Giáo trình kỹ thuật xung

MẠCH LỌC THÔNG CAO Trong cách sắp xếp mạch này, điện kháng của tụ điện rất cao ở tần số thấp nên tụ điện hoạt động giống như một mạch hở và chặn bất kỳ tín hiệu đầu vào nào tại V IN cho

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT XUNG NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020)

NĂM 2020

LỜI GIỚI THIỆU

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở trình độ Cao

Đẳng Nghề, giáo trình Kỹ Thuật Xung là một trong những giáo trình mô đun đào tạo

chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn,

dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc

Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có:

Bài MĐ29-01: Các khái niệm cơ bản

Bài MĐ29-02: Biến đổi dạng sóng dùng mạch RLC

Bài MĐ29-03: Mạch xén – mạch kẹp

Bài MĐ29-04: Mạch dao động đa hài

Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian, bổ sung những kiến thức mới và trang thiết bị phù hợp với điều kiện giảng dạy

Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề

sử dụng cho phù hợp Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết Rất mong nhận được đóng góp

ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 0

LỜI GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

MÔ ĐUN KỸ THUẬT XUNG 4

BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 5

1.1 ĐỊNH NGHĨA XUNG ĐIỆN, CÁC THAM SỐ VÀ DÃY XUNG: 5

1.1.1 Định nghĩa: 5

1.1.2 Các thông số của xung điện và dãy xung 5

1.2 TÁC DỤNG CỦA R, C, L ĐỐI VỚI XUNG CƠ BẢN 7

1.2.1 Tác dụng của R, C đối với các xung cơ bản 7

1.2.2 Tác dụng của mạch R-L đối với các xung cơ bản 8

1.2.3 Tác dụng của mạch R-L-C đối với các xung cơ bản 8

Bài 2: BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG DÙNG MẠCH R,L,C 10

2.1 MẠCH LỌC THÔNG CAO 10

2.2 MẠCH LỌC THÔNG THẤP 12

2.3 CÁC BỘ SUY HAO 14

BÀI 3: MẠCH XÉN – MẠCH KẸP 19

3.1 KHÁI NIỆM: 19

3.2 MẠCH XÉN DÙNG DIODE 19

3.2.1 Mạch xén dương 19

3.2.2 Mạch xén âm 20

3.3 MẠCH XÉN Ở HAI MỨ ĐỘC LẬP 21

3.4 MẠCH KẸP DÙNG DIODE 21

3.4.1 Mạch kẹp trên ở mức không: (Mạch điện Hình 3.9) 21

3.4.2 Mạch kẹp dưới ở mức không: 22

3.5 MẠCH KẸP TẠI CỰC NỀN BJT 23

BÀI 4: MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI 24

4.1 MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI KHÔNG ỔN: 24

4.1.1 Mạch dao động đa hài không ổn dùng tranzisto 24

4.1.2 Mạch dao động đa hài dùng không ổn dùng IC 555 26

2.1.3 Mạch dao động đa hài dùng cổng logic: 28

4.2 MẠCH ĐA HÀI ĐƠN ỔN: 29

4.2.1 Mạch đa hài đơn ổn dùng tranzistor: 29

4.2.2 Mạch đa hài đơn ổn dùng IC NE555: 32

4.2.3 Mạch đa hài dùng cổng logic: 33

4.3 MẠCH ĐA HÀI LƯỠNG ỔN: 34

4.3.1 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng tranzistor: 34

4.3.2 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng cổng logic: 36

4.4 MẠCH SCHMITT – TRIGGER: 37

4.2.1 Mạch Schmitt trigger dùng Transistor: 38

4.4.2 Mạch Schmitt trigger dùng cổng logic: 38

MÔ ĐUN KỸ THUẬT XUNG

Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn cơ bản như linh kiện diện tử,

