Giáo trình Đo lường điện tử - Trường Đại học Bách khoa Đằng Nẵng

) cần phải nhân Ciss với 6,28f, kết quả là jbis hoặc phần ảo của yis. Ở tần số thấp, gis có thể được xem như bằng 0. Ciss là đặc tính quan trọng đối với FET trong ứng dụng làm chuyển mạch hoặc mạch rung, do điện áp chuyển mạch lớn ở cực cổng phải xuất hiện trên điện dung Ciss. a) Đo thử Ciss Mạch ở hình 4.29a, b, c, d, là mạch cơ bản để đo thử Ciss. Hình 4.29a, b, dùng cho JFET, còn hình 4.29c, d, cho MOSFET. Đối với MOSFET cổng kép, phép đo điện dung là phép đo giữa cổng 1 và tất cả các điện cực khác. Với MOSFET cổng đơn, phép đo điện dung là phép đo giữa cực cổng và tất cả các điện cực khác. Mạch ở hình 4.29c, là mạch đo cho MOSFET, cần phải đặt vào điện áp VGS xác định, mà không cần VDS. Mạch ở hình 4.29d, sử dụng cầu đo điện dung ba đầu (cao, thấp, và đầu bảo vệ hoặc đất). Sử dụng hai mạch đo là do một số trang số liệu về MOSFET cho VDS, ID, và VGS ở mức xác định khi đo Ciss. Các trang số liệu khác định rõ VDS = 0 và đôi khi VGS = 0V. 4.2.13 ĐO THỬ ĐIỆN DUNG RA CỦA FET Điện dung ra Coss là điện dung ra của mạch nguồn-chung với một đầu vào ngắn mạch. Mạch ở hình 4.30, là mạch cơ bản để đo thử Coss Mặc dù vẽ FET cổng kép, mạch cũng dùng cho FET cổng đơn. Tuy nhiên, với FET cổng đơn, đặt VGS = 0V (cổng ngắn mạch với cực nguồn). 4.2.14 ĐO THỬ ĐIỆN DUNG TRUYỀN NGƢỢC Điện dung truyền ngược Crss được xác định như điện dung truyền ngược nguồn-chung với đầu vào ngắn mạch. Crss thường dùng thay cho yrs, dẫn nạp truyền ngược ngắn mạch, vì yrs gần như là hoàn toàn dung tính ở dải tần số hữu dụng của đa số FET. Crss cũng là yếu tố quan trọng chính với FET dùng làm chuyển mạch. Crss nạp và phóng trong khoảng thời gian chuyển mạch. a) Đo thử Crss Hình 4.31a, b, là mạch đo thử cơ bản của Crss. Hình 4.31a,b, dùng cho JFET, còn hình 4.31c, dùng cho MOSFET. Cách đo ba đầu dùng cho mọi trường hợp. Đối với MOSFET cổng kép, cổng 2 và cực nguồn được đưa trở về đầu bảo vệ và thực hiện phép đo điện dung giữa cổng 1 và cực máng. 4.2.15 ĐO THỬ ĐIỆN DUNG THÀNH PHẦN CỦA FET Giữa các bộ phận của FET đều có một điện dung nào đó. Một số điện dung có ảnh hưởng đến đặc tính động của FET. Điện dung tiếp giáp giữa đế-máng Cd(sub) là điện dung thành phần quan trọng nhất của FET. Cd(sub) thường có ở trang số liệu của FET dùng làm chuyển mạch, do Cd(sub) xuất hiện song song với tải trong mạch chuyển mạch và được nạp và phóng giữa hai mức logic trong thời gian chuyển mạch. Điện dung máng-nguồn Cds là đặc tính kỹ thuật khác có ở một số trang số liệu của FET chuyển mạch. Cds cũng xuất hiện song song với tải trong các ứng dụng chuyển mạch và logic. Điện dung giữa các thành phần của FET có thể đo bằng đồng hồ đo điện dung. Không cần cách mắc mạch đặc biệt khi đo thử. Một số trang số liệu ghi rõ cách mắc mạch và điều kiện xác định như tất cả các thành phần còn lại 75 được nối với cực nguồn, hoặc cực cổng nối với cực nguồn. 