2.1 NHỮNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Một linh kiện điện tử là 1 thiết bị sử dụng điện, các linh kiện khác nhau về hình dáng kích thước và thực hiện những nhiệm vụ khác nhau tùy vào mục đích của người sử dụng. Vì thế cho nên các linh kiện điện tử được sử dụng phụ thuộc trạng thái, chủng loại của chúng. Các đặc tính cơ bản chung của các linh kiện sẽ được thảo luận ở phần dưới đây.

2.1.1. Linh kiện điện tử thụ động và tích cực

- Các linh kiện điện tử được chia làm 2 loại:

+ Linh kiện điện tử thụ động.

+ Linh kiện điện tử tích cực.

H 2.1 Một số loại linh kiện

Linh kiện thụ động

Điện trở

Tụ điện

Linh kiện tích cực

Tranzito

Mạch tích hợp ( chíp điện tử)

Linh kiện điện tử thụ động

Một linh kiện thụ động không làm tăng năng lượng (mở rộng, khuếch đại ) trong một mạch hoặc hệ thống. Chúng không điểu khiển hoạt động và không yêu cầu bất kỳ chỉ dẫn nào để chúng thực hiện nhiệm vụ của mình.

Vì các linh kiện điện tử thường có ít hơn lợi ích nên chúng không thể dao động hoặc khuếch đại tín hiệu. Các linh kiện này có 1 điểm chung là có thế nhận tín hiệu với một giá trị nhỏ hơn 1; chúng có thể đổi chỗ ( dịch chuyển ) các chu kì của 1 tín hiệu, không nhận 1 tín hiệu bởi nó không tạo thành tần số phù hợp và điều khiển mạch phức tạp nhưng chúng không thể nhân với một số lớn hơn 1 bởi sự thiếu hụt vì cơ bản chúng không tăng được điều này. Thiết bị thụ động bao gồm điện trở, tụ điện và cuộn cảm.

Linh kiện điện tử tích cực

Linh kiện điện tử tích cực là những thiết bị có khả năng điều chỉnh điện áp hoặc dòng điện và có thể tạo ra sự đổi chiều dòng hoặc áp trong mạch điện.

Chúng có thể khuếch đại hoặc phân tích một tín hiệu. Bao gồm diode, transitor và được tích hợp trong mạch điện. Chúng thường là linh kiện bán dẫn.

2.1.2. Sự tách biệt và tích hợp mạch điện

Khi một linh kiện được kết hợp với một hoặc hai khả năng làm việc của thiết bị. Nó được biết đến là 1 linh kiện tách biệt. Cho ví dụ : 1 điện trở sử dụng giới hạn dòng qua nó, nó có nhiệm vụ như 1 linh kiện riêng biệt.

Một mặt khác, một mạch điện được tích hợp là sự phối hợp của nhiều linh kiện riêng rẽ để thực hiện nhiều chức năng, ví dụ của mạch điện tích hợp là bộ vi xử lý được dùng để ứng dụng trong nhiều trạng thái khác nhau.

2.1.3. Linh kiện dẫn

Linh kiện có thể được phân loại thành 2 loại dựa theo cách kết hợp của bảng mạch.

Linh kiện đánh thùng (hình 2.2a) là những thành phần có dẫn có thể được chèn vào thông qua các lỗ gắn vào các bảng mạch.

Một mặt khác, linh kiện gắn bề ngoài (Hình 2.2b)lại được thiết kế mà chúng có thể được gắn trực tiếp trên bề mặt của bảng mạch.

Hai loại hình dạng dẫn thường được tìm thấy trong các thành phần rời rạc. Các linh kiện dẫn trục (Hình 2.2c) có hai dạng chính loại đầu kéo dài từ mỗi bên của các linh kiện như 1 cánh tay. Những dẫn cần phải được uốn cong để chèn thông qua các lỗ của một bảng mạch in. Loại thứ 2 là dẫn qua tâm (Hình 2.2d) trong đó dẫn xuất phát từ dưới cùng của các thành phần như các chân.

Trong trường hợp của mạch tích hợp, có một số lượng lớn linh kiện dẫn được đặt trong một hàng trên đường thẳng (duy nhất trên đường: Hình 2.2e) hoặc trong hai hàng song song ( trên 2 đường: Hình 2.2f). Những linh kiện dẫn này có thể được chèn vào trong lỗ thông qua trong PCB. Mạch tích hợp mật độ cao bây giờ đi kèm trong các hình thức của chân- mảng lưới (Hình 2.2g) có một số dòng của các chân tròn mở rộng từ dưới cùng của thành phần

Các các thành phần Leadless (Hình 2.2h) cũng có sẵn trong linh kiện gắn bề ngoài. Trong đó kim loại không dẫn dính trên các chân của linh kiện. Chúng được gắn một bảng mạch bằng cách sử dụng một số kim loại dẫn.

Hình 2. Một số loại linh kiện

2.1.4. Linh kiện phân cực

Một số linh kiện phân cực và do đó đã dẫn được phân loại bằng tích cực và thụ động. Chúng được đặt trên bảng mạch theo đúng hướng với khi kết nối với bảng mạch. Ví dụ điển hình là các tụ điện và điốt (Hình 2.3). Nếu không đặt chính xác khi phân cực, các linh kiện có khả năng bị hư hỏng.

2.1.5. Kí hiệu các linh kiện

Mỗi linh kiện riêng biệt đều có kí hiệu cụ thể, khi được biểu diễn trên một sơ đồ mạch. Những biểu tượng đã được chuẩn hóa (hình 2.4) và được quy định tại viện kĩ sư điện – điện tử theotiêu chuẩn 315 và 315A. Các mạch tích hợp nói chung được đại diện bởi một khối sơ đồ và mỗi một linh kiện trong đó có một biểu tượng cụ thể.

Hình2.4 các linh kiện điển hình thường được sử dụng

Các linh kiện thường được sử dụng được mô tả dưới đây về mục đích sử dụng cơ bản của chúng trong mạch, các hoạt động, chi tiết xây dựng và các biểu tượng của chúng.

2.2 Những điện trở.

Thành phần thường sử dụng nhất trong một hệ thống điện tử là điện trở. Đó là một thành phần thụ động biểu hiện một bộ điều khiển đặc trưng của điện trở ngang qua nó bởi hai dây dẫn.Điện trở, được định nghĩa, là sự cản đối lập dòng của dòng điện được xét bởi một dây dẫn, linh kiện hoặc dòng điện.Nó liên quan đến dòng như sau:

Điện trở = điện áp/ dòng điện (Định luật Ohm)

Điện trở được biểu thị là Ohm. Một điện trở 1000 Ohm là điển hình như 1K-Ohm (kilô Ohm), và 1000 K-Ohm được viết như 1 M- Ohm (megaohm).

Điện trở được thể hiện bởi những biểu tượng như Hình 2.5.Ký hiệu là một dãy của những đỉnh và những thung lũng làm thành một dạng díc dắc.Ký hiệu có thể dễ dàng được vẽ bằng tay.Nó cũng được biểu diễn như một hình chữ nhật với chữ R được viết bên trong nó.

2.2.1. những kiểu điện trở

Có 2 loại điện trở; điện trở cố định và điện trở biến đổi được. Chúng cũng được phân loại theo vật liệu mà chúng được làm ra.Những kiểu điện trở thường sử dụng nhất chi tiết ở dưới đây.

Điện trở than: Chúng được làm bởi hỗn hợp đất đá các bon với một chất keo dính và một bộ lọc cách nhiệt hoặc bằng việc đặt các bon lên trên một thanh gốm.

Đa số những cái điện trở màng than có điện dung phân tán và điện cảm thấp, vì vậy họ có thể sử dụng được ở tần số bậc cao. Tuy nhiên, sự chính xác của nó giới hạn đến 1 phần trăm. Ngoài ra, những cái điện trở màng than dẫn tới biến dạng dư với nhiệt độ và dao động (Hình 2.6).

Những điện trở Kim loại:Chúng được làm của lớp kim loại trên thanh gốm hoặc kim loại làm bóng (một hỗn hợp của kim loại và kính) hay ôxit kim loại (một hỗn hợp của một kim loại và một ôxit làm cách ly).

Những cái điện trở kim loại thì ổn định hơn dưới nhiệt độ và những điều kiện rung động cho phép có dung sai khoảng 0.5 phần trăm. Những cái điện trở kim loại có độ chính xác với dung sai dưới 0.1 phần trăm (Hình 2.7).

HÌNH 2.7

Những điện trở Dây quấn: Chúng được làm bởi dây điện trở cuộn lên trên một khuôn cuộn dây. Chúng có thể được làm tới những dung sai trong phạm vi hẹp.Những mạng Điện trở màng dày: Những mạng điện trở màng dày gồm có những kim loại quý trong một hệ thống dính kết mà đã được sàng lọc tới một nền gốm và đốt ở nhiệt độ cao. Những mạng này cung cấp sự thu nhỏ, có cấu trúc cắt nhau, vốn đảm bảo và không dẫn đến những sự cố bất ngờ. Những mạng này gồm có 1 tới 50 điện trở, 5 tới 20 mạng điển hình, có giá trị thương mại. Vỏ có 1 hàng chân (SIL), DIP(vỏ có 2 hàng chân) và các bộ vuông thông thường sẵn có.

Hình 2.8 cho thấy hai sự sắp đặt cho bộ SIL. Mạng điện trở được làm với nhiều điện trở có cùng giá trị. Một cạnh của mỗi điện trở được nối với một cạnh của mọi điện trở khác ở trong. Tám điện trở là được bố trí trong bộ mà mỗi dây dẫn của bộ là một điện trở. Dây dẫn thứ chín ở bên trái là dây dẫn chung. Một ví dụ chung của kiểu sự sắp đặt này là kiểm soát dòng ở một mạch cường độ nhiều điốt phát quang(LEDs).

Phương án khác,1 vài mạng điện trở có “4S”được đăng trên đỉnh của mạng điện trở. 4S chỉ dẫn rằng bộ bao gồm 4 điện trở độc lập thì cùng không có dây ở trong. Nhà cửa có tám sự hướng dẫn thay vì chín. Có một ý tưởng của kích thước, cho kiểu với chín sự hướng dẫn, bề dày là 1.8 mm, chiều cao 5 mm, và chiều rộng 23 mm.Cho những kiểu với tám sự hướng dẫn thành phần, bề dày là 1.8 mm, chiều cao 5 mm, và chiều rộng 20 mm.

HÌNH 2.8

Lý do để sử dụng một phạm vi lớn của nguyên liệu trong cấu tạo của những điện trở đơn giản là một sự cân bằng giữa chi phí và một đặc trưng sử dụng đặc biệt, là tiếng ồn thấp, độ bền cao hoặc kích thước nhỏ.

2.2.2 Các bộ

Cấu tạo vật lý của một điện trở thường là 1 đồ gốm hoặc kính hình trụ hay hình chữ nhật mà vật liệu điện trở nào được đặt. End-cáp được dùng để làm đường nối, hình thành một sự tiếp xúc sức ép vật lý với vật chất điện trở. Ít sử dụng những cấu hình là hình ống với những đầu ra xuyên tâm, những mảng hay những mạng của điện trở thông thường có một bộ DIP (hàng 2 chân). Những gói thông thường sẵn có được mô tả trong Hình 2.9.

HÌNH 2.9

2.2.3 Những đặc trưng.

Những thông số chính để định nghĩa một điện trở được chi tiết ở dưới.

Điện trở: Đây là giá trị danh định của điện trở giữa hai dây dẫn của điện trở khi được đo tại 25° C.

Dung sai: Đây là độ lệch tối đa của giá trị của điện trở từ giá trị danh định, thông thường đã cho như một phần trăm của giá trị danh định. Chẳng hạn: cho a ± 5% dung sai của một điện trở 500 Ohm, giá trị có thể thay đổi từ 475 đến 525 Ohm.

