Tính cấp thiết của đề tài: Máy tạo hàm là một công cụ không thể thiếu để kiểm tra và sữa chữa các thiết bị điện tử cũng như được áp dụng trong phòng thực hành điện tử.. Không có máy tạo
Trang 1TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MARKET THÍ NGHIỆM CÁC MẠCH TẠO
SÓNG XUNG VUÔNG,TAM GIÁC, SIN.
1 Tính cấp thiết của đề tài:
Máy tạo hàm là một công cụ không thể thiếu để kiểm tra và sữa chữa các thiết bị
điện tử cũng như được áp dụng trong phòng thực hành điện tử Nó là một trong những thiết bị đo Không có máy tạo sóng, ta hoàn toàn phụ thuộc vào các tín hiệu do các thiết bị cần thử gây ra, và bị hạn chế chỉ ở các tín hiệu không rõ Có nghĩa là không kiểm tra được tần số, biên độ, dạng hoặc độ điều biến của tín hiệu và không có cách gì
để đưa tín hiệu vào mạch hoặc thiết bị đang thử hoặc sữa chữa Với máy tạo sóng cho phép chúng ta tạo ra các tín hiệu cần cho việc thực hành các mạch điện tử
Với máy tạo sóng thích hợp, ta có thể sao lại tín hiệu hoặc tạo ra tín hiệu cần để thử, điều chỉnh và sữa chữa các mạch Chúng ta có thể điều khiển tần số, biên độ, dạng
và đặc tính điều chế của tín hiệu thế nào đó để có thể kiểm tra hoạt động của mạch cần thử với các điệu kiện khác nhau của tín hiệu (yếu, mạnh, chuẩn, dị thường ) Hiện nay, tại phòng thực hành của khoa kỹ thuật điện tử 1 được trang bị rất nhiều loại máy tạo sóng phục vụ cho công việc học tập và nghiên cứu Tất cả những loại máy này đều được nhập từ nước ngoài với giá cả khá đắt đỏ
Mặt khác, để tạo điều kiện cho sinh viên gắn việc học tập với nghiên cứu khoa học
do đó đề tài đã chính thức được đề ra với mục tiêu như sau:
+ Giúp sinh viên làm quen với nghiên cứu khoa học,
+ Tìm hiểu khả năng chế tạo thiết bị đo lường điện tử
2 Nội dung khoa học của đề tài:
2.1 Sơ đồ khối:
Máy tạo hàm về cơ bản tạo ra các dạng xung vuông, tam giác, sin Đôi khi dạng sóng răng cưa, các dạng điều chế tín hiệu như AM, FM cũng được tạo ra Tần số và biên độ ra có thể thay đổi được và có thể có mạch điều chỉnh dịch chuyển DC v.v
Ta có sơ đồ khối tổng quát của máy tạo hàm: (Hình vẽ 1 trang bên)
Trang 2
Hình 1.Sơ đồ khối máy tạo sóng chức năng
KHỐI TẠO SÓNG
CHỌN SÓNG
BIÊN ĐỘ
KHỐI KHUẾCH ĐẠI
CÔNG SUẤT
BỘ SUY GIẢM
DẢI TẦN TẦN SỐ LOẠI SÓNG BIÊN ĐỘ LỆCH DC SUY GIẢM PHỐI HỢP
TRỞ KHÁNG
Ra
Trang 3- Khối chính của máy tạo hàm là Khối tạo sóng Tại đây 3 dạng sóng
chính được tạo ra là xung vuông, tam giác và sin Đây là mạch tổng hợp tạo
ra ba dạng tín hiệu trên
- Khối thứ 2 là khối chọn loại sóng ở đầu ra từ bộ dao động trên
- Khối thứ 3 là khối để điều chỉnh biên độ ra của xung, đơn giản đây chỉ
là bộ phân áp có thể điều chỉnh được tỷ số phân áp
- Khối thứ 4 là khối khuếch đại công suất Để đáp ứng đầu ra công suất
thì tín hiệu sau khi được tạo ra phải qua bộ khuếch đại công suất Đồng thời ở đây ta có thể điều chỉnh mức DC
- Khối thứ 5 là khối suy giảm Với khối này tín hiệu ra có thể được suy
giảm một phần để phù hợp với tải
- Khối thứ 6 là khối phối hợp trở kháng Dùng để chọn trở kháng ra phù
hợp với tải nhằm để cho công suất trên tải là lớn nhất
2.2 Khối tạo sóng:
Trong kỹ thuật mạch điện tử có nhiều kĩ thuật để tạo ra 3 loại sóng trên Do vậy có rất nhiều phương pháp thiết kế nên khối tạo sóng Nhưng tóm lại ta có thể phân ra 2 loại cơ bản sau:
- Tạo ra các sóng riêng lẻ Với phương pháp này tương tự như tổng hợp các
máy tạo sóng đơn chức năng lại với nhau Do vậy nó không có ưu điểm nổi bật Để khắc phục phương pháp này thì người ta chuyển sang phương pháp 2
