Bài giảng Nguyên lý điện tử 1 - Nguyễn Văn Thắng

 Khoa Công nghệ thông tin 
Bộ môn Điện Tử Viễn Thông 
 Bài giảng 
NGUYÊN LÝ ĐIỆN TỬ 1 
Người biên soạn: Nguyễn Văn Thắng 
Thái Nguyên 2009 
 2 
Chương I 
CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH 
1.1. Các đại lượng cơ bản 
1.1.1. Điện áp, dòng điện và công suất 
Điện áp và dòng điện là hai đại lương cơ bản của một mạch điện, chúng cho 
biết trạng thái về điện ở những điểm, những bộ phận khác nhau vào những thời 
điểm khác nhau cuả mạch điện và như vậy chúng còn được gọi là các thông số cơ 
bản của một mạch điện. 
Điện áp: Khái niệm điện áp được rút ra từ khái niệm điện thế trong vật lý. Là 
hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau. Thường chọn một điểm nào đó của mạch 
để làm điểm gốc có điện thế bằng không (điểm đất). Khi đó điện thế của mọi điểm 
khác trong mạch có giá trị âm hay dương được mang so sánh với điểm gốc và 
được hiểu là điện áp tại điểm đó. Một cách tổng quát điện áp giữa hai điểm A và B 
được kí hiệu là UAB được xác định bởi UAB =VA -VB 
với VA, VB là điện thế của điểm A, B so với điểm gốc. 
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 theo hạt trong không gian. Dòng điện trong mạch có chiều chạy từ nơi có 
điện thế cao đến nơi có điện thế thấp và như vậy có chiều ngược chiều với chiều 
của điện tử. 
Công suất: là công mà dòng điện sản ra trên đoạn mạch trong một đơn vị thời 
gian. Do đó công suất P được sinh ra bởi dòng điện I khi chảy giữa 2 điểm của 
đoạn mạch có điện áp đặt vào U sẽ là: 
Trong thực tế còn tính đến công suất trung bình trong một khoảng thời gian T 
đã cho. Giá trị này gọi là công suất hiệu dụng và bằng: 
T
eff dttP
T
P
0
)(
1
 (1.2) 
1.1.2. Các phần tử tuyến tính - Mạch tuyến tính 
Các phần tử tuyến tính là R, L, C 
1. Định nghĩa điện trở: Tỉ số giữa điện áp ở hai đầu và dòng điện chạy qua 
một phần tử là một hằng số và hằng số đó gọi là điện trở của phần tử. 
 3 
R=
I
U
 (1.3) 
2. Định nghĩa tự cảm: tỉ số điện áp giữa hai đầu phần tử chia cho đạo hàm của 
dòng điện theo thời gian qua phần tử ấy thì đại lượng ấy cuàng là một hằng số 
và hằng số đó gọi là tự cảm. 
L=
dt
di
U
 (1.4) 
3. Điện dung: Nghịch đảo tỉ số giữa điện áp giữa hai đầu phần tử và tích phân 
của dòng điện là một hằng số và hằng số đó gọi là điện dung 
idt
U
C
1
 (1.5) 
4. Mạch tuyến tính là mạch chỉ gồm các phần tử tuyến tính. Một mạch tuyến 
tính có các tính chất sau: 
- Đặc tuyến Vôn – Ampe (thể hiện quan hệ U(i) là một đường thẳng 
- Tuân theo nguyên lý chồng chất. Tác động tổng cộng bằng tổng các tác 
động riêng rẽ lên nó 
- Không phát sinh thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu xoay 
chiều (không gây méo phi tuyến) 
1.2. Các đặc trưng của mạch RC và mạch RLC 
1.2.1. Mạch tích phân 
Mạch tích phân là mạch RC nối tiếp lối ra trên tụ điện và có điện áp lối ra tỉ lệ với tích 
phân điện áp lối vào 
ur = dtuRC v
1
 (1.6) 
ta có uv = uR +uC 
uv 
R 
ur C 
i 
Hình 1.1 Mạch tích phân 
 4 
uC = idtC
1
điều kiện đồi với mạch tích phân là 
UC >1) 
Khi đó ta có UV UR 
i= 
R
U
R
U VR 
ur =uC= idtC
1
 = dtuRC v
1
1.2.2. Mạch vi phân 
Mạch vi phân là mạch 
đối với mạch vi phân ta có điều kiện 
UR << UC ( hay RC<<1) 
chứng minh tương tự như mạch tích phân ta cũng có biểu thức sau: 
Ur =RC
dt
duv 
Uv 
Ur R 
C 
Hình 1.2 Tín hiệu lối vào a) 
và lối ra b) tương ứng của mạch tích phân 
a 
b 
Hình 1.3. Mạch vi phân 
 5 
1.2.3. Đặc trưng dừng của mạch RC 
a) Định nghĩa 
Một mạch tuyến tính nói chung là có hai lối vào và 
hai lối ra. 
Điện áp vào là hình sin thì sau một thời gian ở lối ra xuất hiện một điện áp điều hoà có 
tần số cùng với điện áp lối vào. Nghĩa là trong mạch xuất hiện một trạng thái dừng 
Một điện áp điều hoà được biểu diễn dưới dạng phức 
u(t)= tjeU  
U là biên độ phức U =Uej 
ta có u1(t) =
tjeU 1
 1U =U1e
j 
1 
 u2(t)=
tjeU 2
 2U =U2e
j 2
1
2
U
U
A