đo lường điện tử, điện tử tương tự, điện tử cơ bản

Kỹ thuật xung là môn học cơ sở của nghành Ðiện – Ðiện tử và có vị trí khá quan trọng trong toàn bộ chương trình học của sinh viên và học sinh, nhằm cung cấp các kiến thức liên quan đến các phương pháp cơ bản để tạo tín hiệu xung và biến đổi dạng tín hiệu xung, các phương pháp tính toán thiết kế và các công cụ toán học hỗ trợ trong việc biến đổi, hình thành các dạng xung mong muốn… Tính chất của môn học: Là mô đun kỹ thuật cơ sở

Mục tiêu của Mô đun:

Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch tạo xung và xử lí dạng xung

- Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản trên panel và trong thực tế

* Về thái độ:

- Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập

và trong thực hiện công việc

BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 ĐỊNH NGHĨA XUNG ĐIỆN, CÁC THAM SỐ VÀ DÃY XUNG:

Tín hiệu là sự biến đổi của các đại lượng điện (dòng điện hay điện áp) theo thời gian, chứa đựng một thông tin nào đó

Tín hiệu được chia làm 2 loại: tín hiệu liên tục (tín hiệu tuyến tính) và tín hiệu gián đoạn (tín hiệu xung) Trong đó tín hiệu hình sin được xem là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu liên tục ,có đường biểu diễn như hình 1-1 Ngược lại tín hiệu hình vuông được xem là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu không liên tục như hình 1-2

Hình 1.1: Tín hiệu hình sin Hình 1.2: Tín hiệu hình vuông 1.1.1 Định nghĩa:

Xung điện là tín hiệu điện có giá trị biến đổi gián đoạn trong một khoảng thời gian rất ngắn có thể so sánh với quá trình quá độ của mạch điện

Xung điện trong kỹ thuật được chia làm 2 loại: loại xung xuất hiện ngẫu nhiên trong mạch điện, ngoài mong muốn, được gọi là xung nhiễu, xung nhiễu thường có hình dạng bất kỳ (Hình 1.3)

t

(u,t)

t (u,t)

a Các tham số của xung điện:

Dạng xung vuông lý tưởng được trình bày trên

Hình 1.5: Các thông số cơ bản của xung

+ Độ rộng xung: là thời gian xuất hiện của xung trên mạch điện, thời gian này

thường được gọi là thời gian mở ton Thời gian không có sự xuất hiện của xung gọi là thời gian nghỉ t off

+ Chu kỳ xung: là khỏang thời gian giữa 2 lần xuất hiện của 2 xung liên tiếp,

được tính theo công thức:

+ Độ rỗng và hệ số đầy của xung:

- Độ rỗng của xung là tỷ số giữa chu kỳ và độ rộng xung, được tính theo công thức:

+ Độ rộng sườn trước, độ rộng sườn sau:

Trong thực tế, các xung vuông, xung chữ nhật không có cấu trúc một cách lí tưởng Khi các đại lượng điện tăng hay giảm để tạo một xung, thường có thời gian tăng trưởng (thời gian quá độ)nhất là các mạch có tổng trở vào ra nhỏ hoặc có thành phần điện kháng nên 2 sườn trước và sau không thẳng đứng một cách lí tưởng

Do đó thời gian xung được tính theo công thức:

ts : Độ rộng sườn sau

Hình 1.6: Cách gọi tên các cạnh xung

Độ rộng sườn trước t1 được tính từ thời điểm điện áp xung tăng lên từ 10% đến 90% trị số biên độ xung và độ rộng sườn sau t2 được tính từ thời điểm điện áp xung giảm từ 90% đến 10% trị số biên độ xung Trong khi xét trạng tháI ngưng dẫn hay bão hòa của các mạch điện điều khiển

Ví dụ, xung nhịp điều khiển mạch logic có mức cao H tương ứng với điện áp +5V Sườn trước xung nhịp được tính từ khi xung nhịp tăng từ +0,5V lên đến +4,5V

và sườn sau xung nhịp được tính từ khi xung nhịp giảm từ mức điện áp +4,5V xuống đến +0,5V 10% giá trị điện áp ở đáy và đỉnh xung được dùng cho việc chuyển chế độ phân cực của mạch điện Do đó đối với các mạch tạo xung nguồn cung cấp cho mạch đòi hỏi độ chính xác và tính ổn định rất cao

