KY THUAT MACH DIEN TU 2 ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG

BÀI 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 1 Khái quát chung về tạo dao động điều hòa 1 1 Những vấn đề chung Ngoài các mạch khuếch đại điện thế và công suất, dao động cũng là loại mạch căn bản của ngành điện tử Mạch dao động được sử dụng phổ biến trong các thiết bị viễn thông Một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiệu 1 2 Sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc Để đạt các yêu cầu đó mạch tạo dao động cần + Dùng nguồn ổn áp + Dùng các phần tử có hệ số nhiệt độ nhỏ + Giảm ảnh hưởng.

Trang 1

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

1 Khái quát chung về tạo dao động điều hòa

1.1 Những vấn đề chung.

Ngoài các mạch khuếch đại điện thế và công suất, dao động cũng là loạimạch căn bản của ngành điện tử Mạch dao động được sử dụng phổ biến trongcác thiết bị viễn thông Một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tínhiệu

1.2 Sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc.

Để đạt các yêu cầu đó mạch tạo dao động cần:

1.3 Điều kiện làm việc.

Như vậy trong sơ đồ này mạch chỉ dao động ở tần số mà nó thoả mãn:

Trang 2

1.4 Đặc điểm và phân loại.

Tổng quát, người ta thường chia ra làm 2 loại mạch dao động: Dao độngđiều hòa (harmonic oscillators) tạo ra các sóng sin và dao động tích thoát (thưgiãn - relaxation oscillators) thường tạo ra các tín hiệu không sin như răng cưa,tam giác, vuông (sawtooth, triangular, square)

2 Các phương pháp ổn định chế độ làm việc

2.1 Ổn định biên độ dao động.

Khi mới đóng mạch, nếu điều kiện cân bằng pha được thỏa mãn tại một tần

số nào đó, đồng thời KKht >1 thì mạch phat sinh giao động ở tần số đó Ta nóimạch ở trạng thái quá độ Ở trạng thái xác lập biên độ dao động không đối ứngvới K.Kht = 1

Để đảm bảo biên độ ở trạng thái xác lập, có thể thực hiện các biện pháp sauđây:

- Hank chế biên độ điện áp ra bằng cách chọn trị số điện áp nguồn cung cấpmột chiều thích hợp

- Dịch chuyển điểm làm việc trên đặc tuyến phi tuyến của phần tử tích cựcnhờ thay đổi điện áp phân cực đặt lên cực điều khiển của phần tử khuếch đại

Trang 3

- Dùng mạch hồi tiếp phi tuyens hoặc dùng phần tử hiệu chỉnh Ví dụ điệntrở nhiệt, điện trở thông của Diode

2.2 Ổn định tần số dao động

Vấn đề ổn định tân số dao động liên quan chặt chẽ đến điều kiện cân bằngpha Khi dịch pha giữa điện áp hồi tiếp đưa về và điện áp ban đầu thay đổi sẽdẫn đến thay đổi của tần số dao động

Điều kiện cân bằng pha : ϕ = ϕK + ϕht = 2πn n

Cho n = 0 ⇒ ϕK + ϕht = 0 ϕK, ϕht : phụ thuộc vào tham số m, n của các phân

tử của mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp và phụ thuộc ω

ϕK (m, ω) + ϕht (n, ω) = 0 (**)

Vi phân toàn phần và biến đổi (**) ta nhận được biểu thức :

Từ biểu thức trên ta suy ra các biện pháp nâng cao độ ổn định tần số :

1 Thực hiện các biện pháp nhằm giảm sự thay đổi tham số của mạch hồi tiếp(dn) và mạch khuếch đại (dm)

Trang 4

3 Thực hiện các biện pháp làm tăng tốc độ thay đổi góc pha theo tần số, tức là

bằng xung quanh tần số dao động bằng cách sử dụng các phần tử

có phẩm chất cao, ví dụ thạch anh

BÀI 2: MẠCH DAO ĐỘNG DỊCH PHA

1 Khái quát chung.

1.1 Sơ đồ khối.

Phase Shift Oscillator là một mạch dao động điện tử trong đó tạo ra sóng

Sine Nó có thể được thiết kế bằng cách sử dụng bóng bán dẫn hoặc bằng cách

sử dụng Op-amp làm bộ khuếch đại đảo Nói chung, các bộ dao động dịch phanày được sử dụng như bộ tạo dao động âm thanh Trong bộ dao động dịch pha

