Sử dụng linh kiện điện tử: Phần 1

Chia sẻ: Le Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:178

Thêm vào BST

Báo xấu

406
lượt xem 125
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Linh kiện điện tử: Phần 1 gồm nội dung 8 chương đầu Tài liệu. Nội dung phần này trình bày kỹ thuật đo dùng máy hiện sóng (oxylo), điện trở tuyến tính và điện trở phi tuyến, tụ điện và cuộn dây, mạng 2 cục và mạng 4 cục phụ thuộc tần số và các nội dung khác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sử dụng linh kiện điện tử: Phần 1

Elektronik 2 Klaus Beuth Bauelemente 18., überarbeitete Auflage unter Mitarbeit von O laf Beuth V ogel Buchverlag Der Lizenzgeber (Vogel Industrie Medien) überträgt dem Lizenznehmer (Higher Educational and Vocational Book JSC Hanoi) das ausshliesstiche Recht zur Veröffentlichung in Buch form dis Verkes in Vietnam. Cuốn sách được xuất bản theo hợp đồng chuyển nhượng bản quyền giữa Công ty cổ phần Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục và Nhà xuất bản Vogeỉ Bucheverlag Würzburg. © Bản quyền tiếng Việt thuộc HEVOBCO - Nhà xuất bản Giáo dục 183-2008/CXB/l5-363/GD Mã số: 7K755Y 8 - DAI
LỜI G l ớ l THIỆU Cùng với cuô"n *'Mạch điện tử’’, cuôn "Linh kiện điện tử" hỢp thành hai trong bộ sách quan trọng nhất phục vụ cho lĩnh vực đào tạo ngành điện tử tin học - điện tử viễn thông đã được NXB ’’Vogel Buchverlag" - Cộng hoà Liên bang Đức xuât bản. CuôVi "Linh kiện điộn tử” được chúng tôi lựa chọn mua bản quyền và dịch sang tiếng Việt vì đây là cuô"n sách có nội dung tốt, đã được xuất bản đô"n lần thứ 18 và đã được nhiều nước như: Trung Quốc, Ân Độ... mua bản quyền. Cuôn ”Linh kiện điện tử" gồm 14 chương, nội dung xuyên suô"t của 14 chương là những vấn đề râ't cơ bản về cấc linh kiện điện tử, từ cấu tạo, đặc diểm công nghệ chế tạo, nguyên lý làm việc, phạm vi ứng dụng đã được các tác giả trình bày một cách ngắn gọn, dễ hiểu và súc tích. Kết thúc mỗi chương đều có câu hỏi, bài tập giúp người học ôn tập và kiểm tra những nội dung đã học. Sách sỗ là giáo trình, tài liộu tham khảo bổ ích cho nhiều đối tưỢng và trình độ khác nhau trong lĩnh vực điện tử viễn thông, đo lường điổu khiển, tự động hoá... Viộc chuyển đổi ngôn ngữ từ tiếng Đức sang tiếng Việt cũng như lựa chọn một hệ thông ký hiệu đã được chuẩn hoá sao cho phù hỢp và truyền tải trung thành những nội dưng của bản gôc sang tiếng Việt một cách đơn giản, dỗ hiểu gặp không ít khó khăn, nhưng người dịch là nhà giáo đã có nhiều kinh nghiệm giảng dạy môn "Linh kiộn điện tử” và đã được đào tạo ỏ Cộng hoà Liên bang Đức nên nhiểư vấn đề phức tạp gặp phải trong quá trình dịch đã đưỢc khắc phục. Mặc dù người dịch đã có nhiều cô" gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi còn những sai sót, mong bạn đọc thông cảm và mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Công ty Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục “ 25, Hàn Thuyên, Hà Nội. Chúng tôi hy vọng cuôn "Linh kiện điện tử” sỗ là tài liệu bổ ích đốì với ĩihững ai học tập và quan tâm đô"n lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Chúng tôi sẽ tiô"p tục tim kiếm các giáo trình, sách tham khảo có nội dung tô"t đã được xuất bản ỏ các quốc gia có nền giáo dục truyền thống, tiên tiên khác nhau để chuyển sang tiếng Việt giúp cho nguồn tài liệu phục vụ Dạy và Học thêm phong phú, tiếp cận trình độ Dạy và Học tiên tiến, đáp ứng các yẻư cầu ngày càng nâng cao của sự nghiệp đổi mới giáo dục. Nhân dịp xuất bản lần đầu cuốh ”Linh kiện điện tử" được dịch từ tiếng Đức sang tiêng Việt, chúng tôi xin gửi lòi cảm ơn đến Nhà xuất bản Vogel Buchverlag —Cộng hoà Liên bang Đức, tới các dịch giả về sự chia sẻ trong quá trình hỢp tác cũng như lời cảm ơn chân thành tới sự quan tâm, đón nhận và những đóng góp của bạn đọc gần xa. Mong rằng sự hỢp tác sẽ đưỢc tiếp tục. NHÀ XUẤT BẤN GIÁO DỤC