+ Biên độ xung và cực tính của xung:

Biên độ xung là giá trị lớn nhất của xung với mức thềm 0V (U, I)Max (Hình 1.7) Hình dưới đây mô tả dạng xung khi tăng thời gian quét của máy hiện sóng Lúc đó ta chỉ thấy các vach nằm song song và không thấy được các vạch hình thành các sườn trước và sườn sau xung nhịp Khi giảm thời gian quét ta có thể thấy rõ dạng xung với sườn trước và sườn sau xung

1.2 TÁC DỤNG CỦA R, C, L ĐỐI VỚI XUNG CƠ BẢN

1.2.1 Tác dụng của R, C đối với các xung cơ bản

Có hai mạch lọc RC cơ bản là mạch lọc thấp đi qua và mạch lọc cao đi qua

Trong cả hai mạch lọc thấp qua và mạch lọc cao qua dùng RC tần số được tính theo công thức:

1.2.2 Tác dụng của mạch R-L đối với các xung cơ bản

Người ta có thể dùng điện trở R kết hợp với cuộn cảm L để tạo thành các mạch lọc thay cho tụ C Do tính chất của L và C ngược nhau đối với tần số nên mạch lọc thấp qua và cao qua khi dùng RL có cách mắc ngược lại với mạch RC

Hai mạch lọc thấp qua và mạch lọc cao qua dung RL cũng có đáp ứng tần số và

có dạng giống như trong mạch lọc RC

L

R fc



2

1.2.3 Tác dụng của mạch R-L-C đối với các xung cơ bản

Trong thực tế, mạch điện không dùng mạch mắc theo RLC trong các mạch xử lý dạng xung, thường sau khi đã xử lý xong thì mạch RLC thường dùng để lọc tín hiệu hoặc xử lý bù pha dòng điện, do dòng điện hay điện áp qua L, C đều bị lệch pha một góc 900 nhưng ngược nhau, nên cùng một lúc qua L và C sẽ dẫn đến chúng lệch nhau một góc 1800 Nên dễ sinh ra hiện tượng cộng hưởng, tự phát sinh dao động

t

Hình 2.4: Mạch R-L-C

Khi tác động vào mạch một đột biến dòng điện, trong mạch sẽ phát sinh dao động

có biện độ suy giảm và dao động quanh trị số không đổi Ir Nguyên nhân của sự suy

giảm là do do điện trở song song với mạch điện R và r làm rẽ nhánh dòng điện ngõ ra Nếu tần số của cộng hưởng riêng của mạch trùng với tần số của xung ngõ vào làm cho mạch cộng hưởng, biên độ ngõ ra tăng cao Nếu ngõ vào là chuỗi xung thì:

- Nếu thời gian lặp lại của xung ngắn hơn chu kỳ cộng hưởng biên độ ngõ ra sẽ tăng dần theo thời gian dễ gây quá áp ở ngõ vào của tầng kế tiếp

- Nếu thời gian lặp lại của xung bằng với chu kỳ cộng hưởng thì biên độ tín hiệu ngõ ra gần bằng với tín hiệu ngõ vào, có dạng hình sin và thềm điện áp là hìn sin tắt dần, không có lợi cho các mạch xung số Trong thực tế mạch này được dùng để lọc nhiễu xung có biên độ cao và tần số lớn với điện áp ngõ vào có dạng hình sin

Bài 2: BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG DÙNG MẠCH R,L,C 2.1 MẠCH LỌC THÔNG CAO

Trong cách sắp xếp mạch này, điện kháng của tụ điện rất cao ở tần số thấp nên tụ điện hoạt động giống như một mạch hở và chặn bất kỳ tín hiệu đầu vào nào tại V IN cho đến khi đạt đến điểm tần số cắt ( ƒ C ) Trên điểm tần số cắt này, điện trở của tụ điện đã giảm đủ để bây giờ hoạt động giống như một mạch ngắn hơn cho phép tất cả tín hiệu đầu vào truyền trực tiếp đến đầu ra như được hiển thị bên dưới trong đường cong đáp ứng của bộ lọc

