Kiến thức trọng tâmLớp 12

Linh kiện điện tử và điện tử tương tự

Ôn điện trở và cách đọc vòng màu, tụ điện, cuộn cảm, diode, transistor; mạch khuếch đại thuật toán đảo, không đảo, so sánh kèm công thức và ví dụ tính.

Phần điện tử chiếm tỉ trọng lớn trong đề Công nghệ định hướng Công nghiệp. Với chủ đề này, đề thường hỏi chức năng và kí hiệu linh kiện, đọc trị số điện trở theo vòng màu, tính dung kháng, cảm kháng và đặc biệt là mạch khuếch đại thuật toán (op-amp) — rất hay xuất hiện ở câu đúng/sai phần II dưới dạng mạch đo nhiệt độ, ánh sáng.

Kiến thức trọng tâm

Các linh kiện cơ bản

Linh kiện	Chức năng chính	Đơn vị, công thức	Lưu ý
Điện trở	Hạn chế, điều chỉnh dòng điện; chia điện áp	Ôm ( $\Omega$ ); $I = \dfrac{U}{R}$	Biến trở chỉnh được trị số; quang trở giảm điện trở khi ánh sáng mạnh; nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ
Tụ điện	Tích và phóng điện; ngăn dòng một chiều, cho dòng xoay chiều đi qua	Fara (F), thường dùng $\mu\text{F}$ , nF, pF; $X_C = \dfrac{1}{2\pi fC}$	Tụ hóa có cực tính, mắc ngược dễ hỏng
Cuộn cảm	Dẫn dòng một chiều, cản trở dòng xoay chiều tần số cao	Henry (H); $X_L = 2\pi fL$	Tần số càng cao, cảm kháng càng lớn
Diode	Chỉ dẫn điện một chiều từ anode (A) sang cathode (K)	—	Dùng chỉnh lưu; LED phát sáng khi phân cực thuận; diode zener mắc ngược để ổn áp
Transistor	Khuếch đại tín hiệu; làm khóa đóng cắt	Ba cực B, C, E; loại NPN, PNP	Dòng nhỏ ở cực B điều khiển dòng lớn qua C – E

Mạch nguồn một chiều cho thiết bị điện tử gồm các khối: biến áp hạ áp → chỉnh lưu (diode) → lọc (tụ điện) → ổn áp → tải.

Đọc trị số điện trở theo vòng màu

Điện trở 4 vòng màu. Vòng sai số thường nằm tách xa các vòng còn lại.

Màu	Chữ số	Hệ số nhân	Sai số
Đen	0	$10^0$
Nâu	1	$10^1$	$\pm 1\%$
Đỏ	2	$10^2$	$\pm 2\%$
Cam	3	$10^3$
Vàng	4	$10^4$
Xanh lục	5	$10^5$	$\pm 0{,}5\%$
Xanh lam	6	$10^6$
Tím	7	$10^7$
Xám	8	$10^8$
Trắng	9	$10^9$
Nhũ vàng (kim nhũ)		$10^{-1}$	$\pm 5\%$
Nhũ bạc (ngân nhũ)		$10^{-2}$	$\pm 10\%$
Không có vòng sai số			$\pm 20\%$

4 vòng: $R = \overline{ab}\cdot 10^n$ (vòng 1, 2 là hai chữ số; vòng 3 là hệ số nhân; vòng 4 là sai số).
5 vòng: ba vòng đầu là ba chữ số, vòng 4 là hệ số nhân, vòng 5 là sai số.

Mạch khuếch đại thuật toán (op-amp)

Op-amp có hai đầu vào: đầu vào đảo (−) và đầu vào không đảo (+), một đầu ra, được cấp nguồn đối xứng (ví dụ ±12 V). Op-amp lí tưởng có hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp rất lớn, điện trở vào rất lớn (dòng vào hai đầu vào coi bằng 0). Điện áp ra luôn bị giới hạn bởi điện áp bão hòa, xấp xỉ điện áp nguồn: $-U_{\text{bh}} \leq U_{\text{ra}} \leq +U_{\text{bh}}$ .

