Tìm hiểu máy phát hàm sử dụng vi mạch

Mạch tạo xung Mạch tạo xung là mạch điện mắc phối hợp giữa các linh kiện điện tử để biến đổi năng lượng của dòng điện một chiều thành năng lượng dao động điện có dạng xung và tần số the

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp Nhìn vào thực tế cho ta thấy, năm 1972 chiếc vô tuyến đầu tiên ra đời chỉ là đen trắng Nhưng đến nay với sự ra đời của những màn hình siêu phẳng, đẹp về hình dáng bề ngoài lẫn chất lượng hình ảnh Vậy nhờ đâu mà các nhà sản xuất có thể cho ra những sản phẩm có thể coi ngày một hoàn thiện như vậy?

Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kĩ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm

so với việc sử dụng các mạch điều khiển được lắp ráp từ các linh kiện rời như kích thước mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy và công suất tiêu thụ thấp…

Ngày nay, lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ điện tử… nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại

và tiện lợi hơn

Vì tính chất phổ biến và quan trọng của việc tạo xung cùng với việc xuất phát từ thực tế tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

Tổng quan về kĩ thuật điện tử

Nghiên cứu về lý thuyết mạch tạo xung

Nghiên cứu một số mạch tạo xung thông dụng

Thực hành thử nghiệm một máy phát hàm sử dụng vi mạch

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

5 Dự kiến kết quả

Tìm hiểu được tổng quan về máy phát hàm

6 Cấu trúc

Chúng tôi cấu trúc luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC CƠ SỞ Khái niệm chung về mạch tạo xung, tín hiệu xung;

Mạch tạo xung tam giác (Xung răng cưa);

Mạch tạo xung vuông

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Khái quát về máy phát hàm thông dụng;

Sơ đồ khối, sơ đồ cấu trúc máy phát hàm;

Trên cơ sở tổng quan tài liệu nghiên cứu sẽ lựa chọn những nội dung nghiên cứu phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài

CHƯƠNG 3: MẠCH ỨNG DỤNG Cấu tạo của ICL 8038, IC 555;

Mạch phát xung dùng IC 8038, IC 555;

Một số mạch điện tử có khả năng tạo xung phát hàm;

Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm với máy phát hàm sử dụng ICL 8038

NỘI DUNG CHƯƠNG 1 KIẾN THỨC CƠ SỞ

1.1 Khái niệm chung về mạch tạo xung, tín hiệu xung

1.1.1 Mạch tạo xung

Mạch tạo xung là mạch điện mắc phối hợp giữa các linh kiện điện tử để biến đổi năng lượng của dòng điện một chiều thành năng lượng dao động điện

có dạng xung và tần số theo yêu cầu

Đây là mạch điện rất cơ bản, được dùng nhiều trong các thiết bị đo lường, điều khiển, tự động hóa, trong kĩ thuật xung – số, trong máy tính điện tử… Nó có thể dùng Transitor rời rạc hoặc dùng IC

1.1.2 Tín hiệu xung

Tín hiệu xung là loại tín hiệu rời rạc theo thời gian Các tham số cơ bản của tín hiệu xung: biên độ xung, độ rộng xung, sườn xung, độ sụt đỉnh xung, chu kỳ xung, tần số lặp lại, hệ số lấp đầy

1.2 Một số mạch tạo xung

1.2.1 Mạch tạo xung vuông

- Mạch trigơ Smit tín hiệu hình sin đưa vào cửa đảo, mạch hồi tiếp dương đưa về cửa thuận qua bộ phân áp R1, R2 Tuỳ Theo mức điện áp vào

so sánh với điện áp hồi tiếp mà mạch chuyển đổi trạng thái đầu ra để tạo ra dãy xung vuông Tần số xung ra bằng tần số tín hiệu vào