Đáp ứng tần số của bộ lọc thông cao bậc 1

Biểu đồ Bode hoặc Đường cong đáp ứng tần số ở trên cho bộ lọc thông cao thụ động

hoàn toàn ngược lại với biểu đồ của bộ lọc thông thấp Tại đây tín hiệu bị suy giảm hoặc giảm độ ẩm ở tần số thấp với đầu ra tăng ở + 20dB / Thập kỷ (6dB / Octave) cho

Hình 1: Mạch lọc thông cao

Hình 2: Đáp ứng tần số

đến khi tần số đạt đến điểm cắt ( ƒc ) tại đó một lần nữa R = Xc Nó có đường cong đáp ứng kéo dài xuống từ vô cực đến tần số cắt, trong đó biên độ điện áp đầu ra là 1 /

√ 2 = 70,7% giá trị tín hiệu đầu vào hoặc -3dB (20 log (Vout / Vin)) của đầu vào giá trị

Ngoài ra chúng tôi có thể thấy rằng góc pha ( Φ ) của tín hiệu đầu ra Tìm nhu cầu đó

ngụ ý rằng bộ lọc có thể chuyển tất cả các tín hiệu ra ngoài đến vô cùng Tuy nhiên trong thực tế, đáp ứng của bộ lọc không mở rộng đến vô cùng mà bị giới hạn bởi các đặc tính điện của các thành phần được sử dụng

Điểm tần số cắt cho bộ lọc thông cao bậc nhất có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng phương trình tương tự như của bộ lọc thông thấp, nhưng phương trình dịch pha được sửa đổi một chút để tính đến góc pha dương như hình dưới đây

Bộ lọc thông cao bậc hai

Một lần nữa như với bộ lọc thông thấp, các giai đoạn bộ lọc thông cao có thể được xếp tầng với nhau để tạo thành bộ lọc bậc hai (hai cực) như được minh họa

Bộ lọc thông cao bậc hai

Hình 3: Bộ lọc thông cao bậc

2

Mạch trên sử dụng hai bộ lọc bậc một được nối hoặc nối tầng với nhau để tạo thành mạch thông cao bậc hai hoặc hai cực Sau đó, một bộ lọc giai đoạn đầu tiên đặt hàng

có thể được chuyển đổi thành một loại thứ hai theo đơn đặt hàng bằng cách đơn giản

sử dụng thêm mạch RC, tương tự như đối với 2 nd -order lọc thông thấp Mạch lọc thông cao bậc hai thu được sẽ có độ dốc 40dB / thập kỷ (12dB / quãng tám)

Như với bộ lọc thông thấp, tần số cắt, ƒc được xác định bởi cả điện trở và tụ điện như sau

Trong thực tế, việc xếp tầng các bộ lọc thụ động với nhau để tạo ra các bộ lọc bậc lớn hơn là khó thực hiện chính xác vì trở kháng động của mỗi bậc bộ lọc ảnh hưởng đến mạch lân cận của nó Tuy nhiên, để giảm hiệu ứng tải, chúng ta có thể làm cho trở kháng của mỗi giai đoạn sau 10x giai đoạn trước, do đó R 2 = 10 * R 1 và C 2 = 1/10 của C 1

Tóm tắt bộ lọc thông cao

Chúng ta đã thấy rằng Bộ lọc thông cao thụ động hoàn toàn ngược lại với bộ lọc

thông thấp Bộ lọc này không có điện áp đầu ra từ DC (0Hz), lên đến điểm tần số cắt

( ƒc ) được chỉ định Điểm tần số cắt thấp hơn này là 70,7% hoặc -3dB (dB = -20log