4.2.16 ĐO THỬ ĐIỆN TRỞ KÊNH DẪN CỦA FET Điện trở kênh dẫn là đặc tính quan trọng của FET dùng làm chuyển mạch. Điện trở kênh biểu thị điện trở khối của kênh kết nối giữa cực máng và cực nguồn và gọi là rd(on), rDS, RDS, Rds, rd(off), v. v. . . tùy trang số liệu của các hãng chế tạo FET. Trong thực tế, có 2 đặc tính kỹ thuật của điện trở kênh liên quan đến các ứng dụng chuyển mạch là đặc tính đóng “on” và ngắt “off”. Đặc tính “on” là điện trở kênh khi FET được phân cực dẫn. Ở FET kiểu nghèo, trạng thái dẫn có thể được tạo ra bằng điện áp phân cực 0 (VGS = 0). Ở kiểu tăng cường, trạng thái dẫn yêu cầu phân cực thuận. Ngược lại, trạng thái ngưng dẫn của FET kiểu nghèo cần phải có điện áp phân cực ngược (< VGS(off)), còn với kiểu FET tăng cường, trạng thái ngưng dẫn cần điện áp phân cực bằng 0 (< VGS(TH)). a) Đo thử rds(on) và rds(off) Hình 4.32, là mạch cơ bản để đo thử cả hai điện trở kênh. Đối với FET nghèo / tăng cường, rds(on) được đo bằng cách điều chỉnh VGS đến 0V (hoặc đơn giản là ngắn mạch cực cổng và cực nguồn). Điều chỉnh nguồn điện áp ac đến trị số thích hợp (1V, 10V, v. v. . .), đo dòng kênh. Trị số rds = V∕I. Nếu FET là loại chỉ tăng cường thì cần phải có điện áp điều khiển phân cực thuận đặt ở cổng và điều chỉnh VGS đến trị số xác định. Mạch hình 4.32, cũng có thể dùng để đo điện trở kênh “off” rds(off), nhưng điều kiện phân cực cổng là ngược lại với phép đo rds(on). Đối với FET kiểu nghèo và kiểu nghèo / tăng cường, cực cổng cần phải có điện áp phân cực ngược bằng cách điều chỉnh VGS đến trị số xác định. Đối với FET kiểu chỉ tăng cường, cực cổng phải được ngắn mạch với cực nguồn. Mạch hình 4.32, cũng dùng để đo điện trở kênh dẫn của FET cổng kép. Thông thường, cách đơn giản nhất là nối cả hai cổng với nhau, nhưng cũng có một số trang số liệu ghi rõ phân áp cố định ở 1 hoặc cả 2 cổng. Số liệu tham khảo điện trở “on” của một MOSFET điển hình là khoảng 200Ω, và điện trở “off” là lớn hơn 1010Ω. 4.2.17 ĐO THỬ ĐẶC TÍNH CHUYỂN MẠCH CỦA FET Cách đo thử đặc tính chuyển mạch của BJT cũng áp dụng cho FET như thực hiện việc xác định các thông số của xung vào và ra. Mạch ở hình 4.21, là mạch đo thử đặc tính chuyển mạch của FET (thời gian tăng, thời gian giảm, thời gian trễ và thời gian tồn tại xung). Máy hiện sóng phải có đáp tuyến tần số rộng và đặc tính truyền đạt tốt (thời gian tăng nhanh hơn xung sử dụng). Các kênh dọc của máy hiện sóng được định chuẩn điện áp, kênh ngang chuẩn theo thời gian. FET được đo thử bằng cách đưa xung vào cổng đồng thời với một đầu vào dọc của máy hiện sóng. Trong một số trường hợp còn đưa điện áp phân cực vào cực cổng của FET. Tín hiệu đầu ra của FET đưa vào đầu vào dọc còn lại của máy hiện sóng. So sánh hai xung (đầu vào và đầu ra của FET) về thời gian tăng, thời gian giảm, thời gian trễ, thời gian tồn tại xung, dạng v.v. . . Đặc tính xung ra của FET được so với đặc tính kỹ thuật của FET. 4.2.18 ĐO THỬ ĐỘ KHUYẾCH ĐẠI CỦA FET Trang số liệu của FET dùng khuyếch đại thường ghi đặc tính khuyếch đại như độ khuyếch đại công suất ở một tần số xác định với điều kiện đo thử xác định (như VGS, VDD, và ID). Độ khuyếch đại được biểu thị theo dB, đôi khi là trị số lớn nhất hoặc nhỏ nhất. Ví dụ, MRF137 có độ khuyếch đại công suất nguồn-chung (Gps) điển