dien tu nang cao p2

Các thiết bị điện tử ngày nay không ngừng được cải tiến, ứng dụng công nghệ mới, nhất là việc ứng dụng công nghệ xung - số để thiết kế những thiết bị dân dụng chuyên dùng cũng như các hệ

* Câu hỏi và bài tập:

Câu 1: Bạn hãy nêu các bước tiến hành hàn chân linh kiện IC vào mạch in ? Nêu

phương pháp xử lý mạch in sau khi hàn

Câu 2: Nếu IC sau khi kho vẫn bị bung chân, hoặc chân bị chạm chập vào nhau,

bạn nên khắc phục bằng cách nào ?

Câu 3: Trong quá trình hàn ta hay gặp phải những vấn đề như thế nào? Các bạn

hãy kể tên và giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng trên

Bài 3

MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO

Cùng với sự phát triển khoa học, các thiết bị điện - điện tử không ngừng được nâng cao đáp ứng nhu cầu của con người Các thiết bị điện tử ngày nay không ngừng được cải tiến, ứng dụng công nghệ mới, nhất là việc ứng dụng công nghệ xung - số để thiết kế những thiết bị dân dụng chuyên dùng cũng như các hệ thống điều khiển… Những thiết bị này đòi hỏi phải cung cấp cho nó một nguồn

điện ổn định và hiệu suất cao

Trước nay các nhà thiết kế đã sử dụng mạch "Ổn áp tuyến tính'' làm phần nguồn để cung cấp cho các thiết bị điện Nhưng những mạch ổn áp tuyến tính chỉ đáp ứng được một phần nào đó những yêu cầu mà các thiết bị điện đòi hỏi Hơn nữa những nguồn ổn áp tuyến tính hoạt động ở tần số thấp nên tổn hao công suất

qua các phần tử R - L - C rất cao Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật,

người ta đã chế tạo ra bộ nguồn xung có nhiều ưu điểm hơn so với bộ nguồn ổn

áp tuyến tính, do nó hoạt động ở tần số cao nên việc tổn hao qua các phần tử R -

L - C rất thấp, mạch gọn nhẹ, độ tin cậy cao

1 Nguồn ổn áp kỹ thuật cao

Nguồn xung còn gọi là nguồn Swiching (Ngắt mở) hay nguồn dải rộng, là nguồn có dòng điện đi qua biến áp thay đổi đột ngột tạo thành điện áp ra có dạng xung điện - Gọi là nguồn xung Điện áp cung cấp cho nguồn là điện áp một chiều được ngắt mở tạo thành dòng điện xoay chiều cao tần đi qua biến áp Nguồn có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra dải rộng từ 90V đến 280V AC - Gọi là nguồn dải rộng

Bất kể nguồn xung nào cũng có 3 mạch điện cơ bản sau đây:

- Mạch tạo dao động

- Mạch hồi tiếp để ổn định điện áp ra

- Mạch bảo vệ

Ổn áp xung còn gọi là ổn áp đóng ngắt dựa trên nguyên lý hồi tiếp (nguyên

lý bù), trong đó phần tử điều chỉnh làm việc ở chế độ xung

Nguồn xung hay nói cách khác nó là các bộ nguồn biến đổi DC-DC nó được sử dụng phổ biến hầu hết trên các mạch điện và các hệ thống điện tự động Với ưu điểm là khả năng cho hiệu suất đầu ra cao, tổn hao thấp, ổn định được điện áp đầu ra khi đầu vào thay đổi, cho nhiều đầu ra khi với một đầu vào… Nguồn xung hiện nay có rất nhiều loại khác nhau nhưng nó được

Chia thành 2 nhóm nguồn:

+ Nguồn cách ly

+ Nguồn không cách ly

* Nhóm nguồn không cách ly:

Mỗi loại đều có ưu nhược điểm khác nhau Tùy theo yêu cầu của nguồn mà

ta chọn các kiểu nguồn xung nêu trên

Hình 3.1: Sơ đồ khối của ổn áp xung

* Nguyên lý hoạt động

Nguồn DC chưa ổn định được đưa đến phần tử điều chỉnh làm việc như một khóa điện tử Khi khóa dẫn thì nguồn nối đến ngõ ra Khi khóa tắt thì cắt nguồn DC ra khỏi mạch Như vậy tín hiệu ở ngõ ra của khóa là một dãy xung, do vậy muốn có tín hiệu DC ra tải phải dùng bộ lọc LC Tùy thuộc vào tần số và độ rộng của xung ở ngõ ra của khóa mà trị số điện áp một chiều trên tải có thể lớn hay nhỏ Để ổn định được điện áp DC trên tải, người ta thường so sánh nó với mức điện áp chuẩn Sự sai lệch sẽ biến đổi thành tín hiệu xung để điều khiển khóa điện tử

Có 3 phương pháp thực hiện tín hiệu điểu khiển:

- Điều chế độ rộng xung: Giữ tần số tín hiệu xung không đổi nhưng thay đổi độ rộng xung làm thay đổi điện áp ra

- Điều chế tần số xung: Giữ độ rộng xung không thay đổi nhưng thay đổi chu kỳ tín hiệu xung làm thay đổi điện áp ra

- Điều chế xung: Vừa thay đổi tần số xung, vừa thay đổi độ rộng xung

* Nguyên lý điều chế độ rộng xung:

Đây là phương pháp tiến tiến và hiệu quả nhất vì:

- Vừa điều chỉnh được điện áp ra, vừa điều chỉnh được tần số

- Điện áp ra gần với hình sin

- Có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển ở đầu vào nghịch lưu làm tăng hiệu quả của sơ đồ

Nội dung của phương pháp biến điệu bề rộng xung là so sánh một sóng sin chuẩn, có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lưu mong muốn, với một điện

áp răng cưa tần số cao, cỡ 2 ÷ 10 kHz Phương pháp biến điệu bề rộng xung có nhiều dạng, trong đó có hai dạng đơn giản là: biến điệu bề rộng xung ra một cực tính và hai cực tính Theo dạng áp ra một cực tính, trong những khoảng điện áp sin chuẩn cao hơn điện áp răng cưa van được mở để đưa điện áp ra tải, trong những khoảng điện áp sin chuẩn thấp hơn điện áp răng cưa van khoá lại để điện

áp ra tải bằng không Điện áp ra sẽ được tạo thành riêng cho nửa chu kỳ dương

và nửa chu kỳ âm Theo dạng áp ra hai cực tính điện áp ra sẽ là +E khi sin chuẩn cao hơn xung răng cưa và là -E khi sin chuẩn thấp hơn