V OUT / V IN ) của mức tăng điện áp được phép đi qua

Dải tần “bên dưới” điểm cắt ƒc này thường được gọi là Dải dừng trong khi dải tần

“trên” điểm cắt này thường được gọi là Dải thông

Tần số cắt, tần số góc hoặc điểm -3dB của bộ lọc thông cao có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng công thức tiêu chuẩn của: ƒc = 1 / (2πRC) Góc pha của tín hiệu đầu ra

thu được tại ƒc là +45 o Nói chung, bộ lọc thông cao ít bị biến dạng hơn bộ lọc thông thấp tương đương của nó do tần số hoạt động cao hơn

Một ứng dụng rất phổ biến của loại bộ lọc thụ động này là trong các bộ khuếch đại âm thanh như một tụ điện ghép nối giữa hai tầng khuếch đại âm thanh và trong hệ thống loa để hướng tín hiệu tần số cao hơn đến các loa loại “tweeter” nhỏ hơn trong khi chặn tín hiệu âm trầm thấp hơn hoặc cũng được sử dụng làm bộ lọc để giảm tiếng ồn tần số thấp hoặc biến dạng kiểu “ầm ầm” Khi được sử dụng như vậy trong các ứng dụng âm thanh, bộ lọc thông cao đôi khi được gọi là bộ lọc “cắt thấp” hoặc “cắt âm trầm”

Do vậy điện áp vào Vi là hàm biến thiên theo thời gian nên điện áp trên điện trở R

và tụ điện C cũng là hàm biến thiên theo thời gian Ta có:

Vi(t) = VR(t) + VC(t) Xét mạch điện ở trường hợp nguồn điện áp vào Vi có tần số fi rất cao so với tần

số cắt fc Lúc đó dung kháng XC sẽ có trị số rất nhỏ do

fiC

Xc

2

1



Suy ra: VR(t) >> VC(t) vì dòng i(t) qua R và C bằng nhau

Điện áp đối với tụ C được tính theo công thức:



 i t dt C

Vc 1 ( ) Như vậy điện áp trên tụ C cũng là điện áp ra từ đó ta có điện ra V0(t)



 Vi t dt RC

Vo 1 ( )

b Điện áp vào là tín hiệu xung vuông:

Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuôn có chu kỳ là Ti thì có thể xét tỷ lệ hằng số thời gian  RC so với Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của

tụ

Hình 5: Dạng sóng vào và ra của mạch lọc thông thấp

nhận xung vuông

Vi(t)

Khi  == Ti/5 Khi  << T

Giả thiết điện áp ngõ vào là tín hiệu xung vuông đối xứng chu kỳ Ti

Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian  RC rất nhỏ so với Ti thì tụ nạp và

xả rất nhanh nên điện áp ngõ ra Vo(t) có dạng giống như dạng điện áp vào Vi(t)

Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian

5

Ti



 thì tụ nạp và xả điện áp theodạng hàm số mũ, biên độ đỉnh của điện áp ra thấp hơn VP

Nếu mạch tích có hằng số thời gian  rất lớn so với Ti thì tụ C nạp rất chậm nên điện áp ra có biên độ rất thấp nhưn đường tăng giảm điện áp gần như đường thẳng Như vậy, mạch tích phân nếu chọn trị số RC thaichs hợp thì có thể sửa dạng xung vuông ở ngõ vào thành dạng xung tam giác ở ngõ ra Nếu xung vuông đối xứng thì xung tam giác ra là tam giác cân

2.3 CÁC BỘ SUY HAO

Bộ suy hao là gì

Bộ suy hao hay bộ suy giảm là một loại mạch điện hai chiều điện hoặc điện tử đặc

biệt được tạo thành từ các phần tử điện trở hoàn toàn

Bộ suy hao là một mạng điện trở hai cổng được thiết kế để làm suy yếu hoặc “làm suy giảm” (do đó có tên gọi của chúng) công suất được cung cấp bởi nguồn đến mức phù hợp với tải được kết nối

Bộ suy hao làm giảm lượng điện năng được cung cấp cho tải được kết nối bằng một

lượng cố định duy nhất, một lượng thay đổi hoặc trong một loạt các bước có thể chuyển đổi đã biết Bộ suy giảm thường được sử dụng trong các ứng dụng vô tuyến, liên lạc và đường truyền để làm suy yếu tín hiệu mạnh hơn