hình là 16dB ở 150MHz với VDD là 28V và ID là 25mA và 76 công suất ra (Pout) là 30W. Gps nhỏ nhất là 13dB với cùng điều kiện đo thử. Ở 400MHz, Gps điển hình giảm xuống gần 7,7dB. Cách đo thử Yfs ở mục 4.2.10, có thể dùng để xác định độ khuyếch đại của FET. Tuy nhiên, phép đo thử không cho biết độ khuyếch đại ở mạch đang làm việc. Cách đo thử đúng duy nhất của độ khuyếch đại là để FET hoạt động trong mạch đang làm việc và đo độ khuyếch đại thực tế. Phương pháp thực tế nhất là cho FET làm việc ở mạch sử dụng. Tuy nhiên, nếu có mạch đo thử độ khuyếch đại chuẩn hoặc đa năng để đo thử FET được thuận tiện. 4.2.19 CÁC SAI HỎNG TRONG TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƢỜNG. Một số sai hỏng thông thường ở các FET gồm: 1. Cổng có thể bị hở mạch. 2. Cực nguồn có thể bị hở mạch. 3. Cực máng có thể bị hở mạch. 4. Giữa cực nguồn và cực máng có thể trở nên bị ngắn mạch. 5. Lớp cách điện bằng dioxide Silicon có thể bị đánh thủng trong các MOSFET. 6. Cực đế có thể trở nên bị hở mạch. 7. Cổng - Nguồn trong JFET có thể bị ngắn mạch. 8. Cổng – Máng trong JFET có thể trở thành bị ngắn mạch. Khi một transistor hiệu ứng trường hỏng, thì cần phải thay thế. Thông thường FET là cấu kiện bán dẫn rất tin cậy. Trước khi nghi ngờ các FET bị hỏng, hãy thử thực hiện các phép đo để đảm bảo rằng không có hư hỏng ở cấu kiện nào hay kết nối khác trong mạch liên quan tới FET. a) Phân tích hƣ hỏng trong một mạch khuyến đại bằng FET điển hình. Hình 4.34, là một mạch khuyếch đại bằng FET kênh-n điển hình, theo kiểu mạch cực nguồn-chung. Do có dòng ID, RS sẽ có mức điện áp dương so với đất (0V). Cổng (G) đang có mức 0Vdc, có mức điện áp âm so với cực nguồn (S), tức là cổng được phân cực ngược. Tín hiệu đặt vào cổng thông qua tụ ghép C1. Khi tín hiệu làm thay đổi mức phân cực, dòng máng sẽ thay đổi qua RD nên điện áp ra tại cực máng (D) sẽ thay đổi. Tín hiệu ra lấy trên điện trở tải RL thông qua một tụ ghép tầng C2. Tụ rẽ mạch cực nguồn CS sẽ tạo đường nối đất đối với dòng tín hiệu và do đó tránh hồi tiếp âm. Ở mạch bình thường, không có hư hỏng, điện áp dc tại cực cổng bằng 0, tại cực nguồn có mức điện áp dương (khoảng một phần mười VDD), điện áp tại cực máng dương (khoảng 50% mức VDD) và điện áp trên tải bằng 0. Điện áp tín hiệu vào (vin) tại cổng có biên độ nhỏ (trong dãi millivolt) và Vout lớn (dãi Volt). Các hư hỏng điển hình trong mạch FET ở hình 4.34, được liệt kê trong bảng 4.3, bảo dưỡng sửa chữa mạch. Lưu ý rằng, điện áp tín hiệu ac sẽ được chồng chập trên mức điện áp dc, do đó nếu không có dòng dc, thì tín hiệu ac cũng không có. Bảng 4.3: Các sai hỏng điển hình trong các mạch FET. Trạng thái Các sai hỏng 1. FET hở mạch Không có dòng máng, nên VD sẽ bằng VDD và vout sẽ bằng 0, VS sẽ bằng 0. 2. FET bị ngắn mạch VDS bằng 0, và VS sẽ cao. Không có ảnh hưởng của tín hiệu lên ID, nên vout = 0. 