- Mạch đa hài đợi: Khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định bão hoà âm

do có điốt D Khi có xung đầu vào mạch chuyển sang trạng thái không ổn định (bão hoà dương) một thời gian rồi tự trở về trạng thái ổn định chờ xung vào tiếp Có một xung vào đầu ra nhận được một xung ra, tần số xung ra bằng tần số xung vào

- Mạch đa hài tự dao động: Mạch đa hài tự dao động dùng Transitor Mạch có hai Transitor mắc cực phát chung và hai tụ điện C Khi có nguồn hai

Transitor thay nhau thông bão hoà, tắt; hai tụ thay nhau nạp phóng cho đầu ra dãy xung vuông trên trục thời gian Khi mạch đối xứng, xung ra có biên độ bằng EC, tần số xung ra f = 1/1,4RB.C Mạch đa hài tự dao động dùng bộ khuếch đại thuật toán Mạch có phần tử nạp phóng RC, mạch hồi tiếp dương lấy điện áp về so sánh qua R1, R2 Khi mạch làm việc tại các thời điểm điện

áp trên tụ C (UC) lớn hơn hay bé hơn điện áp hồi tiếp (U1 lấy trên R1) thì đầu

ra mạch chuyển đổi trạng thái tạo ra dãy xung vuông Dãy xung vuông biến đổi xung quanh trục thời gian có biên độ là Ur max Khi chọn R1 = R2 tần số dao động của mạch f = 1/2,2RC Khi thay đổi một trong hai thông số RC của mạch đa hài tự dao động thì tần số xung ra thay đổi theo

- Mạch dao động nghẹt: Máy phát dao động nghẹt (Blocking generator)

là một bộ khuếch đại đơn đẩy kéo, có hồi tiếp dương mạch qua một biến áp xung, nhờ đó tạo ra các xung có độ rộng 10-3s đến 10-6s và có biên độ lớn Mạch phát dao động nghẹt có thể làm việc ở chế độ tự dao động, đồng bộ, đợi hay chế độ phân tần Mạch gồm Transitor và biến áp ghép chặt để tạo hồi tiếp dương sâu Mạch tự làm việc cho ra dãy xung vuông hẹp, có độ rỗng lớn

1.2.2 Mạch tạo xung răng cưa (tạo xung tam giác)

Mạch tạo xung răng cưa: Loại mạch này dùng để tạo xung răng cưa điều khiển tia điện tử quét trong máy hiện sóng hoặc dùng trong các mạch điện tử khác Xung răng cưa có các tham số: biên độ xung, thời gian quét thuận tqt, thời gian quét ngược (yêu cầu tqt >> tqn), hệ số phi tuyến ε và hiệu suất sử dụng điện áp η Có một số mạch tạo xung răng cưa dùng mạch tích phân RC, dùng mạch có nguồn dòng, dùng mạch có tầng khuếch đại hồi tiếp Khi phân tích cần chú ý các mạch cho xung đầu ra có biên độ lớn, méo phi tuyến nhỏ và hiệu suất cao

Mạch phát điện răng cưa thuộc loại máy phát dao động tích thoát Các xung dao động có dạng răng cưa Mạch phát xung răng cưa được ứng dụng nhiều trong các mạch quét của máy thu hình, dao động ký, rađa… Để thực

điện phóng điện trong kho

1.2.2.2 Mạch tạo xung răng cưa b

Mạch này đượ

hồi tiếp có tụ điện C Gi

Trong đó: Q0 là diện tích có trên t

o xung răng cưa dùng Transitor

sơ đồ ở hình 1.1 là mạch tạo xung răng cưa dùng Transitor

ở chế độ đợi

n trở phân cực để Transitor T ở trạng thái c

ng bộ Lúc này dòng một chiều đi qua R

ng thời gian t1 Khi có xung đồng bộ, Transitor T thông, t

n trong khoảng thời gian t2

Hình 1.1 Mạch tạo xung răng cưa

o xung răng cưa bằng vi mạch khuếch đại thu

ợc xây dựng trên cơ sở mạch tích phân đ

n C Giả thiết U0 = 0, điện áp ra có dạng:

Ura(t) = ∫ U ( ) + U

n U được xác định từ điều kiện ban đầu c

y ví dụ tạo xung răng

o xung răng cưa dùng Transitor

ng thái cấm khi chưa có

u đi qua Rc để nạp điện cho , Transitor T thông, tụ

i thuật toán

ch tích phân đảo, trong đó mạch

]

u của tích phân:

Như vậy, ta đã hình thành

chữ nhật

Hình 1.2 TNgười ta có th

ghép nối tiếp một bộ

các xung vuông, còn m

nối tiếp với nhau tạo thành vòng h

trạng thái để tạo xung

1.2.3 Dao động thư gi

Xem mạch gồ

đường hồi tiếp chéo và đi

lại của mỗi cổng NAND đư

R3 được chọn sao cho hai c

ngưỡng logic thấp và cao c

ngưỡng cao là khoảng 1,6V) đ

cổng chuyển mạch gi

Dưới đây là sơ đ

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

ã hình thành được xung răng cưa, khi tín hi

Hình 1.2 Tạo xung răng cưa bằng vi mạch

i ta có thể tạo ra đồng thời xung vuông và xung tam giác nh

ộ tích phân sau một mạch trigơ Schmidt Mcác xung vuông, còn mạch tích phân tạo ra xung tam giác Hai m

o thành vòng hồi tiếp kín kích thích lẫ

o xung

ng thư giản

ồm hai cổng NAND TTL N1 và N2

p chéo và điện trở R1, R2, R3 ở ngõ vào (Hình1.3

ng NAND được bỏ không hay nối lên VCC Ba đi

n sao cho hai cổng được phân cực ở vùng tuy

p và cao của cổng (ở cổng TTL ngưỡng th

ng 1,6V) để sự nạp, xả của hai tụ sẽ khi

ch giữa logic 0 và 1

i đây là sơ đồ mạch dao động loại thư giản (Hình 1.3)

c xung răng cưa, khi tín hiệu vào là xung

ch

i xung vuông và xung tam giác nhờ

ch trigơ Schmidt Mạch trigơ tạo ra

o ra xung tam giác Hai mạch này mắc

ẫn nhau làm lật các

với tụ C1, C2 trên ình1.3) Ngõ vào còn Ba điện trở R1, R2, vùng tuyến tính giữa hai

ng thấp là khoảng 0,9V; khiến ngõ vào của hai

n (Hình 1.3)

(Với các trị số linh ki

Giả sử ngõ vào c

tụ qua C2 khiến ngõ vào c

và R3 xuống đất khiế

xuống dưới ngưỡng th

ngõ vào của N1 lên 1 d

R3 khiến điện thế tại ngõ vào c

Hình 1.3 Dao động loại thư giản

linh kiện ghi ở hình vẽ, tần số dao động xngõ vào của N1 xuống dưới ngưỡng thấp khiế

n ngõ vào của N2 lên 1 làm ngõ ra Q = 0 Tụ

ến điện thế tại ngõ vào của N2 sụt dần đ

ng thấp tức có logic 0 làm ngõ ra Q = 1 và qua tlên 1 dẫn đến ngõ ra Q = 0 Lúc bấy giờ C1

i ngõ vào của N1 sụt dần đến lúc nào đó s

R ).

2 (

1

3



R1, R2, R3 phải nhỏ (dưới 1K) còn tụ

ng 1000F Khi dùng cổng CMOS các điện tr

ch có thể dao động ở tần số thấp hơn Thư

m (ví dụ dùng hai cổng NAND còn lại của 7400 đ

ch dao động loại thư giản như ở hình 1.3 r

n lúc nào đó sẽ xuống dưới

ả như trên xả ra liên

1.2.4 Dao động thư gi

Các cổng nảy Schmitt như 7414 có th

(Hình 1.4) Giả sử ngõ vào c

vừa lên cao (logic 1) thì

ngưỡng logic cao thì ngõ vào lên cao khi

vào ngõ ra Khi C xả

ng thư giản dùng cổng nảy Schmitt

y Schmitt như 7414 có thể được dùng như mngõ vào của cổng vừa xuống thấp (logic 0) khi