Hình 2.2 mô tả nguyên lý hoạt động PWM cho hai trường hợp trên

Hình 2.2a: Phương pháp biến điệu bề rộng xung PWM

, ,

r m

c m

U U

  ,

Ur,m: biên độ của sóng sin chủ đạo,

Uc,m: biên độ sóng răng cưa

Để đảm bảo điện áp ra có chứa ít nhất thành phần sóng hài bậc cao, sơ đồ phải làm việc trong chế độ tuyến tính, nghĩa là phải đảm bảo 0 1

Điện áp ra sẽ chứa các thành phần sóng bậc cao với tần số bằng các bội số của tần số xung răng cưa Do tần số xung răng cưa rất cao so với tần số sin chuẩn nên rất dễ dàng loại bỏ được các sóng hài bậc cao này Đây là ưu điểm cơ bản của phương pháp biến điệu bề rộng xung Nhược điểm của phương pháp này là các van phải làm việc với tần số đóng cắt cao nên tổn hao công suất do đóng cắt lớn,

hệ thống điều khiển cũng phức tạp hơn

Đối với hai van trên cùng một nhánh cầu tín hiệu điều khiển giữa các lần khoá một van trên mở một van dưới và ngược lại phải có một thời gian trễ tối thiểu nhằm đảm bảo van đó khoá lại chắc chắn trước khi van kia mở ra Nếu không sẽ xuất hiện dũng đâm xuyên làm tăng tổn thất trên sơ đồ, thậm chớ cú thể phá hỏng các van Hình3.3 mô tả sự xuất hiện dòng đâm xuyên và yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển Thời gian trễ  giữa tín hiệu mở V1 và V4 phải ít nhất bằng thời gian khoá của van Đối với IGBT giá trị tiêu biểu 1,5 2 S 



Hình 3.3: Mô tả sự xuất hiện dòng đâm xuyên và yêu cầu đối với

tín hiệu điều khiển 1.1 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng trassitor

Mỗi loại nguồn trên đều có những ưu nhược điểm khác nhau Nên tùy theo yêu cầu của nguồn mà ta chọn các kiểu nguồn xung như trên Sau đây là nguyên tắc hoạt động của từng bộ nguồn trên mình chỉ nói về các bộ nguồn hay dùng

trong thực tế:

1.1.1 Nguồn xung kiểu: Boot

Kiểu dạng nguồn xung này cho điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào:

Vin < Vout

Xét một mạch nguyên lý như sau :

Hình 3.4: Mạch nguyên lý nguồn xung kiểu: Boot

Mạch có cấu tạo nguyên lý khá đơn giản Cùng dùng một nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm và tụ điện Điện áp đầu ra phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung

và giá trị cuộn cảm L

Khi "Swich On" được đóng lại thì dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh, dòng điện sẽ qua cuộn cảm qua van và xuống đất Dòng điện không qua diode và tụ điện phóng điện cung cấp cho tải Ở thời điểm này thì tải được cung cấp bởi tụ điện Chiều của dòng điện như trên hình vẽ Khi "Switch Off" được mở ra thì lúc này ở cuối cuộn dây xuất hiện với 1 điện áp bằng điện áp đầu vào Điện áp đầu vào cùng với điện áp ở cuộn cảm qua diode cấp cho tải và đồng thời nạp cho tụ điện Khi đó điện áp đầu ra sẽ lớn hơn điện áp đầu vào, dofng qua tải được cấp bởi điện áp đầu vào Chiều của dòng điện được

đi như hình vẽ

Điện áp ra tải cuả phụ thuộc giá trị của cuộn cảm tích lũy năng lượng và điều biến độ rộng xung (điều khiển thời gian on/off) Tần số đóng cắt van là khá cao hàng Khz để triệt nhiễu công suất và tăng công suất đầu ra Dòng qua van đóng cắt nhỏ hơn dòng đầu ra Van công suất thường là Transior tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Diode là diode xung, công suất

Công thức tính các thông số đầu ra của nguồn Boot như sau :

Ipk = 2 x Iout,max x (Vout / Vin,min)

Tdon = (L x Ipk) / (Vout - Vin)

Điện áp đầu ra được tính như sau : Vout = ((Ton / Tdon) + 1) x Vin

Ví dụ như mạch biến đổi từ nguồn 12VDC lên 310VDC chả hạn

Nguồn boost có 2 chế độ:

Chế độ không liên tục: Nếu điện cảm của cuộn cảm quá nhỏ, thì trong một chu kỳ đóng cắt, dòng điện sẽ tăng dần nạp năng lượng cho điện cảm rồi giảm dần, phóng năng lượng từ điện cảm sang tải Vỡ điện cảm nhỏ nên năng lượng trong điện cảm cũng nhỏ, nên hết một chu kỳ, thfi năng lượng trong điện cảm cũng giảm đến 0 Tức là trong một chu kỳ dòng điện sẽ tăng từ 0 đến max rồi giảm về 0

Chế độ liên tục: Nếu điện cảm rất lớn, thì dòng điện trong 1 chu kỳ điện cảm sẽ không thay đổi nhiều mà chỉ dao động quanh giá trị trung bình Chế độ liên tục có hiệu suất và chất lượng bộ nguồn tốt hơn nhiều chế độ không liên tục, nhưng đòi hỏi cuộn cảm có giá trị lớn hơn nhiều lần

1.1.2 Nguồn xung kiểu: Buck

Đây là kiểu biến đổi nguồn cho điện áp đầu ra nhỏ hơn so với điện áp đầu

vào tức là Vin < Vout

Xét một mạch nguyên lý sau :

Hình 3.4: Mạch nguyên lý nguồn xung kiểu: Buck

Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản chỉ dùng một van đóng cắt nguồn điện

và phần lọc đầu ra Điện áp đầu ra được điều biến theo độ rộng xung

Khi ” Switch On” được đóng tức là nối nguồn vào mạch thì lúc đó dòng điện đi qua cuộn cảm và dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, tại thời điểm này thì

tụ điện được nạp đồng thời cũng cung cấp dòng điện qua tải Chiều dòng điện được chạy theo hình vẽ

Khi ''Swith Off '' được mở ra tức là ngắt nguồn ra khỏi mạch Khi đó trong cuộn cảm tích lũy năng lượng từ trường và tụ điện điện được tích lũy trước đó sẽ phóng qua tải Cuộn cảm có xu hướng giữ cho dòng điện không đổi và giảm dần Chiều của dòng điện trong thời điểm này như trên hình vẽ Quá trình đóng cắt liên tục tạo tải một điện áp trung bình theo luật băm xung PWM Dòng điện qua tải sẽ ở dạng xung tam giác đảm bảo cho dòng liên tục qua tải Tần số đóng cắt khá cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch Van công suất thường sử dụng các van như Transitor tốc độ cao, Mosfet hay IGBT…