 gọi là đặc trưng dừng của mạc00h 
thay các biểu thức ở tử và mẫu ta được 
j
j
j
Ae
eU
eU
A 
2
2
1
2
A=
1
2
U
U
 cũng là hàm của tần số gọi là đặc trưng tần số của mạch 
 = 2 - 1 cũng là hàm của tần số gọi là đặc trưng pha (nó là độ lệch pha giữa tín hiệu 
lối ra so với tín hiệu lối vào) 
đặc trưng dừng trước hết trong mạch phải có trạng thái dừng. 
Đặc trưng dừng là đặc trưng của hai tần số và pha. 
b) Lối ra trên tụ điện 
Ta có 
tjeIR  tjtj eUeI
Cj


1
1  
 IR 1
1
UI
Cj
 

Cj
I
U


 2 
u1 
u2 
u1 
R 
u2 C 
i 
Hình 1.4. Mạch RC lối ra trên tụ điện 
 6 
1
2
U
U
A


 =
2)(1
1
1
1
CR
CRj
CRj 

 
A= *.AA  =
2)(1
1
RC 
tg = -RC 
 =-arctg(RC) 
*c gọi là tần số giới hạn về phía tần số cao. tại đó A giảm đi 2 lần và khi đó coi 
như tín hiệu được bào toàn. 
A = 2
1
 => *c = RC
1
từ 0 - *c gọi là khoảng truyền của mạch. tức là trong khoảng đó thì tín hiệu không 
bị mất mát, biên độ của tín hiệu gần như được bảo toàn. 
mạch này là mạch lọc thông thấp (chỉ cho tần số thấp đi qua) 
c) Lối ra trên điện trở 
Tương tự như trên ta chứng minh được đặc 
trưng tần số và đặc trưng pha như sau: 
2)(1 RC
RC
A


RC
crctg

1
*c 
1 
2
1
A 
 0  
 
-
2
 0 
u1 
u2 R 
C 
Hình 1.5. a) Đặc trưng biên độ tần số b) Đặc trưng pha 
của mạch RC lối ra trên tụ điện 
Hình 1.6. Mạch RC lối ra trên tụ điện 
 7 
mạch lọc này cho tần số cao đi qua (không hoặc ít cho tần số thấp đi qua) gọi là 
mạch lọc tần số thấp hay mạch lọc thông cao. 
d) Ví dụ1 
Cho mạch điện RC lối ra trên R. biết R =1K, C=1nF. Tìm tần số tại đó tín hiệu lối ra 
bằng 0.8 tín hiệu lối vào. 
1.2.4. Đặc trưng quá độ của mạch RC 
1) Định Nghĩa 
Đặc trưng quá độ của mạch (người ta còn gọi là đáp ứng xung) cho biết tín hiệu lối 
ra của mạch khi lối vào tác dụng một tín hiệu nhảy bậc. 
h(t) =u2(t)/u1(t) 
u2(t) là tín hiệu lối ra 
u1(t) là tín hiệu nhảy bậc 
tín hiệu nhảy bậc đơn vị (t-t0) = 
1
0
2) Đặc trưng quá độ lối ra trên tụ điện 
uR + uC =(t) 
uR =iR 
uC = idtC
1
 => i=
dt
du
C C 
R
dt
du
C C +uC =(t) 
 