Công suất danh định: Nó tham chiếu tới cường độ cực đại mà một điện trở có thể tiêu tán liên tục tại một nhiệt độ 70° C. Nó biểu thị bằng oát. Ngoài 70° C, công suất danh định phải được giảm bớt theo đánh giá xác lập bởi nhà sản xuất. Những điện trở nói chung thường là 0.25 W và 0.5 W. Những mạch điều chỉnh bằng số hiện đại có những yêu cầu dòng điện thấp và thường sử dụng điện trở 0.125 W.

Sự hợp thành các bon và những điện trở kim loại nói chung có sẵn trong những công suất danh định danh 250 mW, 500 mW, 1 W và 2 W. Để tiêu tán nhiều nhiệt hơn, những điện trở dây quấn phần lớn được sử dụng, với những công suất danh định tới 25 oát.

Hệ số nhiệt độ: Nó biểu thị phạm vi mà giá trị của điện trở sẽ thay đổi với nhiệt độ. Nó thường được biểu thị trong phần triệu của giá trị pháp định trên độ độ bách phân (ppm/°C). Những hệ số nhiệt độ của nhiều điện trở thường sử dụng nhất trong phạm vi từ 25 đến 500 ppm° C.

Những điện trở hợp chất than có độ bền kém và nhiệt độ một cách tương đối nghèo, nó để ở 1200 ppm/°C. Điện trở lớp kim loại có hệ số nhiệt độ tương đối thấp (± 250 ppm/° C) và độ bền tốt, cả hai khi cất giữ và dưới những điều kiện vận hành.

Nhiệt độ tới hạn trong một điện trở là nhiệt độ điểm nóng, nó là tổng của nhiệt độ môi trường và sự tăng nhiệt độ được gây ra do cường độ nó tiêu tán.Vì cấu trúc đồng dạng của điện trở, nhiệt độ tối đa ở giữa điện trở người và nhiệt độ này, nó được biết như nhiệt độ điểm nóng.

Độ ổn định hay Trôi dạt: Đây là một biện pháp của giá trị một điện trở thay đổi như thế nào đối với thời gian bởi vì sự hóa già. Nó bình thường được đo khi một phần trăm thay đổi sau 1000 giờ vận hành tại 70° C.Độ ổn định của một điện trở được định nghĩa khi phần trăm thay đổi của giá trị chống cự với thời gian. Nó phụ thuộc vào sự tiêu tán công suất và nhiệt độ môi trường.

Tiếng ồn: Những điện trở phát sinh màu trắng hay tiếng ồn Johnson vì sự chuyển động thống kê của những điện tử và phụ thuộc chủ yếu ở trên kỹ thuật xây dựng. Nó thường được chỉ rõ dưới dạng micrôvôn/ vôn. Cho một kiểu điện trở, nó tăng cao giá trị của điện trở và giá trị của tần số.Giá trị tiêu biểu của điện áp tạp âm cho điện trở 100- K Ohm tại 27°C cho một dải thông của 5 kHz là 8.3 micrôvôn.

Hiệu ứng Ký sinh: Không có điện trở lý tưởng. Nó có thể được coi như một mô hình tham số thể hiện trong Hình 2.10. Nó gồm có một điện trở tụ điện nối song song với một điện cảm trong nhánh. Do đó, trở kháng của một điện trở phụ thuộc vào tần số. Tuy nhiên,

những điện trở màng cố định nhỏ xung quanh 20 K Ohm trong giá trị (< 500 mW) có thể được xem như lý tưởng tới điển hình 100 MHz và những điện trở ít hơn 1 K Ohm tới 300 MHz.

HÌNH 2.10

Điện áp cực đại: Nó đại diện cho điện áp một chiều cực đại, nó có thể an toàn được ứng dụng vào một điện trở trên một cơ sở liên tục. Cho đa số những điện trở giá trị xung quanh 100 Ohm hay nhiều hơn, điện áp một chiều cực đại là 1000 vôn. Điện áp tức thời ở trên trị danh định có thể là nguyên nhân thay đổi bền vững giá trị điện trở.

Sự xác định: Giá trị của điện trở cũng được in trong những số hay được đặt vào mẫu của những băng được viết mã bởi màu xung quanh thân nó. Trong bộ mã màu, mỗi số từ 0 đến 9 đã được gán 1 màu.

Bộ mã màu đến mẫu của 4 băng (Hình 2.11). Băng đầu tiên gần nhất nhất đối với kết thúc của điện trở đại diện cho chữ số đầu tiên của giá trị điện trở. Băng thứ hai cho hai chữ số và băng thứ ba cho số các không điểm sẽ được thêm vào hai chữ số đầu tiên để được tổng giá trị của điện trở. Băng thứ tư chỉ ra

dung sai. Nếu băng thứ tư vắng mặt, thì dung sai là ± 20 %.

HÌNH 2.11

Trong bộ mã màu năm băng (Hình 2.12), ba băng đầu tiên chỉ báo giá trị, băng thứ tư chỉ báo hệ số bộ nhân,và băng thứ năm, dung sai của điện trở.

HÌNH 2.12

Trong bộ mã màu sáu băng, băng thứ sáu chỉ báo hệ số biến dạng nhiệt độ của điện trở dưới dạng phần triệu trên độ bách phân (ppm/°C).

Khi giá trị và dung sai của điện trở được in trên thân điện trở, giá trị của dung sai được mã hóa như sau:

F=± 1 % G=± 2 %. J =± 5 %K =± 10 % M =± 20%±

Những ví dụ sau đây minh họa mã này:

R 68 M là một điện trở 0.68 W± 20%5 K 6 J là một điện trở 5.6 kW± 5%82 KK là điện trở 82 kW± 10%Mặc dù nó có thể đưa bất kỳ giá trị nào của điện trở, nói chung chúng có sẵn trong những phạm vi được ưu tiên. Loạt chung nhất là loạt E 12 trong đó những giá trị được ưu tiên là 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Nhiều giá trị có sẵn trong loạt E 96 loạt cho giá trị dung sai ± 1% .

2.3 Những điện trở biến đổi được hay chiết áp

Những điện trở biến đổi được về cơ bản gồm có một vài loại vật liệu điện trở tiếp xúc với 1 con chạy di động. Những cái điện trở biến đổi được hay những chiết áp có thể được chia thành ba loại phụ thuộc vào vật liệu đề kháng được dùng (Hình 2.13).

HÌNH 2.13

.Các bon

Những chiết áp than được đổ khuôn các bon hợp thành giữ cố định hay 1 lớp các bon cách ly cực dương được làm đầy trên 1 cái nền.

Gốm kim loạiNhững chiết áp gốm kim loại dùng một lớp điện trở dày trên một nền gốm.

Dây quấnNicrôm hay dây điện trở khác được quấn dây đến 1 mẫu cách ly phù hợp cho xây dựng những điện kế dây quấn.Những chiết áp có thể được phân hạng vào trong những kiểu sau đây phụ thuộc vào số lượng điện trở và sự sắp đặt điều khiển được dùng:

-Những chiết áp Đơn: Chiết áp điều khiển với một điện trở.-Những chiết áp trước sau: Hai đơn vị điện trở đồng nhất kiểm soát bởi một cần trục.-Chiết áp kép: Hai đơn vị điện trở kiểm soát bởi 2 cần trục độc lập đồng tâm. Những chiết áp nhiều quay: chiết áp với núm xoay hay bánh xe răng cho điện trở điều chỉnh; nó có thể quay tới 40 vòng quay của trục;.-Potpack: những chiết áp hình chữ nhật, hay đơn hay nhiều quay.

Những chiết áp được sử dụng điển hình cho những sự cài đặt giá trị thiên lệch của tranzito, cài đặt hằng số thời gian của thiết bị bấm giờ RC, sự điều chỉnh của những máy khuếch đại, và mang dòng hay điện

áp trong những mạch điều khiển. Bởi vậy, chúng được đóng gói theo một cách thích hợp với những ứng dụng PCB.

Một cái điện trở biến đổi được có thể được sử dụng như một cái biến trở hoặc chiết áp. Hình 2.14 cho thấy sự khác nhau trong hai ứng dụng. Khi sử dụng như một bộ chia điện áp, phần tử điện trở được nối tới một nguồn liên quan điện áp và cánh tay trượt, mà được sử dụng như điểm bộ cảm biến và có thể được di chuyển để thu được điện áp mong muốn.

HÌNH 2.14

Cho một cấu hình máy biến trở, phần tử điện trở được nối tới mạch tại mỗi điểm kết thúc và cánh tay trượt được nối tới một trong những điểm kết thúc.Ngoài ra, toàn bộ điện trở kế tiếp nhau và trượt được nối tới một mạch ngoài.Thậm chí trong cấu hình này, nó có thể được sử dụng như một chiết áp.

Những điện trở biến đổi được có thể xây dựng để đi theo sau một trong những luật sau đây:-Tuyến tính(thẳng) : Điện trở của cái chiết áp phân tán đều qua toàn bộ chiều dài của nó.-Biểu đồ: Điện trở của cái chiết áp thay đổi như luật lô-ga.Trong những cái chiết áp này, khi con chạy

được quay, điện trở tăng (từ 0) rất chậm và dần dần cho đến khi về một nửa đường đánh dấu. Rồi về phía trước, như cần con chạy được quay xa hơn, điện trở sẽ tăng nhiều nhanh chóng hơn khi so sánh với một nửa đầu tiên của sự quay rôto.Hình 2.15 cho thấy sự thay đổi của giá trị điện trở với góc quay cho kiểu điện trở biến đổi được thẳng và lô-ga.-Những chiết áp sin- cô sin:. Như tên bao hàm, sự biến đổi của điện trở qua vệt, khi con chạy di chuyển, đi theo luật sin- cô sin dưới đây. Tổng chiều dài vệt tác dụng qua 360 độ (của) sự quay được chia ra bốn góc phần tư 90 độ từng góc.

Hình 2.16 cho thấy hình dạng của những cái điện trở biến đổi được thường sử dụng.

HÌNH 2.15

HÌNH 2.16

2.4 Ánh sáng phụ thuộc vào điện trở (LDRs)

Ánh sáng phụ thuộc vào điện trở được làm bằng sunfua cát-mi. Chúng chứa rất ít electron tự dokhi được giữ trong bóng tối hoàn toàn và do đó, trưng bày chính điện trở cao..Khi tiếp xúc với ánh sáng , các electron giải phóng và vật liệu trở nên tiến hành. Khi ánh sáng được tắt, các electron chiếm lại một lần nữa và vật liệu trở nên ít tiến hành hoặc mộtcách điện. Các điển trở tối điển hình của LDRs là 1 MOhms đến 10 MOhms. Điện trở ánh sáng của nó là 75 đến 300 ohms . LDRs mất một thời gian hữu hạn để thay đổi trạng thái của nó và thời gian này được gọi là sự hồi phục thời gian. Tốc độ hồi phục tiêu biểu là 200 kOhms / sec .