LÒI MỞ ĐẦU Cuôn "Linh kiện điện tử” đưỢc tái bản lần thứ 18 vào năm 2006 nằm trong bộ sách của Nhà xuất bản "Vogel ßuchverlag” do nhiều tác giả biên soạn. Bộ sách gồm 8 cuốn: • Điện tử 1 : Cơ sở kỹ thuật điện - Heinz Meister. • Điện tử 2 : Linh kiện điộn lử - Klaus Beuth. • Điện tử 3: Mạch điện tử - Klaus Beulh và Wolfgang Schinusch. • Điện tử 4: Kỷ thuật sô"- Klaus Beuth. Điện tử 5: Kỹ thuật vi xử Iv - Helmut Miller và Lothar Wolz. • Điện tu G Kỹ Ihuật đo lường - Wolfgang Schmusch. : • Điện tử 7: Kỹ thuật thông tin viễn thông - Klaus Beuth và Günther Kurz. • Điện tử 8 : Kỹ thưậl Sensor ” Wolfgang Schmusch, Cuôn ’’Linh kiộn điộn tử" cùng cuôn "Mạch điộn tử" cung cấp cho bạn dọc cấc kiôn Ihức cơ sở làm nền tảng trong ngành kỹ thuật điộn tử viễn thồng. Trong quá trình biôn soạn, các tác giả đã cô" gắng thể hiộn nội dung rõ ràng, hộ thông hoá kiôn thức và kêt hỢp với các đồ thi,hình vẽvói nhiều chi tiet có tính sư phạm cao, cộp ĩìhộp kiôn thức mới thổ hiộn dưói dạng ngôn ngữ kỹ thuật đơn giản, dỗ tiôp cận và dễ nhớ không đòi hỏi người đọc phải có kiến thức toán cao cấp. Nội dung có chứa nhiều ví dụ và bài tập có lính thực tiễn đế người đọc củng cô" kic"n thức và có hứng thú vận dụng trong thực tế kỹ thuật. ĐỐI tượng bạn đọc mà các tác giả muôn hướng tới để cung cấp tài liệu học tập hoặc tham khảo bổ ích thiết thực là tương đôi rộng rãi: Sinh viên, kỹ sư, kỹ thuật viên hay công nhân kỹ thuật. Các đổi tưỢng muôn tự học đổ nâng cao kiôn thức cơ sỏ của chuyên ngành cũng sẽ tìm được ở bộ sách này những thông tin hữu ích. KLAUS BEUTH 4
Chương 1 KỸ THỈlệT ĐO DÙNG MÁY HIỆN SÓNG (OXYLO) 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Máy hiện sóng (oxylo) là một thiết bị thông dụng và đa năng dùng để quan sát và tiến hành đo lường dạng tín hiệu, có thể lưu kết quả nhò cơ cấu nhớ. Tên gọi “Oszillograph” bắt nguồn từ gôc La tinh “Oscillare - dao động” và từ gốc Hy Lạp “grafein - ghi”. Như vậy Oxylogiaf t;ó tìiể dịch nghĩa là bộ ghi lại dac động gồm £ chức năng chính: giữ lại dao động, hiển thị và ghi lại nó. Ngoài ra tên gọi Oxyloscop có ý nghĩa chỉ gồm chức năng quan sát dao động. Nhờ Oxy/oscop có thể quan sàt một dao động điện áp biến thiên theo thời gian thông qua đồ thị thời gian của nó trên màn ảnh: u = f(t). \ r% J > ơ :/llf) = / / \ { \ / V \ / \ / \ \ y U2 Hình 1.1. Đổ thị thòỉ gian Hình 1.2. Đồ thị quan hệ phụ thuộc của một điện áp. của vào Uj. \ r - i / f— V \\ / = t) i i'/ *'Ỷ ỉ " \N // f / V V f t / \ ~i'~ T i t — — --- _ iệ V < / Hinh 1.3. Biên đoi dòng điện I thành một điện áp tưdng đưđng, đổ thị thòi gian của dòng diện. Tiếp theo có thể hiển thị môl quan hộ hàm sô" giữa hai điện áp Ui = f(Uọ) (hình 1 .2 ). Với các dòng điện I(t), không thể biểu diễn trực tiếp mà cho I chảy qua một điện trở II để nhận được điện áp Ur tương đương (tỷ lệ) có cùng quy luật với I(t) và việc hiển thị I(t) được thực hiện gián tiếp qua ƯR(t) (hình 1.3). Tương tự vói việc biểu diễn các đại lượng khác như đường sức từ B(t), cưòng độ từ trường H(t) hay tần số f(t), trước tiên cần biến đổi
chúng về một diện áp tương đương có cùng quy luật biến thiôn, sau đó hiển thị điện áp tương dương này. Mọi phép quan sát hoặc đo lường dưỢc thực hiện một cách gián tiếp qua điện áp tương đương, 1.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNG Nhờ một chùm tia điện tử đưỢc tạo ra từ một “súng điện tử” của ôVig tia điện tử (xem chưđng 14), các dạng diện áp u = f(t) hay Ui = f(U 2) được hiển thị trên màn ảnh của ô"ng tia (hình 1.4). Các tia điện tử được gia tốc chuyển động nhanh dọc theo trục ô"ng tia và được lái lộch quỹ đạo tạo thành các đường quét phát sáng trên màn hình từ trên xuông dưới và từ phải qua trái nhờ một hệ thông lái tia đặt trong lòng ống tia (loai diều khiển lái tia bằng điện trường - hình 1.5 và hình 1.6). fVi I ------------ỆĐiểm sáng Súng điện tử ^ Ỹ2 Hình 1.4. Cấu tạo cơ bàn của Hình 1.5. Nguyên lý làm lệch một ống tia điện tử. (lái) tia điện tử theo chiểu dọc. Một cặp phiến điện cực điều khiển tia lệch theo phương thẳng đứng nhờ điện áp đặt vào chúng gọi là cặp phiến Y. Tương tự, một cặp phiến làm lệch tia theo phương nằm ngang gọi là cặp phiến X. Nhờ hệ thông lái tia này, một tia điện tử có thể quét đến mỗi điểm trên màn hiện thị. Trong oxylo loại 2 tia, ông tia điện tử có 2 súng điện tử tạo ra hai tia và do đó có hai hệ thốhg hội tụ và làm lệch tia độc lập nhau, thông thường do nhu cầu sử dụng loại 2 tia, cặp phiôn lệch đứng độc lập còn cặp phiến lệch ngang được sử dụng chung và do dó hai tín hiệu được hiển thị đồng thời trên màn và có thổ được so sánh với nhau nhờ việc quét ngang chung.