3. RG bị đứt Không có mạch dc đối với các hạt tải điện thiểu số nên sẽ có tích tụ tại cực cổng và sẽ làm thay đổi mức điện áp phân cực. 4. C1 đứt Tín hiệu sẽ không đưa đến cổng, nên không có tín hiệu ra, nhưng các thông số dc vẫn không thay đổi. 5. C1 ngắn mạch Điện áp dc nếu có trong nguồn tín hiệu, sẽ được cung cấp đến 77 cổng cùng với tín hiệu vào (vin) sẽ làm thay đổi mức điện áp phân cực. 6. C2 hở mạch vout = 0. Không có thay đổi ở các thông số dc. 7. C2 bị ngắn mạch Có mức điện áp dc nào đó sẽ được đặt đến RL, nên sẽ làm thay đổi mức phân cực của tầng tiếp theo. 8. RD hở mạch VD = 0, VS = 0, ID = 0, vout = 0. 9. RD bị ngắn mạch VD = VDD. 10. RS hở mạch Toàn bộ VDD sẽ có tại cực nguồn thông qua kênh dẫn, có thể đánh thủng CS. Tín hiệu ra (vout) sẽ bằng 0. 11. RS hoặc CS bị ngắn mạch Mất điện áp phân cực âm. Nên ID sẽ tăng lên, dẫn đến trạng thái bảo hòa. 12. CS hở mạch Xuất hiện hồi tiếp âm, làm giảm hệ số khuyếch đại. Không ảnh hưởng lên các thông số dc. 4.3 ĐO THỬ THYRISTOR VÀ SCR Tên gọi chỉnh lưu có điều khiển và thyristor chỉ các cấu kiện bán dẫn có cấu trúc bốn lớp hoặc liên quan, thường dùng trong các ứng dụng điều khiển điện tử. Các cấu kiện quen thuộc nhất là SCR, SCS, chuyển mạch 4 lớp, triac, diac, SUS, SBS và GTO. 4.3.1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA SCR VÀ THYRISTOR Chỉnh lưu có điều khiển tương tự như diode nhưng có điểm khác biệt chính là SCR phải được khởi động hoặc turn-on bằng nguồn điện áp ngoài. SCR có điện trở thuận và ngược lớn (tức không có dòng chảy qua khi chưa kích khởi). Khi được kích dẫn, điện trở thuận giảm xuống gần bằng 0 (hoặc nhỏ 1 đến 2V) nên có dòng thuận lớn, giống như diode cơ bản. Điện trở ngược giữ ở mức cao, nên không có dòng ngược chảy qua SCR, do đó SCR thường dùng để chỉnh lưu nguồn ac. Dòng thuận chảy liên tục khi còn điện áp thuận đặt vào. Nếu ngắt bỏ điện áp thuận thì dòng thuận ngưng và chỉnh lưu có điều khiển ngắt “turn off”. Trong các ứng dụng, phần lớn các loại chỉnh lưu có điều khiển thực chất là cùng một kiểu (hoặc có cải biến đôi chút) nhưng được sản xuất dưới các tên thương mại hoặc các thiết kế khác nhau. Tên gọi Thyristor dùng cho nhiều kiểu chỉnh lưu có điều khiển. Thyristor được xác định như một chuyển mạch bán dẫn, có sự hồi tiếp xuất hiện trong hoạt động bình thường. Thyristor có thể là cấu kiện có hai, ba hoặc bốn điện cực, và có khả năng hoạt động theo cả một và hai chiều. 4.3.2 ĐO THỬ CÁC THÔNG SỐ CỦA SCR Các thông số quan trọng nhất của SCR thường được xem xét gồm: điện áp thuận, điện áp chắn thuận, dòng ngắt thuận, điện áp anode ngược, điện áp chắn ngược v.v. . . Các thông số đo thực tế có thể được so sánh với các thông số ở trang số liệu của chỉnh lưu có điều khiển và cấu kiện thyristor thông thương. Điện áp thuận là sụt áp giữa anode và cathode khi SCR ở trạng thái dẫn. Dòng anode thuận là trị số dòng từ anode qua cathode của SCR ở trạng thái làm việc. Điện áp chắn thuận là mức điện áp phân cực thuận trên anode-cathode lớn nhất của SCR chưa chuyển sang trạng thái dẫn khi dòng cổng bằng 0. Điện áp vượt quá mức ngắt thuận là trị số của điện áp anode thuận mà tại đó SCR chuyển sang trạng thái dẫn. Cách mắc mạch đo thử ở điều kiện làm việc thuận như ở hình 4.35a. Dòng ngắt thuận là mức dòng anode chảy qua SCR khi ở trạng thái chắn thuận (phân cực thuận