a lên cao (logic 1) thì tụ C nạp qua điện trở R từ ngõ ra Khi C n

ng logic cao thì ngõ vào lên cao khiến ngõ ra xuống th

ả xuống đến ngưỡng thấp logic ở ngõ ra

p và xả qua cùng điện trở R nên dạng sóng vuông ra đ

ng logic khác nhau nên tần số dao động của cổng TTL và CMOS

dao động còn bị ảnh hưởng bởi điện trở

t độ, v.v.v Nên công thức ghi ở hình v

c dùng điện trở trên giới hạn cho vì m

ng NAND 7413 cũng có thể dùng cho mạch dao độ

Hình 1.4 Dao động thư giản dùng cổng nảy Schmitt

ng thư giản dùng cổng đảo

o TTL hay CMOS có thể tạo nên mạch dao đ

ng thấp làm tụ xả điện ngõ ra đảo lại

ng sóng vuông ra đối xứng

ng TTL và CMOS ngõ ra của cổng và hình vẽ chỉ là xấp xỉ Để

n cho vì mạch sẽ không dao

Khi dùng công thức trên, điện trở R phải lớn hơn 50K

nguyên lý mạch dao động với khoảng rộng c

Hình 1.6 Dao động dịch chuyển pha (7404)

ba cổng đảo được mắc nối tiếp và đường h

ng Nguyên lý hoạt động như sau: Giả sử ngõ vào c

o CMOS 74HC04 và các dạng

n hơn 50K, tụ C phải lớn

ng của điện trở R (từ F), điện trở RS không

là khoảng 3Hz

n pha (7404)

ng hồi tiếp tạo nên ngõ vào của cổng đầu tiên I1

vừa có chuyển tiếp th

nó tức ngõ vào cửa c

trì hoãn truyền tD nử

cao và tương tự như v

chuyển tiếp cao xuống th

Do có sự hồi ti

thấp Sau 3tD ngõ ra Q s

xuống thấp Như vậy chu k

trì hoãn truyền như nhau mà đ

p thấp lên cao (0 lên 1), thì sau trì hoãn truy

a cổng thứ hai I2 sẽ chuyển tiếp cao xuống th

ửa ngõ ra của I2 tức ngõ vào của I3 sẽ chuynhư vậy, sau trì hoãn truyền tD thứ 3 ngõ ra Q c

ng thấp, ngõ ra này tiếp tục ở thấp

i tiếp nên ngõ vào của I1 cũng có sự chuyngõ ra Q sẽ lên cao, tiếp tục như vậy sau 3t

y chu kỳ dao động là 6tD, giả sử các cổng đ

n như nhau mà đối với mạch logic TTL điển hình là 10ns T

D t

6 1

= 10ns, tần số là khoảng 16 MHz Với các lo

10 đến vài chục MHz

ng sin sự dịch chuyển pha qua các mạch RC k

ng Ở mạch hình 1.6 không có các RC đnguyên lý mạch có thể xem như là loại dịch chuy

p lên cao (0 lên 1), thì sau trì hoãn truyền tD ngõ ra của

ng thấp Do đó, sau chuyển tiếp thấp lên

3 ngõ ra Q của I3 sẽ

chuyển tiếp cao xuống

y sau 3tD nửa ngõ ra Q lại

ng đảo có thời gian

n hình là 10ns Tần

i các loạt cổng khác nhau

ch RC kết hợp với hồi không có các RC để tạo lệch pha

ch chuyển pha

Hình 1.7Mạch dao động

thuộc vào cổng được dùng Ph

vào linh kiện mắc thêm bên ngoài mà thư

1.7a, b là hai mạch như v

và một dùng cổng CMOS Đi

Với mạch dùng cổng TTL tr

Hình 1.7 Dao động có tần số kiểm soát đượ

ng ở hình 1.6 có điểm không thuận lợ

ch anh (Quartz Crystal), lúc bấy giờ ta có mạch dao đ

(hay thạch anh) hoặc mạch dao động kiể

t lát mỏng được cắt từ khối tinh thể thạch anh theo mkhi được kích thích sẽ rung động (dao đ