2
 0 
*t 
1 
2
1
A 
 0  
Khi t<t0 
Khi t>=t0 
(t) 
R 
uc C 
Hình 1.7. a) Đặc trưng biên độ tần số b) Đặc trưng pha 
của mạch RC lối ra trên điện trở 
Hình 1.8 Đặc trưng quá độ của mạch RC 
 8 
Đây là phương trình vi phân 
giải phương trình này ta được uC(t)=uC
T
(t) + uC
*
(t) 
(nghiệm riêng cộng với nghiệm tổng quát) 
tìm nghiệm tổng quát uC
T
(t) 
để tìm nghiệm tổng quát ta cho vế phải bằng 0 khi đó ta có 
RC
dt
u
du
C
C 
đặt  =RC là hằng số thờì gian của mạch 
u
T
C (t)= Ae
t

nghiệm riêng của phương trình vi phân có vế phải là uC
*
(t) =1 
=> uC(t) = Ae
t

+1 
tại t=0 uc(0) =0 => A=-1 
vậy h(t) = uC(t) =1-e
t

t=0 h(t) =0 
t= h(t) =1 
lối ra sau một thời gian mới nhảy bậc đơn vị 
3) Đặc trưing quá độ lối ra trên điện trở 
h(t) =uR(t) =1 –uC(t) 
=> h(t) =e
t

t=0 h(t) =1 
t= h(t) =0 
1.2.5. Sự truyền tín hiệu vuông góc qua mạch RC 
a) Lối ra trên R 
Xét một tín hiệu vuông góc có thời gian kéo dài của xung là t’. để đơn gian ta coi 
biên độ là 1V 
Trong khoảng 0<t<t’ 
u1(t) =(t) 
uR(t) =h(t) =e
t

t>t
’
 => u1(t) =(t)- (t-t
’
) 
u1 
u2 R 
C 
t
’ 
Hình 1.9. Tín hiệu vuông góc qua mạch RC lối 
ra trên điện trở 
 9 
uR(t) = h(t) –h(t-t
’
) =e
t

 -e
tt

' 
=-(1 - e
t

'
) 
'tt
e
trường hợp t’ >>  thì tín hiệu lối ra biến thành hai 
xung kim 
nếu t’ nhỏ thì tín hiệu lối ra gần giống với tín hiệu lối vào. 
b) Lối ra trên tụ điện 
* 0<= t <=t
’ 
=> u1(t) = (t) 
uc(t) =h(t) = 1- e
t

* t>=t
’
=> uc(t) =h(t) – h(t-t
’
) =1 - e
t

 - 1 + 
'tt
e
 = 
'tt
e
 - e
t

Nếu  nhỏ thì lối ra gần giống với lối vào, biến 
dạng ít 
ngược lại 
1.2.6. Đặc trưng dừng của mạch RLC mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện áp 
e(t) = Ecost = tjeE  
sau một thời gian trong mạch xuất hiện dòng hình sin i(t) có tần số cùng với tần số của 
ngoại lực 
t
’ 
t
’ 
1-e
t

'
-(1-e
t

'
) 
u1 
R 
uc C 
t
’ 
t 
uc(t) 
Hình 1.10. Tín hiệu vuông góc qua mạch RC lối 
ra trên tụ điện 
 10 
i(t) = Icos(t - ) = tjeI  
tjeEidt
C
Ri
dt
di
L 
1
tjtjtjtj eEeI
Cj
eIRejIL 

  
1
EI
C
LjR  )]
1
([

 
Z
E
I


 
22 )
1
(
C
LR
E
I

 
 tg =
R
C
L


1
tại tần số 
LC
1
0  thì xảy ra cộng hưởng khi đó I=E/R 
hệ số phẩm chất Q =
C
L
R
1
Q thông thường lớn hơn 1 và nó thường nhận giá trị 10 – 80 
tại giá trị cộng hưởng UC =UL QE (R<<L) 
20
0
2max )(1
1




Q
I
I
Q càng lớn thì độ cong cộng hưởng càng hẹp 
  =*C - 
*
t 0/Q 
đây là mạch lọc dải lấy một số lân cận 0. gọi là mạch lọc dải hẹp 
Ứng dụng của mạch này là chọn tần số lấy tín hiệu từ máy thu. 
*C 
*
t 0 
  