anode- 78 cathode), đôi khi còn gọi là dòng rò thuận. Hình 4.35b, là mạch đo thử cơ bản để đo dòng ngắt thuận. Điện áp anode ngược là trị số điện áp phân cực ngược anode-cathode. Điện áp ngược định mức của SCR là mức điện áp ngược đỉnh (PIV). Điện áp chắn ngược là mức điện áp anode-cathode ngược lớn nhất (khi dòng cổng bằng 0) mà SCR có thể chịu được trước khi đánh thủng do điện áp như điện áp ngược đỉnh của diode thông thường. Dòng ngược là dòng chảy qua SCR từ cathode sang anode ở điều kiện xác định của điện áp ngược và nhiệt độ. Cách mắc mạch đo thử cơ bản ở trạng thái ngược như ở mạch hình 4.36. Dòng giữ (holding current) là mức dòng nhỏ nhất chảy qua anode của thyristor đang dẫn mà cấu kiện không chuyển sang trạng thái ngắt (off). Nhiệt độ tiếp giáp trong chỉnh lưu có điều khiển hoặc thyristor thường là nhiệt độ của cả ba tiếp giáp. Vì tất cả các thông số của thyristor đều phụ thuộc nhiệt độ, nên cần phải xem xét nhiệt độ làm việc của cấu kiện khi thực hiện phép đo thử nghiệm bất kỳ, nhất là rất quan trọng khi đo dòng giữ và thời gian trễ. Thời gian trễ là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu có xung cổng và “thời điểm” tại đó mức điện áp chắn thuận giảm xuống 10% của biên độ lớn nhất. Hình 4.37, là mạch đo thử cơ bản để đo độ trễ và hình hiển thị trên máy hiện sóng, trong đó thời gian trễ là khoảng thời gian tiếp theo (ngay sau khi có xung cổng) cần để điện áp anode giảm đến mức 90% của trị số ban đầu. Thời gian trễ sẽ giảm khi tăng dòng cổng. Thời gian tăng là khoảng thời gian trong đó xung ra thay đổi từ 10% đến 90% của biên độ lớn nhất. Ở hình 4.37, thời gian tăng là khoảng thời gian cần để điện áp anode-cathode giảm từ 90% đến 10% của giá trị ban đầu. Thời gian mở (turn on) thường được thể hiện như tổ hợp của thời gian trễ cộng với thời gian tăng. Thời gian ngắt (turn off) là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu ngưng dẫn của SCR và thời điểm điện áp anode tăng trở lại mà SCR không dẫn. Khi SCR được kích dẫn và điện áp anode là dương thì SCR sẽ dẫn điện. Khi điện áp anode chuyển sang bán kỳ âm (xoay chiều) thì SCR ngưng dẫn. Tuy nhiên, nếu anode chuyển sang bán kỳ dương ngay lập tức (tín hiệu cao tần) thì SCR có thể dẫn trở lại mặc dù không có xung kích dẫn đặt vào cổng, tức là cần phải có một độ trễ nào đó giữa thời điểm SCR bắt đầu ngưng và thời điểm điện áp anode dương trở lại. Độ trễ như vậy được gọi là thời gian ngắt. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian ngắt: Nhiệt độ tiếp giáp Thời gian ngắt tăng khi nhiệt độ tiếp giáp tăng. Dòng thuận và tốc độ giảm của điện áp anode Thời gian ngắt tăng theo dòng thuận và tốc độ giảm điện áp anode tăng. Dòng hồi phục Nếu SCR phải chịu phân cực ngược (anode âm) ngay lập tức sau điều kiện dẫn thuận (như xuất hiện với dòng xoay chiều và điện áp anode giảm từ dương đến âm ở mỗi bán kỳ), thì dòng ngược (hoặc dòng hồi phục) chảy từ anode đến cathode. Bản chất của dòng hồi phục giống như dòng hồi phục của diode thông thường. Thời gian ngắt sẽ giảm khi dòng ngược (hay dòng hồi phục) tăng. 79 Tốc độ tăng của điện áp