Một chút tính toán để biết cách dùng
Led.

Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra một
mạch điện rồi thì phải biết:

* Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền
* Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in.
* và phải biết ráp mạch
* và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tế
cho bản thân.

Ở đây tôi trình bày các mạch điện kinh điển dùng Led và một số tính
toán có liên quan (để việc tính toán nhanh và dễ làm tôi dùng phần
mềm PSpice của OrCAD).

Do có ý là chỉ dùng các linh kiện dễ tìm, tôi chọn kiểu mạch điều khiển
kích sáng chủ yếu dùng transistor và chỉ dùng thêm một vài loại ic logic
thông dụng.

Trước hết là vấn đề kiểm tra các Led mà Bạn có:Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led Bạn nhớ các điểm sau:

(1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòng
ngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật và
thường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo).

(2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo),
nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cực

làm như vậy sẽ nhanh hơn.

Tiếp theo chúng ta sẽ dùng trình PSpice của
OrCAD để khảo sát các mạch điện kinh điển dùng Led.
Thực hành 1: Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R
(Xem sơ đồ mạch thực hành 1).

Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng,
điện trở và nguồn điện năng của pin.
Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi là
điện trở định dòng làm việc cho Led. Các Led chiếu sáng thường có
mức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dòng
làm việc lấy 10mA là đủ sáng. Vậy chúng ta có thể dùng luật Ohm để
tính được trị của điện trở R.

Dùng trình PSpice để tính nhanh, từ các trị in ra trong hình, chúng ta
thấy với Led có tính ghim áp là 1.18V và trong mạch dùng điện trở hạn
dòng R1 là 1K thì dòng chảy qua led sẽ là 10.82mA, lúc này công suất
tiệu thụ trên Led là 12.76mW, rất nhỏ so với công suất làm nóng điện
trở R1 là 117.1mW. Vậy nếu muốn giảm dòng chảy qua Led Bạn cho
tăng trị của điện trở R1.
Qua các số liệu chúng ta thấy: Dòng qua nhánh 2 Led là 4.87mA, và
dòng tồng cộng là 9.74mA. Nhánh 3 Led không có dòng.

* Các nhánh có Led cùng loại, có số Led bằng nhau mắc song song thì
có dòng làm sáng Led.

* Nhánh có số Led nhiều hơn, như nhánh 3 Led, nó cần mức áp cao
hơn mức ghim áp của nó, do đó nhánh này thiếu áp và sẽ không được
cấp dòng, nên các Led không sáng.

Tóm lại, Bạn cần nhớ chỉ dùng cùng loại Led cho mắc nối tiếp và rồi
mắc song song, số Led trên các nhánh phải bằng nhau, lúc đó các
nhánh này mới có dòng và Led sẽ sáng .Thực hành 4: Hãy làm quen với tụ điện và mạch RC.

Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điện
Bạn phải biết:

* Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday, thường dùng ở cấp uF
(micro Farad), hay nF (nano Farad) hay pF (pico Farad).

* Sức chịu áp của tụ, trên tụ thường ghi mức áp làm việc (WV, Working
Volt), đừng cho tụ nạp ở mức áp quá cao, tụ sẽ bị nổ.

phải bao lâu thì tụ C1 mới xả hết điện?

Nhìn vào mạch Bạn cũng thấy, nếu dùng tụ C1 có dung lượng lớn và
điện trở R1 làm ống dẫn có sức cản dòng quá lớn thì thời gian để tụ
nạp đầy mức áp của nguồn sẽ rất lâu. Cũng vậy, tụ lớn, điện trở R2 có
trị lớn thời gian để tụ xả hết điện cũng sẽ rất lâu. Người ta đưa ra một
định nghĩa về thời hằng:

Thời hằng của mạch nạp xả của tụ C qua R là thời gian t = RxC. Với
thời gian này tụ sẽ nạp được 63% mức điện của nguồn nuôi hay đã xả
được 63% lượng điện mà tụ có. Và mội người đều cho là sau 5t (tức
5xRxC) thì xem như tụ đã nạp đầy hay tụ đã xả hết điện.
Thực hành 5: Bây giờ nói đến linh kiện có tính tích cực đây, đó là
transistor.

Transistor là một linh kiện rất quan trọng, nó tạo ra cuộc cách mạng
lông trời lỡ đất của ngành điện tử. Transistor được xếp vào loại linh
kiện tích cực vì nó có tính khuếch đại. Ở đây chúng ta chỉ dùng
transistor như những khóa điện bán dẫn đóng mở mạch theo mức áp
cao hay thấp. Có 2 loại transistor, loại NPN và loại PNP.Mô hình bán dẫn cho thấy người ta sắp xếp các chân bán dẫn loại N,
loại P để tạo ra các mối nối EB cà CB và tạo ra các transistor nhị cực
NPN hay PNP.

Trong hình N là chất bán dẫn Silicon pha Phospho (Phospho với 5 điện

chất pha phospho cung cấp) với chất bán dẫn loại P thì phun ra các lỗ
(các nối trống do Indium tạo ra). E là Emitter, nghĩa là chân phát, chân
phun ra các hạt tải điện.

* Chân C được pha vừa, nó có tính dẫn điện khá, nó là chân thu gôm
các hạt tải điện phun ra từ chân E, nghĩa la các hạt tải điện phun ra từ
chân E đều được "hút vào" chân C và chảy ra trên chân C. C là
Collector, nghĩa là chân gốp, thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.

