giảm thời gian và năng lượng trao đổi dữ liệu 
giữa các lõi.
...điện toán teraflop sẽ được trang bị cho các hệ
thống desktop trong tương lai..
Bóng bán dẫn silicon sẽ hết thời trong 10 năm nữa
Viện công nghệ Massachusetts (Mỹ) ước tính 10-15 năm sau, 
thế giới sẽ chứng kiến sự lên ngôi của bóng bán dẫn không 
dùng silicon. Họ đang thử nghiệm thiết bị 60 nanomét với vật 
liệu composite InGaAs (gồm Indium, Gallim, Arsenide
Trong hỗn hợp vật liệu này, các hạt electron di chuyển với 
tốc độ gấp nhiều lần trong silicon. "Chúng tôi theo đuổi 
công nghệ mới này vì nó sẽ tăng cường khả năng hoạt 
động và giảm kích cỡ của các thiết bị số", Jesus del 
Alamo, giáo sư khoa máy tính của viện Massachusetts, 
Kỹ thuật mới đã gây chú ý cho Intel, hãng sản xuất chip 
hàng đầu thế giới. "Bóng bán dẫn InGaAs mang lại kết quả
khá tốt với mức điện áp thấp 0,5 volt và đây là bước ngoặt 
rất quan trọng trong ngành máy tính", 
Ứng dụng trong điều khiển tốc độ động cơ DC
Điều khiển động cơ DC có đảo chiều
Điều khiển tốc độ động cơ DC bằng PWM
Điều khiển động cơ bước
Điều khiển động cơ bước
Điều khiển động cơ bước
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều
Điều khiển công suất trên mạng điện xoay chiều