Độ lệch tia trên màn (hiệu quả của việc lái tia bằng điện áp trên các phiến lệch) đượe đánh giá nhò hệ số lái tia hay độ nhậy lái tia tính theo v/cm . Đơn vị v/cm được định nghĩa là cần bao nhiêu volt để làm lệch tia đi được 1 cm theo chiều ngang hoặc theo chiều đứng. Khi điện áp tác động vào phiến có giá trị nhỏ (hơn IV) cần dùng các mạch khuếch đại điện áp trước khi đưa tới các cặp phiến làm lệch (hình 1.7 và 1.8) - được gọi tương ứng là bộ khuếch đại X (cho điện áp làm lệch ngang) và bộ khuếch đại Y (cho điện áp làm lệch đứng). Các bộ khuếch đại X và khuếch đại Y có thể thay đổi hệ số khuếch đại, theo từng thang (từng bậc) và thay đổi liên tục trong 1 thang đà chọn. Khi diện áp vào khá lớn, thưòng có bộ suy giảm (làm yếu tín hiệu cần quan sát) đưỢc sử dụng tại lổì vào như hình 1.9. Hình 1.10 thể hiện sơ đồ khối tổng quát của một máy hiện sóng, bao gồm các khôi cơ bản nhất. Các lôì vào X và lôi vào Y là không đốl xứng luôn có một cực tiếp đất (OV) và có điện trở vào khoảng vài MQ. Tín hiệu Y đặt tói lối vào Y, qua bộ suy giảm Y, qua bộ khuếch đại Y, đặt tói cặp phiến lệch Y. Hình 1.7. Bộ khuếch đại Y có thể điểu Hình 1.8. Bộ khuếch đại X, có thể điểu chỉnh hệ số khuếch đại liên tục hay chỉnh hệ số khuếch đại liên tục hay từng nấc. từng nấc. Bộ khuêch đại Y thưòng là bộ khuếch đại một chiều (xem chương 4), nó khuếch đại cả thành phần một chiều của tín hiệu Y. Khi không mucm biểu diễn thành phần một chiều này, có thể nối một tụ điện phía trước nhò một chuyển mạch có ghi rõ “chuyển mạch AC/DC”. AC; dòng điện hoặc điện áp xoay chiểu (biến thiên theo thời gian). DC: dòng điện hoặc điện áp một chiều (không đổi theo thòi Đầu vào gian), khi ở vị trí AC thì tụ c được -o ~o nôl vào. -o Đầu ra Tín hiệu X đặt tới lối vào X, qua bộ suy giảm X, qua bộ khuếch — r* Hình 1.9. Cấu tạo bộ suy giảm đại X đặt tới phiến làm lệch X. đầu vào X hoặc đầu vào Y. 7
Tín hiệu trên màn ảnh có thể đưỢc dịch chuyển theo hai chiều: thẳng đứng và dịch ngang theo ý muôn của ngưòi sử dụng (đang quan sát tín hiệu). Khi đó cần bổ sung vào tín hiệu Y (cho dịch chiều đứng tại phiến làm lộch Y) hoặc vào tín hiệu X (cho dịch chiềư ngang, tại phiến làm lệch X) các giá trị điện áp một chiều thích hỢp. Các chức năng trên do tầng “dịch T ’ hay tầng '‘dịch X” thực hiện. Khi đó tia điện tử được dịch tịnh tiến theo chiều tương ứng tùy giá trị và cực tính của các điện áp một chiều này. Chuyển mạch AC-DC Hình 1.10. Cấu trúc khối của một Oxylo. N / \ \ c:'- V y Hình 1.11. Đổ thị điện áp Hình 1.12. Đồ thị điện áp khi dịch đứng (lên). khi dịch ngang (phải). Khi muôn thể hiện sự phụ thuộc hàm sô" của điện áp theo thời gian, cần duy trì tôc độ quót cửa tia điện tử (từ trái qua phải) không
đổi. Nghĩa là thời gian làm lệch tia cố định theo một dòng quét (ví dụ thòi gian quét (chu kỳ quét) một dòng từ tráiqua phải là 1/50 giây). Điện áp thực hiện việc lái tia đưỢc gọi là diện áp quét, códạng răng cưa (hình 1.13) được tạo ra từ một bộ phát xung răng cưa: Tần số của điện áp răng cưa có thể thay đổi theo nhiều thang và thay đổi liên tục trong mỗi thang. Tần sô" nàv càng lớn thì tốc độ quét của tia điện tử càng nhanh. Khi muốn hiển thị một chu kỳ điện .Chu kỳ áp hình sin, tín hiệu này cần đưa tới lối ■ lặp ĩ vào Y; điện áp ràng cưa đưỢc