Thiết lập biểu thức xác định hệ số khuếch đại của mạch.. Decibel Nói đến khuếch đại công suất ta thường quan tâm đến các thông số như tín hiệu vào, ra; điện áp vào, ra; dòng điện vào, ra
Trang 1CÂU HỎI KT QUÁ TRÌNH MÔN THIẾT KẾ TBĐT
1 Vẽ sơ đồ động lực và biểu đồ dạng sóng của mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển Viết biểu thức dòng điện, điện áp ra trên tải (khi 300; < 300 ) và điện áp ngược trên van
2.Vẽ sơ đồ động lực và biểu đồ dạng sóng của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển Viết biểu thức dòng điện, điện áp ra trên tải (khi 600 ; > 600 ) và điện áp ngược trên van
3.Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch KĐ đảo có trở kháng vào lớn Thiết lập biểu thức xác định hệ số khuếch đại của mạch
4.Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch KĐ trừ Thiết lập biểu thức xác định điện áp ra của bộ KĐ
5 Vẽ mạch điện ứng dụng của mạch KĐ trừ để đo nhiệt độ Phân tích nguyên lý làm việc của mạch
6 Phân tích khái quát về thuật ngữ Decibel
CHÚ Ý: Ngày 26/9 KIểm tra Lớp trưởng chuẩn bị Biên bản thi KTQT.
Tài liệu bổ xung cho 2 tiết học bù.
1.5.10 Mạch lọc tích cực
1) Decibel
Nói đến khuếch đại công suất ta thường quan tâm đến các thông số như tín hiệu vào, ra; điện áp vào, ra; dòng điện vào, ra; hay công suất vào so với công suất ra…
Công suất ngõ vào được định nghĩa: Pi = Ui.Vi
Trang 2Công suất ngõ ra được định nghĩa: Po = Uo.Vo.
i
o i i
o
I
I V
V P
P
A 0 được gọi là độ lợi công suất của mạch Để diễn tả độ lợi công suất một cách thuận tiện người ta đưa ra một đơn vị mới là Decibel (dB) Đơn vị căn bản ban đầu là Ben và được định nghĩa là:
i
o p
P
P Bel
A log10 (1.53) Decibel là một ước số của Bel và cho bởi:
i
o p
P
P dB
A ( ) 10 log10 (1.54) Như vậy 10dB = 1Bel và:
t
i i o
i i t o
p
R
R V V
R V R
V dB
A ( ) 10 log 2 10 log10 22.
2
10
t
i i
o
R
R V
V
log 10 log
Khi Ri = Rt có điều hợp tổng trở công thức trên trở thành:
dB 20 logA A(dB)
A p i i
Trang 32) Mạch lọc tích cực tần thấp
Khái niệm về mạch lọc: Mạch lọc là mạch điện có hệ số truyền đạt điện áp (hay hệ số khuếch đại điện
áp) phụ thuộc vào tần số của tín hiệu vào; nếu mạch ưu tiên cho qua các tần số thấp, nó được gọi là bộ lọc tần thấp hoặc ngược lại nó được gọi là bộ lọc tàn cao
Khi hàm truyền điện áp có dạng là một đa thức bậc nhất của biến phức (jRC= p) với là tần số góc của tín hiệu, ta có bộ lọc bậc nhất Còn nếu là một đa thức bậc cao của p ta gọi bộ lọc tương ứng là bậc cao (bậc 2 trở lên)
Khi bộ lọc có chứa phần tử tích cực như BJT hay IC ta gọi bộ lọc tương ứng là bộ lọc tích cực Trường hợp không có các phần tử ttích cực, bộ lọc được gọi là bộ lọc thụ động
Hình 1.26 là một bộ lọc tích cực tần thấp Trở kháng của tụ được xácđịnh bởi:
ht
X
2
1
Khi XCht càng lớn thì tần số của mạch ra càng thấp Có thể coi lúc đó Cht hở mạch và cấu trúc của mạch giống như một bộ khuếch đại đảo, ta có hệ thức:
1
R
R
A ht
ht (1.55)
Trang 4Hình 1.26 Bộ lọc tích cực tần thấp và dạng đặc tuyến tần số
Khi tần số tăng lên, XCht giảm dần trở nên so sánh được với Rht làm cho trở kháng tương đương giảm dần dẫn tới Aht giảm Như vậy mạch có tính chất chỉ cho các thành phần tần số thấp đi qua Tham số quan trọng của mạch lọc là tần số cắt (fc) hình 1.27 mang ý nhĩa là tần số giới hạn trên của của dải tần cho qua của mạch:
ht ht
f
2
1
(1.56) Tại tần số cắt XCht=Rht và Aht giảm 70,7% so với giá trị ban đầu xác định theo 1.55 Tại một tần số bất
kỳ ta có:
1
R
Z
A ht
ht (1.57)
ht ht
ht Cht ht
X R
R X Z
2 2
.
(1.58)
R1
Cht 0,01uF R1 10k U1
Av
Av(max)
20dB/decabe
Trang 5Áp dụng các hệ thức trên cho mạch đã cho ta có:
kHz F
k C
R
f
ht ht
01 , 0 10 14 , 3 2
1 2
1
Ta tính Aht ở tần số 0 Hz và 1MHz:
Ở tần số o Hz: XCht áp dụng hệ thức 1.55.ta có:
10 1
10 1
k
k R
R
A ht ht
01 , 0 1
14 , 3 2
1 2
1
F MHz
fC
X
ht Cht
Do đó theo hệ thức 1.56 ta có:
10 9
, 15
10 9 , 15
2 2
k
k
Z ht
Áp dụng hệ thức 1.55 ta có hệ số khuếch đại điện áp tại 1MHz bằng:
0159 0 1000
9 , 15 1
R
Z
A ht ht
Nếu chuyển sang đơn vị Dexibel (dB) ta có hệ số khuếch đại điện áp tại 0 Hz là:
dB k
k dB
1
10 lg 20 lg 20 )
Còn tại tần số cắt fc=1,591 kHz ta có:
Trang 6dB k
k Z
Z dB
1
07 , 7 lg 20 lg
20 ) (
1
Như vậy tại tần số cắt hệ số khuếch đại điện áp của mạch giảm đi 3dB so với giá trị Aht trong giải thông (Dải cho qua)
2) Mạch lọc tích cực tần cao (bậc 1)
Hình 1.27 Mạch lọc tích cực tần cao và dạng đặc tuyến tần số
Khi tần số tín hiệu vào cao XC1 0 thì Aht
1
R
R ht
Khi tần số tín hiệu vào thấp XC1 thì Aht
U r
U v
Cv 0,1uF
U1 Rv
1k
Rht 10k
AV
Av(max)
6dB/octave 20dB/decabe
0,707Av
(max)
Trang 7Tần số cắt của mạch được Xác định bởi hệ thức:
v v c
C R
f
2
1
Tại tần số này, Aht giảm 70,7% so với giá trị ban đầu
Tại 1 tần số bất kỳ ta có:
v
ht ht
Z
R
Cv v
Z hay tính theo đơn vị logarit:
1 lg 20 ) (
Z
R dB
ht (1.59) Với các giá trị đã cho trên mạch điện ta có:
kHz
F k
1 , 0 1 2
1
Tóm lại: Mạch lọc trên có độ lợi giảm đi 20 dB khi tần số giảm đi 10 lần hay độ lợi giảm đi 6 dB khi tần số giảm đi phân nửa Vì vậy mạch lọc này còn gọi là mạch lọc 6 dB/octave hay 20 dB/decade Tại tần số cắt độ lợi giảm đi 3 dB so với giá trị ban đầu