 I/Imax 
 1 
2
1 Q2 > Q1 
 Q1 
 Hình 1.11 Mạch RLC nối tiếp 
 11 
Chương 2 
LINH KIỆN BÁN DẪN 
VÀ CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 
2.1. Giới thiệu một số dụng cụ chất bán dẫn cơ bản. 
Dụng cụ chất bán dẫn sẽ được học trong giáo trình Cấu kiện điện tử và vi mạch. 
Do vậy trong phạm vi môn học này chỉ giới thiệu sơ lược về hai loại điển hình đó 
là điốt và Transistor. 
2.1.1 Điốt 
2.1.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điốt 
Sự tiếp xúc của hai bán dẫn loại p và n tạo nên một vùng chuyển tiếp điện tử–lỗ 
trống và được gọi là lớp chuyển tiếp p-n (hay tiếp giáp p-n) như trình bày trên hình 
2.1.a. Nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ bán dẫn đều dựa trên việc ứng dụng 
các tính chất của lớp tiếp giáp này. 
Hình 2.1. Lớp tiếp giáp p–n và cấu tạo của diode bán dẫn. 
EJ 
+ 
- + 
- 
Lớp tiếp giáp khi chưa có 
phân cực 
Lớp tiếp giáp khi phân cực thuận 
Ep-n= Engoài- EJ Ep-n= Engoài+ EJ 
Lớp tiếp giáp khi phân cực ngược 
p n p n 
p n 
A K 
EJ 
Engoài 
EJ 
Engoài 
(a) 
(b) (c) 
 12 
Do có sự chênh lệch nồng độ các phần tử tải điện nên có sự khuếch tán lỗ 
trống từ miền p sang miền n và khuếch tán điện tử từ miền n sang miền p, tức là 
xuất hiện dòng khuếch tán điện tử và lỗ trống qua lớp tiếp giáp p- n. 
Lỗ trống khuếch tán từ miền p làm xuất hiện các iôn âm trong một vùng của 
miền p sát với miền n, còn điện tử khuếch tán từ miền n sẽ làm xuất hiện các iôn 
dương trong một vùng của miền n sát với miền p. Vì các nguyên tử được phân bố ở 
các nút của mạng tinh thể chất bán dẫn nên các iôn âm và dương được tạo nên này 
không thể dịch chuyển tự do được. Điều đó có nghĩa là xuất hiện trong lớp tiếp 
giáp các điện tích không gian và sinh ra trong đó một điện trường jE
 hướng từ 
miền n sang p. Điện trường này sẽ hãm quá trình khuếch tán và làm giảm dòng 
khuếch tán. Trong cùng thời gian ấy, trường này làm tăng tốc chuyển động của các 
phần tử tải điện không cơ bản tức là điện tử từ miền p sang n và lỗ trống từ miền n 
sang p. Như vậy nó làm xuất hiện dòng điện trôi theo hướng ngược với dòng 
khuếch tán. Kết quả là trong trạng thái cân bằng động, điện tích không gian không 
tăng nữa và vùng tiếp giáp sẽ thiếu vắng các phần tử tải điện. Do vậy điện trở của 
vùng này sẽ rất lớn và nó được gọi là vùng nghèo điện tích. Các dòng điện khuếch 
tán và trôi bằng nhau cho nên dòng tổng đi qua lớp tiếp giáp là bằng không. 
Khi đặt một nguồn điện bên ngoài lên lớp tiếp giáp theo hướng: cực dương đặt 
lên miền p và cực âm đặt lên miền n như hình 4.1.b. thì cường độ điện trường 
ngoài là ngược chiều với điện trường chuyển tiếp jE
, do đó làm giảm tác dụng của 
nó. Kết quả là dòng khuếch tán được tăng lên so với dòng trôi và dòng tổng hợp sẽ 
được xác định bởi dòng khuếch tán và chảy theo chiều từ miền p sang n. Điện tử từ 
miền n khuếch tán vào miền p dưới tác dụng của điện trường ngoài và trở thành 
phần tử tải không cơ bản trong miền p. Ngược lại lỗ trống khuếch tán từ miền p 
sang n cũng trở thành các phần tử tải không cơ bản trong miền này. Các hiện tượng 
này gọi là sự phun phần tử tải điện cơ bản sang miền mà tại đó nó thành không cơ 
bản còn dòng chảy qua miền tiếp giáp gọi là dòng phun hoặc dòng điện thuận. 
Trong trường hợp này ta nói lớp tiếp giáp được phân cực thuận và dòng điện thuận 
thường lớn. 
Ngược lại khi mắc nguồn điện ngoài sao cho cực âm nối với miền p, cực 
dương nối với miền n như trong hình 4.1.c thì tiếp giáp được phân cực ngược. 
 13 
Chiều điện trường ngoài lúc này cùng chiều với trường jE
do vậy làm tăng tác 
dụng của nó. Kết quả là càng làm giảm thành phần khuếch tán của dòng qua lớp 
tiếp giáp xuống dưới giá trị ứng với trạng thái cân bằng và làm tăng thành phần 
trôi. Dòng qua lớp tiếp giáp p-n lúc này sẽ được xác định bởi dòng trôi theo chiều 
ngược với dòng điện thuận và gọi là dòng điện ngược. Vì nồng độ các phần tử tải 
không cơ bản rất nhỏ hơn nồng độ các phần tử tải cơ bản nên dòng điện ngược là 
rất nhỏ so với dòng điện thuận. 
Khi nối hai điện cực vào hai miền p và n như vậy ta sẽ có được một dụng cụ 
gọi là diode bán dẫn có ký hiệu như hình 2.1.a chỉ ra, trong đó cực nối với miền p 
gọi là Anode (A) còn cực nối với miền n gọi là Kathode (K). 
Hình 2.2. Đặc trưng V-A của diode bán dẫn. 