đưa tồi lôi Hỉnh 1,13. Điện áp quét dạng vào X. Chu kỳ của hai điện áp này phải răng cưa. bằng nhau (hình 1.14, Tx = Tv). Hinh 1.14. Quan hệ giữa chu kỳ của tín hiệu Y và chu kỳ của điện áp răng cưa. Nếu Ty hình trên màn sẽ không đứng vững (bị trôi đi) Nếu Tx = 2 Ty trên màn sẽ xuất hiện hai chu kỳ tín hiệu hình sin. Ta chỉ nhận được hình vũng trên màn khi bằng bội sổ nguyên của Ty. Ta nói tín hiệu cần quan sát Uy và tín hiệu quét ngang Ux được đồng bộ nhau về tần sô". Có thể thực hiện việc đồng bộ bằng điều chỉnh tay nhưng khá khó khăn, các oxylo ngày nay được đặt ỏ chế độ tự động bám đồng bộ nhờ khối đồng bộ trong cấu trúc hình 1 . 1 0 . Tầng đồng bộ có thể hoạt động ở các chê”độ khác nhau như; • Đồng bộ theo lưới điện 50Hz.
• Đồng bộ theo các điện áp ngoài đặt vào để điều khiển. • Chế độ tự đồng bộ khi tín hiệu Y trực tiếp đưỢc sử dụng (bằng cách trích ra) để điều khiển đồng bộ tín hiệu X. ở chô’ độ tự đồng bộ, chuyển mạch chọn chế độ đồng bộ ỏ vỊ trí “+” là chọn phần dưđng của tín hiệu Y; còn ở vị trí ” là chọn phần âm của tín hiệu Y. Khôi nguồn nuôi cung cấp các mức điện áp khác nhau cho oxylo. Khối nguồn cao áp điều khiển cường độ dòng tia điện tử và do vậy điều khiển dộ sáng của hình ảnh trên màn. Ngoài ra việc điều chỉnh các giá trị điện áp một chiều vào các điện cực của ông tia điện tử có thể thay đổi độ hội tụ (độ nét) của tia điện tử. Các chiết áp điều chỉnh độ sáng hay độ nét đều được đặt ở phía ngoài mặt trước oxylo cho người sử dụng thao tác khi cần hình ảnh rõ nét theo ý muôVi. 1.3. SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG Có rết nhiều chuyển mạch và các núm điều chỉnh trên mặt trưốc oxylo. Thường chúng được ghi ký hiệu và thông tin cần thiết cho người sử dụng, do nguồn gô"c sản xuất rất đa dạng nên không có quy tắc chung cho việc ký hiệu này. Do sử dụng ô"ng tia điện tử, việc khởi động oxylo cần có thời gian vài chục giây tối vài phút để tạo tia cho tới khi có tia quét ngang trên màn ảnh. Điều chỉnh độ sáng của tia Ihích hỢp; điều chỉnh các núm dịch X và dịch Y cho tia nằm chính giữa màn hình. Chọn thồi gian làm lệch (thời gian quét) thích hỢp. Chọn độ nét tia phù hỢp. r > ...... \ 1 ị ¡Oms Hình 1.15. Chuẩn thang Hình 1.16. Biểu diễn đường hình sin cho lệch Y. có biên độ 20mV và tẩn số 6,67kHz. Tùy theo tín hiệu Y cần quan sát (về tần sô" và về biên độ) cần chọn các chế độ của oxylo cho phù hỢp, đưỢc gọi là chuẩn thang chia chiều đứng (V/cm) và chiều ngang (ms/1 thang chia). Ví dụ trên hình 1.15 có chuẩn thang chiểu đứng là 0 ,lV/cm (khi điện áp đặt tới phiến lệch Y thay đổi 0 , 1V thì tia dịch đi Icm theo chiều đứng). 10
Giá trị chuẩn theo trục ngang là lOms/1 thang chia (tia quét ngang đưỢc 1 đơn vị thang chia cần 1 thời gian là lOms). Việc chuẩn thang chia là quan trọng nhất trong việc đo đạc các tham sô"của tín hiệu Y đang quan sát. V i du: Bộ làm lệch Y của một oxylo đưỢc đặt ở lOmV/1 đơn vị thang chia và độ lệch thời gian đặt là 25m s/l đơn vị thang chia. Như trên hình 1.16 xuất hiện điện áp hình sin trên màn ảnh. Hãy tính giá trị biên độ đỉnh và tần sô của dao động đang quan sát. Thoo trục thời gian: 1 chu kỳ hình ảnh chiếm khoảng 6 ô (6 đơn vị cl' Ì£. ngar g) v ậ y chu kỳ T = 6 25|L,S = loCfis. Theo trục thẳng đứng biôn độ hình ảnh từ đỉnh