2.5.Thermistors

Thermistors là điện trở với nhiệt độ cao hiệu quả kháng . Thermistors với nhiệt độ tiêu cực, hợp tác hiệu quả (giảm giá trị điện trở với sự gia tăng nhiệt độ) được phổ biến nhất . Chúng là oxit của các kim loại nhất định như coban, mangan và niken. Thermistors là có sẵn trong một loạt các hình dạng và hình thức phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng khác nhau . Họ có sẵn trong các hình thức đĩa, hạt hoặc các thanh hình ống . Thermistors có vốn đặc tính kháng nhiệt độ phi tuyến tính , Tuy nhiên, với một

lựa chọn thích hợp của loạt và điện trở song song, có thể để có được một phản ứng gần như tuyến tính của sự thay đổi sức đề kháng với nhiệt độ trong một phạm vi hạn chế.Thermistors với một nhiệt điện trở tích cực hợp tác hiệu quả được gọi là posistors . Chúng được làm từ gốm titanate bari và được đặc trưng bởi một sự thay đổi kháng cự rất lớn trong một khoảng nhiệt độ nhỏ.Thermistors có các ứng dụng khác nhau như bị giới hạn dư thừa hiện tại, cảm biến nhiệt độ, thiết bị bảo vệ chống lại quá nóng trong tất cả các loại thiết bị như động cơ điện, máy giặt và lắp đặt báo động, ... Chúng cũng được sử dụng như máy điều nhiệt, các thiết bị thời gian trễ và điện trở bồi thường . Tùy thuộc vào ứng dụng, hạt thermistor cần phải được bảo vệ bằng cách nhốt họ vào đầu của một ống kính hoặc đặt chúng bên trong một vỏ thép không gỉ

2.6 Tụ

một tụ điện, giống như một điện trở, tụ điện cũng là một thành phần thụ động, mà có thể được sử dụng để lưu trữ điện tích.Tụ được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điện và điện tử dưới các hình thức:

Bộ lọc sóng trong nguồn cung cấp điện

Điều chỉnh các mạch cộng hưởng, mạch dao động

Thời gian các yếu tố đa rung, mạch chậm trễ

Khớp nối trong bộ khuếch đại

Tách khớp nối trong nguồn cung cấp điện và bộ khuếch đại

Khích thích sự cản trở tia lửa điện giữa nhiệt và rơ-le.

Một tụ điện (còn gọi là một 'vật tích điện') bao gồm hai mặt với các tấm dẫn điện gọi là điện cực, được phân cách bởi một chất điện môi hoặc chất cách điện (Hình 2.17). Điện môi có thể được làm bằng giấy,khoáng chất, gốm sứ, tấm phim nhựa hoặc lá nhựa mỏng. Để chế tạo một tụ điện thực tế, thì một vật dẫn phải kết nối với mỗi tấm hoặc mỗi điện cực. năng lượng điện tích Q được lưu trữ trong một tụ điện, khi kết nối với một điện áp V trên nó,được xác định bởi công thức:

Q = CV

với C đặc trưng cho điện dung của tụ điện

Điện dung được đo bằng farads. Một tụ điện có điện dung với một farad khi một coulomb bị tổn thất một volt. Fara là một đơn vị quá lớn. Các tiểu đơn vị thông thường được dùng là microfarad(106F)và picofarad (10-12F).Tụ điện có thể là cố định hoặc có thể biến đổi được. Các ký hiệu của các loại tụ điện khác nhau được cho bởi Hình 2,18:

Hình2,18 các ký hiệu của tụ điện. Các ký hiệu cực '+' có thể được bỏ qua, khi mà nó mằm trong ngoặc.

Giá trị của một tụ điện được ghi trên tụ điện, hoặc ghi bằng chữ hay là vạch mầu. Hình 2,19 cho thấy các vạch màu tụ điện với nhiều loại khác nhau của các tụ điện.

Hình2,19 (a) tụ có vạch màu, (b) tụ có đánh số

Giá trị của một tụ điện cũng đôi khi được viết trên nó ở dạng số.giá trị bắt đầu từ số thập phân thường được đo ở microfarads (MF), trong khi tất cả các giá trị khác được đo bằng picofarads (pF). Giá trị Bốn chữ số cũng được chỉ định trong picofarads nhưng mà không có một số nhân.Một số tụ điện được mã hóa với một số có ba chữ số tương tự như hệ thống rải màu sác màu sắc,với một giá trị và các số nhân. Ví dụ, 203 có nghĩa là 2 và 0 được gắn vào 3 số không và giá trị của tụ điện sẽ là 20.000 pF 0,02 MF. giớ hạn sự chống chịu của các giá trị ghi bằng chữ ở trên tụ được cho ở dưới đây:

F = ± 1%, G = ± 2%, J = ± 5%, K = ± 10%, M = ± 20% và Z = 80 -20%.

2.6.1 Các loại của tụ

Tụ điện được phân loại thành các loại khác nhau (Hình 2,20) tùy thuộc vào môi trường điện môi được sử dụng trong các cấu tạo của nó. Kích thước của tụ điện, khoan dung và điện áp làm việc cũng phụ thuộc vào điện môi được sử dụng. Một số loại tụ điện được dùng phổ biến ở dưới đây:

Hình2,20 Các loại tụ điện. Điển hình cho các tụ điện nhỏ. Các ký hiệu phân cực'+'có thể được bỏ qua trên các phụ kiện không đối xứng. khối kim loại có thể được cách nhiệt bởi một lớp áo tản nhiệt

Tụ giấy

Tụ điện giấy được sử dụng bởi các tấm giấy mỏng của cuộn giấy với lá nhôm mỏng. Để tăng tính bền của lớp điện môi và ngăn ngừa sự hấp thụ độ ẩm, giấy được ngâm với dầu hoặc sáp. Tụ điện thường được bao bọc trong lớp nhựa. Tụ giấy thường có xu hướng lớn trong kích thước do độ dày của giấy và lá. Độ dày được giảm đi trong tụ kim loại (Hình 2.21) bằng cách gán ghép trực tiếp lớp nhôm trên điện môi.

Điển hình như khoảng: 10 nF đến 10 M

Điển hình như dc điện áp: 500 V (tối đa)

Dung sai: ± 10%

Hình 2,21 cấu tạo của tụ điện kim loại

Các loại tụ mica

Một tụ điện mica được làm trực tiếp bằng các tấm mica kim loại với bạc và xếp chồng lên nhau thành nhiều lớp để tạo nên các tụ điện hoàn chỉnh. Được bao bọc trong lớp nhựa hoặc trong khuôn nhựa.

Phạm vi đặc trưng: 5 pF đến 10 nF

Điện áp đặc trưng: 50 đến 500 V

Dung sai: ± 0,5%

Các loại tụ gốm

Tụ gốm thường có Barium titanate làm môi trường điện môi. Tuy nhiên,một số ít các tụ gốm sử dụng Quặng steatit, là một khoáng chất tự nhiên. Một tấm mỏng gốm kim loại được phủ trên cả hai bên tụ và vật dẫn được gắn với nó.Trên tụ được bao phủ bởi nhiều

lớp sơn mài. Tụ gốm hiện đại của các loại đá nguyên khối được thay thế cho các lớp mỏng gốm điện môi và điện cực, thứ mà được bắn và nén để tạo thành một khối đá nguyên khối.Những tụ điện có kích thước tương đối nhỏ.

Điển hình khoảng: (a) Low loss (hoặc steatit)

5 pF đến 10 nF

(b) Barium titanate

5 pF đến 1 MF

(c) Monolithic

1 nF đến 47 MF

Dải điện áp điển hình: a và b

60 V đến 10 kV

Đối với c: 60 V đến 400 V

Dung sai: ± 10% đến ± 20%

Các tụ nhựa

Việc chế tạo các tụ điện nhựa là rất giống với các tụ điện giấy.Nó có cả hai lá mỏng và các loại kim loại. các lớp phim Polystyrene hoặc các tụ lá rất được dùng phổ biến trong các ứng dụng đòi sự hỏi ổn định cao, dung sai thấp và hệ số nhiệt độ thấp. Tuy nhiên,nó có kích thước đồ sộ . Đối với các ứng dụng

ít quan trọng, kim loại tụ điện phim polyethylene đã được sử dụng. Chúng thường gọi là “ tụ polyester”.

Tụ điện phân

Tụ điện có giá trị cao thường là loại điện phân. Chúng được làm bằng một lá kim loại (Hình 2,22) với một bề mặt có một hình anốt của lớp phim oxit kim loại. Lá anodized nằm trong một dung dịch điên phân. Lớp phim oxide là điện môi giữa kim loại và dung dich điên phân. Giá trị cao của công suất của các tụ điện phân trong một không gian nhỏ là do sự suất hiện của một lớp điện môi rất mỏng. Tụ điện gồm các loại sau đây:

Nhôm: lá Plain, lá ở thể khắc và thể rắn

Tantali:thể rắn,lớp kết dính ướt.

Hình2,22 (a) cấu tạo của tụ điện điện phân nhôm (b) hình dạng của tụ điện

Tụ điện phân thể hiện một phạm vi rất rộng của dung sai, thông thường dao động từ -20 đến +50%. Chúng thường phân cực. Cần phải cẩn thận không để đảo ngược điện áp ở trên nó. Nếu một điện áp đảo ngược thì điện môi sẽ được loại bỏ ở anode và một lượng điện lớn sẽ tạo nên dòng chảy với oxit được hình thành trên cathode. Đôi khi khí thoát ra khỏi tụ điện hình thành nên và gây hỏng các tụ điện và hỏng các bộ phận khác của mạch.

2.6.2 Gói

Tụ điện có sẵn trong một lượng lớn các gói, hình dạng và kích thước.các gói phổ biến nhất này là: trục, đĩa, hình chữ nhật, hình ống, vv,được mô phỏng trong hình 2.20.

2.6.3 Hiệu suất của tụ

Các thông số quan trọng đặc trưng cho một tụ điện được mô tả dưới đây. Điện dung: Đây là giá trị danh nghĩa của một tụ điện, được đo trong farads (hoặc theo các quy ước của nó) 25 ° C.

Dung sai: Điều này liên quan đến độ sai lệch của giá trị thực tế của một tụ điện từ giá trị danh nghĩa của

nó. Các loại tụ điên khác nhau có giá trị khác nhau về dung sai

Điện áp: Đây là điện áp tối đa mà có thể được ứng dụng liên tục chạy qua tụ. Điều này được nhận thấy với ac hay dc. Điện áp tối đa là nguyên nhân gây nên tổn thất vĩnh viễn trong điện môi được gọi là điện áp phân tích.đây là hai lần chế độ thông thường khi điện áp hoạt động.

Hệ số nhiệt độ: Nó cho thấy sự thay đổi trong giá trị của điện dung với nhiệt độ và được thể hiện với phần triệu cho mỗi độ C (ppm / º C).

DC rò rỉ:Lượng dòng điện chảy qua một tụ sạc thì bị tổn thất do tính dẫn điện của điện môi, xuất hiênj ở sự rò rỉ dc.

Các hiệu ứng parasitic: trở kháng tụ điện là một chức năng của tần số: tần số thấp, khối tụ tín hiệu ở tần số cao, tụ điện vượt quá các hiệu. Tùy thuộc vào cấu hình mạch, các tụ điện có thể vượt qua các tín hiệu cho giai đoạn tiếp theo hoặc nó có thể chuyển nó về dạng cân bằng.

Trở kháng của tụ điện thay đổi với tần số như sau:

XC =1/2pfC

Tất cả các tụ điện có một tần số tự cộng hưởng là nơi trong đầu parasitic và điện cảm điện môi cộng hưởng

với các tụ điện trong một mạch loạt cộng hưởng. Về cơ bản, trở kháng tụ điện giảm cho đến khi nó đạt đến tự cộng hưởng khi trở kháng của nó là tối thiểu.Các tụ điên phân nhôm có một tần số tự cộng hưởng rất thấp, do đó, chúng không hiệu quả trong các ứng dụng tần số cao trên một vài trăm kHz. Tụ điện Tantali có tần số tự cộng hưởng tầm trung. Như vậy, chúng được tìm thấy trong các ứng dụng lên đến vài MHz và ngoài ra, tụ điện gốm và tụ mica được ưa thích vì chúng có tần số tự cộng hưởng khác nhau vào hàng trăm MHz. Tần số rất thấp và thời gian yêu cầu của tụ điện rất ổn định. Điện môi của các loại được làm từ giấy, polystyrene, polypropylene và polyester. Chúng cho thấy sự rò rỉ của dòng điện là rất thấp và hấp thụ điện môi thấp.