RC, sự dịch chuyển pha 180 độ được tạo ra bởi mạng RC và 180 độ khác đượctạo ra bởi Op-amp, do đó sóng tạo ra sẽ bị đảo ngược 360 độ

1.2 Sơ đồ tương đương

Pha là một chu kỳ đầy đủ của sóng hình sin trong tham chiếu 360 độ Mộtchu kỳ hoàn chỉnh được định nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để dạng sóngtrả về giá trị ban đầu tùy ý của nó Pha được biểu thị là một vị trí nhọn trên chu

kỳ dạng sóng này Nếu chúng ta nhìn thấy sóng hình sin chúng ta có thể dễ dàngxác định được pha

Trang 5

Trong hình trên, một chu kỳ sóng hoàn chỉnh được hiển thị Điểm xuất phátban đầu của sóng hình sin là pha 0 độ và nếu chúng ta xác định mỗi đỉnh âm vàdương và 0 điểm, chúng ta sẽ có pha 90, 180, 270, 360 độ Vì vậy, khi một tínhiệu hình sin bắt đầu, nó có hành trình khác với tham chiếu 0 độ, chúng tôi gọi

nó là chuyển pha phân biệt với tham chiếu 0 độ

Nếu chúng ta nhìn thấy hình ảnh tiếp theo, chúng ta sẽ xác định được sónghình sin lệch pha trông giống nhau như thế nào…

Trang 6

Trong hình ảnh này, có hai sóng tín hiệu hình sin xoay chiều được trìnhbày, sóng hình sin màu xanh lá cây đầu tiên có pha 360 độ nhưng sóng màu đỏlệch pha 90 độ so với pha của tín hiệu màu xanh lá cây.

Việc chuyển pha này có thể được thực hiện bằng một mạng RC đơn giản

Hình trên hiển thị một mạch RC dịch pha bậc 1 hoặc mạch bậc thang làmdịch chuyển pha của tín hiệu đầu vào bằng hoặc nhỏ hơn 60 độ

Lý tưởng nhất, độ lệch pha của sóng đầu ra của mạch RC phải là 90 độ,nhưng trong thực tế thì nó là khoảng 60 độ, vì tụ điện không phải là lý tưởng.Công thức tính góc pha của mạng RC được đề cập dưới đây:

Trang 7

2.2 Tác dụng linh kiện

+ Q: Khuếch đại đảo pha

+ C1, C2, C3: Vai trò dịch pha tổng 180 độ (Mỗi tụ dịch pha 60 độ)

+ R3: Thay đổi tần số giao động mạch

2.3 Nguyên lý làm việc

Điểm chính là mạch được mắc theo kiểu E chung Sự hồi tiếp từ cực C đếncực B qua các linh kiện C1, C2, C3, R1, R2,R3 nối tiếp với đầu vào Điện trở R3 cótác dụng biến đổi tần số của mạch dao động Đối với mỗi mạch dich pha RC đểtạo ra sự dịch pha 600 thì C1=C2=C3 Và R1=R2=R3 Tần số của mạch dao động fođược tính:

Trang 8

độ tăng cùng chiều với ngõ vào (Hồi tiếp dương) Transistor tiếp tục dẫn mạnhđến khi dẫn bão hoà thì các tụ xả điện làm cho điện áp tại cực B Transistor giảmthấp, Transistor chuyển sang trạng thái ngưng dẫn đến khi xả hết điện, điện áptại cực B tăng lên hình thành chu kỳ dẫn điện mới Hình thành xung tín hiệu ởngõ ra Điểm quan trọng cần ghi nhớ là đường vòng hồi tiếp phải thoả mãn điềukiện là pha của tín hiệu ngõ ra qua mạch di pha phải lệch một góc 1800, nếukhông thoả mãn điều kiện này thì mạch không thể dao động được, hoặc dạng tínhiệu ngõ ra sẽ bị biến dạng không đối xứng.