Bộ suy hao là một mạng điện trở thụ động hoàn toàn (do đó không có nguồn cung

cấp) được sử dụng trong nhiều loại thiết bị điện tử để mở rộng phạm vi động của thiết

bị đo bằng cách điều chỉnh mức tín hiệu, để cung cấp sự phù hợp trở kháng của bộ dao động hoặc bộ khuếch đại để giảm ảnh hưởng của đầu vào / đầu ra không phù hợp, hoặc đơn giản là cách ly giữa các giai đoạn mạch khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng của chúng như được minh họa

Kết nối bộ suy giảm

Các mạng suy hao đơn giản (còn được gọi là “miếng đệm”) có thể được thiết kế để tạo

ra một mức “suy giảm” cố định hoặc để cung cấp một lượng suy giảm thay đổi trong các bước xác định trước Mạng bộ suy hao cố định tiêu chuẩn thường được gọi là “tấm đệm suy hao” có sẵn ở các giá trị cụ thể từ 0 dB đến hơn 100 dB Bộ suy hao biến đổi

và chuyển mạch về cơ bản là các mạng điện trở có thể điều chỉnh được cho thấy sự gia tăng suy giảm được hiệu chỉnh cho mỗi bước được chuyển mạch, ví dụ các bước -2dB hoặc -6dB cho mỗi vị trí chuyển mạch

Sau đó, một Attenuator là một mạng điện trở thụ động bốn đầu (hai cổng) (loại tích

cực cũng có sẵn sử dụng bóng bán dẫn và mạch tích hợp) được thiết kế để tạo ra sự suy giảm “không méo” của tín hiệu điện đầu ra ở tất cả các tần số với một lượng bằng nhau mà không có sự lệch pha không giống như mạng bộ lọc RC loại thụ động, và do

đó để đạt được bộ suy giảm này nên được tạo thành từ các điện trở thuần túy không cảm ứng và không cuộn dây, vì các phần tử phản kháng sẽ phân biệt tần số

Bộ suy hao đơn giản

Bộ suy hao là mặt trái của bộ khuếch đại ở chỗ chúng làm giảm độ lợi với mạch phân

áp điện trở là bộ suy hao điển hình Mức độ suy giảm trong một mạng nhất định được xác định bằng tỷ lệ: Đầu ra / Đầu vào Ví dụ, nếu điện áp đầu vào của mạch là 1 vôn (1V) và điện áp đầu ra là 1 mili-vôn (1mV) thì lượng suy giảm là 1mV / 1V bằng 0,001 hoặc giảm 1.000

Tuy nhiên, việc sử dụng tỷ lệ điện áp, dòng điện hoặc thậm chí công suất để xác định hoặc biểu thị lượng suy giảm mà mạng suy hao điện trở có thể có, được gọi là hệ

số suy giảm , có thể gây nhầm lẫn, vì vậy đối với bộ suy hao thụ động, mức độ suy

giảm của nó thường được biểu thị bằng cách sử dụng logarit thang đo được tính

bằng decibel ( dB ) giúp dễ dàng xử lý những con số nhỏ như vậy

Mức độ suy giảm

Hiệu suất của bộ suy hao được biểu thị bằng số decibel mà tín hiệu đầu vào đã giảm

trên mỗi thập kỷ tần số (hoặc quãng tám) Các decibel , viết tắt là “dB”, thường được

định nghĩa là logarit hoặc “đăng nhập” thước đo điện áp, tỷ lệ hiện tại hoặc điện và đại

diện cho một phần mười 1 / 10th của một Bel (B) Nói cách khác, cần 10 decibel để tạo ra một Bel Sau đó, theo định nghĩa, tỷ số giữa tín hiệu đầu vào (Vin) và tín hiệu đầu ra (Vout) được tính bằng decibel là:

Hệ số suy hao Decibel

Lưu ý rằng decibel ( dB ) là một tỷ lệ logarit và do đó không có đơn vị Vì vậy, giá trị