tới đỉnh chiếm 4Ô (4 đơn vị chia dọc), vậy biên độ đĩnh - đỉnh của hình ảnh là: 4.10mV = 40mV Biên độ đỉnh; ù = 20mV Tần sô"của tín hiệu f = ^ = — ỉ— « 6,67 kHz T 1 5 0 Ị.IS Có loại oxylo không có chuẩn thang chia bên trong, khi đó cần chuẩn từ các điện áp Uy và biết trước đặt vào đầu vàotương ứng để chuẩn từ ngoài, sau đó mới đưa tín hiệu cần đo vào để so sánh với các mẫu dơn vị chia vừa có, nếu chưa phù hỢp cần chuẩn lại. Tuy nhiôn các thế hệ oxylo sau này được chuẩn thang một cách tự động và đa dạng. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Việc điều khiổn tia điện tử lệch ngang và lệch đứng xảy ra trong ông tia diện tử như thế nào? 2. Nhiệm vụ của bộ khuếch đại Y. 3. Bộ tạo điện áp răng cưa dùng vào việc gì? 4. Cần hiểu “sự đồng bộ” trong oxylo như thế nào? 5. Chuyển mạch AC - DC trong mỗi oxylo có ý nghĩa gì? 6. Trục thời gian trên màn hình oxylo đưỢc tạo ra như thế nào? 7. Việc chuẩn độ lệch ngang có ý nghĩa gì? 8. Nhiệm vụ của tầng Trigơ trong cấu trúc khối của oxylo hình 1 . 1 0 . 11
Chương 2 ĐIỆN TRỞ TUYỂN TÍNH VÀ ĐIỆN TRỞ PHI TaYẾN 2.1. CÁC TÍNH CHẤT CHUNG Điện áp và dòng điện là hai thông sô xác định trạng thái về điện của một phần tử trong mạch điện. Quan hệ giữa 2 đại lượng này là không độc lập, phụ thuộc lẫn nhau. Nếu coi điện áp tác động lên phần tử là biến số thì dòng đi qua phần tử là hàm sô", ta có quan hệ hàm 1 = f(u). ở đây quan hộ hàm f đưỢc định nghĩa là trỏ kháng hay điện trở của phần tử đang xét. Điện trở tuyến tính là các phần tử điện trỏ có đặc tuyến i = f(u) là môt đường thẳng (hình 2.1). Trường hỢp điển hình là tồn lại môi quan hộ tuyến tính I = — u với hệ số’ R u R = được định nghĩa là I điện trở thuần của một Hình 2.1. Điện tuyến I - u tuyến tính của một diện trỏ thuần. phần tử và quan hộ hàm số này là định luật ôm cho một điện trở thuần. Đặc tuyến I - u đôi với một sô điện trỏ đưỢc cho trôn hình 2.2. Mức độ dốc hay tga đưỢc định nghĩa là diện dẫn của phân tử. AI 1 tga = — - = „ = G AU R Điện trở tuyên tính còn được gọi là điện trỏ Omíc, Hình 2.2. Điện tuyến tuyến tính nó tuân theo định luật Om. vổi các giá trị diện trỏ khác nhau. Điện trở phi tuyển là các điện trở có đặc tuyến I - u dạng phi tuyến. 12
Hình 2.3 là đặc tính I - u của một điện trở phi tuyến, ở đây quan hệ dòng điện và điện áp trên phần tử không là tỷ lệ, không áp dụng đưỢc định luật Ôm cho phần tử loại này. Nếu ta chỉ chú ý tói một đoạn nhỏ trên đặc tuyến hình 2-4, có thể coi trong phạm vi hẹp này (từ P) tới Pv) phần tử được tuyến tính hóa, quan hệ dòng điện và điện áp trong vùng hẹp gần như đưòng thẳng. Điện trở vi phân của phần tử theo định nghĩa là tỷ sô" các vi phân điện áp và dòng điện: AU r= AI Hình 2.3. Đặc tuyến I - U của một Hinh 2.4. Tuyến tính hoá trong đoạn p, - P2 điện trở phi tuyến tính. của một đặc tuyến phi tuyến tính. Điện trỏ vi phân r, thể hiện sự biến thiên nhỏ của I và u trong một vùng đủ hẹp của đặc tuyến đang quan tâm. Các phần tử có diện trở phi tuyến chiêm số lượng và chủng loại đa sô" như diot bán dẫn, transito, thyristo, ôVig tia diện tử, các loại nhiệt diện trở, áp điộn trở,... Các diện trỏ đưỢc phân thành 2 nhóm: nhóm có giá trị điện trở cố định và nhóm có giá trị thay dổi dược, chúng dểu có tham sô" đánh giá khả năng chịu tải là lượng công sutít diện biến đổi thành công suất nhiệt tỏa trên diện trở. Khả năng chịu tải phụ thuộc dạng điện trở, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tổì đa cho phép trôn điện trở được đánh giá qua tham sô" diện trở nhiệt Ru,u- R niU ở đây p là khả năng chịu tải của điện trở tính bằng Watt (W) là nhiệt độ tôl đa cho phép trên điộn trở. là nhiệt độ môi trường không khí. Giữa giá trị điện trở thực và giá trị điện trở do nhà sản xuất 13