Mạch thường được dùng để tạo xung có tần số điều chỉnh như mạch daođộng dọc trong kỹ thuật truyền hình, do mạch làm việc kém ổn định khi nguồncung cấp không ổn định hoặc độ ẩm môi trường thay đổi nên ít được sử dụngtrong điện tử công nghiệp và các thiết bị cần độ ổn định cao về tần số

2.4 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động dịch pha dùng BJT

Bước 1: Lắp ráp mạch như hình dưới:

Bước 2: Đo và ghi nhận các giá trị điện áp phân cực VBE, VCE = ……

Bước 3: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại các điểm A, B, C, D, E

- Đo và vẽ dạng sóng 2 tín hiệu điện áp tại điểm A (kênh 1) và điểm B (kênh 2)

Trang 9

- Time/Div: - Time /Div:

Trang 10

- Volts/Div:

Bước 4: Đo tần số dao động của mạch f = ………

3 Mạch dao dộng dịch pha dùng vi mạch thuật toán (OA).

3.1 Sơ đồ mạch điện.

3.2 Tác dụng linh kiện.

+ U1: Khuếch đại đảo

+ C1, C2, C3, R1, R2, R3: Tạo tháng mạch dao động RC có vai trò dịchpha tổng 180 độ (Mỗi tụ dịch pha 60 độ)

3.3 Nguyên lý làm việc.

Trang 11

Mạch sử dụng OP-AMP cho bộ dao động dịch pha RC, nó hoạt động nhưmột bộ khuếch đại đảo Ban đầu, sóng đầu vào đã được đưa vào mạng RC, do

đó mạch được 180 độ lệch pha Và, đầu ra RC này được đưa vào đầu đảo củaOP-AMP Như chúng ta biết rằng OP-AMP sẽ tạo ra sự lệch pha 180 độ khi hoạtđộng như một bộ khuếch đại đảo Vì vậy, mạch nhận được sự dịch chuyển pha

360 độ trong sóng sin đầu ra Bộ dao động dịch pha RC này sử dụng OP-AMPcung cấp tần số không đổi ngay cả trong các điều kiện tải khác nhau

Đầu dò máy

Đầu tiên – A Sóng đầu vào

Thứ hai – B Sóng hình sin với dịch chuyển pha 90 độ

Thứ ba – C Sóng hình sin với dịch chuyển pha 180 độ

Thứ tư – D Sóng đầu ra (sóng hình sin) với dịch chuyển pha 360 độ

Để tính tần số của dao động, sử dụng công thức dưới đây:

f = 1 / 2πRC√2NRC√2N

3.4 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động dịch pha dùng OA.

Bước 2: Đo và ghi nhận các giá trị điện áp phân cực B, C, D= ……

Bước 3: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại các điểm A, B, C, D, E

- Đo và vẽ dạng sóng 2 tín hiệu điện áp tại điểm A (kênh 1) và điểm B (kênh 2)

Trang 12

- Đo và vẽ dạng sóng 2 tín hiệu điện áp tại điểm C (kênh 1) và điểm D (kênh 2)

Trang 13

BÀI 3: MẠCH DAO ĐỘNG CẦU WIEN

1 Khái quát chung

1.1 Mạch lọc cầu Wien

Bộ tạo dao động Wein Bridge có hai mạch RC giai đoạn Điều đó có nghĩa

là nó bao gồm hai tụ điện không phân cực và hai điện trở trong một bộ lọc thôngcao và thông thấp Một điện trở và một tụ điện mắc nối tiếp, mặt khác một tụđiện và một điện trở mắc song song Nếu chúng ta xây dựng mạch, sơ đồ sẽgiống như sau:

Trang 14

Như đã thấy rõ có hai tụ điện và hai điện trở được sử dụng Cả hai tầng RChoạt động như bộ lọc Thông cao và Thông thấp được kết nối với nhau, là sảnphẩm của bộ lọc thông dải tích lũy sự phụ thuộc tần số của hai tầng thứ tự Điệntrở R1 và R2 giống nhau và điện dung C1 và C2 cũng vậy.

1.2 Đặc tuyến biên độ và pha

Khi tần số thấp được áp dụng, điện kháng của tụ điện đầu tiên (C1) đủ cao

và chặn tín hiệu đầu vào và chống lại mạch để tạo ra đầu ra 0, mặt khác, Điềutương tự xảy ra theo một cách khác đối với tụ điện thứ hai (C2) đó là kết nốitrong điều kiện song song Điện kháng C2 trở nên quá thấp và bỏ qua tín hiệu vàlại tạo ra 0 đầu ra

Nhưng trong trường hợp tần số trung bình khi điện kháng C1 không cao vàđiện kháng C2 không thấp, nó sẽ cho đầu ra qua điểm C2 Tần số này được gọi