-140dB đại diện cho sự suy giảm 1: 10.000.000 đơn vị hoặc tỷ lệ 10 triệu trên 1

Trong các mạch suy hao thụ động, thường thuận tiện để gán giá trị đầu vào là điểm tham chiếu 0 dB Điều này có nghĩa là bất kể giá trị thực của tín hiệu hoặc điện áp đầu vào là bao nhiêu, đều được sử dụng làm tham chiếu để so sánh các giá trị suy hao đầu

ra và do đó được gán giá trị 0 dB Điều này có nghĩa là bất kỳ giá trị nào của điện áp

tín hiệu đầu ra dưới điểm tham chiếu này sẽ được biểu thị dưới dạng giá trị dB âm, (

-dB )

Vì vậy, ví dụ, sự suy giảm -6dB chỉ ra rằng giá trị là 6 dB dưới tham chiếu đầu vào 0

dB Tương tự như vậy nếu tỷ lệ đầu ra / đầu vào nhỏ hơn một (thống nhất), ví dụ 0,707, thì tỷ lệ này tương ứng với 20 log (0,707) = -3dB Nếu tỷ lệ đầu ra / đầu vào = 0,5, thì điều này tương ứng với 20 log (0,5) = -6 dB, v.v., với các bảng điện tiêu chuẩn

về suy hao có sẵn để lưu vào tính toán

Ví dụ về bộ suy hao thụ động No1

Một mạch suy hao thụ động có suy hao chèn là -32dB và điện áp ra là 50mV Giá trị của điện áp đầu vào sẽ là bao nhiêu

Antilog ( log -1 ) của -1,6 được cho là:

Sau đó, nếu điện áp đầu ra được tạo ra với sự suy giảm 32 decibel, thì điện áp đầu vào

là 2,0 volt là bắt buộc

Sự giảm điện áp, dòng điện hoặc công suất này được biểu thị bằng decibel bằng cách

chèn bộ suy hao vào mạch điện được gọi là suy hao chèn và thiết kế bộ suy hao tổn

hao tối thiểu phù hợp với các mạch có trở kháng không bằng nhau với tổn hao tối thiểu trong mạng kết hợp

Bây giờ chúng ta đã biết bộ suy hao thụ động là cách nó có thể được sử dụng để giảm

hoặc “làm suy giảm” mức công suất hoặc điện áp của tín hiệu, trong khi giới thiệu ít hoặc không có biến dạng và suy hao chèn, bằng một lượng được biểu thị bằng decibel, chúng ta có thể bắt đầu nhìn vào các thiết kế mạch suy hao khác nhau có sẵn

Thiết kế bộ suy hao thụ động

Có nhiều cách để bố trí điện trở trong mạch suy hao với Mạch phân chia tiềm năng là loại mạch suy hao thụ động đơn giản nhất Mạch phân chia điện thế hoặc điện áp thường được gọi là bộ suy hao “L-pad” vì sơ đồ mạch của nó giống với sơ đồ mạch của “L” ngược

Nhưng có những loại mạng suy hao phổ biến khác cũng như bộ suy giảm “T-pad” và

bộ suy hao “Pi-pad” (π) tùy thuộc vào cách bạn kết nối các thành phần điện trở với nhau Ba loại bộ suy hao phổ biến được hiển thị bên dưới

Các loại bộ suy hao

Các thiết kế mạch suy hao trên có thể được bố trí ở dạng “cân bằng” hoặc “không cân bằng” với hoạt động của cả hai loại là giống hệt nhau Phiên bản cân bằng của bộ suy hao “T-pad” được gọi là bộ suy hao “H-pad” trong khi phiên bản cân bằng của bộ suy giảm “π-pad” được gọi là bộ suy giảm “O-pad” Bộ suy giảm kiểu chữ T cầu nối cũng

có sẵn

Trong bộ suy hao không cân bằng, các phần tử điện trở chỉ được nối với một phía của đường truyền trong khi phía kia được nối đất để ngăn chặn rò rỉ ở tần số cao hơn Nói chung phía nối đất của mạng suy hao không có phần tử điện trở và do đó được gọi là