Sự phụ thuộc của dòng dI qua diode vào thế đặt trên nó dU = UAK được tính 
theo công thức: 
 1 Td U/Usd eII (4.1) 
Trong đó SI là dòng bão hoà hay dòng nhiệt khi diode được phân cực ngược. 
 K là hằng số Boltzmann (1,38.10-23 [J/K]; 
 T là nhiệt độ K; 
e0 là điện tích của điện tử bằng 1,6. 10
-19
C; 
GaAs Si Ge 
I(mA) 
10 
20 
30 
40 
UAK (V) 
0,4 0,6 
A 
-10 -20 -30 
2 
6 
0 
- + + - 
0,2 0,8 
 14 
0e
KT
UT  gọi là thế nhiệt. Tại nhiệt độ phòng UT cỡ 25,5 mV. 
Khi đặt giữa A và K một điện áp UAK> 0 thì điốt cho dòng đi qua và gọi là 
phân cực thuận. ngược lại nếu đặt điện áp UAK <0 thì điốt khoá gọi là phân cực 
ngược dòng ngược luôn nhỏ hơn nhiều so với dòng thuận. 
Khi thay đổi điện áp đặt vào điốt thì dòng qua nó cũng thay đổi theo. Đường 
biểu diễn sự phụ thuộc của dòng qua điốt vào điện thế ngoài gọi là đường đặc 
trưng Von-Ampe của điốt. 
Đường đặc trưng gồm có 3 vùng. 
Vùng 1 là vùng phân cực 
thuận, vùng 2 là vùng phân cực 
ngược, vùng 3 là vùng đánh 
thủng. Cơ chế tạo thành dòng 
điện ở vùng 1 và cùng 2 là cơ chế 
tạo thành dòng khuếch tán các 
hạt đa số IKT và dòng trôi của các 
hạt tiểu số ITr. 
Cơ chế đánh thủng ở vùng 3: 
Khi UAK< 0 và có giá trị đủ lớn, dòng điện ngược tăng lên đột ngột trong khi 
điện áp UAK gần như không tăng. Khi đó tính chất van của điốt bị phá huỷ và có 
thể làm hỏng lớp tiếp xúc p-n. Có 2 cơ chế đánh thủng là đánh thủng vì nhiệt và 
đánh thủng vì điện (hiệu ứng Zener và Tunel). 
Các loại điốt có điốt chỉnh lưu, điốt ổn áp, điốt phát quang,  
2.1.1.2. Một số ứng dụng của điốt 
Lớp tiếp giáp p-n có thể được dùng trong nhiều mục đích như chỉnh lưu dòng điện, 
tách sóng tần số cao, biến đổi tín hiệu phi tuyến, v.v... Vì vậy cũng có rất nhiều 
loại diode. Diode được phân loại theo nhiều đặc điểm khác nhau tuỳ thuộc vào 
công nghệ chế tạo, phạm vi ứng dụng, v.v... Còn tuỳ theo kích thước và cấu tạo mà 
phân ra diode tiếp mặt và diode tiếp điểm. K ...  cực gốc. R3, C3 làm ổn 
định nhiệt L1, C1 là khung dao động, L2 là cuộn ghép lấy điện áp hồi tiếp , c2 là tụ 
thoát, c4 là tụ lấy tín hiệu ra vì tranzitor mắc phát chung nên điện áp ra ngược pha với 
điện áp vào do vậy L2 cần đầu phù hợp 
Hình 3.2. Mạch tạo hình sin ghép biến áp 
 72 
Tần số dao động của mạch do mạch cộng hưởng cực góp quyết định 
 fdd = Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
3.4. Mạch dao động sin ba điểm 
Mạch dao động sin ba điểm có thể dùng tranzitor hay IC để khuếch đại. Với mạch 
dùng tranzitor mắc phát chung còn IC khuếch đại thuật toán có cửa thuận nối đất. 
Khung dao động chứa ba phần tử điện kháng X1, X2, X1. 
từ mạch điện ta có Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
để mạch dao động được cần Error! Objects cannot be created from editing field 
codes. mà K<0 nên cần Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
<0 mặt khác tại tần số dao động có: 
 X1 + X2 + X3 = 0 
Kết hợp lại ta thấy X1, X2 phải khác dấu và X2 ,X3 phải cùng dấu, tức là: 
- Nếu X1 là điện cảm thì X2, X3 là tụ điện khi đó ta có mạch ba điểm điện dung. 
- Nếu X1là tụ điện thì X2, X3 là điện cảm ta có mạch ba điểm điện cảm 
Hình 3.3. Sơ đồ mạch dao động ba điểm với thành phần xoay chiều 
 73 
Trong hình a (Ba điểm điện cảm), nhánh điện cảm quấn hai cuộn L1 và L2. Tín 
hiệu hồi tiếp lấy từ L2. điện áp lấy ra từ colector qua tụ C4 điện áp trên L1 và L2 
đối với điểm chung (đất) ngược pha nhau. Tín hiệu từ cuộn L2 qua tụ C2 đưa về 
đầu vào của tranzitor 
Trong hình b (ba điểm điện dung) mạch dao động bao gồm điện cảm L và hai tụ 
điện nối tiếp C1 và C2 được mắc song song với mạch ra của tầng. Điện áp hồi tiếp 
lấy từ tụ C1 đặt tới đầu vào của tranzitor qua tụ C3. Điện áp trên hai tụ C1 và C2 so 
với điểm chung là ngược pha nhau vì thế sẽ tạo ra hồi tiếp dương. 
Tần số dao động của mạch ba điểm điện cảm ở trên là: 
fdd =Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
còn tần số dao động của mạch ba điểm điện cảm ở trên là: 
fdd = Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
3.5. Mạch tạo dao động ghép RC 
Các mạch tạo dao động RC thường dùng trong các bộ dao động có tần số thấp tới 
vài Hz còn mạch tạo dao động ghép LC dùng trong các bộ tạo dao động có tần số cao 
tới vài trục kHz 
3.5.1 Mạch tạo dao động dùng mạch di pha RC trong mạch hồi tiếp 