A Độ lệch pha của đầu vào và đầu ra bằng 0 độ

B Khi nó ở 0 độ, đầu ra sẽ là cực đại

Nếu chúng ta nhìn thấy đầu ra của mạch, chúng ta sẽ hiểu những điểm đó

Đầu ra chính xác như đường cong giống như hình ảnh hiển thị Ở Tần số

Trang 15

lên đến tần số cộng hưởng, và khi đạt đến tần số cộng hưởng, đầu ra ở điểm cựcđại và liên tục giảm khi tần số tăng và lặp lại nó tạo ra đầu ra 0 ở tần số cao Vìvậy, rõ ràng là nó đang vượt qua một dải tần số nhất định và tạo ra đầu ra Đó là

lý do tại sao trước đây nó được mô tả là bộ lọc thông qua dải tần (FrequencyBand) có thể phụ thuộc tần số Nếu chúng ta quan sát kỹ sự dịch chuyển pha củađầu ra, chúng ta sẽ thấy rõ ràng biên độ pha 0 độ trên đầu ra ở tần số cộnghưởng thích hợp

Trong đường cong đầu ra của pha này, pha chính xác là 0 độ ở tần số Cộnghưởng và nó được bắt đầu từ 90 độ đến giảm ở 0 độ khi tần số đầu vào tăng lêncho đến khi đạt được tần số cộng hưởng và sau đó pha tiếp tục giảm ở điểm cuốicủa – 90 độ Có hai thuật ngữ được sử dụng trong cả hai trường hợp, Nếu pha làtích cực, nó được gọi là Pha trước và trong trường hợp tiêu cực, nó được gọi là

Trang 16

Mạch có tần số dao động:

2.4 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động dịch pha dùng BJT.

Trang 17

Bước 2: Đo và ghi nhận các giá trị điện áp phân cực VCE1, VCE2= ……

Bước 3: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại các điểm VCE1, VCE2

- Đo và vẽ dạng sóng 2 tín hiệu điện áp tại điểm VCE1 (kênh 1) và điểm VCE2(kênh 2)

3 Mạch dao dộng cầu Wien dùng OA.

Trang 18

- U1: IC khuếch đại thuật toán ở chế độ khuếch đại đảo

- R1, R2, R3, R4 và C1, C2: Mạch lọc Wien

- R2, R3: Biến trở thây đổi tần số đầu ra

- R5 và đèn tim LMP1: Cầu phân áp tự điều chỉnh

3.3 Nguyên lý làm việc.

Tần số ra của các mạch này có thể thay đổi mười lần nhờ bộ biến trở đôiR2 và R3, các mạch này chỉ khác nhau ở cách tự động điều chỉnh biên độ Trongcác sơ đồ, mạch lọc Wien gồm R1-R2-R3-R4 và C1-C2 nối giữa đầu ra với đầuvào không đảo của KĐTT và một cầu phân áp tự động điều chỉnh biên độ nốigiữa đầu ra với đầu vào đảo Cầu Wien thực chất là một mạch suy giảm phụthuộc tần số có hệ số suy giảm là 1/3 tại tần số trung tâm Do đó để có đượcsóng sin ít méo thì phần điều chỉnh biên độ của mạch luôn tự động thay đổi đểbảo đảm duy trì độ lợi toàn phần của mạch gần bằng 1

Mạch trên tự động điều chỉnh biên độ bằng cách nối tiếp R5 và đèn timLMP1 tạo thành một cầu phân áp tự điều chỉnh Đèn được chọn tùy ý từ 12 Vđến 28 V và có dòng danh định nhỏ hơn 50 mA Khi mạch đã hiệu chỉnh đúng,sóng sin ra có độ méo sóng hài khoảng 0,1% và mạch đòi hỏi nguồn cấp dòng

Trang 19

khoảng 6 mA Mạch này được hiệu chỉnh bằng cách đặt R6 ở mức ra cao nhấtrồi chỉnh R5 để có đầu ra khoảng 2,5 V hiệu dụng.

3.4 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động cầu Wien dùng OA.