ESR (dòng kháng tương đương) là một tham số quan trọng của tụ điện bất kỳ. Nó đại diện cho kết quả của sự phản kháng từ sự kết hợp của hệ thống dây điện, kết nối với nhau,các tấm và chất điện phân. Hình 2,23 cho thấy tụ điện mạch tương đương. ESR là kết quả cảm kháng của điện dung ở tần số hoạt động và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của các mạch điều chỉnh. Nó có thể dẫn đến một hoạt động hoàn toàn không chính xác hoặc không ổn định của mạch quan trọng như nguồn điện chuyển đổi chế độ và độ võng

mạch trong TV và màn hình. Công suất thiết kế cung cấp bộ lọc đòi hỏi một tụ điện ESR thấp bởi điện áp được giảm trên khắp ESR và dòng điện chảy qua qua tụ điện vì vậy năng lượng điện phân tán sẽ bị biến đổi dưới dang nhiệt.các tụ điện phân thường có xu hướng ESR cao được so sánh với những loại khác nhau và nó thay đổi được, mặc dù không được tốt hơn so với thời gian. Hình 2,23 mạch tương đương của một tụ điện

Một tụ điện lý tưởng sẽ chỉ có C và không R. Bất kỳ R trong mạch với C sẽ có khả năng làm giảm giá trị tụ điện để vượt qua dòng điện một chiều trong phản ứng với quá trình biến đổi điện áp và nó sẽ tiêu tan nhiệt, mà là lãng phí và có thể dẫn đến là hỏng các thành phần trong mạch. Các yếu tố tản (DF) được toán học định nghĩa là R / X trong đó R là điện trở trong tụ điện và X là điện kháng của tụ điện.Lớn hơn R, sự lớn hơn sẽ là DF và nhỏ hơn các tụ điện. Từ công thức, DF = R / X, rõ ràng là DF là bước nghịch đảo của X. Khi X đi xuống, DF đi lên và ngược lại. Vì vậy, DF thay đổi tỷ lệ tương ứng với tần số, trong đó

cho thấy rằng DF là một chức năng của tần số hoạt động. DF là một thước đo chất lượng tụ điện và con số này chỉ có hiệu lực ở tần số trong quá tình là việc. Rp là mô hình kháng song song của một tụ điện. Giá trị của nó thường là hàng trăm Megaohms trừ các tụ điên phân có giá trị tương đối thấp. Các yếu tố chất lượng Q được dùng như là một thước đo về độ thần khiết của một điện kháng, tức là tạo cho nó làm thế nào để trở thành điện kháng thuần không có sức kháng. Điều này thể hiện bởi tỷ lệ năng lượng lưu trữ trong một thành phần năng lượng tiêu tán trong các thành phần. Q là một đơn vị thứ nguyên và được áp dụng bởi công thức Q = X / R. Tuy nhiên, Q thường được áp dụng cho các cuộn cảm,và là một thuật ngữ được sử dụng nhiều hơn cho các tụ điện để diễn tả sự thuần của tụ là hệ số tiêu tán (DF).lượng này chỉ đơn thuần là sự nghịch đảo của Q.

2.7 Tụ Điện Biến Thiên

Tụ điện biến thiên được xây dựng bằng cách sử dụng bất kỳ chất điện môi nào như đồ gốm, mica, pôlistiren hay têflon. về cơ bản, tụ điện biến thiên có một phần tĩnh và một phần động. vùng của phần tĩnh cố định và phần động quay từ 0 tới 180 thay đổi số lượng của bề mặt tấm được phơi bày, do đó thay đổi giá trị của tu điện. trong đa số những tụ biến đổi được, sự thay đổi trong điện dung thì tuyến tính trong suốt sự quay của rô to. hình 2.24 cho thấy một sự tăng tuyến tính trên khắp sơ đồ và sự giảm sút trong giá trị của điện dung xuyên qua 360 sự quay rô to.

Những tụ biến đổi được sẵn sàng trong những hai cấu hình sau đây:

Kiểu nút: cái này có một kiểu rotor biến thiên

Kiểu ống: cái này có một lõi có thể điều chỉnh.

Nó có thể chú ý rằng những sự điều chỉnh làm với một tụ biến đổi được bằng cách sử dụng một kim loại chìa vít sẽ thay đổi khi chìa vít được nâng lên từ trục vít xoay. Đây là bởi vì đặt kim loại chìa vít trên những sự thay đổi trục vít này diện tích hữu hiệu của kim loại bọc bề mặt của mọi phần tĩnh, thường xuyên hơn, rô to. Trong một trường hợp như vậy, sự sử dụng của một phi kim loại chìa vit là được khuyến khích.

2.8 Cuộn Cảm

Cuộn cảm là đặc trưng của một thiết bị mà chống lại sự thay đổi trong dòng xuyên qua thiết bị. Những công việc về nguyên lý mà khi một lưu lượng dòng trong một cuộn dây của dây, một từ trường được sản xuất, sự sụp đổ nào khi dòng được dừng lại những cuộn cảm. Từ trường sụp sản xuất một lực điện động mà thử để bảo trì dòng. Khi cuộn dây hiện thời được chuyển, ứng EMF được sản xuất trong một phương hướng như vậy, để chống đối sự xây dựng (của) dòng.

Điện cảm emf e=-Ldi/dt trong đó L là độ tự cảm và di/dt tốc độ thay đổi của hiện tại

Đơn vị của điện cảm là Henry. Một điện cảm của một Henry sẽ sinh ra một phản emf (lực điện động) của một vôn khi sự xuyên qua dòng điện nó thay đổi tại

nhịp độ của một am-pe trên giây. Những điện cảm vài henry được sử dụng trong những sự cung cấp năng lượng như những cuộn cản lọc gợn sóng, trong khi mà giá trị nhỏ hơn (trong những phạm vi mili Henry hay micro-Henry) được sử dụng trong âm thanh và những mạch tần số vô tuyến.

Những cuộn cảm cũng được đôi khi gọi là những cuộn dây. Ký hiệu của một cuộn cảm được đưa vào Hình 2.26a. Những cuộn cảm sẵn sàng trong nhiều kích thước và những hình dạng (hinh 2.26b)

Giá trị của một cuộn cảm có thể in ấn trên thân thể thành phần hoac nó có thể in ấn với những băng màu(hình 2.27), nhiều trong cùng cách như một điện trở. Chẳng hạn, nếu đầu tiên và thứ hai những băng của một cuộn cảm là màu đỏ (giá trị 2). và băng thứ ba là màu cam (giá trị 3). giá trị của cuộn cảm là 22, 000 mH (micro-Henry). Một băng bạc thứ tư sẽ chỉ báo sự chịu đựng của nó như± 10%.

Sự sử dụng một cuộn cảm sơ cấp là sự lọc. Có hai kiểu cuộn cảm lọc rất khác: cuộn cảm dong điện cao quấn quanh một lõi lớn được sử dụng trong các bộ lọc cung cấp điện , và những cuộn cảm lõi không khí dong điện thấp được sử dụng trong những cái lọc tín hiệu..

Những thành phần cơ bản của một cuộn cảm là khuôn (hay mô bin), dây cuộn (với hoặc không có việc phân chia vật chất) và vật chất lõi. Những mô bin thì bình thường được làm đúc chất dẻo và mang dây và lõi. Những mô bin thông thường có những chốt điểm tận cùng được chứa đựng bên trong đất xốp. Sự cuộn thông thường là dây đồng tráng men mà có đường kính bị tính toán để giữ sự tăng nhiệt độ ở dưới là tải trọng toàn phần tới một mức chấp nhận

được. Vật chất lõi có thể là thép thành phiến, sắt bột hay ferit. Hình dạng của lõi cũng biến thiên.

Cuộn dây hình xuyến gồm có dây đồng được bao bọc xung quanh một lõi hình ống. Khả dĩ làm nó để thông lượng từ mà xuất hiện bên trong cuộn dây không rỉ ra ở ngoài, hiệu quả cuộn dây tốt, và thông lượng từ đó có ảnh hưởng nhỏ trên những thành phần khác. Những phỏng xuyến là những lõi hiệu quả nhất trong những ferit, nhưng nó khó đối với cơn gió. Hình 2.28 cho thấy những hình dạng của một số cuộn dây hình xuyến cùng với đường dẫn của thông lượng từ trong những cuộn cảm này.

Những cuộn dây lõi không khí thì thường xuyên được sử dụng tại những siêu âm tần số. Để cung cấp sự bảo vệ cơ khí hay giảm bớt những hiệu ứng quầng sáng điện hoa điện áp cao, những cuộn cảm được có thể bỏ vào trong epoxy. Sự đúc đặc, tuy nhiên, tăng

điện dung phân bố ký sinh tăng điện dung phân bố ký sinh và cũng làm cho nó trở nên khó và thường không thể đạt được để sửa chữa một lần nó được bỏ vào. Hình 2.29 cho thấy một số những kiểu cuộn cảm được dùng chung trong những ứng dụng khác nhau.

Những cuộn cảm dòng điện cao yêu cầu những những lõi để giữ những sự mất mát bên trong giới hạn chấp nhận được và để đạt được sự thực hiện cao. Những lõi lớn và nặng, vì vậy họ có trọng lượng và kích thước lớn. Việc chuyển những sự cung cấp năng lượng yêu cầu những cuộn cảm rộng lớn hay những máy biến thế để kiểm soát tiếng ồn Đảo mạch và lọc sóng điện áp đầu ra.

Những dòng cuộn cảm được sử dụng cho bộ lọc trong xử lý tín hiệu các mạch. Một cái lọc cảm ứng/ điện dung có những dốc sắc nét so với một cái lọc đề kháng/ điện dung , và như vậy là một cái lọc có hiệu quả hơn trong một số ứng dụng. Nói chung, những cuộn cảm thì hiếm khi được nhìn thấy bên ngoài những mạch điện.

Phạm vi của kiểu cuộn cảm và hình dạng lớn hơn đáng kể so với những tụ điện hoặc những điện trở. Đây là bởi vì nhiều tổ chức cần cuốn những cuộn cảm của riêng mình để đáp ứng những yêu cầu đặc biệt của họ, mà đã có thể cho RF cuộn dây, những cái lọc âm thanh, những cuộn cản bộ cấp điện, vân vân.

Những cuộn cảm biến đổi được trong đó giá trị điện cảm có thể được điều chỉnh cũng sẵn có. Lõi ferit của cuộn cảm được làm như một trục vít. Lõi có thể được làm để di chuyển trong và ngoài của cuộn cảm bằng việc quay nó với một chìa vít. Một chìa vít dẻo đặc biệt tốt hơn đối với sự sử dụng cho sự điều chỉnh của

những cuộn dây. Bằng việc di chuyển lõi ferit trong hoặc ra khỏi cuộn dây, giá trị của điện cảm của cuộn dây có thể được thay đổi.

2.9 Điốt

Một điôt là một thành phần tích cực xuyên qua những lưu lượng dòng nào dễ dàng hơn trong một phương hướng hơn trong những hướng khác. Nó được làm từ vật chất chất bán dẫn. Trong khi tên bao hàm, điôt có nghĩa một thiết bị hai điện cực: một cực làm bởi chất bán dẫn loại -n trong khi cực khác la loại- p. Sự nối của hai nguyên liệu khác dẫn đến hoạt động điôt. Những chức năng chính của điôt trong một mạch là hoạt động như một thiết bị chuyển mạch, một máy dò tìm hay một sự tinh chỉnh.

Từ điôt là một thiết bị hai phần tử, ký hiệu của nó cho thấy hai điện cực (Hình 2.30). cực âm và cực dương của những điôt đóng khuôn kim loại có thể được xác định trên thân. Cái đầu mũi tên của những điểm ký hiệu trong phương hướng thông thường của lưu lượng dòng . Trong trường hợp của những điôt đóng khuôn cốc, kết thúc cực âm được chỉ báo bởi một sọc, một loạt của những mảnh hay một dấu chấm. Cho đa số silic hay gecmani những điôt với một loạt những mảnh, bộ màu xác định số phần của nhà sản xuất thiết bị.