“đường chung”

Trong cấu hình bộ suy hao cân bằng, có cùng số phần tử điện trở được nối bằng nhau

về mỗi phía của đường dây tải điện với mặt đất đặt tại một điểm chính giữa tạo bởi các điện trở song song cân bằng Nói chung, các mạng bộ suy giảm cân bằng và không cân bằng không thể được kết nối với nhau vì điều này dẫn đến một nửa mạng cân bằng bị nối đất thông qua cấu hình không cân bằng

Bộ suy hao đã chuyển đổi

Thay vì chỉ có một bộ suy hao để đạt được mức độ suy giảm cần thiết, các miếng đệm

suy hao riêng lẻ có thể được kết nối hoặc xếp tầng với nhau để tăng lượng suy hao

trong các bước suy giảm nhất định Các công tắc xoay đa cực, công tắc điều chỉnh hoặc công tắc nút nhấn dạng nhóm cũng có thể được sử dụng để kết nối hoặc bỏ qua các mạng suy hao cố định riêng lẻ theo bất kỳ trình tự mong muốn nào từ 1dB đến 100dB trở lên, giúp dễ dàng thiết kế và xây dựng mạng suy hao chuyển mạch, còn

được gọi là như một bộ suy hao bước Bằng cách chuyển đổi các bộ suy hao thích

hợp, độ suy giảm có thể được tăng hoặc giảm theo các bước cố định như hình dưới đây

Bộ suy hao chuyển mạch

Ở đây, có bốn mạng suy hao điện trở độc lập được xếp tầng với nhau trong một mạng bậc thang nối tiếp với mỗi bộ suy giảm có giá trị gấp đôi so với mạng trước đó của nó, (1-2-4-8) Mỗi mạng bộ suy hao có thể được chuyển “vào” hoặc “ra” khỏi đường tín hiệu theo yêu cầu của công tắc liên kết tạo ra mạch suy hao điều chỉnh bước có thể được chuyển từ 0dB đến -15dB trong các bước 1dB

Do đó, tổng lượng suy hao do mạch cung cấp sẽ là tổng của tất cả bốn mạng suy hao được chuyển sang “IN” Vì vậy, ví dụ như sự suy giảm -5dB sẽ yêu cầu các công tắc SW1 và SW3 được kết nối và sự suy giảm -12dB sẽ yêu cầu các công tắc SW3 và SW4 được kết nối, v.v

BÀI 3: MẠCH XÉN – MẠCH KẸP

3.1 KHÁI NIỆM:

Mạch xén hoặc clipper là mạch được sử dụng để 'xén' điện áp đầu vào ngăn

không cho nó đạt được giá trị lớn hơn giá trị được xác định trước Như bạn có thể thấy

trong hình bên dưới, mạch này xén bỏ giá trị đỉnh dương hoặc âm của một chu kỳ

Các thành phần cơ bản cần thiết cho một mạch xén là diode và điện trở Để sửa

mức xén tới mức mong muốn, cần nguồn DC Khi diode được phân cực thuận, nó hoạt

động như một công tắc đóng và khi bị phân cực ngược, nó hoạt động như một công tắc

mở Các mức xén khác nhau có thể đạt được bằng cách thay đổi lượng điện áp của pin

và cũng có thể thay thế vị trí của diode và điện trở

Tùy thuộc vào các tính năng của diode mà vùng dương hoặc âm của tín hiệu đầu

vào bị xén bớt ra Vì vậy mạch xén diode có thể là mạch xén dương hoặc âm

Có hai loại xén chung: nối tiếp và song song (hoặc shunt) Mạch xén nối tiếp là mạch

mà trong đó diode mắc nối tiếp với tải, trong khi mạch xén song song có diode trong

một nhánh song song với tải

3.2 MẠCH XÉN DÙNG DIODE

3.2.1 Mạch xén dương

Trong mạch xén dương, nửa chu kỳ dương của điện áp đầu vào sẽ bị loại bỏ

Dưới đây là hình minh họa :