Bước 1: Lắp ráp mạch điện

Bước 2: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại điểm OUTPUT

- Đo và vẽ dạng sóng tín hiệu điện áp tại đầu ra (kênh 1)

Kênh 1:

- Time/Div:

- Volts/Div:

3.4 Một số mạch dao động cầu Wien thông dụng khác.

Trang 20

- Mạch dao động Wien ổn định bằng diode

- Mạch dao động Wien ổn định bằng diode zener

- Dao động Wien một nguồn cung cấp

Trang 21

BÀI 4: MẠCH DAO DÙNG THẠCH ANH

1 Khái quát chung.

1.1 Cấu tạo, ký hiệu và đặc tính của thạch anh.

Thạch anh là một linh kiện điện tử được cấu thành từ SiO2 (Tinh thể thạchanh) được mài phẳng và chính xác Vai trò chủ yếu của thạch anh là tạo ra cácxung dao động Nó hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện – Khi cho một điện ápvào 2 mặt của thạch anh thì nó sẽ bị biến dạng nhưng ngược lại khi tạo một sức

ép lên 2 bề mặt của nó thì nó sẽ phát ra điện áp Tóm lại, đây là một hiệu ứng cótính thuận nghịch

Trên các sơ đồ và bo mạch thì thạch anh có ký hiệu là XT, OSC, X hoặcCrystal Còn ký hiệu hình vẽ của thạch anh được thể hiện ở dạng tinh thể và kýhiệu hình ảnh bên dưới

1.2 Mạch tương đương và đặc tính trở kháng của thạch anh

a) Kí hiệu thạch anh; b) Mạch điện tương đương; c) Đáp ứng tần số

Trang 22

- L : điện cảm của phiến thạch anh

- R : điện trở của phiến thạch anh (tổn hao của thạch anh khi dao động)

- fS : tần số cộng hưởng nối tiếp

- fP : tần số cộng hưởng song song

Tổng trở tương đương của phiến thạch anh nếu bỏ qua tổn hao của phiến thạchanh

Tần số cộng hưởng nối tiếp là:

Tần số cộng hưởng song song là:

Đặc tính trở kháng của thạch anh

1.3 Các thông số cơ bản của thạch anh.

Đối với mạch điện xoay chiều thì hoạt động của thạch anh sẽ biến đổi theotần số của điện áp đó Còn khi thay đổi một tần số nào đó thì nó sẽ cộng hưởng.Tần số cộng hưởng của thạch anh phụ thuộc vào kích thước và hình dáng củanó

Trang 23

Về bản chất, thạch anh có thể coi như một mạch dao động RLC Trong đó,mạch tương đương của nó bao gồm một L và một C lắp nối tiếp với nhau Cảcụm này được lắp song song với một C khác và một R cách điện.

Mỗi một tinh thể thạch anh sẽ có 2 loại tần số cộng hưởng đó là tần số cộnghưởng nối tiếp và tần số cộng hưởng song song Điểm chung của hai loại tần sốnày là chúng đều có trị số khác bền vững và gần như không bị ảnh hưởng bởimôi trường bên ngoài

Một đặc điểm nữa về thạch anh đó là nó có hệ số phẩm chất trong mạchcộng hưởng rất lớn nên tổn hao cực nhỏ

2 Mạch dao động thạch anh dùng Transistor.

2.1 Mạch dao động thạch anh mắc hồi tiếp nối tiếp.

a) Sơ đồ ghép biến áp

b) Sơ đồ ba điểm điện dung

c) Sơ đồ hồi tiếp qua hai tầng khuếch đại

Trang 24

2.2 Mạch dao động thạch anh mắc hồi tiếp song song.

a) Mạch dao động thách anh 3 điểm điện dung mắc hồi tiếp song songb) Mạch dao động thách anh 3 điểm điện cảm mắc hồi tiếp song song

2.3 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động thạch anh

Bước 1: Lắp ráp mạch như mạch điện

Bước 2: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại đầu ra OUT

Kênh 1:

- Time/Div:

- Volts/Div:

Trang 25

3 Mạch dao động thạch anh dùng OA.

3.1 Mạch dao động thạch anh mắc hồi tiếp nối tiếp.

Mạch này có hệ số khuếch đại lớn, dao động ra có dạng hình vuông nhờ sửdụng một cặp Diode Zener để biên độ điện áp luôn bằng điện áp của Diode cộngvới điện áp 0,7V: ±(Uz + 0,7V)

Trang 26

3.2 Mạch dao động thạch anh mắc hồi tiếp song song.

Mạch trên là một dạng của mạch dao động Colpit sử dụng thạch anh mắcsong song với tụ C1, C2 tạo dao động ở đầu ra