muốn có luôn có sự khác biệt gọi là dung sai (sai sô) của điện trở. Thường dung sai được tính theo phần trăm tỷ sô" giữa độ lệch và giá trị muôn có; 0 , 1% vối loại có độ chính xác cao hoặc 2 0 % vối loại kém chính xác. 2.2. ĐiỆN TRỎ CÓ GIÁ TRỊ cố ĐỊNH 2,2.1. Các tính chất Píhi chế tạo, chúng là các điện trỏ có giá trị cô" định sẵn xác định qua giá trị danh định, công suất (khà năng chịu tải_, sai số tương đôi, thời hạn sử dụng hay mức già hóa. Các giá trị d an h địn h của điện trở đưỢc s ả n x u ấ t th e o seri các sô" liệu chuẩn thổ hiện trên bảng hình 2.5. ; | | ía |; ìỆ 6,8 E 12 ị'" ;.!! (iio*/.) m 'i 1.2 1,8 2.2 2,7 3,3 3,9 5.6 6:8 8,2 E 2-4 1,1 ị 1.2 1.3 ( í 5V.) 1.5 1.6 1.8 2.0 2A 2,7 3.0 3,3 3,6 3.9 «,3 5.1 5.6 6.2 6fi 7,5 0.2 9,1 Hình 2.5. Giá trị tiêu chuẩn IBC của điện trỏ Seri E6, E12 và E24 Khi muôn một giá trị cụ thể nào đó, cần chọn giá trị điện trở có giá trị chuẩn gần giá trị muôn có nhất hoặc phải dùng loại điện trở có thổ thay dổi đưỢc giá trị (biến trở). Các loại mẫu ký hiệu seri E 6 E 12 E24 được dùng phổ biến. Giá trị điện trở đưỢc ký h iệ u theo m ã m àu quô"c t ế là các v ò n g m à u k h ác nhau bô" trí trên thân điện trở. Giá trị sai sô" cũng được thề’ hiện bằng vòng màu hoặc chữ cái ký hiệu cuôl cùng trên thân điện trở (xem bảng màu quy ước). Các loạt điện trở mã ký hiệu E6 có sai số ± 2 0 % với các giá trị danh đinh là: 1Q 1.5Q 2.2Q 3 ,3fì 4,7Q 6.8Í1 8.1Q 10Q 15Q 220 33Q 47Q 6 8 fỉ 81Q 100Q 150Q 220Q 330Q 470Q 680Q 810Q 1kQ 1,5kQ 2,2kQ 3,3kQ 4,7kQ 6,8kQ 8,1kQ 10kQ 15kQ 22kQ 33kQ 47kQ 68kQ 81kr2...v.v... 14
Laại E 12 có sai sô ±10%, E24: ±5%; E48: ±2 % E96; ± 1% và E192: ±0,5%. ; Dải thăng giáng giá trị xung quanh trị danh định cho loại E 6 cho trên hình 2 .6 với các giá trị điện trở từ l f ì đến 6 , 8 Í^- Công suất cho trong dải đanh định: 0,05W; 0,1W; 0,25W; 0,5W; 1 W; 2W; 3W; 6 W; 10W; 20W xét ở nhiệt độ môi trường, ví dụ 50°c, khi nhiệt độ môi trường cao hơn, giá trị công suất danh định đã cho của diện trỏ bị giảm. BẢNG MÃ MÀU QUY ĐỊNH QUỐC TỂ CHO LOẠI 4 VÒNG MÀU (E6, E12, E24) Vòng 1 Vòng 2 Vòng 3 Vòng 4 Màu giá trị số giá trị số giá trị hệ số sai sô' thứ nhất thứ hai thập phân Không màu — — ± 20% Bạc nhũ — — 10-^Q ± 10% Vàng đồng — — 10-’ Q ±5% Đen 0 0 10° Q Nâu 1 1 10^ Q ± 1% Đỏ 2 2 10^Q ±2% Da cam 3 3 10^Q Vàng 4 4 lO-'Q Xanh lá 5 5 10®Q 0,5% Xanh da trời 6 6 10®Q Tím 7 7 10^Q Xám 8 8 10®Q Trắng 9 9 10®Q 15