Điện áp đầu ra được tính như sau :

Vout = Vin * (ton/(ton+toff) = Vin* D (với D là độ rộng xung %)

Với ton, toff lần lượt là thời gian mở và thời gian khóa của van

Đối với kiểu nguồn Buck này thì cho công suất đầu ra rất lớn với công suất đầu vào vì sử dụng cuộn cảm, tổn hao công suất thấp Do vậy nên nguồn Buck được sử dụng nhiều trong các mạch giảm áp nguồn DC Ví dụ: Như từ điện áp 100V DC mà muốn hạ xuống 12V DC thì dùng nguồn Buck là hợp lý

Dưới đây là một ứng dụng của nguồn Buck trong việc tạo ra nguồn 3.3V

Mạch dùng LM3485 để tạo xung đóng cắt van Mạch có thể điều chỉnh được điện áp đầu ra, có phản hổi để ổn định điện áp

1.1.3 Nguồn xung kiểu: Flyback

Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào Từ một đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra

Sơ đồ nguyên lý như sau :

Hình 3.5: Mạch nguyên lý nguồn xung kiểu: Flyback

Mạch có cấu tạo bởi 1 van đóng cắt và một biến áp xung Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu ra Điện áp đầu ra phụ thuộc vào băm xung PWM và tỉ số truyền của lõi thép

Như chúng ta đã biết chỉ có dòng điện biến thiên mới tạo được ra từ thông

và tạo được ra sức điện động cảm ứng trên các cuộn dây trên biến áp Do đây là điện áp một chiều nên dòng điện không biến thiên theo thời gian do đó ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo ra được từ thông biến thiên

Khi “Switch on ” được đóng thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp tăng dần lên Cực tính của cuộn dây sơ cấp có chiều như hình vẽ và khi đó bên cuộn dây thứ cấp sinh ra một điện áp có cực tính dương như hình vẽ Điện áp ở sơ cấp phụ thuộc bởi tỷ số giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Lúc này do diode chặn nên tải được cung cấp bởi tụ C

Khi “Switch Off” được mở ra Cuộn dây sơ cấp mất điện đột ngột lúc đó bên thứ cấp đảo chiều điện áp qua Diode cung cấp cho tải và đồng thời nạp điện cho tụ

Trong các mô hình của nguồn xung thì nguồn Flybach được sử dụng nhiều nhất bởi tính linh hoạt của nó, cho phép thiết kế được nhiều nguồn đầu ra với 1 nguồn đầu vào duy nhất kể cả đảo chiều cực tính Các bộ biến đổi kiểu Flyback được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sử dụng nguồn pin hoặc acqui, có một nguồn điện áp vào duy nhất để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp (+5V,+12V,-12V) với hiệu suất chuyển đổi cao.Đặc điểm quan trọng của bộ biến đổi Flyback là pha(cực tính) của biến áp xung được biểu diễn bởi các dấu chấm

trên các cuộn sơ cấp và thứ cấp (trên hình vẽ) Công thức tính toán cho nguồn dùng Flyback:

Vout=Vin x (n 2 /n 1 ) x (Ton x f) x (1/(1-(Ton x f)))

Với:

n2 = cuộn dây thứ cấp của biến áp

n1 = Cuộn dây sơ cấp biến áp

Ton = thời gian mở của Q1 trong 1 chu kì

f là tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff))

Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động ở 2 chế độ: Chế độ liên tục (dòng qua thứ cấp luôn > 0) và chế độ gián đoạn (dòng qua thức cấp luôn bằng 0) Một mạch ứng dụng nguồn dùng Flyback như sau:

Hình 3.6: Mạch nâng áp dùng nguồn chuyển đổi flyback

Đây là mạch nâng ấp dùng nguồn chuyển đổi flyback Điện áp đầu vào

12V cho đầu ra tới 180V Sử dụng IC555 và có ổn định điện áp đầu ra

1.1.4 Nguồn xung kiểu: Push-Pull

Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào từ một điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra Nó được gọi là nguồn đẩy kéo

Xét sơ đồ nguyên lý sau :

Hình 3.7: Mạch nguyên lý nguồn xung kiểu: Push-Pull

Đối với nguồn xung loại Push-Pull này thì dùng tới 2 van để đóng cắt biến

áp xung và mỗi van dẫn trong 1 nửa chu kì Nguyên tắc cũng gần giống vớinguồn flyback

Khi A được mở B đóng thì cuộn dây Np ở phía trên sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía trên ở thứ cấp có điện và điện áp sinh ra có cùng cực tính Dòng điện bên thứ cấp qua Diode cấp cho tải Như trên hình vẽ

Khi B mở và A đóng thì cuộn dây Np ở phía dưới sơ cấp có điện đồng thời cảm ứng sang cuộn dây Ns phía dưới thứ cấp có điện và điện áp này sinh ra cũng cùng cực tính Như trên hình vẽ

Với việc đóng cắt liên tục hai van này thì luôn luôn xuất hiện dòng điện liên tục trên tải Chính vì ưu điểm này mà nguồn Push Pull cho hiệu suất biến đổi

là cao nhất và được dùng nhiều trong các bộ nguồn như UPS, Inverter…

Công thức tính cho nguồn Push-Pull

Vout = (Vin/2) x (n2/n1) x f x (Ton,A + Ton,B)

Với :

Vout = Điện áp đầu ra -V

Vin = Điện áp đầu vào - Volts

n2 = 0.5 x cuộn dây thứ cấp Tức là cuộn dây thứ cấp sẽ quấn sau đó chia 1/2

Đơn vị tính bằng Vòng

n1 = Cuộn dây sơ cấp

f = Tần số đóng cắt – Hertz

Ton, A = thời gian mở Van A – Seconds

Ton, B = Thời gian mở Van B – Seconds

Một số lưu ý khi dùng nguồn đẩy kéo:

+ Trong 1 thời điểm thì không được cả hai van A và B cùng dẫn Mỗi van chỉ được dẫn trong 1 nửa chu kì Khi van này mở thì van kia phải đóng và ngược lại

+ Thời gian mở các van phải chính xác, giữa 2 van cần phải có thời gian chết để đảm bảo cho hai van không dẫn cùng

Tham khảo một sơ đồ ứng dụng mạch Push-Pull

Trong mạch này thì nguồn đẩy kéo chỉ giữa chức năng là nâng điện áp từ 12V lên tới 310V TL494 làm chức năng tạo xung đóng cắt có thời gian chết để điều khiển các van đóng cắt