n định theo nhiệt độ và thời gian

Hình 1.8 Dao động dùng tinh thể thạch anh

là hai mạch dao động thạch anh tiêu biểu, m

ng CMOS Điện trở R tùy thuộc vào loại m

ng TTL trị số của R là vài trăm  đến kho

ợc

ợi đó là tần số phụ của mạch tùy thuộc tinh thể thạch anh Hình

n và điện trở mắc thêm

n định cao Để khắc

c dùng đó là tinh thể

ch dao động (hay mạch tạo

ểm soát bởi tinh thể

ch anh theo một chiều

mạch dùng cổng CMOS trị số của R là khoảng 100K đến 1M Thay vì cổng NOT có thể dùng cổng NAND (mắc như cổng NOT), ví dụ: 7400, 74HC00, CD4011

1.2.8 Một số mạch tạo xung khác

- Mạch tạo tín hiệu tổng hợp giới thiệu sơ đồ khối của mạch tạo các tín hiệu xung vuông, xung tam giác và tín hiệu sin đồng thời Nó được dùng phổ biến trong bộ tạo sóng dùng ở phòng thí nghiệm

- Mạch tạo dao động điều khiển ở điện áp (VCO) Giới thiệu mạch đa hài tự dao động có tần số tín hiệu ra được điều khiển bằng điện áp Quan hệ tần số với điện áp điều khiển theo quy luật tuyến tính

- Mạch hạn chế: Mạch hạn chế có thể dùng điốt hoặc Transitor Mạch dùng Transitor ngoài tác dụng hạn chế còn có tác dụng khuếch đại tín hiệu lớn lên Xét mạch hạn chế dùng điốt lý tưởng (Điốt tắt điện trở bằng vô cùng, điốt thông điện trở bằng không) Mạch hạn chế một phía là mạch cắt xén một phía biên độ của tín hiệu, mạch hạn chế hai phía cắt xén hai phía biên độ của tín hiệu Mức hạn chế trong mạch hạn chế phải thoả mãn điều kiện về biên độ tín hiệu vào Mạch hạn chế hai phía có mạch hạn chế hai phía song song, mạch hạn chế hai phía nối tiếp

CHƯƠNG 2

2.1 Khái niệm máy

Loại máy phát mà cùng lúc có thể cho nhiều dạng tín hiệu ở các đầu ra khác nhau như tín hiệu hình tam giác

phát hàm Loại máy phát này gần đây được sử dụng rộng rãi nhờ

năng của nó

Máy phát hàm hay máy phát xung

về biên độ, tần số và d

tạo sóng trong phòng thí nghi

- Máy tạo sóng sin tần thấp

- Máy tạo sóng sin t

- Máy tạo hàm;

- Máy phát xung;

- Máy phát tần số quét, máy phát các tín hiệu thử nghiệm

Các máy tạo tín hiệu RF th

với mức điện áp có thể điều c

là máy phát RF với 3 dạng sóng đặc tr

sóng hình sin

Ví dụ: Máy phát xung

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Khái niệm máy phát hàm

Loại máy phát mà cùng lúc có thể cho nhiều dạng tín hiệu ở các đầu ra như tín hiệu hình tam giác, tín hiệu xung vuông… được gọi là máy Loại máy phát này gần đây được sử dụng rộng rãi nhờ

Máy phát hàm hay máy phát xung là bộ nguồn tạo ra các tín hiệu chuẩn

à dạng sóng dùng trong thử nghiệm và đo lưòng thí nghiệm có các dạng sau:

ạo sóng sin tần thấp LF (Low frequency);

o sóng sin tần số vô tuyến RF (Radio frequency);

àm;

Máy phát xung;

ần số quét, máy phát các tín hiệu thử nghiệm

ạo tín hiệu RF thường có dải tần số từ 0

ới mức điện áp có thể điều chỉnh từ 0 - 10V Các máy tạo h

ới 3 dạng sóng đặc trưng là sóng vuông, sóng tam giác và

Máy phát xung – tạo hàm DDS SFG – 2100/2000 Series

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Loại máy phát mà cùng lúc có thể cho nhiều dạng tín hiệu ở các đầu ra

… được gọi là máy Loại máy phát này gần đây được sử dụng rộng rãi nhờ tính đa chức

ộ nguồn tạo ra các tín hiệu chuẩn

à đo lường Các máy

adio frequency);

ần số quét, máy phát các tín hiệu thử nghiệm

kHz đến 100 kHz,

ạo hàm cũng thường ưng là sóng vuông, sóng tam giác và

2100/2000 Series

Dựa trên công ngh

F là bộ biến đổi “xung tam giác

Quan sát trên sơ đ

sinh ra hai loại tín hiệu có dạng xung tam giác và xung vuông

“xung tam giác – hình sin” (F)

a trên công nghệ tổng hợp số trực tiếp (DDS) và thi

o hàm SFG-2000/2100 series có công năng vư

o hàm thông thường với mức giá cạnh tranh Tphân giải tần số cao là những điểm đáng chú ý nhVới đặc tính:

Công nghệ DDS và thiết kế sử dụng chip FPGA;

: 0.1Hz ~ 4/7/10/20MHz;

Độ chính xác cao (tần số): ±20ppm;

Độ phân giải tần số: 100mHz

Sơ đồ khối máy phát hàm

Hình 2.1 Sơ đồ khối máy phát hàm

I là bộ tích phân;

R là phần tử rơle;

F là bộ biến đổi “xung tam giác – hình sin”

Quan sát trên sơ đồ ta thấy: Mạch kín I - R tạo nên một hệ tự dao động sinh ra hai loại tín hiệu có dạng xung tam giác và xung vuông

hình sin” (F) đưa ra loại tín hiệu có dạng hình sin

p (DDS) và thiết kế FPGA duy 2000/2100 series có công năng vượt trội hơn hẳn

2.2.1 Sơ đồ cấu trúc của máy phát hàm

Hình 2.2 S

Hệ kín bao gồm

toán và hai phần tử R

khâu hồi tiếp dương R

tín hiệu: tín hiệu tam giác

2.2.2 Đặc tuyến truyền đạt

Hình 2Hàm truyền đạt của phần tử rơle U

Yêu cầu đối với phần tử rơle trong máy phát hàm có dải tần số rộngdưới 1Hz đến 10MHz

Sơ đồ cấu trúc của máy phát hàm

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc máy phát hàm

o gồm: một mạch tích phân I (một mạch khuếch đại thuật phần tử RICI), phần tử rơle R (mạch khuếch đại thuật toán gồm khâu hồi tiếp dương R1 R2) tạo thành một hệ tự dao động và cho ra hai dạng

tín hiệu tam giác (U1) và tín hiệu xung vuông (U2)

Đặc tuyến truyền đạt của phần tử rơle

2.3 Đặc tuyến truyền đạt của phần tử rơleHàm truyền đạt của phần tử rơle U2 = f1(U1)

Yêu cầu đối với phần tử rơle trong máy phát hàm có dải tần số rộng

MHz) là có tốc độ chuyển mạch phải rất nhanh

một mạch khuếch đại thuật mạch khuếch đại thuật toán gồm 1 tạo thành một hệ tự dao động và cho ra hai dạng