* Chân B được làm rất mỏng, nó là chân nền kẹp giữa chân E và chân
C, người ta thêm chân B ở giữa để "control" dòng điện chảy từ E vào C.
Nó điều khiển dòng điện đi từ E vào C. Người ta làm chân B thật mỏng
để tránh sự thất thoát của điện tử lúc vượt qua chân này. B là Base,
nghĩa là chân nền, kẹp giữa E và C, dùng kiểm soát cường độ dòng
điện chảy từ E vào C.

Nhìn vào cấu trúc bán dẫn của transistor, chúng ta thấy chỉ có thể có 2
loại sắp xếp, đó là NPN hay PNP. Như vậy dù với kiểu sắp xếp nào trong
transistor cũng có 2 mối nối PN, mối nối EB và mối nối CB, do đó người
ta gọi loại transistor này là transistor nhị cực hay transistor BJT (BJT,
Bipolar Junction Transistor).

Trên các sơ đồ mạch điện, chúng ta dùng ký hiệu của transistor để vẽ
mạch, với các ký hiệu của các linh kiện bán dẫn, Bạn nhớ chiều chỉ của
mũi tên, mũi tên chỉ vào chân nào chân đó được hiều là chân có chất
bán dẫn loại N.

Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực (các linh kiện như điện trở,
tụ điện, biến áp thuộc nhóm linh kiện thụ động), có thể dùng
transistor để khuếch đại tín hiệu, nghĩa là biến một tín hiệu có công
Hãy tìm hiểu các đo các transistor NPN và PNP, loại công suất
nhỏ:Đo transistor nhị cực (BJT transistor):

Transistor nhị cực bên trong có hai mối nối PN, quen gọi là transistor
bipolar (BJT). Nó có 2 loại, transistor NPN và transistor PNP. Bạn có thể
dùng một Ohm kế (kim) để kiểm tra các loại transistor bipolar. Trình tự
thường làm là:

(1) Trước hết hãy tìm ra chân B.
Bạn lấy thang đo Rx1, lần lượt tìm đo trên hai chân của transistor, đo
chiều này kim không lên, đảo dây đo, kim cũng không lên, vậy đó là hai
chân E (Emitter) và C (Collector) của transistor. Như vậy có thể nói
chân còn lại sẽ chính là chân B của transistor.

(2) Hãy kiểm tra 2 diode tạo bởi mối nối B-E và mối nối B-C.

Bạn có thể xem transistor tương tự như 2 diode (2 mối nối PN), nên
việc kiểm tra một transistor tốt/xấu trở thành kiểm tra 2 diode (diode B-E
và diode B-C). Với transistor NPN, nếu dây đen (chân hút dòng, vì bên
trong máy đo nó nối vào cực dương của pin) đặt trên chân B, dây đỏ
(nơi dòng điện tử chảy ra) đặt trên chân C, lúc này kim phải lên do
diode được cho phân cực thuận và dây đỏ dời qua chân E kim cũng

Bạn dễ dàng xác định được chân C và chân E.

Đến đây Bạn đã biết được chân B, chân C và chân E của transistor rồi.

(4) Hãy xác định độ lợi dòng điện (gọi là hệ số beta) của transistor.

Bạn lấy thang đo Ohm Rx10, cho chập hai đầu dây đo lại, chỉnh kim về
vạch 0 Ohm.Cắm transistor 2SC1815 vào đúng chân C, B, E của 3 lỗ cắm NPN trên
máy đo. Chờ kim lên, Bạn đọc kết quả trên vạch chia HEF. Kim chỉ vị trí
200, có nghĩa là độ lợi dòng điện (beta) của transistor 2SC1815 là 200
lần. Nnó có nghĩa là dòng điện I
C
(chảy ra trên chân C) lớn hơn dòng
điện I
B
(chảy ra trên chân B) là 200 lần. Tham số beta còn gọi là hệ số
HFE của transistor.

Với transistor PNP cũng làm tương tự, cắm transistor vào đúng 3 chân
C, B, E của bộ chân cắm PNP và đọc kết quả trên vạch chia HFE, Bạn
sẽ biết được độ lợi dòng điện (HFE) của transistor.

Hình chụp sau đây cho thấy cách đo hệ số khuếch đại dòng HFE trên
một VOM có chân cắm transistor.

Bước 1: Lớp phân cực DC, dùng các điện trở để cấp áp DC cho các mối
nối EB và CB để transistor làm việc trong vùng khuếch đại.

Bước 2: Lớp Khuếch đại, sau khi đã lấy đúng phân cực, chúng ta sẽ
cho tín hiệu vào và khảo sát tính khuếch đại của mạch, như tính độ lợi,
xem méo

Bước 3: Lớp ổn định, chúng ta sẽ dùng kỹ thuật hồi tiếp để cải thiện
mạch khuếch đại, giữ cho nó ổn định hơn, khuếch đại tín hiệu ít bị méo
hơn.

Phần thực hành.

Bước 1: Bạn xem hình, các kiểu mạch phân cực DC kinh điển thường
dùng để transistor làm việc trong vùng khuếch đại:Khi phân cực DC, Bạn dùng các điện trở để cấp mức áp DC trên các
chân B, chân E chân C, sao cho mối nối EB phân cực thuận để chân E
phun ra dòng hạt tải và sao cho mối nối CB phân cực nghịch để chân C
hút gần hết dòng phun ra từ chân E. Chúng ta dùng trình PSpice để
tính các mức áp phân cực cho mạch điện trên, với các mức áp như hình
vẽ, các transistor đã lấy đúng phân cực.

Chúng ta hãy xem dòng làm việc chảy qua các transistor (Bạn xem
hình).
Khi dùng các transistor cho làm việc với các tín hiệu nhỏ, dòng làm việc