Còn nhiều kiểu nguồn xung khác nữa nhưng tôi chỉ nói đến các nguồn hay dùg hiện nay Các bạn có thể tham khảo thêm về các bộ nguồn ở trong tài liệu

hay giáo trình

1.2 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng IC

1.2.1 Nguồn ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt

Hình 3.8: Mạch ổn áp kiểu xung dùng dao động nghẹt

- C1, R1: Giữ vai trò là mạch hồi tiếp xung để duy trì dao động

- R4: làm nhiệm vụ phân cực ban đầu cho mạch hoạt động

- D3, R4, C4, C5 làm nhiệm vụ chống quá áp bảo vệ transistor

- D1, R2, C2, C3: Tạo nguồn cung cho mạch ổn áp

- D2: Làm nhiệm vụ tạo điện áp chuẩn cho mạch ổn áp gọi là tham chiếu

* Hoạt động của mạch gồm 2 giai đoạn sau:

Giai đoạn tạo nguồn: Được thực hiện như sau: Điện áp một chiều từ nguồn ngoài được tiếp tế đến cực C của Q qua cuộn sơ câp của biến áp T, một phần được đưa đến cực B của transistor qua điện trở R3 làm cho transistor chuyển từ trạng thái từ không dẫn điện sang trạng thái dẫn điện sinh ra dòng điện chạy trên cuộn sơ cấp của biến áp T, dòng điện biến thiên này cảm ứng lên cuộn thứ cấp hình thành xung hồi tiếp về cực B của transistor Q để duy trì dao động gọi là dao động nghẹt.Xung dao động nghẹt lấy trên cuộn thứ cấp khác được nắn bởi diode

D4 và lọc bởi tụ C7 hình thành nguồn một chiều thứ cấp cung cấp điện cho mạch điện lúc này điện áp ngõ ra chưa ổn định

Giai đoạn ổn áp: Được thực hiện bởi một nhánh thứ cấp khác nắn lọc xung

để hình thành điện áp một chiều có giá trị âm nhờ D1, C3 đặt vào cực B của transistor Q qua diode Zener D2 điều chỉnh điện áp phân cực của transistor Q để

ổn định điện áp ngõ ra Giữ điện áp ngõ ra được ổn định

Giả thuyết điện áp ngõ ra tăng đồng thời cũng làm cho điện áp âm được hình thành từ D1,C3 cũng tăng làm cho điện áp tại anốt của diode zener D2 tăng kéo theo điện áp tại catot giảm làm giảm dòng phân cực cho Q ổn áp dẫn điện yếu điện áp ngõ ra giảm bù lại sự tăng ban đầu giữ ở mức ổn định Hoạt động của

mạch sảy ra ngược lại khi điện áp ngõ ra giảm cũng làm điện áp âm tại anốt của D2 giảm làm cho điện áp tại catot tăng nên tăng phân cực B cho transistor Q do

đó Q dẫn mạnh làm tăng điện áp ngõ ra bù lại sự giảm ban đầu điện áp ra ổn định

Ví dụ:

Hình 3.9 : Cấu tạo của mạch dao động nghẹt trong nguồn xung

Điện trở mồi (R1) có giá trị lớn khoảng 470KΩ, có nhiệm vụ mồi cho đèn Q1 dẫn

Tụ hồi tiếp (C1): đưa điện áp từ cuộn hồi tiếp về để chuyển trạng thái đèn Q1 từ đang dẫn sang trạng thái ngắt

Điện trở hồi tiếp R2: Hạn chế dòng hồi tiếp đi qua tụ C1

Đèn công suất Q1: Tạo dòng điện ngắt mở đi qua cuộn sơ cấp biến áp, dòng điện ngắt mở này tạo thành từ trường cảm ứng lên cuộn hồi tiếp để tạo điện

áp hồi tiếp - duy trì dao động, đồng thời cảm ứng lên cuộn thứ cấp để tạo thành điện áp đầu ra

Trong nguồn sử dụng dao động nghẹt, đèn công suất Q1 vừa tham gia dao động vừa đóng vai trò như một công tắc ngắt mở, đèn công suất của nguồn dao động nghẹt là đèn BCE

1.2.2 Nguồn ổn áp kiểu xung dùng dao động đa hài

Dao động đa hài là mạch dao động không có sự tham gia của cuộn dây, mạch dao động đa hài thường sử dụng kết hợp với điện trở, tụ điện để tạo thành dao động, đèn công suất trong nguồn dao động đa hài không tham gia giao động

và sử dụng Mosfet để ngắt mở

Hình 3.10 : Bộ nguồn sử dụng mạch dao động đa hài

- R1 là điện trở mồi nhưng có nhiệm vụ cấp nguồn cho IC dao động, R1 có giá trị

Mạch tạo dao động: sử dụng IC MIS0169 để tạo dao động, mạch không có R,c hồi tiếp vì vậy đây là mạch dao động đa hài, dao động tạo ra được đưa sang

IC công suất SMR40000 để thực hiện ngắt mở dòng điện chạy qua sơ cấp biến

* Phân tích sơ đồ khối nguồn của máy JVC 1490M

Hình 3.12: Sơ đồ mạch nguồn Tivi JVC 1490 Nguyên lý hoạt động:

Mạch dao động: Khi có điện áp 300V đi vào mạch nguồn, ban đầu điện áp

đi qua điện trở mồi R905, nạp qua tụ C913 vào chân B của đèn công suất thông qua chân 2 IC, làm đèn công suất dẫn, có dòng đi qua cuộn sơ cấp, cảm ứng sang cuộn hồi tiếp, nạp qua C916 và R907 hồi tiếp về chân 2, duy trì dao động

Mạch ổn định điện áp ra: Điện áp hồi tiếp được chỉnh lưu qua D902 lọc trên C914 lấy ra điện áp âm để đưa về chân 1 IC có tác dụng giữ cho áp ra cố địn khi áp vào thay đổi, mạch này không giữ được áp ra cố định khi cao áp chạy