Những điôt thong thường thường cho thấy một giá trị thấp của điện trở thuận và một chính giá trị cao của điện trở ngược. Sự biến đổi trong sự chống cự vì những đặc trưng điện áp/ dòng điện không cùng dòng của điốt.Hình 2.31 sơ đồ biểu diễn dòng điện điện áp cho một điôt bán dẫn.

Những điôt tín hiệu là những điôt mục đích chung, mà tìm thấy những ứng dụng liên quan đến những dòng

thấp và là một phạm vi rộng của những điện áp, đôi khi mở rộng tới 50 kV. Những điôt chuyển mạch thay đổi trạng thái của nó từ chỉ đạo tới trạng thái không dẫn truyền và ngược lại vào một thời gian rất ngắn khi điện áp được đảo ngược. Những sự tinh chỉnh thì tương tự như những điôt tín hiệu, nhưng thích hợp hơn cho những dòng cao.

Những điôt năng lượng thấp và trung bình thông thường sẵn sàng trong theo trục những gói trong khi mà những điôt sức mạnh cao sẵn sàng trong một sự đa dạng lớn của những gói của một phạm vi rộng lớn của những hình dạng và những kích thước. Những điôt năng lượng rất cao có một luồng để tiếp tục gắn tiêu bản tới một PCB hay một bộ phận tiêu nhiệt. Hình 2.32 cho thấy những hình dạng khác nhau của những điôt, mà thương mại sẵn có. Những bảng dữ liệu của những những nhà cung cấp thông thường đưa cho thông tin quanh phác thảo của điôt và bao gồm thông tin kích thước. Những mảng Điôt hoặc những mạng, việc chứa đựng tới 48 thiết bị cũng sẵn sàng trong những gói tương tự như những mạch tổ hợp.

Là một điôt đơn, khi được sử dụng cho chỉnh lưu, cho chỉnh lưu nửa song. Khi bốn điôt được kết hợp, sự chỉnh lưu toàn sóng có thể được đang tồn tại. Những thiết bị chứa đựng bốn điôt trong một gói được gọi là' những cái cầu điôt'. Những cái cầu Điôt với những khả năng dòng điện lớn yêu cầu một bộ phận tiêu nhiệt. Điển hình, họ xoắn đinh ốc đối với một mẩu kim loại hay khung gầm của thiết bị trong đó họ được sử dụng. Bộ phận tiêu nhiệt cho phép thiết bị tỏa ra nhiệt quá mức.

2.10. Các loại Điốt đặc biệt

Bên cạnh các điốt bán dẫn chung, có rất nhiều loại khác của điốt

đặc biệt có đặc điểm này. Sau đây là một mô tả và đặc điểm của một số loại đặc biệt của điốt.

2.10.1 Điốt Zener

Một diode silic có dòng đổi chiều thấp rất thấp, 1μA ở nhiệt độ môi trường xung quanh 25 ° C.

Tuy nhiên,tại một số giá trị cụ thể của điện áp ngược,và tăng nhanh ở dòng điện ngược .Điện thế này được gọi là hiệu ứng đánh thủng hoặc điện áp zener có thể thấp như là 1 volt hoặc cao như vài trăm volts, tùy thuộc vào việc xây dựng các diode. Một diode zener có điện trở lớn tại điện áp phân cực dưới mức điện áp zener. Điện trở này có thể là vài Megohms. Tại điện áp zener, zener diode đột nhiên xuống một điện áp rất thấp từ 5 đến 100 Ohm. Một diode zener hoạt động như một nguồn điện

áp không đổi trong vùng hoạt động, điên trở trong là rất thấp. Hiện nay thông qua các diode zener (Hình 2,33) sau đó được giới hạn bởi kháng loạt R. Giá trị của điện trở là như vậy không vượt quá năng lượng của các diode zener.Để giúp đỡ trong việc phân biệt các diode zener từ một diode nói chung, nguyên là thường được dán nhãn với điện áp phân tích quy định của nó. Kể từ khi điện áp này được yêu cầu trong các mạch thiết kế, giá trị được ghi trên diode. Ví dụ, một số giá trị phổ biến là 6,8 V,7,2 V, 9,6 V.

2.10.2 Varactor Diode

Một diode varactor là một diode silic hoạt động như là một biến tụ điện để đáp ứng một loạt các giá trị điện áp đảo ngược.Varactors có sẵn với giá trị điện dung khác nhau, từ 1 đến 500 pF, và với vùng đánh giá cao điện áp hoạt động kéo dài từ 10 đến 100 V. Người ta chủ yếu là tìm các ứng dụng trong kiểm soát tần số tự động mạch. Trong một trường hợp điển hình, varactor lãm 10 pF điện dung ở điện áp đảo ngược của 5 V và 5pF ở 30V. Hình 2,34 cho thấy hình dạng khác nhau của điốt varactor.

2.10.3 Varistor

Varistor là một thiết bị bán dẫn có một điện áp phụ thuộc phi tuyến màgiống như là các điện áp được tăng lên. Một germanium phân cực thuận cho thấy các đặc điểm và thường được sử dụng trong các ứng dụng varistor, giống như là trong phân cực ổn định trong mạch điện.Cách lắp đặt varistor đối xứng được sử dụng trong các mạch bảo vệ (Hình2.35) trong đó các điốt bỏ qua hiện tại xung quanh đồng hồ bất kể hướng của dòng chảy hiện tại. nếu máy đo quá tải, varistors không cho phép điện áp phá hủy đi qua máy đo.

2.10.4 Điốt phát sáng(LED).

Một diot phát ra ánh sáng về cơ bản là một tiếp giáp pn phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận. LED có một số loại khác nhau (Hình 2,36) và có 1 số màu khác nhau như đỏ, vàng và màu xanh lá cây. Chúng được sử dụng chủ yếu ở các màn hình sử dụng bảy phân đoạn riêng lẻ năng lượng để tạo thành các ký tự chữ và số.

LED được gặp phải trong thiết bị kiểm tra, máy tính và nhiệt kế kỹ thuật số trong khi đèn LED được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể như nguồn ánh sáng,vvĐèn LED hoạt động giống như điốt thông thường, ngoại trừ là điện áp phân cực cao.

Ví dụ, các giá trị điển hình là IR (hồng ngoại): 1,2 V, Red: 1,85 V, vàng: 2V, Green: 2,15 V.Hơn nữa, điện áp thực tế có thể khác nhau tùy thuộc vào công nghệ thực tế được sử dụng trong các đèn LED.

2.10.5 Photodiode

Photodiode là một thiết bị trạng thái rắn, tương tự như một diode thông thường, ngoại trừ rằng khi ánh sáng rơi vào tiếp giáp pn. Đó là thực tế một mạch hở trong bóng tối, nhưng nó thực hiện một số lượng đáng kể của hiện tại khi tiếp xúc với ánh sáng.

2.10.6 Điốt đường hầm (TD)

Một diode đường hầm là một tiếp giáp pn được thể hiện bởi 1 điện trở âm . Đặc điểm điện áp của một

diode đường hầm được hiển thị trong hình 2,37. Giá trị điện trở âm dao động từ 1 đến 200 ohms cho các loại khác nhau của điốt đường hầm.

Điốt đường hầm có thể được sử dụng trong các mạch chuyển đổi. Một mạch chuyển đổi này có hai điểm hoạt động ,tức là nó có thể được điều khiển từ điểm hoạt động thấp đến điểm hoạt động cao bằng đáp ứng xung.

2.11 Tranzito

2.11.1 Tranzito lưỡng cực

Các thiết bị bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất là các Transistor có đặc tính để kiểm soát điện áp và dòng khuếch đại trong một mạch điện tử. Các tính chất này cho phép các Transistor có thể tạo ra được khuếch đại, chỉnh lưu, chuyển đổi và hầu như bất kỳ chức năng mong muốn trong các mạch. Đó là thiết bị cơ bản của tất cả các thiết bị điện tử trạng thái rắn, cả hai như là một thành phần hoặc như là một phần tử của mạch tích hợp.Transistor có thể coi là ba thiết bị đầu cuối. Các thiết bị đầu cuối được gọi là cơ sở (B), thu (C) và emitter(E). Về cơ bản, nó được cấu tạo như hai điốt: một diode emitter và diode collector. Trong bộ khuếch đại hoạt động bình thường, các diode emitter cơ sở được chuyển thành phân cực thuận và diode collector là phân cực ngược.Tất cả các Transistor có rò rỉ hiện nay dựa trên cơ sở của collector phân cực thuận. Đối với Transitor silic,dòng này lớn hơn vài nano ampe. Trong Transistor germanium, sự rò rỉ hiện tại thậm chí có thể có một vài micro ampe. Rò rỉ tăng hiện tại với nhiệt độ và tăng gấp đôi khoảng mỗi 10 ° C.Hơn 500 gói các Transistor được liệt kê trong danh mục sản phẩm của các nhà sản xuất thành phần.Tuy nhiên, chỉ có khoảng 100 loại được sử dụng phổ biến. Hộp kim loại (TO-3, TO-5 và TO-18) đã được sử dụng trong một thời gian dài. Tuy nhiên, người ta đã

thay thế bằng các gói có năng lượng thấp và trung bình như các gói nhựa giá rẻ do chi phí thấp. Đối với ứng dụng điện cao, tuy nhiên, gói kim loại, cả hai loại stud hoặc bolt, vẫn còn phổ biến, mặc dù loại gói đang được thay thế bằng phiên bản nhựa, với các tab kim loại để cải thiện tản nhiệt.

Hình 2,38 cho thấy gói Transistor thường được sử dụng và thiết bị đầu cuối của họ

Hình 2,39 cho thấy sự phân cực cần thiết để chuyển tiếp phân cực thuậncủa tiếp giáp miền phát. Đầu mũi

tên phân biệt được giữa miền phát và thu, và cho thấy hướng của một dòng chảy hiện tại 'thông thường'.dòng Electron ngược lại từ các hướngcủa mũi tên. Con số này cũng so sánhcác xu hướng cần thiết để gây ra dẫn và cắt Transistor npn và Transistor pnp. Nếu miền cực phát của Transistor về phía phân cực thuận, Transistor dẫn điện. Tuy nhiên, nếu vùng cực phát phân cực ngược thì Transistor không làm việc.

Sự sụt giảm điện áp trên miền phát vùng phân cực thay đổi với dòng điện cực góp của Transistor. Ví dụ, một Transistor germanium có đặc trưng phân cực thuận, điện áp cực phát là 0,2-0,3 V khi cực góp từ 1-10 mA và 0,4 V -0,5 khi cực góp là 10-100mA. Ngược lại, điện áp phân cực thuận cho một Transistor silicon khoảng hai lần mà cho germanium các loại: khoảng

0,5-0,6 V khi hiện tại cực góp thấp, và khoảng 0,8-0,9 V khi các cực góphiện nay là cao. Hình 2,40 cho thấy mối quan hệ giữa điện áp và dòng vùng tiếp giáp phát của Transistor germanium và silicon.

Ba mạch Transistor cơ bản cùng với các đặc điểm của nó được hiển thị trong hình 2,41.khi kiểm tra một giai đoạn Transistor, chỉ cần xác định miền cực phát là phân cực của chất bán dẫ, bằng cách đo sự khác biệt điện áp giữa cực phát và cực thu.

Một vấn đề phổ biến trong các Transistor là dòng điện rò rỉ, có thể shunt hay các tín hiệu sai lệch thay đổi điện áp, do đó làm xáo trộn hoạt động mạch. Vấn đề này là đặc biệt nghiêm trọng trong giai đoạn tần số trực tiếp kết hoặc cao.Rò rỉ hiện nay là dòng điện ngược dòng chảy trong các vùng tiếp giáp khi điện áp quy định được áp dụng trên nó,Ví dụ: Iceo của dòng cực phát 1 chiều dc hiện tại chảy khi một điện áp quy định được áp dụng từ cực gớp tới cực phát, với mạch cơ sở là hở (không được kết nối). sự phân cực của điện áp áp dụng là như vậy là miền cực góp được phân cực thuận. Rõ ràng, trong một Transistor, sáu con đường rò rỉ

trình bày (với điện cực thứ ba mở), như thể hiện trong hình 2,42.