3.3 Lắp ráp, khảo sát mạch dao động thạch anh

Bước 2: dùng dao động ký đo và vẽ dạng sóng tại đầu ra

Kênh 1:

- Time/Div:

- Volts/Div:

Trang 27

Trang 28

BÀI 5: MẠCH DAO ĐỘNG BA ĐIỂM

1 Khái quát chung

1.1 Sơ đồ tổng quát mạch dao động 3 điểm

1.2 Nguyên lý lựa chọn thành phần kháng.

Mạch dao động sin ba điểm có thể dùng tranzito hay IC để khuếch đại Vớimạch dùng tranzito mắc E chung còn IC khuếch đại thuật toán có cửa thuận nốiđất Khung dao động chứa ba phần tử điện kháng thứ tự là X1, X2, X3

Trang 29

- Tụ CB: Tụ dẫn hồi tiếp dương.

- Transistor T: Phần tử khuếch đại

2.4 Khảo sát mạch dao động ba điểm điện cảm dùng BJT

Kênh 1:

- Time/Div:

- Volts/Div:

Trang 30

3 Mạch dao động ba điểm điện dung dùng BJT

Mạch dao động ba điểm điện dung mắc EC hình b) và sơ đồ tương đương

hình a)

Khung dao động gồm có tụ C1, C2 và cuận cảm L

R1, R2: Bộ phân áp làm nhiệm vụ cung cấp điện áp cho cực B của T

RC: Điện trở cung cấp điện áp một chiều cho cực C của T

RE, CE: B ộ ổn định điểm công tác cho T mắc ở cực E của T

CB: Tụ đãn hồi tiếp dương

Điện áp hồi tiếp lấy trên C2 qua tụ CB về đầu vào của T Điểm giữa hai tụ nốimát nên tín hiệu hồi tiếp luôn ngược pha với tín hiệu ra( cùng pha với tín hiệuvào) nên mạch luôn luôn đảm bảo điều kiện có hồi tiếp duowcng Để đảm bảođiều kiện về biên độ người ta thường chọn:

Trang 31

Do đó, tao ra dao động hình Sine Phần năng lượng trên tụ C2 thông qua tụ

CB hồi tiếp dương được đưa về cực B của T

Vì vậy, dao động ra là dao động duy trì có biên độ dao động không đổi

3.4 Khảo sát mạch dao động ba điểm điện dung dùng BJT

Trang 32

Cho bộ dao động có thông số như sau: L = 100uH; LRFC = 0,5uH; C1= 0,005uF, C2=0,01uF, CC=10uF.

Trang 33

BÀI 6: TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG

1 Định nghĩa, các tham số của xung đơn và dãy xung

1.1 Định nghĩa và phân loại tín hiệu xung

Xung là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điệntrong một khoảng thời gian rất ngắn, có thể so sánh với thời gian quá độ củamạch điện mà chúng tác động Thời gian quá độ là thời gian để một hệ vật lýchuyển từ trạng thái vật lý này sang trạng thái vật lý khác

Các tín hiệu xung được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử:truyền thông, công nghệ thông tin, vô tuyến, hữu tuyến…

Về dạng sóng: tín hiệu sin, vuông, xung, răng cưa,…

Về tần số: ín hiệu hạ tần, âm tần (AF), cao tần (HF), siêu cao tần(VHF), cực cao tần (UHF), v.v., hoặc đôi khi phát biểu theo bước sóng: sóngrất dài (VLF), sóng dài (LW), sóng trung bình (MW), sóng ngắn (SW), sóngcentimet, sóng milimet, sóng vi ba, sóng nanomet,…

Về thời gian rời rạc - thời gian liên tục: tín hiệu rời rạc (về mặt thờigian) là tín hiệu chỉ xác định trên một tập rời rạc của thời gian (một tậpnhững thời điểm rời rạc) Dưới dạng toán học, tín hiệu rời rạc mang giá trịthực (hoặc phức) có thể được xem là một hàm liên kết tương ứng từ tập số

tự nhiên đến tập số thực (hoặc phức) Tín hiệu liên tục (về mặt thời gian) làtín hiệu mang giá trị thực (hoặc phức) xác định với mọi thời điểm trong mộtkhoảng thời gian, trường hợp phổ biến nhất là một khoảng thời gian vô hạn