Đặc tuyến truyền đạt của phần tử rơle

Yêu cầu đối với phần tử rơle trong máy phát hàm có dải tần số rộng (từ

chuyển mạch phải rất nhanh Để thực hiện

nó, có thể dùng mạch so sánh

nay thường có thời gian chuyển mạch tương đối lớn

dụng chúng ở tần số không vượt quá

phần tử rơle thường được xây dựng trên cơ

Transitor cao tần (Trans

30ns

2.2.3 Đặc tính truyền đạt của bộ biến đổi “xung

Hình 2.4 Đặc tính truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác

Hàm truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác

- Phương pháp xấp xỉ từng đoạn không tuyến tính

có thể dùng mạch so sánh (Comparator) Nhưng các vi mạch so sánh hiện nay thường có thời gian chuyển mạch tương đối lớn (0,03 ÷ 4)

n số không vượt quá 100kHz Vì vậy, trong máy phát hàm phần tử rơle thường được xây dựng trên cơ sở mạch rời rạc dùng các

(Transitor xung) Thời gian chuyển mạch không quá

Đặc tính truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác

Đặc tính truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác Hàm truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác – hình sin” là

U3 = f2 (U1) và có dạng như Hình 2.4

n được tín hiệu hình sin lý tưởng, khi đầu vào có dạng xung tam đặc tính truyền đạt của phần tử này phải có dạng 1/4

a là hằng số) Để thực hiện hàm này, có hai phương pháp

hương pháp xấp xỉ từng đoạn tuyến tính

hương pháp xấp xỉ từng đoạn không tuyến tính

Nhưng các vi mạch so sánh hiện

(0,03 ÷ 4)µs nên chỉ sử trong máy phát hàm

sở mạch rời rạc dùng các

an chuyển mạch không quá 20 đến

tam giác – hình sin”

Đặc tính truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác - hình sin”

hình sin” là:

khi đầu vào có dạng xung tam

chu kì hình sin tức

có hai phương pháp

D1 ÷ D10 ở trạng thái khóa bởi các điện áp

Uvm là biên độ xung tam giác ở lối vào

chu kỳ dương thì các D

Còn ở nửa chu kì âm thì nhóm D

thành từng đoạn tín hiệu có độ dốc khác nhau

xác định bởi điện dẫn tác động lên từng khoảng thời gian tương ứng

thứ tự từng khoảng tăng dần

xác định bởi:

tgαn=

−

Hình 2.5 Mạch biến đổi xung tam giác

Tập hợp các đoạn nhỏ có góc nghiêng khác nhau cho ta dạng tín hiệu

Phương pháp xấp xỉ từng đoạn tuyến tính

Phương pháp xấp xỉ bằng những đoạn tuyến tính là chia khoảng hình

n phần nhỏ và thay thế mỗi phần tử bằng một đoạn thẳng có độ

thứ tự từng khoảng tăng dần, thì độ dốc giảm dần Độ dốc của từng đoạn được

+ + ⋯ + , αn là góc nghiêng của đoạn thứ

Mạch biến đổi xung tam giác – hình sin dùng phương pháp xấp xỉ

từng đoạn tuyến tính

hợp các đoạn nhỏ có góc nghiêng khác nhau cho ta dạng tín hiệu

Phương pháp xấp xỉ bằng những đoạn tuyến tính là chia khoảng hình

thế mỗi phần tử bằng một đoạn thẳng có độ

Số n càng lớn thì độ chính xác càng cao và hệ số méo

ta thực hiện phương pháp này với n = 6 Các điôt

|±U | < Uvm ở đây tăng dần và giảm dần ở nửa

cũng mở dần và khóa dần, tạo

Độ dốc của từng đoạn được xác định bởi điện dẫn tác động lên từng khoảng thời gian tương ứng Khi số