Hình 2,43 cho thấy điển hình đọc transistor lưỡng cực. Sự phân cực củaÔm kế được áp dụng trên Transistor khác nhau cũng được chỉ định trong hình.

2.11.2 Tranzito công suất

Các tiếp giáp của các Transistor điện có diện tích tương đối lớn hơn so với các Transistor tín hiệu nhỏ và có những đặc điểm sau đây:Giá trị điện trở thuận nói chung là thấp hơn so với những tín hiệu nhỏ cho các Transistor silic.Tương tự như vậy, họ có giá trị điện trở thấp hơn ngược lại. Các kết quả thí nghiệm với một Ôm kế trên một Transistor silic điện được thể hiện trong hình 2,44

Transistor điện thường được gắn trên tản nhiệt, tản nhiệt (Hình 2,45). Chúng đôi khi được gắn trên khung xe bằng cách sử dụng dầu mỡ silic để tăng cường truyền nhiệt.2.11.3 Darlington Transistors

Darlington là một dạng đặc biệt của cấu hình thường bao gồm hai Transistor chế tạo trên cùng một chip hoặc ít nhất là gắn kết trong cùng một gói. Cặp Darlington thường được sử dụng như bộ khuếch đại trong các mạch đầu vào để cung cấp một đầu vào điện trở cao. Darlingtons được sử dụng nơi ổ đĩa là hạn chế và đạt được một hệ số khuếch đại cao, điển hình là hơn 1000. Trong cấu tạo này, (Hình 2,46).Vùng tiếp giáp phát được kết nối trong loạt và các thiết bị đầu cuối thu được kết nối song song.

2.11.4 Hiệu ứng Transitor trường

Transistor hiệu ứng trường, như transistor lưỡng cực, có ba thiết bị đầu cuối. Họ được chỉ định như: nguồn,ống dẫn và cổng (Hình 2.47), tương ứng với chức năng các bộ thu, phát và cơ sở của tiếp giáp transistor. Nguồn và ống dẫn được gắn vào cùng một khối (kênh n hoặc p chất bán dẫn). Một dải của vật liệu pha tạp xung quanh kênh (giữa nguồn và ống dẫn) được kết nối với cổng dẫn.

Trong hoạt động bình thường FET ngã ba, cổng nguồn điện áp phân cực ngược gây ra một điện trường tạo ra một vùng suy giảm trong các kênh nguồn-cống. Trong vùng nghèo, số lượng các hạt mang điện có sẵn giảm làm đảo ngược tăng điện áp, làm cho ống dẫn nguồn thực hiện một chức năng của cổng điều khiển điện áp nguồn. Với sự (cổng nguồn) mạch đầu vào phân cực ngược, FET trình bày một trở kháng cao với nguồn tín hiệu của nó. Điều này là trái ngược với trở kháng thấp cua Transistor lưỡng cực phân cực thuận. Vì không có đầu vào hiện tại, FETs phát ra ít tiếng ồn hơn các transistor khác. Hình 2,48 cho thấy các kí hiệu và sự phân cực của kênh n và kênh p-sự suy giảm chế độ transistor hiệu ứng trường. Hình 2,49 cho thấy đặc điểm bộ khuếch đại FETNgược lại, đặc điểm MOSFET , bao gồm trong các mạch tích hợp CMOS,loại thiết bị 'Enhancement Mode'. Với cổng phân cực nguồn không, các thiết bị này tắt, và ngày càng bật

bởi các ứng dụng của cổng phân cực nguồn (tích cực cho kênh n và bị động cho kênh p).

Có ba loại khác nhau của transistor hiệu ứng trường bao gồm;(a) Cổng tiếp giáp;

(b) Cổng cách điên (loại không tăng cường);(c) Cổng cách điện (loại tăng cường)Mỗi loại đi kèm với một trong hai n-kênh hoặc p-kênh.Cổng tiếp giáp và cổng cách điện loại không tăng cường FETs biểu tượng 'ON' cơ bản như ống chân không. Hai thiết bị phải được phân cực. Ngược lại, loại cổng cách điện tăng cường FET cơ bản là một thiết bị 'OFF' và phải được phân cực.Hình 2,50 cho ta đọc được vùng tiếp giáp của các giá trị điện trở của transistor trường(JFET). Sự phân cực thuận và phân cực ngược xảy ra giữa cổng và nguồn hoặc giữa cổng và ống dẫn. Nó có thểđược ghi nhớ rằng cổng nguồn và các cổng ống dẫn là phi tuyến tính vàgiá trị điện trở này sẽ thay đổi tùy thuộc vào phạm vi được sử dụng.

Một JFET có thể được loại bỏ hoặc đưa vào một mạch mà không có bất kỳ biện pháp phòng ngừa đặc

biệt khác sự cần thiết để bảo vệ quá nóng trong quá trình hoạt động hàn và de-hàn. Tuy nhiên, trongtrường hợp của cửa cách điện FET, nó có thể được ghi nhớ rằng cách giữa các cổng và kênh, đó là, trên thực tế, một tụ nhỏ. Cách như vậy là mỏng và cửa quá nhỏ mà nó có thể được dễ bị phá hủy (Hình 2,51). Nó là cần thiết để xem ra điện tích tĩnh từ đèn huỳnh quangnếu dẫn đầu cổng để mở. Điều này có thể xảy ra trước khi FET được cài đặt, hoặc nếu sau khi loại bỏ từ trường hợp cách điện của nó.

2.11.5 Cách điện Lưỡng cực có Cổng Transistor (IGBT)

Trước sự phát triển của IGBTs, MOSFETs điện đã được sử dụng trong các ứng dụng điện áp trung bình hoặc thấpnên phải nhanh chóng chuyển đổi, trong khi Transistor lưỡng cực điện và thyristors được sử dụng trong môi trường cho các ứng dụng điện áp cao mà yêu cầu cao dòng truyền dẫn. Một MOSFET điện cho phépThiết kế cổng điều khiển đơn giản và có khả năng chuyển đổi nhanh chóng t. Mặt khác, tại 200 V hoặc cao hơn, nó có bất lợi nhanh chóng gia tăng sức đề kháng như phá vỡ điện áp tăng lên. Tansistor điện lưỡng cực có đặc điểm là trên trạng thái riêng đến điện áp rơi thuận nhỏ, nhưng mạch điều khiển cơ bản của nó là hoạt động phức tạp và nhanh chóng chuyển đổi là khó khănso với MOSFET. IGBT có những ưu điểm kết hợp của hai thiết bị trên.Cơ cấu IGBT là sự kết hợp của các MOSFET điện và một Transistor điện lưỡng cực như được hiển thị trong hình 2,52 đầu vào có một cấu trúc cổng MOS, và đầu ra là một Transistor PNP. Bên cạnh nhữngTransistor PNP, có một transistor NPN, được thiết kế được bởi sự ngắn mạch các cơ sở và vùng phát. MOSFET kim loại nguồn. Bốn lớp PNPN, bao gồm các transistor PNP và transistor NPN, hình thức một cấu trúc thyristor, gây ra khả năng của một

latchup . Không giống như các MOSFET điện, nó không có thể tách rờiđảo ngược diode tồn tại parasitically, và vì điều là nó cần phải được kết nối với sự phục hồi nhanh chóng thích hợp diode khi cần thiết

2.11.6 Loại Transistor số

Trong những năm qua, các nhà sản xuất đã phát hành khoảng 50.000 đến100.000 riêng biệt số loại Transistor.Một phần lớn trong số này,, tuy nhiên, không còn sử dụng.

Một số số loại thường được sử dụng được trình bày chi tiết dưới đây.Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC)Các kí hiệu Transistor trong trường hợp này có các kiểu sau đâyChữ số, chữ cái, số, (hậu tố),Chữ luôn luôn là 'N', số serial chạy từ 100 đến 9999 và không nói gì vềTransistor, ngoại trừ thời gian của nó giới thiệu. Các hậu tố (tùy chọn) cho biết đạt được (hfe) nhóm thiết bị. Ví dụ:A= Khuếch đại thấp B= khuếch đại trung bìnhC= Khuếch đại cao Thêm hậu tố= không khuếch đại

Ví dụ: 2N904, 2N3819, 2N2221A.Các bảng dữ liệu cung cấp thông tin về độ khuếch đại và nhóm thực tế đạt được. Lý do cho nhóm khuếch đại việc nhóm các thiết bị tăng thấp thường rẻ hơn so với các thiết bị tăng cao, dẫn đến kiệm cho người sử dụng khối lượng lớn.Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản (JIS)Nắm lấy các hình thức sau đây:Chữ số, hai chữ cái, số, (hậu tố).Các kí tự này cho thấy khu vực ứng dụng theo các mã sau đây:SA = PNP HF transistor SB = PNP AF transistorSC = transistor NPN HF SD = transistor NPN AF

SJ = P kênh FET / MOSFET SK = N-kênh FET / MOSFETSố chạy từ 10 đến 9999.Các hậu tố (tùy chọn) cho thấy các loại được chấp thuận cho sử dụng bởi các tổ chức khác nhau của Nhật Bản.Kể từ khi mã cho một Transistor luôn luôn bắt đầu với 2S, đôi khi nó được bỏ qua. Ví dụ, một2SC733 sẽ được đánh dấu C733. Các ví dụ điển hình của những Transistor bán dẫn JIS dựa: 2SA1187,2SB646, 2SC733.Pro-điện tử Hệ thốngHệ thống này châu Âu thông qua các hình thức sau đây:Hai chữ cái, chữ (thư), số (hậu tố).Kí tự đầu tiên chỉ ra các vật liệu như sau:A = Germanium (Ge) B = Silicon (Si)C = Gallium Arsenide (GaAs) R = vật liệu CompoundPhần lớn các Transistor silicon, và do đó, bắt đầu với một B. Kí tự thứ hai chỉ ra ứng dụng thiết bị:C = Transistor, AF, tín hiệu nhỏ D = Transistor, AF, điệnF = Transistor, HF, tín hiệu nhỏ L = Transistor, HF, điệnU = Transistor, điện, chuyển đổiKí tự thứ ba cho biết rằng thiết bị này là để dành cho công nghiệp hoặc chuyên nghiệp hơn là ứng dụng thương mại. Nó thường là một W, X, Y hoặc Z. số chạy từ 100 đến 9999.

Hậu tố cho biết các nhóm đạt được, như đối với JEDEC.Ví dụ: BC108A BAW68, BF239, BFY51.Old tiêu chuẩnMột số số cũ sử dụng OC hoặc OD tiếp theo hai hoặc ba chữ số, (ví dụ như 0C28) hoặc CVsố (Anh) như CV 7. Họ không còn được sử dụng với các bóng bán dẫn hiện đại.Mã số của nhà sản xuấtNgoài việc trên, các nhà sản xuất thường xuyên giới thiệu các loại của riêng của họ, vì lý do thương mại, hoặc nhấn mạnh rằng phạm vi thuộc về một ứng dụng đặc biệt. Một số tiền tố thương hiệu phổ biến cụ thể là:TIS = Texas Instruments, bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ (nhựa trường hợp)TIP = Texas Instruments, bóng bán dẫn điện (nhựa trường hợp)MPS = Motorola, bóng bán dẫn điện năng thấp (nhựa trường hợp)MRF = Motorola, HF, VHF và bóng bán dẫn lò vi sóngRCA = RC

2.12. THYSIRTOR

Thyristor là tên gọi chung cho các thiết bị trạng thái rắn có đặc tính điện tương tự như của thyratron. Đây là gia đình của các thành phần chủ yếu được sử dụng trong tất cả các điều

khiển công suất trạng thái rắn và mạch chuyển đổi , Do đó thay thế các mạch chuyển tiếp cũ. Sau đây là ba loại thyristor được sử dụng rộng rãi:

Một chỉnh lưu silicon điều khiển( đảo ngược ngăn chặn triode thyristor);

Một Triac( triode thyristor hai chiều); và một thyristor bốn cực (chuyển đổi song phương).