1.3 Các loại nguồn khác

Bộ khuếch đại thuật toán trong sơ đồ là mạch theo điện áp có độ lợi bằng

1, trong đó pin Weston được nối trực tiếp với đầu vào không đảo, vỡ trở khỏng

vào của KĐTT rất cao chỉ nhận dòng khoảng 0,03 mA từ pin Weston nhưng lại

có trở kháng ra gần bằng 0 và có thể cấp dòng ra trên 5 mA Như vậy mạch này

có điện áp đầu ra chính xác 1,018 V và dòng ra trên 5 mA

Hình 3.13: Nguồn áp chính xác

Hình 3.14: Nguồn áp chính xác có đầu ra tăng cường

Hình 3.15: Bộ nguồn thay đổi được điện áp

Hình 3.16: Nguồn thay đổi 3 V - 15 V

Hình 3 17: Bộ nguồn ổn định 3 - 30V; 0 - 1A

Hình 3.18: Nguồn ổn áp 3V - 30V có hạn dòng ngõ ra

Hình 3.19: Bộ nguồn đối xứng 0 - 30 V 1.4 Sửa chữa các hư hỏng trên nguồn

Thực tế, mạch nguồn ổn áp ngắt mở thường rất hay hư do luôn hoạt động với công suất cao và gánh toàn bộ các tải của máy Một khi thành phần nào đó trên tải bị chạm, nếu mạch bảo vệ không hoạt động tốt, mạch nguồn sẽ bị hỏng Mặt khác, nguyên lý mạch nguồn ngắt mở khá phức tạp, cấu tạo mạch nguồn khá

đa dạng Vả lại, điều kiện để mạch nguồn hoạt động tốt là các khối bảo vệ, các lệnh khống chế mạch nguồn phải bình thường Do đó, công việc sửa chữa mạch nguồn cực kỳ quan trọng Thứ tự tìm PAN trên mạch nguồn Switching thường tuân theo trình tự như sau:

* Kiểm tra nguồn AC ngõ vào:

Đo trực tiếp điện áp AC từ dây cắm AC vào, qua contact chính, cầu chì, các cuộn lọc nhiễu đường dây, các ngõ vào của diode nắn điện

* Kiểm tra điện áp DC ngõ vào:

Lưu ý: Để đo điện áp DC ngõ vào cần quan sát xem mass nguồn sơ cấp và thứ cấp có trùng nhau không Nếu không , điểm mass của đồng hồ VOLT phải là

ở phía sơ cấp, chắc chắc nhất là ta kẹp que đen của đồng hồ VOM (DC) vào chân (-) của tụ lọc nguồn chính

Điểm đo điện áp DC cuối cùng phải là cực C (hoặc chân tương ứng trên IC nguồn), giá trị này khoảng √2 của điện áp hiệu dụng dòng điện AC ngõ vào

* Kiểm tra Transistor Switching, MOSFET Switching:

Nếu các transistor này chạm C - E hoặc D - S: Cắm điện nổ cầu chì

* Kiểm tra các linh kiện trên đường hồi tiếp ổn định mạch dao động:

Thông dụng nhất là các phần tử ghép quang và các tụ ghép nối tiếp cuộn dây thứ cấp biến áp ngắt mở Đa số là nếu transistor bên trong OPTO bị đứt: Điện

áp ngõ ra rất cao Nếu transistor này chạm C - E: Mất nguồn ngõ ra

* Kiểm tra các tải ngõ ra có chạm hay không:

Thông thường, Diode nắn ở ngõ ra thứ cấp biến áp ngắt mở là Diode xung Chúng thường có ký hiệu là RU Các Diode này thường dễ bị nối tắt → Thứ cấp của biến áp ngắt mở bị chạm → xảy ra hiện tượng quá dòng, quá tải → mạch bảo

vệ hoạt động → mạch nguồn sơ cấp không hoạt động

Hình 3.20: Lỗi tải ngõ ra

Khi tải chạm, sẽ có tiếng rít của mạch nguồn ngay tại thời điểm mới bắt đầu cắm điện AC, sau đó tiếng rít này mất, mạch nguồn hoàn toàn im lặng

* Kiểm tra mạch bảo vệ đường nguồn:

- Dò tìm đường bảo vệ, kiểm tra mạch bảo vệ

Ví dụ: Phương pháp sửa chữa khối nguồn trong Tivi mầu JVC 1490M:

Hình 3.21: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp khối nguồn

Hình 3.22: Sơ đồ mạch điện khối nguồn tivi JVC

* Phương pháp sửa chữa:

+ Đo điện áp chân (2), (3), (4) của IC nguồn Nếu vi xử lý chưa làm việc ta

có thể lấy một điện trở khoảng 10Ω nối từ nguồn 5V vào chân (17) của vi xử lý đưa về mở các đèn bán dẫn làm việc lấy ra các mức điện áp 115V; 15,3V cấp cho các mạch điện

+ Kiểm tra các mạch bảo vệ: Nếu các nguồn ra bị sự cố một trong sáu đường nguồn thì các mạch bảo vệ sẽ làm việc không cho nguồn làm việc

* Một số pan cơ bản:

- Pan 1: Bật công tắc nguồn không thấy đèn báo sáng: Kiểm tra cầu chì F901,

nếu hỏng thay cầu chì mới, đo nguội chân (2), (3), (3) Nếu không hỏng thì cắm điện Nếu bị chập thì tháo IC nguồn ra để kiểm tra

- Pan 2: Cắm điện có đèn báo sáng nhưng máy không chạy: kiểm tra nguồn

115V và 30V

- Pan 3: Cắm điện cầu chì nổ: Kiểm tra tụ C914, xem tiếp giáp của công suất nguồn

- Pan 4: Bật công tắc có đèn nguồn báo sáng nhưng rít: Do mất xung dòng đưa

về

2.1 Khái quát chung về mạch bảo vệ

Khi có sự cố sảy ra (quá áp hay ngắn mạch) Các sự cố này sẽ bị tách khỏi

hệ thống nhờ mạch bảo vệ

Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị chập lại ở một điểm nào đó làm

cho tổng trở mạch nhỏ đi, dòng điện trong mạch sẽ tăng cao đột ngột và điện áp giảm xuống Việc dòng điện tăng cao quá mức sẽ gây các hậu quả nghiêm trọng:

- Xuất hiện lực điện động lớn có khả năng phá hủy kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ

- Làm nhiệt độ tăng cao phá hủy các đặc tính cách điện, việc này tiếp tục gây ra các ngắn mạch khác

Ổn định điện áp: là mạch điều khiển điện tử để duy trì một điện áp đầu ra

Vout không đổi, bất kể việc thay đổi điện áp đầu vào Vin hay thay đổi dòng Bảo

vệ mạch khỏi quá áp

Nhiệm vụ của mạch bảo vệ là bảo vệ transistor công suất nguồn không bị hỏng khi phụ tải bị chập