Về dạng sóng hay sự liên tục, người ta còn phân ra tín hiệu tương tự(analog) hay liên tục thời gian (continuous time) và tín hiệu số (digital) hayrời rạc thời gian (discrete-time) Tín hiệu tương tự là tín hiệu có giá trị thayđổi liên tục theo thời gian Tín hiệu số là tín hiệu đã được lấy mẫu và lượng

tử hóa Lấy mẫu là quá trình biến một tín hiệu tương tự thành một tín hiệurời rạc theo thang thời gian Định lý lấy mẫu (Shannon-Nyquist) nói rằngmuốn khôi phục một tín hiệu băng tần gốc liên tục theo thời gian thì băngthông của tín hiệu ban đầu phải có giới hạn và tần số lấy mẫu phải lớn hơnhai lần băng thông của tín hiệu ban đầu

Về tính xác định: tín hiệu xác định (deterministic) và tín hiệu ngẫunhiên (random)

Trang 34

Về tính tuần hoàn: tín hiệu tuần hoàn (periodic) có dạng sóng lặp lạisau mỗi chu kỳ, và tín hiệu không tuần hoàn không có sự lặp lại tức không

có chu

1.2 Các thông số của xung đơn và dãy xung

Các thông số của xung điện

Tín hiệu xung vuông như hình là một tín hiệu xung vuông lý tưởng, thực

tế khó có 1 xung vuông nào có biên độ tăng và giảm thẳng đứng như vậy:

- Biên độ xung Um xác định bằng giá trị lớn nhất của điện áp tín hiệu xung

có được trong thời gian tồn tại của nó

- Độ rộng sườn trước ttr, sườn sau ts là xác định bởi khoảng thời gian tăng

và thời gian giảm của biên độ xung trong khoảng giá trị 0.1Um đến 0.9Um

- Độ rộng xung Tx xác định bằng khoảng thời gian có xung với biên độtrên mức 0.1Um (hoặc 0.β > 15Um)

- Độ sụt đỉnh xung ∆u thể hiện mức giảm biên độ xung tương tứng từ0.9Um đến Um

+ Với dãy xung tuần hoàn ta có các tham số đặc trưng như sau:

- Chu kỳ lặp lại xung T là khoảng thời gian giữa các điểm tương ứng của 2xung kế tiếp, hay là thời gian tương ứng với mức điện áp cao tx và mức điện ápthấp tng , biểu thức:

T = tx + tn

Trang 35

- Tần số xung là số lần xung xuất hiện trong một đơn vị thời gian:

1 F=

T

- Thời gian nghỉ tng là khoảng thời gian trống giữa 2 xung liên tiếp có điện

áp nhỏ hơn 0.1Um (hoặc 0.β > 15Um)

- Hệ số lấp đầy γ là tỷ số giữa độ rộng xung tx và chu kỳ xung T:

x

t T

- Các mức điện áp ra trong dải UL < U < UH được gọi là trạng thái cấm

Dãy xung

Kỹ thuật xung không chỉ phát ra một xung đơn mà còn phát ra được một dãyxung liên tiếp tuần hoàn với chu kỳ T, nghĩa là sau mỗi thời gian T lại có mộtxung lăp lại hoàn toàn giống như xung trước

+ Các dạng dãy xung tuần hoàn thường gặp:

- Dãy xung vuông góc là dạng dãy xung thường gặp nhất trong kỹ thuậtđiện tử Các thông số đặc trưng cho dãy xung gồm: biên độ UM, độ rộng xung tx,thời gian nghỉ tn, chu kỳ T= tx + tn, tần số f=1/T Ngoài ra còn có 2 thông số phụ

Trang 36

- Dãy xung răng cưa thuần túy (tf = 0), chu kỳ T Mạch phát dãy xung nàythường dùng trong thiết bị dao động kí điện tử, với vai trò bộ tạo sóng quétngang.