Thyristor được sử dụng rộng rãi trong các mạch điều khiển công suất. Đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng điều khiển công suất như đèn dimmers, điều khiển tốc độ động cơ, kiểm soát nhiệt độ và biến tần . Họ còn sử dụng cho điện áp trên trong nguồn công suất.

Thyristor về cơ bản là một thiết bị bốn lớp pnpn( Hình 2.53) và có thể được biểu diễn như sau

Hình.2.53.(a) chỉnh lưu silicon điều khiển, cấu trúc thiết bị và bểu tượng , và (b) các hình dạng khác nhau của SCR

Ta coi thyristor như hai tranzito kết hợp với nhau. Hai tranzito này được kết nối nhau : một là NPN và khác là PNP. Cực bazo của tranzito NPN được nối với collecto của tranzito PNP trong khi đó bazo của tranzito PNP được nối với collecto của tranzito NPN. Các thiết bị là tắt bình thường, nhưng một xung kích hoạt ở cực cửa chuyển mạch thyristo từ một vật không dẫn thành một điện trở thấp trước vật dẫn .Sau khi kích hoạt trong vật dẫn ,các thyristo vẫn còn trừ khi dong điện chạy qua nó giảm xuống dưới mức giá trị hiện tại đang giữ hoặc phân cực ngược . Điều này có nghĩa là các thyristo có đường đặc tuyến

vôn_ampe(hình 2.54)

Trong trường hợp của một điều khiển tốc độ hoặc ánh sang yếu , thời gian xác định khi thyristo được kích hoạt lien quan đến các zero crossing cuả áp suất được sử dụng để xác định các mức công suất . Kích hoạt các thyristo ở đầu chu kì để cung cấp công suất tới tải . Tương tự, nếu thyristo được kích hoạt ở cuối chu kì, chỉ một số lượng nhỏ công suất được cung cấp tới tải. Lợi thế của thyristo trên điện trở đơn giản là nó tiêu tốn rất ít công suất khi nó hoàn toàn ở chế độ ‘mở’ hoặc ‘tắt’.

Các triac có cấu trúc giống như hai thyristors mắc song song ngược , có chung cực điều khiển. Điều này có nghĩa rằng thiết bị có thể vượt qua hoặc dòng bị chặn theo cả hai hướng. Rõ ràng,nó có thể được kích hoạt vào dẫn trong hai hướng bằng cách áp dụng một trong hai cổng tích cực hay tiêu cực tín hiệu.Nhiều transistor được sử dụng cho các gói SCRs và triacs. Gói đặc biệt có.Tuy nhiên, được phát triển. Các gói phổ biến nhất là TO-49, TO-118 TO-65 TO-200. Đây được thể hiện trong hình 2,55:

2.

2.13 mạch tích hợp (IC)

Một mạch tích hợp chứa các bóng bán dẫn, tụ điện, điện trở và các bộ phận khác được đóng gói trên một đơn Chip

Chức năng của nó tương tự như một mạch được thực hiện với các thành phần riêng biệt. Tuy nhiên,các thành phần được hình thành trong một hình thức thu nhỏ, để họ có thể được đóng gói trong mật độ cao trên một cơ sở của

Silicon. Có rất nhiều loại mạch tích hợp và họ đến trong nhiều hình thức của các gói. Có rất nhiều loại mạch tích hợp và họ đến trong nhiều hình thức của các gói. IC có thể được gắn trực tiếp vào một bảng mạch in với hàn một.Tuy nhiên, một số nhà thiết kế thích sử dụng một IC socket vi mạch vì nó rất dễ dàng để trao đổi IC. Nói chung, có hai loại mạch tích hợp: mạch tích hợp tuyến tính và mạch kỹ thuật số tích hợp.

2.14 Mạch tuyến tính tích hợp:

Mạch tuyến tính tích hợp được đặc trưng bởi một đầu ra đó là tỷ lệ thuận với đầu vào của nó.có nhiều gia đình của các mạch tuyến tính tích hợp như: (I) hoạt động khuếch đại; (II) khác biệt bộ khuếch đại (III) khuếch đại công cụ; (IV) bộ khuếch đại âm thanh và video (V) bộ khuếch đại băng rộng;(VI) tần số vô

tuyến điện khuếch đại (VII) điện áp / quản lý hiện tại, và (VIII) analog-to-kỹ thuật số (A / D) và digital-to-analog (D / A) chuyển đổi. Hầu hết trong số này cung cấp, trong một gói duy nhất, một mạch tương đương nhiều thành phần rời rạc.

Tuy nhiên, một lớp học quan trọng của các mạch tuyến tính tích hợp bộ khuếch đại hoạt động (op-amps).Các bộ khuếch đại này đã được ban đầu được sử dụng trong các máy tính tương tự để thực hiện toán học khác nhau các hoạt động như cộng, trừ, hội nhập và sự khác biệt. Op-amps đang được sử dụng thực hiện một loạt các chức năng mạch chính xác. Có hơn 2500 loại thương mại op-amps. Hầu hết các thiết bị điện năng thấp với một tản quyền lực tối đa 1W. Tuy nhiên, chúng khác nhau theo tăng điện áp của họ, phạm vi nhiệt độ, mức độ tiếng ồn và đặc điểm khác.

2.14.1 bộ khuếch đại hoạt động (Op-amp)

Một bộ khuếch đại hoạt động là một mạch khuếch đại hoàn chỉnh xây dựng như là một mạch tích hợp trên một chip silicon đơn. Bên trong, nó có chứa một số lượng bóng bán dẫn và các thành phần khác đóng gói thành một đơn vị chức năng duy nhất. Nó có một thỏa thuận cân bằng đầu vào và được đặc trưng bởi rất cao DC (tĩnh) và đạt được tần số thấp, trở kháng đầu vào rất cao, một thấp đóng cửa vòng lặp đầu ra

trở kháng và một bộ đồng phục khá roll-off tăng với tần số nhiều thập kỷ qua.Roll-off tuyến tính đặc trưng của một bộ khuếch đại hoạt động cung cấp cho nó phổ quát, và khả năng chấp nhận thông tin phản hồi từ một loạt các mạng lưới thông tin phản hồi với sự ổn định năng động tuyệt vời.Ứng dụng cụ thể của một op-amp rõ ràng là xác định bởi thiết bị và bên ngoài của nó mạch kết nối.

Hình2.56: Biểu tượng đại diện của một op-amp

biểu tượng đại diện Op-amp là biểu tượng đại diện là một tam giác Một

-(Hình 2.56) ở thành của nó. Trong biểu tượng mạch kỹ thuật số,các biến tần được biểu diễn như là một tam giác, nhưng các op-amp biểu tượng là lớn hơn nhiều.Tam giác chỉ ra +B hướng của dòng chảy tín hiệu. Nó được liên kết với ba.

Hình 2.56: Biểu tượng đại diện của một op-amp dòng ngang, hai trong số đó (A và B) chỉ ra tín hiệu đầu vào và thứ ba (C), Tín hiệu đầu ra kết nối. Bộ khuếch đại hoạt động có sẵn trong cả hai kim loại cũng như các gói epoxy dual-in-line.Sockets cho cả hai loại của các gói có sẵn và chủ yếu được sử dụng trong các bảng mạch in, mặc dù.IC có thể được hàn trực tiếp trên diễn đàn. Các quy ước số cho các số pin trên IC và ổ cắm được thể hiện trong hình 2.58.

Xác định Op-amp thiết bị Nói chung, các op-amps thực hiện những điều sau đây loại thông tin về ba loại (Hình 2,59) TC m A741 đóng gói:

Loại thiết bị

Nhóm các ký tự chữ số xác định các bảng dữ liệu xác định các chức năng và đặc tính điện của thiết bị.Kim loại Một lá thư đại diện cho phong cách gói cơ bản. Các chữ cái khác nhau là:

D = gói Dual in-line (kín, gốm sứ);

F = Gói Flat;

H = kim loại có thể gói;

J = kim loại quyền lực gói (TO-66 phác thảo);

K = kim loại quyền lực gói (TO-3 phác thảo);

P = dòng Dual-trong gói (đúc);

R = Mini DIP (kín, gốm sứ);

T = Mini DIP (đúc);

U = Power gói (đúc, TO-220 phác thảo).

Phạm vi nhiệt độ

Ba bậc nhiệt độ cơ bản được sử dụng phổ biến là:

C = Thương mại 0 ° C đến + 70 ° C

M = Quân sự - 55 ° C đến + 125 ° C

- 55 ° C đến + 85 ° C

V = công nghiệp - 20 ° C đến + 85 ° C

- 40 ° C đến + 85 ° C

Ví dụ:

MỘT UA 710 FM

Mã này chỉ ra một so sánh μA điện áp 710 trong một gói phẳng với nhiệt độ quân sự đánh giá.

MỘT UA 725 HC

Mã số này cho thấy một μA 725 dụng cụ khuyếch đại hoạt động, trong một kim loại có thể với một khả năng đánh giá với nhiệt độ thương mại.

Ngoài ra, năm sản xuất, số lô và xác định của nhà sản xuất cũng được đưa ra trên thiết bị.

Yêu cầu Nguồn cung cấp cho Op-amps:

Op-amps cần để được hỗ trợ với nguồn cung cấp điện DC, giống như bất kỳ bộ khuếch đại bán dẫn khác.Sức mạnh cấp cần được điều chỉnh điện áp thích hợp và lọc để hoạt động chính xác của các op-amp.Việc cung cấp điện dẫn vào op-amp được đánh dấu + V và-V tích cực và tiêu cực điện áp cung cấp nên được kết nối tương ứng, với tham chiếu xuống mặt đất. Tích cực và tiêu cựcđiện áp cung cấp thường đối xứng, tức là hai điện áp bằng nhau nhưng ngược dấu.phổ biến nhất được sử dụng điện áp điện op-amps là +15 V và-15V. Tuy nhiên, điều này không phải luôn luôn trường hợp. Do đó, nó được khuyến khích để tham khảo hướng dẫn sử dụng dữ liệu của nhà sản xuất trên op-amp quan tâm để xác định các yêu cầu cung cấp điện.Nó có thể được lưu ý thường là trên các sơ đồ mạch, dẫn nguồn cung cấp điện không được hiển thị trên op-amps. Người ta cho rằng người đọc là biết dc điện áp là cần thiết cho hoạt động của op-amp.

2.14.2 ba thiết bị đầu cuối điều chỉnh điện áp

Đây là những mạch tích hợp với ba chân, trong đó đầu vào được áp dụng giữa các chân trung tâm và

các thiết bị đầu cuối đầu vào và đầu ra được thực hiện giữa các thiết bị đầu cuối đầu ra và chân trung tâm. họ là có sẵn cho điện áp cố định như 5 V, 9 V, 12 V, ... Hầu hết các thiết bị hiện đại làm cho việc sử dụng các nhà quản lý.Một điển hình 3-pin điều cho 5 volts 78L05. Kích thước và hình thức của bộ điều chỉnh này cũng tương tự như của một bóng bán dẫn 2SC1815. Điều này được thể hiện trong hình 2,60. 7805 lại là một volt 5 3-pin điều chỉnh nhưng với công suất hiện tại 500 mA 1. phụ thuộc vào bộ tản nhiệt được sử dụng. các điện áp đầu vào trong cả hai loại 7805 là 35 volt. Có rất nhiều loại ba-pin quản lý với điện áp đầu ra khác nhau như: 5 V, 6 V, 8 V, 9 V, 10 V, 12 V, 15 V, và 18 V.