Hình 3.4. Mạch tạo dao động ba điểm 
a) Ba điểm điện cảm 
b) Ba điểm điện dung 
a 
b 
 74 
Hình 3.5. Mạch dao động di pha RC 
Với mạch dao động trên bộ khuếch đại có di pha 1800 nên bộ hồi tiếp cũng phải di pha 
180
0
 Hàm truyền đạt và góc di pha mỗi khâu RC xác định theo: 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. Error! Objects 
cannot be created from editing field codes. 
 ở đây mỗi tầng RC chỉ tạo ra được góc di pha nhỏ hơn 900 nên để đảm bảo điều kiện 
về pha thì bộ hồi tiếp ít nhất phải có ba khâu RC mỗi khâu di pha 600. 
Và với sơ đồ trên để đạt được điều kiện đó ta cần có: 
 R1//R2//rBE 
Từ mạch điện ta có hệ số truyền đạt của mạch hồi tiếp là: 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
với K là hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại thì ta có: 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
cho Error! Objects cannot be created from editing field codes. ta được 
1-6w
2
R
2
C
2
 =0 
tần số dao động của mạch là wdd = Error! Objects cannot be created from editing 
field codes. 
 75 
thay vào biểu thức trên ta có Error! Objects cannot be created from editing field 
codes. 
nên K=-29 
mạch có hệ số hồi tiếp là Error! Objects cannot be created from editing field 
codes., nên cần mắc điện trở R2,R3 sao cho Error! Objects cannot be created from 
editing field codes. 
3.5.2 Mạch tạo dao động dùng mạch cầu viên 
Hình 3.6. Mạch dao động cầu viên 
Trong sơ đồ trên thì uht đưa vào cửa thuận còn các phần tử ở cửa đảo để xác định chế 
độ khuếch đại của mạch 
Từ mạch điện ta có: 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Hệ số hồi tiếp Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Thay vào và xét trường hợp R1=R2=R, C1 = C2 = C thì 
Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
để mạch dao động được thì ta phải có: Error! Objects cannot be created from 
editing field codes. 
 76 
Hay 1-w
2
ddR
2
C
2
=0 => wdd = 1/RC 
Rút ra ta được K=3 
Ta cần chọn R3 và R4 sao cho thoả mãn R4/R3=2 
3.6. Mạch tạo dao động thạch anh 
3.6.1 Tính chất và mạch tương đương của thạch anh 
Khi cần mạch dao động có tần số ổn định cao mà dùng các phương pháp ổn định 
nguồn cung cấp và ổn định tải vẫn không đảm bảo độ ổn định theo yêu cầu thì phải 
dùng thạch anh để ổn định tần số. Thạch anh có những đặc tính vật lý rất đáng quý 
như độ bền cơ học cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và các tác động hoá học. 
Thạch anh có tính chất áp điện, nghĩa là 
dưới tác dụng của điện trường thì gây ra 
dao động. Do đó có thể dùng thạch anh như 
một khung cộng hưởng. Tính chất dao động 
của thạch anh được biểu diễn bởi sơ đồ 
tương đương sau: 
Trong đó Lq, Cq,rq, phụ thuộc vào kích 
thước khối thạch anh và cách cắt khối thạch 
anh. 
Thạch anh có kích thước càng nhỏ thì Lq, Cq,rq càng nhỏ nghĩa là tần số cộng 
hưởng riên của nó càng cao. Lq, Cq,rq có tính ổn định cao. CP là điện dung giá đỡ và 
nó có độ ổn định kém hơn. 
Thường rq rất nhỏ nên trong việc tính toán có thể bỏ qua. Trở kháng tương đương 
của thạch anh xác định theo công thức: 
Zq= Xq= Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Từ đây ta rút ra được là thạch anh có hai tần số cộng hưởng: Một là tần số cộng hưởng 
nối tiếp fq ứng với Zq=0 và một tần số cộng hưởng song song fp ứng với Zp = vô cùng 
 Ta có: Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Hình 3.7. Thạch anh, kí hiệu và 
sơ đồ tương đương 
 77 
Còn Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
Cp càng lớn so với Cqthì fp càng gần với fq. Đặc tính trở kháng của thạch anh được 
cho trên hình bên 
Thường thạch anh được sản xuất với tần số fq = 1kHz đến 100Mhz. Các thạch anh có 
tần số thấp hơn ít được sản xuất vì nó đòi hỏi kích thước lớn và đắt tiền. 
 Các tính chất về điện của thạch anh có thể tóm tắt như sau: 
 + Phẩm chất cao: Q = 104 – 105 
 + Tỷ số Lq/Cq rất lớn do đó trở kháng tương đương của thạch anh Rtđ= Lq/ Cqrq 
là rất lớn. 
 + Cq<<Cp 
 + Tính tiêu chuẩn của thạch anh rất cao, với khung dao động thạch anh có thể 
đạt độ ổn định tần số 10-6 - 10 -10. 
Để thay đổi tần số cộng hưởng của thạch anh trong phạm vi hẹp ta mắc nối tiếp với 
thạch anh một tụ điện biến đổi Cs khi đó tần số dao động được tính theo biểu thức: 
fq
’
 =Error! Objects cannot be created from editing field codes. 