Mạch khuếch đại đảo: tín hiệu vào qua $R_1$ tới đầu vào (−), điện trở hồi tiếp $R_{\text{ht}}$ nối từ đầu ra về đầu vào (−), đầu vào (+) nối đất.

Mạch khuếch đại đảo.

U_{\text{ra}} = -\dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1}\,U_{\text{v}}

Mạch khuếch đại không đảo: tín hiệu vào đưa thẳng tới đầu vào (+); đầu vào (−) nối với bộ chia áp gồm $R_{\text{ht}}$ và $R_1$ .

Mạch khuếch đại không đảo.

U_{\text{ra}} = \left(1 + \dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1}\right)U_{\text{v}}

Mạch so sánh: không có điện trở hồi tiếp; op-amp so sánh hai điện áp vào:

Điều kiện	Điện áp ra
$U_+ > U_-$	$U_{\text{ra}} \approx +U_{\text{bh}}$
$U_+ < U_-$	$U_{\text{ra}} \approx -U_{\text{bh}}$

Điện áp so sánh (ngưỡng) thường tạo bằng bộ chia áp: $U_{\text{ng}} = U\cdot\dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$ . Ứng dụng: đèn tự bật khi trời tối (quang trở), báo động khi nhiệt độ vượt ngưỡng (nhiệt điện trở).

Mạch	Hệ số khuếch đại	Pha tín hiệu ra
Khuếch đại đảo	$G = -\dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1}$	Ngược pha (đổi dấu)
Khuếch đại không đảo	$G = 1 + \dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1}$ (luôn $\geq 1$ )	Cùng pha
So sánh	Rất lớn, đầu ra chỉ ở hai mức bão hòa	—

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng 1: Đọc và chọn điện trở theo vòng màu

Xem lời giải

a) Ba chữ số 3, 3, 0; hệ số nhân nâu $= 10^1$ ; sai số nâu $\pm 1\%$ : $R = 330\cdot 10 = 3300\,\Omega = 3{,}3\,\text{k}\Omega$ , sai số $\pm 1\%$ .

b) $4{,}7\,\text{k}\Omega = 4700\,\Omega = 47\cdot 10^2\,\Omega$ → vàng – tím – đỏ – nhũ vàng.

Dạng 2: Dung kháng, cảm kháng và điện trở hạn dòng

Xem lời giải

a) $X_C = \dfrac{1}{2\pi\cdot 50\cdot 10\cdot 10^{-6}} \approx 318{,}3\,\Omega$ ; $X_L = 2\pi\cdot 50\cdot 0{,}1 \approx 31{,}4\,\Omega$ .

b) Điện áp trên điện trở: $5 - 2 = 3\,\text{V}$ ; $R = \dfrac{3}{0{,}02} = 150\,\Omega$ .

Dạng 3: Tính điện áp ra của mạch op-amp, kể cả khi bão hòa

Xem lời giải

Hệ số khuếch đại $G = -\dfrac{47}{4{,}7} = -10$ .

a) $U_{\text{ra}} = -10\cdot 0{,}2 = -2\,\text{V}$ (trong giới hạn nguồn).

b) Theo công thức được $-15\,\text{V}$ , vượt quá nguồn nuôi nên op-amp bão hòa: $U_{\text{ra}} \approx -U_{\text{bh}}$ , gần $-12\,\text{V}$ (thực tế thấp hơn một chút).

Dạng 4: Thiết kế mạch khuếch đại không đảo

Xem lời giải

$G = \dfrac{4{,}4}{0{,}4} = 11 = 1 + \dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1}$ → $\dfrac{R_{\text{ht}}}{R_1} = 10$ → $R_{\text{ht}} = 100\,\text{k}\Omega$ .

Dạng 5: Mạch so sánh trong tình huống thực tế

Xem lời giải

Ngưỡng: $U_- = 12\cdot\dfrac{5}{10 + 5} = 4\,\text{V}$ . Khi điện áp cảm biến $U_+ > 4\,\text{V}$ thì $U_{\text{ra}} \approx +U_{\text{bh}}$ , đèn sáng; khi $U_+ < 4\,\text{V}$ thì đầu ra âm, đèn tắt.

Lỗi thường gặp

Mẹo làm bài

Tự kiểm tra nhanh

Điện trở 4 vòng nâu – đen – cam – nhũ bạc có trị số và sai số bao nhiêu?

Xem đáp án

$10\cdot 10^3 = 10\,\text{k}\Omega$ , sai số $\pm 10\%$ .

Điện trở 4 vòng nâu – đen – nhũ vàng – nhũ vàng có trị số bao nhiêu?

Xem đáp án

$10\cdot 10^{-1} = 1\,\Omega$ , sai số $\pm 5\%$ (vòng 3 nhũ vàng là hệ số nhân 0,1).

Mạch không đảo có $R_1 = 10\,\text{k}\Omega$ , $R_{\text{ht}} = 22\,\text{k}\Omega$ , $U_{\text{v}} = 0{,}3\,\text{V}$ . Tính $U_{\text{ra}}$ .

Xem đáp án

$U_{\text{ra}} = \left(1 + \dfrac{22}{10}\right)\cdot 0{,}3 = 3{,}2\cdot 0{,}3 = 0{,}96\,\text{V}$ .

Tần số tăng gấp đôi thì dung kháng của tụ điện và cảm kháng của cuộn cảm thay đổi thế nào?

Xem đáp án

Dung kháng giảm một nửa ( $X_C \sim \dfrac{1}{f}$ ), cảm kháng tăng gấp đôi ( $X_L \sim f$ ).

Trong mạch so sánh dùng nguồn ±12 V, $U_+ = 1{,}8\,\text{V}$ , $U_- = 2{,}0\,\text{V}$ . Điện áp ra xấp xỉ bao nhiêu?

Xem đáp án

$U_+ < U_-$ nên đầu ra bão hòa âm, gần $-12\,\text{V}$ .

Kiểm tra lại kiến thức vừa ôn

Làm 10 câu luyện tập về linh kiện và điện tử tương tự và xem lời giải ngay sau mỗi câu.

Luyện tập ngay

Đề có câu hỏi về chủ đề này

ĐỀ SỐ 01Trung bìnhLàm thử miễn phí

Công nghệ (định hướng Công nghiệp) — Đề ôn luyện số 1

Đề sát cấu trúc đề thi thật: hệ thống điện quốc gia, lò sấy ba pha nối sao – tam giác, mạng điện phòng học và thiết bị bảo vệ, op-amp khuếch đại tín hiệu cảm biến nhiệt độ, mạch logic điều khiển máy bơm; kèm cơ khí lớp 11 và vẽ kĩ thuật lớp 10.

28 câu · 50 phút

ĐỀ SỐ 02Cơ bảnLàm thử miễn phí

Công nghệ (định hướng Công nghiệp) — Đề ôn luyện số 2

Đề cơ bản củng cố kiến thức nền: điện áp lưới, cầu chì – aptomat – công tơ, kí hiệu linh kiện và cổng logic; phần đúng/sai gồm chiếu sáng xưởng may ba pha, căn hộ có bình nóng lạnh, mạch đèn tự động dùng quang điện trở và mạch báo động kho hàng.

28 câu · 50 phút

ĐỀ SỐ 03Nâng caoLàm thử miễn phí

Công nghệ (định hướng Công nghiệp) — Đề ôn luyện số 3

Đề nâng cao, nhiều câu tính toán và thiết kế: hao phí truyền tải, sự cố đứt dây pha, động cơ ba pha, chọn aptomat và dây dẫn cho ngôi nhà, mạch báo khí gas hai tầng op-amp, mạch biểu quyết chỉ dùng cổng NAND; kèm truyền lực ô tô và hình chiếu trục đo.

28 câu · 50 phút