thuận Khi tốc độ tăng biên độ của điện áp thuận tăng thì thời gian ngắt tăng. Tốc độ tăng (dV/dt). Khi điện áp anode-cathode tăng nhanh thì thyristor có thể bắt đầu dẫn mà không cần xung kích khởi và chưa đạt đến điện áp đánh thủng, nên gọi là hiệu ứng tốc độ hoặc hiệu ứng dV/dT (V/μs) hoặc đôi khi gọi là hiệu ứng dI/dT (A/μs). Tốc độ tăng lớn nhất. Mỗi thyristor có trị số tốc độ tăng tới hạn, nghĩa là nếu điện áp (hoặc dòng) tăng nhanh hơn trị số tăng của tốc độ lớn nhất thì cấu kiện dẫn (có hoặc không có kích khởi) mặc dù điện áp anode thực sự chưa vượt mức điện áp đánh thủng danh định. Đặc tính tăng của tốc độ lớn nhất đặc biệt quan trọng khi tín hiệu là dạng xung mà không phải là tín hiệu sin được đạt vào anode. 4.3.3 ĐO THỬ SCR và THYRISTOR CƠ BẢN Cũng như đối với transistor và diode, SCR cần phải có nhiều thử nghiệm trong quá trình sản xuất. Cách đo thử đơn giản và toàn diện nhất đối với SCR là để SCR làm việc trong mạch tương tự điều kiện mạch thực tế (thường với nguồn ac và tải thích hợp ở anode, tín hiệu ac hoặc xung ở cổng) rồi đo góc dẫn trên máy hiện sóng vệt kép. Với cách đo thử này điện áp kích dẫn và điện áp anode cũng như dòng tải được điều chỉnh đến các điều kiện làm việc động bình thường (hoặc bất thường) và ghi kết quả. Ví dụ, điện áp kích dẫn có thể điều chỉnh trên mức kích dẫn nhỏ nhất và lớn nhất giả định, hoặc có thể ngắt kích dẫn và giảm điện áp anode đến mức điện áp ngắt thực. Phương pháp góc dẫn sẽ thử tất cả các đặc tính quan trọng của SCR, ngoại trừ đóng, ngắt và tốc độ tăng. a) Đo thử góc dẫn Có thể sử dụng máy hiện sóng vệt kép để đo góc dẫn của SCR hoặc thyristor như mạch đo ở hình 4.38, trong đó một kênh của máy hiện sóng sẽ hiện hình mức dòng anode, trong khi kênh còn lại hiện hình điện áp kích dẫn. Cả hai vệt phải được chuẩn theo điện áp. Đo dòng tải anode thông qua điện trở thuần 1Ω, nên sụt áp trên điện trở là bằng với mức dòng. Ví dụ, nếu chỉ thị 3V thu được trên vệt của máy hiện sóng sẽ là mức dòng 3A đang chảy trong mạch anode. Điện áp kích dẫn được chỉ thị trực tiếp trên kênh còn lại của máy hiện sóng. Chú ý là diode ở mạch kích dẫn để cung cấp tín hiệu kích dẫn dc trong mạch ac. Do tín hiệu kích dẫn đồng bộ với dòng anode (cung cấp từ một nguồn), nên phần chu kỳ kích dẫn trong đó có dòng anode chảy qua là góc dẫn. Quy trình đo thử góc dẫn của SCR như sau: 1. Mắc mạch như ở hình 4.38. Bật nguồn cho máy hiện sóng. Đặt quét và đồng bộ ở mức Internal (quét trong). 2. Đưa nguồn vào SCR. Điều chỉnh điện áp kích dẫn, điện áp anode và dòng anode đến mức theo yêu cầu. Điện áp anode có thể đo bằng cách tạm thời di chuyển đầu đo của máy hiện sóng (đầu đo đang được mắc để đo điện áp cực cổng) đến anode. 