3.6.2 Mạch điện bộ tạo dao động dùng thạch anh 
 78 
 Mạch điện bộ tạo dao động dùng thạch anh với tần số cộng hưởng song song ở 
hình dưới đây (hình a) là mạch ba điểm điện dung. Nhánh có thạch anh nối tiếp với tụ 
CS tương đương một điện cảm, nghĩa là tần số dao động của mạch phải thoả mãn điều 
kiện 
fq <fdd < fp 
và tụ Cs phải chọn thoả mãn Error! Objects cannot be created from editing field 
codes. 
trong đó Ltd là điện cảm tương đương của thạch anh. Ngoài ra CS còn phải thoả mãn 
CS<<C1,C2 
Tần số dao động của mạch gần đúng bằng fp 
đối với hình b) điều kiện về pha chỉ thoả mãn khi thạch anh tương đương như một 
điện cảm 
fp >f dd > fq 
Hình 3.8. Mạch dao động thạch anh với tần số cộng hưởng song song 
 79 
Chương I ........................................................................................................................ 2 
CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH ......................................... 2 
1.1. Các đại lượng cơ bản .............................................................................................. 2 
1.1.1. Điện áp, dòng điện và công suất ....................................................................... 2 
1.1.2. Các phần tử tuyến tính - Mạch tuyến tính ........................................................ 2 
1.2. Các đặc trưng của mạch RC và mạch RLC ............................................................ 3 
1.2.1. Mạch tích phân ................................................................................................. 3 
1.2.2. Mạch vi phân .................................................................................................... 4 
1.2.3. Đặc trưng dừng của mạch RC .......................................................................... 5 
1.2.4. Đặc trưng quá độ của mạch RC ........................................................................ 7 
1.2.5. Sự truyền tín hiệu vuông góc qua mạch RC ..................................................... 8 
1.2.6. Đặc trưng dừng của mạch RLC mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện áp ............... 9 
Chương 2 ...................................................................................................................... 11 
LINH KIỆN BÁN DẪN VÀ CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG .......................... 11 
2.1. Giới thiệu một số dụng cụ chất bán dẫn cơ bản. ................................................... 11 
2.1.1 Điốt .................................................................................................................. 11 
2.1.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điốt ................................................. 11 
2.1.1.2. Một số ứng dụng của điốt ......................................................................... 14 
2.1.2 Transistor lưỡng cực ........................................................................................ 22 
2.1.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của transistor lưỡng cực ...................... 22 
2.2. Định nghĩa và các chỉ tiêu cơ bản của mạch khuyếch đại .................................... 25 
2.2.1. Định nghĩa mạch khuếch đại .......................................................................... 25 
2.2.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của tầng khuếch đại ...................................... 25 
2.3. Phân cực và chế độ làm việc một chiều ................................................................ 27 
2.3.1. Nguyên tắc chung phân cực cho Transistor .................................................... 27 
2.3.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho Transistor............................................ 28 
2.4. Hồi tiếp trong các bộ khuếch đại .......................................................................... 30 
2.4.1. Các định nghĩa cơ bản .................................................................................... 30 
2.4.2. Các mạch hồi tiếp ........................................................................................... 30 
2.4.3. Các phương trình đặc trưng cho mạch khuếch đại có hồi tiếp ....................... 31 
2.4.4. Độ ổn định cho bộ khuếch đại ........................................................................ 32 