Dãy xung tuần hoàn Nó thường dùng để kích khởi những hoạt động cótính chu kỳ Các mạch phát xung tuần hoàn thường là những mạch hoạt độngkhông chịu sự điều khiển bởi các xung kích

Dãy xung có thể không tuần hoàn Mạch phát các xung này thường lànhững mạch hoạt động theo sự điều khiển của các xung kích khởi bởi ở bênngoài, và gọi là các mạch kích khởi Ứng với mỗi xung kích thích bên ngoài,mạch cho ra một xung có biên độ và độ rộng xung không thay đổi, nghĩa là dạngxung đưa ra hoàn toàn lặp lại giống nhau sau mỗi xung kích thích

- Đây là dạng xung thực tế, với dạng xung này thì khi tăng biê n độ điện áp

sẽ có thời gian trễ tr, gọi là độ rộng sườn trước Thời gian này tương ứng từ10% đến 90% biên độ U Ngược lại, khi giảm biên độ điện áp xung sẽ có thờigian trễ tf, gọi là độ rộng sườn sau Thời gian này tương ứng từ 90% đến 10%biên độ U

- Độ rộng xung thực tế là: ton = tr+ tp +tf

Trang 37

- Độ sụt áp ∆V là độ giảm biện độ ở phần đỉnh xung.

1.3 Các dạng tín hiệu xung

Hình 1.2 Tín hiệu xung vuông Hình 1.3 Tín hiệu xung tam giác

Hình 1.4 Tín hiệu xung răng cưa Hình 1.5 Tín hiệu xung nấc thang

Hình 1.6 Tín hiệu xung nhọn

2 Chế độ khóa của Transistor

2.1 Khái niệm, đặc điểm transistor làm việc ở chế độ khóa

Các transistor thường được sử dụng trong các mạch số như các khóa điện

tử có thể ở trạng thái "bật" hoặc "tắt", cho cả các ứng dụng năng lượng cao nhưchế độ chuyển mạch nguồn điện và cho các ứng dụng năng lượng thấp như cáccổng logic số Các thông số quan trọng cho ứng dụng này bao gồm chuyển mạchhiện tại, điện áp xử lý, và tốc độ chuyển đổi, đặc trưng bởi thời gian của sườnlên và sườn xuống

Trang 38

2.2 Mạch điện, nguyên lý làm việc

Các bóng bán dẫn đều sử dụng một loại bóng có tiếp giáp phân cực NPN.Với bóng tiếp giáp phân cực ngược này, chúng ta có thể điều khiên một LEDcông suất cao Đầu vào điều khiển tại chân Base và đầu ra ở Collector ChânEmitter giữ ở một điện áp không đổi GND

Chuyển mạch này được điều khiển bởi chân Base Và thiết bị sẽ được trang

bị một cần truyền động gạt nhảy Vi điều khiển chân I/O, giống với Arduino, cóthể lập trình theo mức cao hay thấp để khiến đèn LED bật hay tắt

Khi điện áp tại chân Base lớn hơn 0.6V, các bóng bán dẫn bắt đầu bão hòa

và lúc này là ngắn mạch giữa cực collector và cực emitter Khi điện áp tại chânBase nhỏ hơn 0.6V, bóng bán dẫn ở trong chế độ Đóng-Ngắt, không có dòngđiện chạy qua vì lúc này nó là mạch hở giữa chân C và E

2.3 Tăng tốc độ chuyển trạng thái cho transistor

Để tăng tốc chuyển trạng thái cho Transistor ta có thể đưa vào cực gốc Bmột hoặc vài Diode hoặc đưa vào đó một mạch phân áp như hình a, b, c

Trang 39

Thực tế thường mắc nối tiếp sau sơ đồ khóa E chung một mạch lặp Colectochung ở chế độ khóa:

3 Chế độ khóa của OA

3.1 Đặc điểm của OA làm việc ở chế độ khóa

Khi làm việc ở chế độ xung, khuếch đại thuật toán hoạt động như một khóađiện tử đóng, mở nhanh Điểm làm việc luôn nằm trong vùng bão hòa của đặctuyến truyền đạt

Trang 40

Khi ở chế độ khóa điện áp ra chỉ nằm ở một trong hai mức bão hòa U+

và Hình 2 hiển thị mạch so sánh điện áp ở chế độ không đảo

đó độ lợi điện áp (Av) sẽ gần với vô cực Vì vậy, điện áp đầu ra dao động đến giátrị tối đa tức là V+ Phương trình Av = 1 + (Rf / R1) Khi Vin xuống dưới Vref, điềungược lại xảy ra

Mạch so sánh đảo ngược

Trong trường hợp bộ so sánh đảo ngược, điện áp tham chiếu được đặt vàođầu vào không đảo và điện áp so sánh đặt vào đầu vào đảo ngược Bất cứ khi

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	2,89 MB