2.2 Mạch bảo vệ chống ngắn mạch

2.2.1 Mạch bảo vệ dùng linh kiện rời

* Đối với nguồn ổn áp tuyến tính mạch bảo vệ chống quá dòng: người ta tính chính xác để xác định cường độ dòng điện làm chảy cầu chì Nếu vượt quá giá trị dòng điện đã tính, cầu chì sẽ bị chảy, ổ lập tức ngắt mạch, cách ly nguồn điện với tải Trường hợp nổ cầu chì thường là chạm mạch hoặc cắm lộn dây điện

2.2.2 Mạch bảo vệ dùng IC

Nguồn 12 V/5 A dùng LM340K-12 hoặc 7812:

Bộ nguồn này dùng IC LM340K-12 có gắn tỏa nhiệt với transistor Q2 dùng để nâng dòng điện lên 5A, có khả năng bảo vệ khi ngắn mạch tải bằng giới hạn dòng Q1 và R2 Ngõ ra giảm xuống 0 ngay khi dòng ra vượt quá 5A, R2 là điện trở 0,3 Ω/6 W loại dây quấn đường kính 22, thứ cấp biến áp có điểm giữa với điện áp đối xứng 18 V/8

Hình 3.19 Nguồn 12 V/5 A dùng LM340K-12

2.3 Mạch bảo vệ chống quá áp

2.3.1.Mạch bảo vệ dùng linh kiện rời

Mạch bảo vệ ổn áp khi bị quá tải hoặc ngắn mạch thì sơ đồ ổn áp được vẽ

lại như hình vẽ 3.20a

Khi dòng tải It tăng thì điện áp rơi trên Rsc (sampling - circuit - điện trở này đóng vai trò lấy mẫu) cũng tăng lên Khi điện áp trên Rsc tăng đủ lớn, làm Q2 mở, Q2 mở làm dòng cực base của transistor Q1 giảm, làm giảm dòng tải qua transistor Q1, tránh cho Rt quá tải Như vậy, hoạt động của Rsc và Q2 là hạn chế dòng tải cực đại

Hình 3.20a: Mạch hạn chế dòng

Mạch hạn chế dòng hình 3.20a: chỉ là giảm điện áp tải khi dòng điện vượt quá giá trị giới hạn Hình 3.20b là mạch hạn chế dòng điện cải tiến Mạch này sẽ làm giảm cả điện áp và dòng điện ra bảo vệ tải khỏi quá dòng Trong sơ đồ này

có thêm bộ phân áp R4 và R5 bộ phân áp sẽ lấy một phần điện áp đầu ra của Q1 Khi dòng It tăng lên đến giá trị cực đại, điện áp rơi trên Rsc đủ lớn mở Q2 để hạn chế dòng Nếu điện trở tải nhỏ, điện áp điều khiển Q2 mở nhỏ Khi điện trở tải trở lại giá trị của nó, mạch hoạt động trở lại ổn áp

Hình 3.20b: Mạch hạn chế dòng cải tiến

2.3.2 Mạch bảo vệ dùng IC

Nguồn ổn áp 5V tại 200 mA hoặc thay đổi được 7 – 20 V tại 100 mA dùng

7805 (hoặc LM340-05) và LM741

Hình 3.21: Ổn áp 5V/200 mA hoặc 7-20 V/100 mA 2.4 Sửa chữa các hư hỏng trên mạch

2.4.1 Mạch ổn áp transistor

Mạch ổn áp transitor và diode zener được dùng nhiều trong mạch điện tử dân dụng Transistor NPN thường dùng mạch ổn áp nối tiếp, với chân C là đầu vào (nối với điện áp chưa ổn định), chân E đầu cấp điện áp ra đã ổn áp Diode zener đặt ở chân B của transistor

transistor ổn áp bị dò

- Transistror ổn áp bị ngắn mạch làm cho các diode zener (ở chân B của transistror ổn áp ) bị ngắn mạch

- Khi điện áp ngõ ra bị mất hoặc giảm, ta kiểm tra linh kiện transistror ổn

áp, diode zener và các điện trở ohm nhỏ

- Một số các thiết bị điểu khiển bảo vệ dùng relay mà trường hợp relay bảo

vệ không được mở, thì ta phải phán đoán ban đầu là transistor có vấn đề khi đầu que đo điện áp đặt vào các chân transsitor ổn áp, relay đóng mạch và tải bắt đầu hoạt động, có thể kết luận mạch ổn áp hoạt động chập chờn Biện pháp khắc phục là hàn lại các mối hàn của mạch transistor ổn áp, tải hoạt động tốt hơn không bị chập chờn

tra diode (đo trở kháng nguội bằng VOM ) Cầu nắn điện Kiểm tra 4 diode trong

cầu nắn điện Biến áp Đo điện áp trên cuộn

thứ cấp và sơ cấp cuộn dây sơ cấp có thể bị đứt Điện áp chập chờn Mạch ổn áp Kiểm tra transistor ổn

áp, kiểm tra IC ổn áp,

hở mạch, kiểm tra diode zener, kiểm tra các mối hàn

Cầu chì mới bị đứt tiếp Diode Kiểm tra didoe sislic bị

ngắn mạch hoặc bị rò Kiểm tra các vòng dây trong biến áp nguồn bị chập

Biến áp quá dòng Didoe Kiểm tra cầu diode bị

ngắn mạch, kiểm tra tụ

bị rò, kiểm tra cuộn dây biến áp bị chập, thay hoặc quấn lại máy biến

áp

Mất điện áp cung cấp Mạch điện cung cấp Kiểm tra điện trở cầu

chì, hở mạch ( bị đứt do quá dòng) Kiểm tra diode silic bị ngắn mạch hoặc bị rò Kiểm tra tụ lọc nguồn trên mạch

Điện áp cung cấp bị

giảm

Diode Kiểm tra diode bị hở

mạch hoặc bị rò Kiểm tra transistor ổ áp Kiểm tra mạch bị quá tải trong phần nguồn,

điện áp bị giảm thấp

2.4.3 Các Pan thường gặp của bộ nguồn ATX (dùng cho máy tính để bàn)

Bộ nguồn không hoạt động:

Kích nguồn không chạy (Quạt nguồn không quay) Nguyên nhân hư hỏng trên có thể do:

- Chập một trong các transistror công suất => dẫn đến nổ cầu chì, mất nguồn 300V đầu vào

- Điện áp 300V đầu vào vẫn còn nhưng nguồn cấp trước không hoạt động, không có điện áp 5V STB

- Điện áp 300V có, nguồn cấp trước vẫn hoạt động nhưng nguồn chính không hoạt động

Kiểm tra:

Cấp điện cho bộ nguồn và kiểm tra điện áp 5V STB ( trên dây mầu tím) xem có không (đo giữ dây tím và dây đen) => Nếu có 5V STB (trên dây mầu tím ) => thì sửa chữa như Trường hợp 1 ở dưới