2.4.5. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng vào .................................................... 33 
 80 
2.4.6. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến trở kháng ra ....................................................... 33 
2.4.7. Ảnh hưởng của hồi tiếp đến dải động của bộ khuếch đại và méo phi tuyến .. 33 
2.5. Các sơ đồ cơ bản dùng Transistor lưỡng cực (BJT) ............................................. 34 
2.5.1. Tầng khuếch đại emitor chung (EC)............................................................... 34 
2.5.2. Tầng khuếch đại colector chung(CC) ............................................................. 38 
2.5.3. Tầng khuếch đại Base chung .......................................................................... 39 
2.6. Tầng khuếch đại đảo pha ...................................................................................... 40 
2.7. Các sơ đồ khuếch đại dùng Transistor trường (FET) ........................................... 40 
2.7.1. Transistor trường loại JFET ............................................................................ 40 
2.7.2. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) ........................................................ 45 
2.7.3. Tầng khuếch đại cực máng chung .................................................................. 47 
2.7.4. Mạch khuếch đại dùng IC ............................................................................... 48 
2.8. Phương pháp ghép các tầng khuếch đại ................................................................ 48 
2.8.1. Ghép tầng bằng tụ điện ................................................................................... 49 
2.8.2. Ghép tầng bằng biến áp .................................................................................. 51 
2.8.3. Ghép trực tiếp ................................................................................................. 51 
2.9. Một số mạch khuếch đại khác ............................................................................... 52 
2.9.1 Mạch khuếch đại Đarlingtơn ........................................................................... 52 
2.9.2 Mạch Casốt (Kaskode) .................................................................................... 52 
2.9.3 Bộ khuếch đại vi sai ......................................................................................... 53 
2.10. Bộ khuếch đại tín hiệu biến đổi chậm ................................................................. 54 
2.11. Khuếch đại công suất .......................................................................................... 55 
2.12. Các sơ đồ khuếch đại dùng khuếch đại thuật toán. ............................................. 60 
2.13. Mạch lọc nguồn ................................................................................................... 65 
2.14 Lọc các thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải ........................................... 66 
CHƯƠNG 3: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG .................................................................... 69 
3.1. Khái niệm .............................................................................................................. 69 
3.2. Điều kiện dao động và đặc điểm của mạch tạo dao động ..................................... 69 
3.3. Mạch tạo dao động sin ghép biến áp ..................................................................... 71 
3.4. Mạch dao động sin ba điểm ................................................................................. 72 
3.5. Mạch tạo dao động ghép RC ................................................................................. 73 
3.5.1 Mạch tạo dao động dùng mạch di pha RC trong mạch hồi tiếp ...................... 73 
3.5.2 Mạch tạo dao động dùng mạch cầu viên ......................................................... 75 
 81 
3.6. Mạch tạo dao động thạch anh .............................................................................. 76 
3.6.1 Tính chất và mạch tương đương của thạch anh ............................................... 76 
3.6.2 Mạch điện bộ tạo dao động dùng thạch anh .................................................... 77