3. Điều chỉnh điều khiển quét của máy hiện sóng và đồng bộ để có hai hoặc ba chu kỳ ổn định của mỗi dạng sóng trên màn hình. 4. Trên cơ sở của xung kích dẫn bằng 180°, xác định góc của dòng anode bằng cách đối chiếu với vệt của điện áp kích dẫn. Ví dụ trên hình hiện ở hình 4.38, dòng anode bắt đầu chảy ở 90° và dừng ở 180°, sẽ cho góc dẫn là 90°. Chú ý rằng, nếu cấu kiện đo thử là triac (hoặc tương tự như SBS) thì hình hiện quá trình dẫn ở cả hai 80 bán kỳ. 5. Để xác định mức điện áp kích dẫn cần thiết nhỏ nhất và lớn nhất thì phải thay đổi điện áp kích dẫn từ 0 đến khoảng hoạt động dự kiến, và chú ý mức của điện áp kích dẫn khi anode bắt đầu dẫn. 6. Để xác định mức điện áp đánh thủng, thì ngắt điện áp kích dẫn và chuyển đầu que đo của máy hiện sóng đến anode. Tăng điện áp anode cho đến khi bắt đầu dẫn và ghi mức điện áp anode tương ứng. 4.3.4 CÁC SAI HỎNG ĐIỂN HÌNH Ở CÁC MẠCH SỬ DỤNG THYRISTOR. Mặc dù thyristor là các cấu kiện tin cậy nhưng cũng có một số sai hỏng liên quan tới các thyristor gồm: 1. Điện áp đánh thủng thấp. 2. Mất chức năng điều khiển của cổng. 3. Hở mạch giữa anode với cathode (do di/dt cao, trong đó di là độ biến thiên ở dòng anode trong khoảng thời gian dt). 4. Ngắn mạch giữa anod và cathode (do dv/dt cao, trong đó dv là độ biến thiên ở điện áp anode trong khoảng thời gian dt). 5. Hở mạch giữa cổng và cathode. 6. Ngắn mạch giữa cổng và cathode. 7. Hỏng ở mạch kích dẫn cho SCR. 4.3.5 MẠCH ĐO THỬ ĐƠN GIẢN SCR Các SCR có cùng đặc tính như các diode và có thể đo thử bằng cách đo đo điện trở giữa cổng và cathode. Ở trạng thái phân cực thuận, tiếp giáp pn của SCR vào khoảng từ 100 đến 500 , còn ở điều kiện phân cực ngược vào khoảng 100k . Mạch dùng cho việc đo thử SCR bằng multimeter như ở hình 4.39. Các bước đo như sau: 1. Đóng S1, đặt biến trở 5k ở vị trí = 0, chỉ thị trên milliammeter sẽ rất thấp, điển hình là 50 A, do SCR ngưng dẫn. Số chỉ thị của đồng hồ đo điện áp [Voltmeter] vào khoảng 12V. 2. Đóng S2, để kích xung vào cổng, SCR sẽ dẫn, milliammeter sẽ chỉ thị mức dòng cao, khoảng 100mA, voltmeter chỉ thị khoảng 1V, tức là mức sụt áp thuận giữa anode và cathode của SCR. 3. Tăng dần điện trở của biến trở 5k cho đến khi SCR chuyển sang ngưng dẫn do điện áp anode thấp. Giá trị đọc được trên milliammeter ngay trước khi SCR chuyển sang ngưng sẽ cho mức dòng giữ, IH. 4.4 ĐO THỬ VI MẠCH TƢƠNG TỰ – IC TUYẾN TÍNH OP AMP Đo thử vi mạch tương tự điển hình là vi mạch thuật toán đa năng [operation amplifier]. Thuật ngữ 'khuyếch đại thuật toán' [op – amp], cho biết rằng bộ khuyếch đại có thể thực hiện các phép tính toán như phép cộng, phép trừ, phép vi phân, phép tích phân, v. v. . . với các tín hiệu tương tự. Các ứng dụng của op - amp không chỉ giới hạn ở các phép toán, mà OA còn được sử dụng rộng rãi như một bộ khuyếch đại lý tưởng đối với các thiết bị đo, như bộ so sánh trong các mạch biến đổi tương tự sang số và làm bộ điều hoà (hay ổn định điện áp) ở các hệ thống nguồn cung cấp. Op - amp cũng được dùng 81 trong các hệ thống audio và video để cung cấp hệ số khuyếch đại cao, độ rộng băng tần lớn và độ méo dạng thấp. Các bộ khuyếch đại được sử dụng như mạch khuyếch đại tương tự hay các vi mạch tuyến tính, có hai chân dùng cho hai tín hiệu vào, một chân tín hiệu ra, hai chân nguồn cung cấp + VCC và - VCC. Sơ đồ chân của IC thông dụng nhất là op - amp 741 cho ở hình 4.40a, và của IC ổn định điện áp (IC723) như ở hình 4.40b. [NC - No connection trong sơ đồ nối chân, có nghĩa là 'không nối']. Cực được đánh dấu (-) là chân đảo, còn điện cực được đánh dấu (+) là chân không đảo. 4.4.