Nếu đo dây tím không có điện áp 5V, bạn cần tháo vỉ nguồn ra ngoài để kiểm tra

Đo các transistor công suất xem có bị chập không? Đo bằng thang X1Ω

=> Nếu các transistror công suất không chập => thì sửa như Trường hợp 2 ở dưới

=> Nếu có một hoặc nhiều transistror công suất bị chập => thì sửa như Trường hợp 3 ở dưới

Sửa chữa:

Trường hợp 1: Có điện áp 5V STB nhưng khi đấu dây PS_ON xuống Mass quạt không quay

Phân tích: Có điện áp 5V STB nghĩa là có điện áp 300V DC và thông thường

các transistror công suất trên nguồn chính không hỏng, vì vậy hư hỏng ở đây là

do mất dao động của nguồn chính, bạn cần kiểm tra như sau:

- Đo điện áp Vcc 12V cho IC dao động của nguồn chính

- Đo kiểm tra các đèn Q3 và Q4 khuếch đại đảo pha

Nếu vẫn có Vcc thì thay thử IC dao động

Hình 3.22: Mạch nguồn ATX

3 Mạch dùng IC OP-AMP

3.1 Khái niệm chung

3.1.1 Khái niệm

Khuếch đại thuật toán (KĐTT) là một thuật ngữ được đưa ra để chỉ một

bộ khuếch đại đặc biệt có thể có nhiều cấu hình hoạt động khác nhau bằng cách ghép nối thích hợp các thành phần bên ngoài Các bộ KĐTT được ứng dụng đầu tiên trong các máy tính tương tự với các phép tính số học đơn giản như: cộng, trừ, nhân, chia, vi phân và tích phân Khả năng này là kết quả của

sự kết hợp giữa hệ số khuếch đại lớn và hồi tiếp âm

Cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử từ cấu tạo bằng những bóng chân không nặng nề, sau đến các BJT rời rạc, tới nay các

bộ KĐTT đều ở dạng tích hợp Việc này làm cho các bộ KĐTT trở nên gọn nhẹ, tiêu thụ ít năng lượng, làm việc ổn định và được ứng dụng rất rộng rãi

Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps) có ký hiệu như hình sau

Hình 3.23: Sơ đồ chân và hình dáng thực tế của Op-Amp

3.1.2 Các đặc tính cơ bản

Giữa các bộ khuếch đại thuật toán và các bộ khuếch đại thông thường

về cơ bản không có sự khác nhau Cả hai loại này đều được dùng để khuếch đại điện áp, dòng điện hoặc công suất Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thông thường phụ thuộc kết cấu bên trong của mạch thì tác dụng của bộ khuếch đại thuật toán có thể thay đổi được phụ thuộc vào linh kiện mắc bên ngoài Để thực hiện được điều đó bộ khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và trở kháng ra rất nhỏ Bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như hình vẽ sau:

Hình 3.24: Sơ đồ bộ khuếch đại thuật toán

Trong đó:

U0 là điện áp vào hiệu

UT, It là điện áp và dòng điện vào cửa thuận

UĐ, Id là điện áp và dòng điện vào cửa đảo

Ura, Ira là điện áp và dòng điện vào đầu ra

Bộ khuêch đại thuật toán khuếch đại điện áp ra U0 = UT– UĐ với hệ số khuếch đại K0> 0 Do đó điện áp ra Ura = K0.Ud= K0.( UT – UĐ)

Nếu UĐ=0 thì Ur = K0.U0lúc này điện áp Ura đồng pha với điện áp UT

Vì vậy người ta gọi cửa T là cửa vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán

và được ký hiệu bởi dấu ”+”

Tương tự như vậy khi UT = 0 thì Ur= -K0.UĐ điện áp đầu ra luôn ngược pha với điện áp đầu vào Nên đầu vào Đ được gọi là đầu vào đảo của bộ khuếch đại thuật toán và được ký hiệu bởi dấu ”-” Ngoài ra bộ khuếch đại

thuật toán còn có hai cửa để đấu với một nguồn điện áp đối xứng ±Ucc và các cửa để chỉnh lệch không và bù tần số

Một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng có các tính chất sau:

- Trở kháng vào Zv= ∞

- Trở kháng ra Zr=0

- Hệ số khuếch đại K0= ∞

Tuy nhiên trong thực tế thì không có bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng

Để đánh giá bộ khuếch đại thuật toán thực với bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng người ta căn cứ vào các tham số của nó

Lên vùng tần số cao hệ số khuếch đại giảm xuống Nguyên nhân do sự phụ thuộc tham số của transistor và điện dung kí sinh trong sơ đồ Đặc tuyến truyền đạt , đặc tuyến biên độ như hình sau:

Hình 3.25: Đặc tuyến biên độ

Gọi KCM là hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha thì hệ số nén tín hiệu đồng pha được xác định theo biểu thức:

=Thường G= 103÷104

Một bộ khuếch đại thuật toán thường có 4 tầng ghép trực tiếp với nhau Tầng vào là tầng khuếch đại vi sai tiếp theo là tầng khuếch đại trung gian có thể là tầng đệm hay khuếch đại vi sai thứ hai, đến tầng dịch mức và tầng khuếch đại ra

Hình 3.26: Đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật toán

Đặc tuyến truyền đạt quan trọng nhất của Op-Amp là đặc tuyến truyền đạt, theo đặc tuyến này Ura chỉ tỷ lệ Uv trong dải điện áp -Ec ÷ +Ec nào đó Dải điện áp này gọi là dải biến đổi điện áp ra của OA( hay là miền tuyến tính) Ngoài dải này điện áp ra không thay đổi và được xác định bằng các trị

số -Ec, +Ec gọi là điện áp bão hòa, giá trị điện áp này không phụ thuộc giá trị điện áp vào và gần bằng trị số nguồn cung cấp( điện áp này thườn thấp hơn trị số nguồn từ 1V đến 3V về giá trị)

3.2 Mạch khuếch đại dùng OP- AMP

3.2.1 Mạch khuếch đại đảo

Hình 3.27: Mạch khuếch đại đảo

Mạch khuếch đại đảo cho ở hình có thực hiện hồi tiếp âm điện áp qua

Rht Đầu vào thuận được nối đất Tín hiệu qua R1 đưa tới đầu vào đảo Nếu coi IC có trở khasngg vào vô cùng lớn tức Zv→∞ thì dòng vào IC vô cùng bé

I0= 0 Viết phương trình dòng điện tại nút N ta có:

Do đó hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại đảo Ku có hồi tiếp

âm song song được xác định bằng phần tử thụ động trong sơ đồ:

3.2.2 Mạch khuếch đại không đảo

Hình 3.28: Mạch khuếch đại không đảo

Mạch khuếch đại không đảo có tín hiệu đưa vào trực tiếp ngõ vào không đảo, còn ngõ vào đảo được nối đất thông qua điện trở R1 Vì điện áp đặt vào hai cửa rất bé nên quan hệ giữa Uv và Ur xác định bởi công thức:

Từ đây ta rút ra được quan hệ điện áp ra và các điện áp vào:

Hình 3.31: Mạch vi phân

Mạch vi phân là mạch điện áp đầu ra tỷ lệ với vi phân điện áp đầu vào tức là:

= Trong đó: k là một hệ số

Mạch vi phân dùng IC khuếch đại thuật toán như hình vẽ xem như Ud=

0, I0=0 nên: =

Trong đó k = RC = nên ta có: = − với = RC được gọi

là hằng số vi phân Khi tín hiệu vào là hình sin mạch vi phân làm việc như một bộ lọc tần cao, hệ số khuếch đại của nó tỷ lệ thuận với tần số tín hiệu vào

và làm quay pha tín hiệu một góc 900 Thường thì mạch vi phân làm việc kém

ổn định ở tần số cao vì khi đó =

3.2.6 Mạch tích phân

Hình 3.32: Mạch tích phân

+

Mạch tích phân là mạch mà điện áp đầu ra tỷ lệ với điện áp đầu vào:

Thường khi t = 0, Uv = 0 nên Ura = 0 nên = − ∫

Trong đó: = gọi là hằng số thời gian của mạch tích phân

Khi tín hiệu vào thay đổi từng nấc tốc độ thay đổi của điện áp ra bằng:

Mạch cầu T kép gồm R1-R2-R3-R4 và C1-C2-C3, mạch cầu T kép được gọi là cân bằng khi R1 = R2 = 2(R3 + R4) và C1 = C2 = C3/2 Khi mạch hoàn toàn cân bằng nó sẽ trở thành bộ suy giảm phụ thuộc tần số, triệt hoàn toàn tín hiệu ra tại tần số trung tâm f = 1/6,28 R1C1 và cho các tần số khác truyền qua Khi cầu không hoàn toàn cân bằng, nó vẩn đóng vai trò suy giảm nhưng lúc này

có tín hiệu ra tại tần số trung tâm, và pha tín hiệu ra phụ thuộc vào chiều hướng mất cân bằng Nếu 2(R3 + R4) nhỏ hơn R1 và R2 thì tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào

Hình 3.33: Mạch dao động cầu T kép 1 KHz

Trong sơ đồ tín hiệu vào của mạch cầu T kép lấy từ đầu ra của KĐTT, đầu ra của

nó lại đưa vào đầu vào đảo của KĐTT và R4 được hiệu chỉnh cẩn thận sao cho cầu T kép có điện áp ra nhỏ tại tần số trung tâm, tín hiệu ra này sẽ ngược pha với tín hiệu vào Như vậy có hồi tiếp dương tại tần số trung tâm và mạch dao động tại tần số này, giá trị này trong sơ đồ khoảng 1 KHz

Biên độ ra có thể thay đổi từ 0 đến 5 V hiệu dụng nhờ R7, nên chỉnh R4 sao cho mạch vừa đúng dao động, khi đó tín hiệu ra có độ méo toàn phần <1% Biên độ ra không thể tăng vọt cao quá nhờ đặc tuyến phi tuyến của KĐTT sẽ tự động điều chỉnh biên độ khi tín hiệu ra đạt đến mức bảo hòa của đặc tuyến

Mạch dao động 1 KHz ở hình 3.34 sử dụng một phương pháp khác để tự động điều chỉnh biên độ Diode silic D1 được nối giữa đầu ra với đầu vào của KĐTT qua biến trở phân áp R7 Khi điện áp trên diode vượt quá vài trăm mV, diode sẽ dẫn và làm giảm độ lợi của mạch Do đó, nó đóng vai trò điều chỉnh biên độ

Để chỉnh mạch ở hình 3.34 Trước tiên đặt con trượt của R7 tại điểm nối với đầu ra KĐTT, bây giờ chỉnh R4 để không có dao động, sau đó thay đổi R4 thật chậm cho đến khi bắt đầu xuất hiện dao động Lúc này tín hiệu sin ra có biên

độ khoảng 500 mVP-P hay 170 mV hiệu dụng và quá trình cân chỉnh đã hoàn tất Khi đó R7 có thể dùng để thay đổi tín hiệu ra từ 170 mV đến 3 V hiệu dụng với

độ méo không đáng kể

Hình 3.34: Dao động cầu T kép ổn định bằng diode

Các mạch trong 2 sơ đồ trên dùng làm bộ dao động tần số cố định rất tốt nhưng không thể tạo ra nhiều tần số khác nhau do khó thay đổi cùng lúc ba hay bốn thành phần của cầu T kép Tuy nhiên, bằng cách ghép mạch lọc Wien với KĐTT

có thể tạo ra mạch dao động nhiều tần số khác nhau

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

Mạch hình 3.35 tự động điều chỉnh biên độ bằng cách nối tiếp R5 và đèn tim LMP1 tạo thành một cầu phân áp tự điều chỉnh Đèn được chọn tùy ý từ 12V đến 28V 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 khoảng 6 mA Mạch này được hiệu chỉnh bằng cách đặt R6 ở mức ra cao nhất rồi chỉnh R5 để có đầu ra khoảng 2,5V hiệu dụng

Hình 3.35: Mạch dao động cầu Wien 150 Hz – 1,5 KHz

Hình 3.36: Mạch dao động Wien ổn định bằng diode

Các mạch hình 3.35 và 3.36 sử dụng diode chỉnh lưu hay diode zener để

ổn định độ lợi toàn phần Cả hai dạng mạch này có độ méo từ 1 đến 2% nhưng lại có ưư điểm là không gây ra những biến động về biên độ khi thay đổi tần số Biên độ ra đỉnh-đỉnh của mỗi mạch lớn nhất là bằng hai lần điện áp chuyển trạng thái của các diode Mạch hình 3.36 gồm các diode bắt đầu dẫn tại 500 mV nên biên độ đỉnh-đỉnh lớn nhất chỉ là 1 V, còn các diode ở hình 3.12 là loại diode zener có điện áp đánh thủng cao khoảng 5,6 V nên biên độ ra đỉnh-đỉnh lớn nhất lên đến 12 V