Vỉ dụ: Vàng Tím Đỏ Vàng đồng 4 7 10^Q ± 5% = 4700Q ± 5% Xanh da trời Xám Xanh da trời 6 8 10® Q ± 20% = 68MQ ± 20% Nâu Xanh lá Da cam Bạc 1 5 lO^Q + 10% = 15kQ ± 10% BẢNG MÃ MÀU QUỐC TỂ CHO LOẠI ĐIỆN TRỞ có 5 VẠCH MÀU (E48, E96, E142) Màu Vòng 1 Vòng 2 Vòng 3 Vòng 4 Vòng 5 giá trị số giá trị sô giá trị số hệ số sai số thứ nhất thứ hai thứ ba lũy thừa Không màu — — — 1 + 20% Bạc — — — 10-^ Q ± 10% Vàng đồng — — — 1 0 -'Q ± 5% Đen 0 0 0 10°Q Nâu 1 1 1 10’ Q ± 1% Đỏ 2 2 2 10^Q ±2% Da cam 3 3 3 Vàng 4 4 4 lO^Q Xanh lá 5 5 5 0,5% Xanh da trời 6 6 6 10® Q Tím 7 7 7 10' í ì Xám 8 8 8 10®Q 1 Trắng 9 9 9 10®Q V í dư: Nâu Xám Tím Da cam Đỏ 1 8 7 10^Q ± 2% = 187KQ ± 2% Cam Xám Xanh lá Vàng đồng Nâu 3 8 5 1 0 -'Q ± 1% = 38,5 n ± 1% Trắng Tím Xanh da trời Bac Xanh lá 9 7 6 10-^ Q ± 5% = 9,76 Q ± 0,5% Hệ S ố thập phân Số giá trị 3 Số giá trị 2^ \ / Sai số Số giá trị 2 H ệ số thập phân Số giá trị 1' / Sai số r ------- \ 1 E i 'I - >> > > > > > 'O > Hình 2.6a. Phân bô vòng màu Hình 2.6b. Phân bố vòng màu loại 5 vòng quốc tế (loại 4 vòng). theo quy định quốc tế. 16
BẢNG CÁC GIÁ TRỊ CHUẨN c ủ a đ iệ n t r ở n h ó m E48 (±2%) VÀ E96 (±1%) E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 100 100 133 133 178 178 237 237 316 316 422 422 562 562 750 750 102 137 182 243 324 432 576 768 105 105 140 140 187 187 249 249 332 332 442 442 590 590 787 787 107 143 191 255 340 453 604 806 11Q 110 147 147 196 196 261 261 348 348 464 464 619 619 825 825 113 150 200 267 357 475 634 845 115 '|15 154 154 205 205 274 274 365 365 487 487 649 649 866 866 118 158 210 280 374 499 665 887 121 121 162 162 215 215 287 287 383 383 511 511 681 681 909 909 124 165 221 294 392 523 698 931 127 127 169 169 226 226 301 301 402 402 536 536 715 715 953 953 130 174 232 309 412 549 732 976 2.2.2. Các dạng câu tạo của điện trỏ 2.2.2.1. Điện trở lớp Trên thân lõi ô"ng bằng gô"m sứ hay thủy tinh, trong chân không, một lớp mỏng (từ 0 ,0 0 1 p,m đến 2 0 |.im) vật liệu dẫn điện được phủ lên nhò phương pháp công nghệ nhúng hay khuếch tán hdi. Các loại vật liệu làm lớp điện trở thường dùng là than, kim loại (kể cả kim loại hiếm) hay oxyt kim loại. Giá trị điện trỏ phụ thuộc vào vật liệu được chọn, vào thòi gian bám phủ (hay độ dầy lớp bám phủ). Các hình dạng lớp phủ kiểu bốc bay trong chân không được cho trên hình 2.7 hoặc 2.8. Cấu hình lớp điện trỏ cho trên hình 2.9. Bên ngoài phần đưa chân ra thường dùng nồi kim loại chụp hai đầu, phủ các hỢp chất chông cháy, chông xâm thực của môi trường và ổn định về cơ học. Gần đây các điện trở đưỢc chế tạo cấu hình đưa chân ra về một phía (hình 2.11). Thân trụ gốm được thay bằng một bề mặt gôm trên đó đã cho lớp vật liệu bô"c bay bám trên bề mặt. Hiện nay công nghệ chê tạo điện trở thực hiện lắp ráp ngay vối các phân tử liên quan theo một mặt phẳng xác định (gọi là công nghệ lắp ráp bề mặt SMD - Surface Mounted Device). Hình 2 . 1 2 d chỉ ra cấu tạo điển hình của một điện trở SMD trên bề mặt một phiến dẫn điện. 2-LKĐIỆNTỬ 17
C B H H Ĩ Điện trở không có nồi nắp và mặt cắt của nó 7 Hình 2.7. Điện trỏ với các Idp uốn lượn ĩi[ĩifỉiní]n " từ các đường díc dắc \ trở nồi nắp kim ioạị Điện Hình 2.8. Điện trở với các lớp gấp khúc Hình 2.9. Các dạng câ'u tạo điện trỏ lốp A Ẳ r Hình 2.10. Một dạng điện trả Hình 2.11. Điện trở lớp chế tạo về một phía Hình 2.12. Điện trỏ lớp chế tạo theo công nghệ SMD 2.2.2.2. Điện trở trong công nghệ vimodun (vi điện tủ) Trong công nghệ vi điện tử, điện trở cùng mọi linh kiện khác được chế tạo đồng thòi theo một quy trình công nghệ chuẩn và đã được ghép nốì sẵn thành một hoặc nhiều mạch hoàn chỉnh (gọi là một hoặc nhiều modun). c ầ n phân biệt hai loại công nghệ: Công nghệ lớp dầy và công nghệ màng mỏng. Thân điện trở trong hai loại công nghệ này được vẽ trên các hình 2.13a (với công nghệ lốp dày) và hình 2.13b (vói công nghệ màng mỏng), ở công nghệ lốp, trên đế (là 1 tấm oxyde nhôm) nhò phương pháp nóng chảy có nén, một lớp bột kim loại (kim 18