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA OP – AMP. Tầng vào của op - amp như ở hình 4.40c, là một mạch khuyếch đại vi sai với hai đầu vào đơn (V1 và V2) và một đầu ra đơn (Vo). Hoạt động của mạch được giải thích như sau. Khi V1 tăng lên, dòng chảy qua Q1 tăng, điện áp trên RE tăng, sẽ làm giảm điện áp phân cực thuận của Q2. Nên dòng chảy qua Q2 sẽ giảm xuống và vì vậy, điện áp tại collector tức là Vo sẽ tăng. Do đó khi tăng tín hiệu vào V1 sẽ dẫn đến làm tăng mức tín hiệu ra. Vậy đầu vào V1 được gọi là điện cực không đảo. Ngược lại, khi V2 tăng, điện áp phân cực thuận của Q2 sẽ tăng, làm tăng dòng emitter và do đó làm tăng dòng collector của Q2, nên có mức sụt áp lớn hơn trên RC và do đó làm giảm Vo. Vậy, V2 tăng sẽ dẫn đến việc làm giảm mức điện áp ra, nên đầu vào V2 được gọi là đầu vào đảo. a) Sơ đồ khối của op - amp. Ngoài tầng khuyếch đại vi sai ở đầu vào, một vi mạch op - amp còn có các tầng khác để tăng hệ số khuyếch đại và cuối cùng là một tầng lặp lại emitter kiểu đẩy kéo ở đầu ra. Sơ đồ khối của một op - amp điển hình như ở hình 4.41a. Ký hiệu op - amp theo chức năng như ở hình 4.41b, và ký hiệu mạch theo hình 4.41c. b) Các thông số của op - amp. - Hệ số khuyếch đại vòng hở. Hệ số khuyếch đại vòng hở là hệ số khuyếch đại điện áp (Av) của mạch khuyếch đại khi không có mạch hồi tiếp âm. - Hệ số khuyếch đại vòng kín. (Avcl) là hệ số khuyếch đại điện áp khi có mạch hồi tiếp âm. - Điện trở vào. Là điện trở giữa hai đầu vào, khi nhìn từ nguồn tín hiệu vào, nên gọi là điện trở vào (Zin). - Điện trở ra. Giá trị điện trở đo được tại đầu ra ở trạng thái hở mạch tải gọi là điện trở ra (Zout). - Điện áp dịch đầu ra và dịch đầu vào. Khi hai cực base của mạch khuyếch đại vi sai đầu vào được nối đất, điện áp vi sai bằng 0, điện áp ra cũng phải bằng 0. Tuy nhiên, do không có sự đồng nhất lý tưởng ở hai transistor, nên mức điện áp ra không thể bằng 0. Mức điện áp ra khác 0 khi hai đầu vào nối đất gọi là mức điện áp dịch đầu ra, nghĩa là có một mức điện áp vào nào đó đã được đưa vào mạch mặc dù cả hai đầu vào đã được nối đất, mức điện áp vào đó sẽ bằng Vo / hệ số khuyếch đại điện áp, nên được gọi là điện áp dịch đầu vào. Điện áp dịch đầu ra cũng có thể được xác định bằng điện áp chênh lệch cần phải được đặt vào hai đầu vào để làm triệt tiêu điện áp dịch đầu ra. - Độ trôi mức điện áp dịch đầu vào. Được xác định bằng sự thay đổi ở mức điện áp dịch đầu vào theo độ thay đổi về nhiệt độ tuyệt đối. 82 - Dòng dịch đầu vào. Được xác định bằng độ chênh lệch giữa hai dòng base của tầng vào. Nếu các transistor đồng nhất về tất cả các thông số, thì dòng dịch đầu vào sẽ bằng 0. - Độ trôi mức dòng dịch đầu vào. Độ trôi mức dòng dịch đầu vào được xác định bằng độ thay đổi ở mức dòng dịch đầu vào theo độ thay đổi về nhiệt độ tuyệt đối. - Dòng phân cực vào Dòng phân cực vào là trung bình cộng của hai dòng base. - Tỷ số loại bỏ nhiễu đồng pha [Common mode rejection ratio - CMRR]. Khi điện áp dịch đầu ra đã được loại bỏ, thì