Hình2.60(a) thiết bị đầu cuối điều chỉnh điện áp 78L05 (b) điều chỉnh điện áp thiết bị đầu cuối 7805.

2.15 Kỹ thuật số mạch tích hợp

Mạch kỹ thuật số tích hợp được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành điện tử từ máy tính công nghiệp,dụng cụ điện tử,hệ thống thông tin liên lạc và thiết bị y tế. Trong thực tế,có vẻ không là bất kỳ khu vực nào trong ngành điện tử mà trong các mạch kỹ thuật số không hoặc sẽ không được sử dụng trong một số hình thức này hay khác. Lý do cơ bản cho việc này là mạch kỹ thuật số hoạt động xác định từ cấp điện áp,điều này làm giảm đi sự không chắc chắn về kết quả đầu ra của một mạch. Nhiều mạch hoạt động với điện áp chỉcó thể là ‘bật’ hoặc ‘tắt’,ví dụ một cái đèn có thể ‘bật’ hoặc ‘tắt’,một xe máy có thể chạy hoặc đứng lại hoặc một chiếc van có thể được mở hoặc đóng. Tất cả những kỹ thuật số khi hoạt động cần kiểm soát hoạt động của chúng.Mạch kỹ thuật số bao gồm một loạt các ứng dụng từ môcơ công ngiệp đến bộ vi xử lý. Tuy nhiên,các yếu tố cơ bản của tất cả các mạch kỹ thuật số là các cổng logic thực hiện các hoạt động đầu vào.

2.15.Mạch số

Mạch logic là yếu tố quyết định trong các mạch điện tử. Đó là các khối cơ bản của các mạch điều khiển luồng dữ liệu và xử lý. Trong hầu hết các hệ thống đầ ra các chức năng thể hiện một cấp điện áp,đó là cao hoặc thấp. Có một số cách nhưng chỉ được chọn một trong hai và đưa ra quyết định. Một số được đưa ra sau đây:Có KhôngMở1Khẳng địnhĐúngCaoBật

Đóng0Phủ địnhSaiThấpTắt

2.15.1.1 Quy ước logic

Trong các mạch số,0 và 1 được biểu diễn bởi hai mức điện áp khác nhau,thường la HIGH và LOW. Quy ước logic thương được dùng để liên hệ hai đại lượng này với nhau.Trong quy ước dương 1là điện áp dương nhất(HIGH) và 0 là mức điện áp ít dương nhất(LOW). Trong quy ước logic âm 1 là mức điện áp âm nhất(LOW) và 0 là mức điện áp ít âm nhất(HIGH). Điều này rất quan trọng việc làm sáng tỏ các dữ liệu số. Ví dụ: giả sử 1001(nhị phân) biểu diễn số b c d( binary coded decimal) trên các đường dây ra. Ở logic dương nó nghĩa là 1001( nhị phân)=9(thập phân), trong khi ở logic âm 0110(nhị phân)=6(thập phân).

Hình 2.61Quy ước logic thường được dung để biểu diễn hai mức HIGH và LOW trong các mệnh số.Cổng là hàm logic cơ bản của các mạch số dùng để thực hiện một toán tử trong đại số BOOLEAN. Các cổng thông dụng nhất là:AND,NAND,OR,NOR,NOT,vv. Số cổng trong một IC chủ yếu phụ thuộc vào số chân của nó. Ví dụ: 1 IC 14 chân có thể chứa các cổng NAND 4 hoặc 3 đầu vào hoặc là 4 cổng NAND 2 đầu vào.

2.15.1.2 Các họ logic

Đặc tính của các thành phần logic cơ bản phụ thuộc vào tính chất của các linh kiện điện tử tạo nên chúng. Trong những ngày đầu của kỹ thuật số các diot được sử dụng rộng rãi và là thành phần cơ bản của các cổng AND hoặc OR. Sau đó,khi transistor trở nên thông dụng nó trở thành phần tử cơ bản của các phần tử NAND hoặc NOR. Bởi vì tín hiệu ra cua transistor ngược với các tín hiệu vào. Các mạch được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống số hiện đại là các họ TTL(transistor-transistorlogic) và cmost(complementary metal oxide semiconductor). Các mạch logic trở nên phức tạp hơn. Những phát triển trong công nghệ mạch tích hợp đã giải quyết vấn đề về kích thước bên cạnh việc tạo nhiều chức năng nhất có thể trên một chip. Cần lưu ý rằng chức năng của bất kì cổng IC nào đều giống nhau bất chấp công nghệ chế tạo chúng.TTL(transistor-transistor logic): Họ logic phổ biến và thông dụng nhất là họ IC TTL. Các cổng logic khác

nhau được sản xuất dưới dạng mạch tích hợp bởi hầu hết các nhà sản xuất bán dẫn. Thành phần cơ bản trong các mạch TTL là transistor nhiều emitter cho đầu vào. Ở đầu vào sử dụng mạch totem pole một số loại khác sử dụng đầu ra colecto hở trong đó cần một điện trở kéo ở bên ngoài dùng để thiết lập các đầu ra HIGH và LOW một cách chính xác. Sự thông dụng của họ TTL dựa trên khả năng hệ số gộp đầu vào và hệ số phân đầu ra tốt,tốc độ cao (đặc biệt la schottky) dễ dàng kết nối với các mạch số khác và giá thành tương đối rẻ. Những đặc điểm chính của họ TTL:trễ truyền thông 10ns,flip-flop khoảng 20Mhz, hệ số phân đầu ra 10,dung sai nhiễu 0,4V,tổn thất trên một cổng là 10Mw. Các cổng TTL chuẩn được bán trên thị trường la seri 74 có thể hoạt động tới 70 độ c. Tuy nhiên họ 54 có thể có thể hoạt động tới 125 độ c. Hầu hết các IC đều có nhiều hơn một cổng. Ví dụ,IC 7400 có 4 cổng NAND 2 đầu vào trong khi đó IC 7420 có 2 cổng NAND,4 đầu vào. Có nhiều loại IC khác nhau trong họ TTL chủ yếu khác nhau về tốc độ và tổn thất công suất.Schottky TTL: Các cổng trong họ này là nhanh hơn TTL chuẩn và tiêu thụ ít công suất hơn nhiều. Chúng có mặt trong các mạch tích hợp như 74s/54s. Các IC công suất thấp la 54LS/74LS.Emitter-coupled logic(họ ECL): Họ ECL cung cấp một cách khác để đạt một tốc độ cao hơn chúng hoàn toàn khác so với những loại khác, ở đó cac transistor khi dẫn sẽ không bão hòa đến mức nhảy logic xuống thấp. Ví dụ,nếu 1 cổng ECL hoạt động ở 5V, mức 0 được biểu diễn = 0.9 V và logic 1 là 1.75V.

Họ logic CMOS:Họ Cmos có nhiều ưu điểm hơn so với các mạch logic dựa trên bipolar transistor đặc biệt la chúng tiêu thụ rất ít công suất và khả năng chống nhiễu tốt. Ưu điểm lớn nhât của công nghệ Cmos là mật độ đóng gói cao nó rất thích hợp để xây dựng các IC lớn hơn là các cổng và các flip-flop đơn lẻ các cổng Cmos thương mại như:series 4000. Ví dụ:4 cổng AND 2 đầu vào la IC 4081(7408 của TTL) và 4 cổng NOR 2 đầu vào là 4001(7402 TTL) các mạch tích hợp số CMOS. Các hệ thống điện tử hiện đại sử sụng các mạch logic nhìn chung la sử dụng công nghệ Cmos.Cmos hoạt động giống như họ TTL truyền thông như các mạch đảo, flp-flop, NAND,ADD,OR,NOR,vv. Hình 2.62 chỉ ra cấu hình của các bộ đảo TTL và CMOS 1 cổng TTL điển hình được làm từ cac transistor và thanh ghi. Trong khi đó CMOS làm hoàn toàn bằng vật liệu bán dẫn,dẫn đến tổn thất công suất ít hơn nhiều. Bộ đảo CMOS được làm từ 1 MOFET kênh n và 1 MOSFET kênh p được nối với nhau như hình vẽ,chúng làm việc như sau:-Các MOSFET kênh n được bật bởi điện áp dương-Các MOSFET kênh p dẫn bởi điện áp âmĐiện trở giữa máng và nguồn khoảng 1000 Ohm ở trạng thái ON và 1000 MOhm ở trạng thái Off.Đặt 12V ở đầu vào sẽ mở MOSFET kênh n và tắt MOSFET kênh p. Đầu ra gần như nối đất hay mức logic 0. Ngược lại nối đất đầu vào(mức logic 0) MOSFET kênh p sẽ (ON) và MOSFET kênh n (OFF). Đầu ra nối với dương nguồn (12V) hay mức logic 1.

2.15.1.3 Phân loại mạch tích hợp dựa tren mật độ đóng gói

-SSI (Small scale intergration) mật độ tích hợp khoảng 12 cổng trên 1 chip. Chúng ở dưới dạng DIP (14 hoặc 16 chân) hoặc flat.-MSI(Medium scall intergration) có khoảng 12 đến 100 cổng trên 1 IC. Chúng ở dưới dạng DIP 24 chân hoặc flat pack hoặc 28 chân.-LSI(Large scale intergration) mật độ tích hợp lên tới 1000 cổng trên 1 IC. Nó bao gồm các mạch vi xử lý và bộ nhớ.-VLSI(Very scale integration) có mật độ tích hợp rất cao lên tới 100000 cổng trên 1 chíp. Ví dụ,1 RAM có thể có tới 4000 cổng tren 1 chip. Vì vậy nó là 1 thiết bị VLSI.

2.15.1.4 Các dòng IC logic

Các họ IC logic phổ biến là:a,TTL chuẩn(loại 74/54)b,CMOS(loại 4000b)c,TTL công suất thấp(74l/54l)d,Schottky TTL(loại 74s/54s)e,Schottky TTL công suất thấp(loai 74ls/54ls)f,ECL(loại 10000)

2.15.1.5 Các loại vỏ của IC số

Các IC số có nhiều dạng vỏ khác nhau một số được liệt kê ở hình 2.63.Dual-in Line Package (Dip): Hầu hết các IC TTL và MOS ở mức SSI,MSI và LSI được đóng gói dưới dạng DIP 14-,10- hoặc 40- chân.Mini Dual-in-Line Package(Mine DTP):Thường được sử dụng các vỏ 8 chânFlatpach:được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu khối lượng thấp. Các ứng dụng quân sự và không gian sử dụng Flatpach số lượng pin trong một Flatpach khác nhau giữa các thiết bị.To-5,To-8 Metal Can:Số lượng chân có thể thay đổi từ 2 đến 12.Tất cả các loại vỏ ở trên đều có số thứ tự chân khác nhau. Để học cách đánh số chân của 1 laoij vỏ cụ thể phải xem data sheet của nhà sản xuất cho loại vỏ và số chân.

2.15.1.6 Nhận dạng các mạch tích hợp

Các IC số thường có dạng DIP. Thỉnh thoảng,DIP cũng có thể là 1 linh kiện tượng tự như 1 bộ khuyếch đại thuật toán. Vì vậy cần phải hiểu cách nhận dạng 1IC cụ thể:Trong một sơ đồ mạch các IC được biểu diễn bằng 1 trong 2 phương pháp sau:-IC được biểu diễn bởi 1 hình chữ nhật với số chân được gắn với từng chân. Số nhận dạng của IC được cho tren sơ đồ

-IC được biểu diễn theo các thành phần logic dơn giản của nó. Ví dụ IC 74LS08 có 4 cổng AND 2 đầu vào khi biểu diễn trên sơ đồ nó được liệt kê là ¼ 74 LS08(H.2.65)

.