loại quý, oxyde h a y m ộ t hỢp c h ấ t dẫn điộn) được g ắn lê n (để). Còn lí'ong công nghệ màng mỏng điện trở cũng như các linh kiện khác dược chê tạo theo phương pháp bô"c bay ở pha hơi kim loại cho bám lên một đế gô"m sứ trong môi trường chân không qua một mặt nạ với các cửa sổ khác nhau. Theo đó các linh kiện trong đó có điện trở được lạo ra với kích thước hình học chính xác nhò các tia laze cắt, giá trị điện trở có sai số có thể đạt tới ± 0 , 1 %. Điện trở Oữĩtiũí Đường d?n y Hỉnh 2.13a. Thân điện trở Hình 2.13b. Thân điện trỏ trong kỹ thuật lớp dày trong kỹ thuật màng mỏng 2.2.2.3. Các điện trở loại dây quấn Các d ây đ iện trở đưỢc q u ấ n trên một th â n đ ế loại gô"m sứ ch ịu n h iệ t tạo th à n h n h ó m đ iệ n trở dây quấn. Các điện trở dây quấn có điện cảm riêng khá lớn vì các vòng dây của nó đã tự tạo ra điện cảm ký sinh. Đe giảm nhỏ điện cảm không mong muôn này, cần d ù n g công nghệ quấn dây đôi, kiểu đôl ngẫu (hình 2.14). Sợi dây điện trở được lấy điểm giữa và tạo ra một cặp dây song song đế quấn. Như vậy một cặp vòng dây luôn có chiều dòng diện là ngược nhau (hình 2.14) và từ trường bị triệt tiêu. Tuy nhiên do Lính k h ô n g đôi x ứ n g lý tưởng, vẫn còn đ iện cảm nhỏ và do đó h ạ n chế tần sô" làm việc của loại điện trở này dưới 2 Ọ kHz. Các vòng dây 0 q u ấn đưỢc cách đ iệ n (th ư ờ n g d ù n g sơn cách đ iện p h ủ lê n hoặc nhờ lớp diộn môi oxyde bề m ặt). Hinh 2.14. Điện trỏ dây cuốn, nguyên lý cuốn kép. 19
Khi dòi hỏi công suTìt rất lc)n (hàng - -............................. chục vv hay lìốn nữa), các điộn irỏ dây quấn y dạng chữ nhật đưỢc sử o dụng. Các áạng diện Nối kiểu kẹp trở dây quấn thông It dụng dược cho trên hinh 2.15, dược bảo vộ Nối kiểu hàn chông ẩm. clìông chấy, chông xâm thực của môi trường hay bổn về Nổi k'm loại ohép nối cơ học. Hình 2.15. Các dạng cảu tạo điện trỏ đảy cuốn. 2.3. ĐIỆN TRỎ THAY Đổl GIÁ TRỊ (BIỂN TRỞ) Các diện trỏ thuộc nhóm này có giá trị thay đổi được Á trong một dải nliất dịnh và được câ"u tạo có vị Irí dộng để chọn mức giá Irị cần có nhò một cơ cấu dịch chuyển quay hay tịnh tiến (hình 2.16 và Hình 2.16. Điện trd điều chỉnh được nhò con chạy. hình 2.17). Trên hình 2.16, giá trị điện trở thay đổi đưỢc nhờ một tiô” điểm p trượt trên một đường ray, qua đó chọu đoạn làm việc cho điện trỏ. Đường ray điện trỏ có thể là hình tròn hay đoạn thẳng. Đặc tính biến đổi của điện trở tính theo độ dài làm việc có th ể là tuyến tính (tô"t nhâ't theo mong muôn) liay phi tuyến tính đưỢc biểu diỗn trôn hình 2.18, hình 2.19 hay hình 2.20. ở các đặc tính tuyến tính, với gia số mộl góc quay cô" dinh hay gia số’ mộl độ dài đường ray cô" dịnh luôn nhận dược một giá trị diộn trở không đổi. Các dạng biến đổi phi Luvên tính (hàm exp, logarit, chữ s...) được cho trên các hình 2.19 và 2.20. 20
Ký hiệu Hình 2.17. Các dạng điện trở biên đổi. ^Im ^2mx ax' a ^ in ^2m Im » in Ị Đường rãnh đièn trở Con chạy -Ro R= Hình 2.18. Đường cong giá trị điện trỏ phụ thuộc vào vị trí con chạy. 21