Độ dốc của từng đoạn được

à góc nghiêng của đoạn thứ n

hình sin dùng phương pháp xấp xỉ

hợp các đoạn nhỏ có góc nghiêng khác nhau cho ta dạng tín hiệu

hình sin

2.2.3.2 Phương pháp xấp xỉ từng đoạn không tuyến tính

Theo cách này, ta chia hình sin ra nhiều đoạn và thay mỗi đoạn bằng một hàm phi tuyến (ví dụ đường đặc trưng Vôn – Ampe của điôt có dạng hàm bậc hai, hoặc varistor có dạng đa thức y = ∑ ) Kiểu xấp xỉ từng đoạn không tuyến tính có độ chính xác cao hơn, nhưng khó thực hiện hơn

Ở tần số fmax = 1MHz người ta thường sử dụng FET để thực hiện sự biến đổi này Tuy nhiên, các đặc trưng của FET phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, nên cần có biện pháp ổn định nhiệt tốt

2.2.4 Phương pháp tạo tín hiệu hình sin theo phương pháp số

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc xấp xỉ hóa từng đoạn kết hợp với lấy mẫu đều theo thời gian Phương pháp này bị hạn chế ở tần số cao, nên chưa phổ biến Sơ đồ khố mô phỏng phương pháp số được thấy trên hình 2.6

Hình 2.6 Nguyên tắc tạo tín hiệu hình sin bằng phương pháp số Trong đó:

- Tx là bộ tạo xung nhịp;

- RC là bộ đếm thuận nghịch dùng để mở theo thời gian giá trị tức thời của đối số;

- DFC (Digital – Frequency Converter) là bộ biến đổi số - hàm dùng

để tạo tín hiệu hình sin (dạng số);

- DAC (Digital – Analog Converter) là bộ biến đổi số - tương tự Số lượng mẫu càng lớn thì hình sin có độ chính xác càng cao

Trong loại DAC chế tạo phương pháp này có 2 dạng:

+ Dạng mạch với điện trở có trọng số khác nhau

+ Dạng mạch với điện trở hình thang

2.2.5 Các dạng tín hiệu ra

Có 3 dạng tín hi

+ Tín hiệu xung vuông ra;

+ Tín hiệu xung răng cưa (xung tam giác) ra;

+ Tín hiệu xung hình sin ra

Dưới đây là đồ

Nguyên tắc làm việc của cả hệ thống này có thể giải thích

vào có dạng tuyến tính đi xuống

làm lật mạch rơle thành

ra của mạch tích phân tín hiệu có dạng tuyến tính đi lên cho đến khi đạt tới giá trị U1 làm cho rơle chuyể

tục như vậy và ở đầu ra

của mạch tích phân có dạng xung tam giác biên độ U

này cùng tần số và các khoảng cách xung

Các dạng tín hiệu ra

ng tín hiệu ra:

u xung vuông ra;

u xung răng cưa (xung tam giác) ra;

u xung hình sin ra

ồ thị biểu diễn 3 dạng tín hiệu ra (Quan sát hình 2.7)

Hình 2.7 Các dạng tín hiệu ra

Nguyên tắc làm việc của cả hệ thống này có thể giải thích

tuyến tính đi xuống (Hình 2.7) cho đến khi đạt tới mức

le thành +U2 cần chú ý |U | > |U | Từ thờ

ra của mạch tích phân tín hiệu có dạng tuyến tính đi lên cho đến khi đạt tới

làm cho rơle chuyển về trạng thái ban đầu (-U2)

như vậy và ở đầu ra của rơle có dạng xung vuông độ lớn ±U

mạch tích phân có dạng xung tam giác biên độ U1 (Hình

này cùng tần số và các khoảng cách xung (độ dầy, độ rỗng…

u ra (Quan sát hình 2.7)

Nguyên tắc làm việc của cả hệ thống này có thể giải thích: Nếu tín hiệu

cho đến khi đạt tới mức -U1 sẽ

Từ thời điểm này tại đầu

ra của mạch tích phân tín hiệu có dạng tuyến tính đi lên cho đến khi đạt tới

) Quá trình cứ tiếp vuông độ lớn ±U2 và đầu ra

ình 2.7) Các tín hiệu

độ rỗng…)

Một số tín hiệu ra được điều chế: