tiểu luận điện tử ứng dụng

tiểu luận điện tử ứng dụng phù hợp cho các bạn sinh viên năm 1 2 của ngành điện tử viễn thông phù hợp cho mọi sinh viên ngành điện tham khảo tài liệu này để được điểm tối đa và được hiểu thêm nhiều kiến thức hơn khi tìm hiểu về các linh kiện điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

1 CÁC MẠCH KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG BJT VÀ

OP-AMP

2 MỘT SỐ MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC

TÊN LỚP HỌC PHẦN : ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG NHÓM 1

MÃ HỌC PHẦN : 2021-2022.1.DTV3093.001 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN VĂN ÂN

HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021

MỤC LỤC

I Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định 3

1 Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định sử dụng BJT 3

2 Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định sử dụng OP-AMP 5

II Một số mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT và OP-AMP 7

1 Vấn đề chung 7

2 Mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT 11

3.Mạch tạo xung tam giác sử dùng OP- AMP 14

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

1 CÁC MẠCH KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG BJT VÀ

OP-AMP

2 MỘT SỐ MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC

TÊN LỚP HỌC PHẦN : ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG

MÃ HỌC PHẦN : 2021-2022.1.DTV3093.001

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Ân

Sinh viên thực hiện : Hoàng Minh Tuệ

Mã sinh viên : 19T1051023

HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021

I Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định

Đây là mạch có một trạng thái ổn định bền Trạng thái thứ 2 của nó chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó (phụ thuộc vào các tham số hay là các phần

tử trong mạch điện) sau đó nó sẽ quan trở về trạng thái ổn định bền ban đầu

1 Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định sử dụng BJT

Hình 1 : Sơ đồ mạch đa hài đợi dùng tranzitor và giản đồ xung

Sơ đồ mạch đa hài đợi dùng tranzitor tương tự như trigơ RS dùng transitor ở

Tại thời điểm t = t1 có 1 xung dương lối vào qua R2 đưa vào cực bazơ của T1 là

0V, khi đó qua mạch tích phân RC làm cho điện áp trên tụ C bị lật trạng thái

thay đổi trạng thái tức là làm thay đổi cực xác định trên tụ) Do đó tranzitor

Hình 2 : Giản đồ xung tín hiệu ra mạch đa hài đợi dung tranzitor

ECC

định bền và chờ tiếp xung tác động ở lối vào để thay đổi trạng thái tiếp theo ở lối ra

2 Các mạch không đồng bộ một trạng thái ổn định sử dụng OP-AMP

đó tín hiệu lối ra là ± Ura max

Hình 3: Mạch nguyên lý đa hài đợi dùng khuếch đại thuật toánv lối

vào – và +

Với sơ đồ hình A tại thời điểm ban đầu t<t0 Ui = 0, Diode D thông, điện áp trên

=βU0 = -βUra max

R1

đại

thuật toán

Hình 4: Giản đồ xung tín hiệu lối ra mạch đa hài đợi dùng khuếch đại thuật toán

Tụ được nạp điện, khi đó điện áp trên tụ C tăng dần cho đến khi tại thời điểm t

= t 2 điện áp trên tụ là UC = UN >=UP tại thì điện áp lối ra lật trạng thái U0 = -Ura

tới khi điện áp trên tụ ≈0V thì dừng lại (0.3V gecmani, 0.6V silic) do Diode D thực hiện ghim điện áp ở cực N không âm quá do tụ C phóng điện Khi này mạch sẽ trở về trạng thái cân bằng bền

t

t 0

ßU ra max

-ßU ra max

t

U vào

U N

t

U 0

t x

U ra max

-U ra max

Độ rộng xung tx = t2 – t1 liên quan đến quá trình phóng nạp điện cho tụ C từ mức 0V tới βUra max

Thay giá trị UC(t1) = 0 và UC(t2) = βUra max thay vào phương trình trên ta được

2

1

x

R

t t t RC RC

R



II Một số mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT và OP-AMP

1 Vấn đề chung

Xung tam giác được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điện tử, thông tin, đo lường hay tự động điều khiển làm tín hiệu chuẩn hai biên độ và thời gian có vai trò không thể thiếu được hầu như trong mọi hệ thống hiện đại

Hình trên đưa ra dạng xung tam giác lý tưởng với các tham số chủ yếu như sau:

ngược tng

Thông thường tng >> tq

du

đường quét dt

Để đánh giá chất lượng u thực tế s với lý tưởng có hệ số không đường thẳng ε được định nghĩa là:

( 0) ( ) '(0) '( )

'(0)

q

q

du du

dt dt

t dt

�

Ngoài ta còn có một số tham số khác như:

Tốc độ quét trung bình :

max

TB

q

U K

t



và hiệu suất năng lượng

max

nguon

U E

 

Từ đó ta có hệ số phẩm chất của u là Q =

Nguyên lý tạo xung tam giác dựa trên việc sử dụng quá trình nạp hay phóng điện của tụ điện qua một mạch nào đó, khi đó quan hệ dòng điện và điện áp trên

tụ biến đổi theo thời gian là:

( )

c

du t

i t C hay

dt

 u t c( ) 1 i t dt c( )

C

tuyến tính thì dòng điện phóng hay nạp cho tụ càng ổn định

đường thẳng nhờ quá trình nạp cho tụ từ nguồn một chiều nào đó và trong thời

với dạng tăng đường thẳng cần nạp chậm phóng nhanh, hoặc dạng giảm đường thẳng cần nạp nhanh phóng chậm

- Việc điều khiển tức thời các mạch phóng nạp cho tụ thường sử dụng các khóa điện tửtransistor hay IC đóng mở theo nhịp điều khiển từ ngoài Trên thực tế để

ổn định cho dòng nạp nay phóng điện cho tụ cần có một khối tạo nguồn dòng để nâng cao chất lượng xung tam giác

Về nguyên lý có 3 phương pháp cơ bản để tạo xung tam giác lối ra như sau:

• Dùng mạch tích phân đơn giản

Gồm một mạch RC đơn giản để nạp điện cho tụ

từ nguồn E Quá trình phóng, nạp được một

<< E Do đó hệ

E

U max

lệ với Umax/E: ε=

E

Rphóng.C

• Dùng một phần tử ổn định dòng

Kiểu thong số có điện trở phụ thuộc vào điện

nạp

E

giảm khi đó

max

td

U

E



với Etd  i Rnap i K  de t dU( )c

Thay thế nguồn E cố định ở đầu vào bằng một nguồn biến đổi

C

+

-i n i phg

C

+

-n

i n i phg

Với K là một hằng số tỷ lệ bé hơn 1

( )

c

de t K

dU



C

tuyến được xác định bởi:

max (1 )

U

K E

Giá trị này thực tế nhỏ vì K ≈ 1, nên (1 – K) rất bé nên có thể lựa chọn được

 Mạch ổn cơ bản

cố dịnh với dòng

E

E

E

V

I

R



và dòng điện đi qua trở tải xấp xỉ dòng IE, IE

+

-i n

K 1

+

-K UC

Khi muốn thay đổi dòng qua trở tải Rtai ta chỉ cần thay đổi giá trị RE.

Ngoài ra người ta có thể sử dụng mạch phân áp làm nguồn dòng như sau

2 Mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT

a Với hình a

UC = UCEbh ≈ 0V

phân âm khi đó đưa điện áp xung vi phân âm trên tụ C tới cực Bazơ của

transistor T làm transistor T cấm, làm cho tụ C được nạp điện Tụ C được nạp điện từ nguồn +E qua R làm cho điện áp trên tụ tăng dần:

c

t

U t E

RC

khi đó điện áp ra là :

hệ số phi tuyến là

0 0

i i t U

( 1)

E i R



q

E U

i t

E





là dòng nạp lúc đầu và cuối cho tụ C Khi hết xung điều khiển tức xung vi phân dương hoặc không có xung lối vào điều khiển làm transistor T ở trạng thái cấm Tụ C phóng điện nhanh ra colector

của mạch

Từ biểu thức sai số (1) trên ε ta thấy muốn sai số bé cần chọn nguồn E lớn và

xung đơn giản)

b Với hình b

Transistor T2 mắc kiểu bazơ chung có tác dụng như một nguồn ổn dòng (có bù

2

2 0

1

( )

q

t

c

I

U t I dt t

là quan hệ bậc nhất theo thời gian t

Sơ đồ mạch trên cho phép tận dụng toàn bộ nguồn E tạo xung tam giác với biên

đối với lối ra của sơ đồ

c Với hình c

khi có xung vuông cực tính dương điều khiển ở lối vào

Transistor T2 là phần tử khuếch đại đệm chế độ đóng mở (K < 1).

Ban đầu UV = 0 transistor T1 mở bão hòa nhờ điện trở RB phân cực cho

giá trị sẵn có tại N (đang giảm theo quy luật dòng nạp) giữ ổn định dòng trên điện trở R nạp cho tụ C

Chú ý: với dòng hồi tiếp từ lối ra qua C0 về có trị số bằng E/R thì khi đó không còn dòng qua diode D dẫn tới trạng thái cân bằng động Nguồn E dường như cắt

3.Mạch tạo xung tam giác sử dùng OP- AMP

a Sơ đồ 1: (cấp nguồn ±E cc cho vi mạch)

Xây dựng trên cơ sở khếch đại lối vào đảo trong đó thành phần hồi tiếp là tụ C Điện áp lối ra được cho bởi U phương trình sau

Với Q0 là điện tích trên tụ tại thời U

vao điểm t = 0

Ta có :

Ura0 = Ura(t=0) = Q0/C (3)

điện đầu vào IC gần bằng 0

Với các vi mạch chất lượng cao đảm bảo điều kiện dòng lối vào IC khá tốt: Ivào

IC = 0

b) sơ đồ 2

- Khi có xung điều khiển cực tính dương lối vào làm transistor T mở bảo hòa, khi

(t0 < tng) với tng = tx vào do khi đó transistor T thông bão hòa

- trong khoảng thời gian tq (tức tng vào) không có xung điều khiển dương lối vào khi

đó transistor T ở trạng thái cấm IC khuếch đại thuật toán làm việc ở chế độ

- UP = UN = UC

tuyến tính

Phương trình dòng điện tại điểm N với mạch hồi tiếp âm là:

E0 −U N = U N −U ra

R + R R

=> U ra =UC1 2 − E0 2

( 6 ) Phương trình dòng điện tại điểm P với mạch hồi tiếp dương là:

E0 −U C = C dUC + UC −U ra

( 7 )

2

R  R R

c Tạo xung vuông và tam giác

Người ta có thể tạo đồng thời một xung vuông và một xung tam giác nhờ ghép nối tiếp một bộ tích phân sau một trigơ smit

ngưỡng lật thứ 2 của trigơ smit và sơ đồ quay trở về trạng thái dao động tạo xung ban đầu

Tần số dao động của mạch phụ thuộc vào R và C

Giá trị ngưỡng điện áp lật trạng thái của trigơ smit được xác định bởi:

1

2

R

R



(11)

Ura1 max là điện áp ra cực đại của IC1

Chu kỳ dao động của mạch là

1 2

T RC

R



(12)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA… Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN Học kỳ Năm học …-…

Nhận xét:

Điểm đánh giá của CBChT1: Bằng số:

Bằng chữ:

Nhận xét:

Điểm đánh giá của CBChT2: Bằng số:

Bằng chữ:

Điểm kết luận: Bằng số Bằng chữ:

Thừa Thiên Huế, ngày …… tháng …… năm 20…

CBChT1 CBChT2

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)