- Các sóng tạo ra trên cùng một mạch Phương pháp này dựa trên mối quan hệ
giữa các sóng thông qua các mạch điện
Phương pháp này có 2 mô hình sau:
- Mô hình 1(Mô hình tuần tự): Sóng 1 Sóng 2 Sóng 3; ở mô
hình này: Đầu tiên một khối sẽ tạo ra sóng 1, sau đó qua mạch thích hợp cho ra sóng 2 và từ sóng 2 qua mạch thích hợp cho ra sóng 3 Mô hình này rất ít khi được sử dụng
- Mô hình 2(Mô hình có hồi tiếp): Đây là mô hình điển hình và phổ biến
của tất cả các máy tạo hàm Ta có sơ đồ khối:
I S
F
Trang 4
- Khối I: Là bộ tích phân biến đổi xung vuông thành xung tam giác
- Khối S: Là bộ so(hay Triger smith) biến đổi xung tam giác thành xung vuông
- Khối F: Là bộ biến đổi xung tam giác thành sin
2.3 Nguyên lý hoạt động: (xét mô hình 2)
Giả sử điện áp bão hoà của bộ so là :Vmax Các điện áp ngưỡng hoặc chuyển tiếp đối với bộ so là: VT Gọi hệ số thời gian của bộ tích phân là Ttp
Giả sử tại t = 0 đầu ra của bộ so V1 chuyển tiếp âm tới mức -Vmax Điều này
có nghĩa là tín hiệu ra V2 của bộ tích phân, vốn cũng là tín hiệu vào bộ so, đúng đạt tới mức -VT Như vậy là hợp lý khi giả thiết:V2(0+) = -VT
Có thể biểu thị tín hiệu ra V2(t) của bộ tích phân sau sự chuyển như sau:
V2(t) = - Ttp-1V1(t)dt+V2(0+);
Vì V1(t) =-Vmax; V2(0+) =-VT vào :
Suy ra : V2(t)= Ttp-1.Vmax.t-VT ;
Từ phương trình này ta thấy rằng V2(t) tăng tuyến tính từ mức -VT đến +VT Khi V2(t) tăng đến mức +VT thì tại bộ so sẽ chuyển tiếp dương sang +Vmax Và quá trình đó ngược lại khi bộ so chuyển từ +Vmax đến -Vmax Chu kì được lặp lại như thế Như vậy thông qua sự hồi tiếp giữa hai bộ trên cho ta xung vuông ở đầu
ra bộ so và xung tam giác tuyến tính ở đầu ra bộ tích phân
Xét về chu kì và tần số:
Bộ so duy trì ở trạng thái thấp cho tới khi V2(t) đạt mức +VT Cho t1 là thời gian đạt được điều kiện đó Thế: V2(t)=VT và t=t1 vào trên giải ra ta có:
t1= 2TphVT(Vmax)-1
Khi đó chu kỳ của xung ra là :
T=2t1=4TphVT(Vmax)-1;
Tần số tương ứng: f=T-1=Vmax(4TphVT)-1;
Như vậy tần số được thay đổi thông qua thay đổi giá trị Tph
Phương pháp được sử dụng rộng rãi để biến đổi sóng tam giác thành một dạng sóng xấp xỉ hình sin được vẽ ở hình dưới Phương pháp này làm giảm độ dốc của sóng tam giác khi biên độ tăng lên
Trang 53 Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
Phương pháp nghiên cứu của đề tài gồm có các bước sau:
3.1 Nghiên cứu tài liệu: Xác định đúng nội dung cần nghiên cứu để tìm tài liệu Sau khi nghiên cứu kỹ tài liệu viết được bản tóm tắt nội dung 3.2 Xây dựng phương án: Từ bản tóm tắt, xây dựng các phương án có thể
có Dùng các phần mềm về thiết kế mạch điện xây dựng các phương án trên Đánh giá chất lượng các phương án Chọn ra phương án khả thi 3.3 Thiết kế và lắp ráp: Trên cơ sở phương án đã chọn tiến hành thiết kế và lắp ráp mạch Đo đạc các thông số đã đặt ra Sau khi lắp ráp xong market, tiến hành hội thảo khoa để rút ra những yếu kém, nhược điểm 3.4 Tiến hành báo cáo cấp khoa: Sau khi hoàn chỉnh lại đề tài, tiến hành báo cáo tại khoa
4 Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:
Như ở trên đã trình bày, hiện nay việc trang bị các thiết bị đo lường cho các
phòng thí nghiệm điện tử là cấp thiết Mà các thiết bị này đều được nhập ngoại
Đề tài được đặt ra muốn nghiên cứu kỹ về khả năng chế tạo thiết bị đo và ứng dụng đề tài vào thực tiễn Đó là:
- Dần thay thế thiết bị ngoại nhập
- Dùng làm thiết bị để dạy học
Với 6 hoặc nhiều điot
với các mức phân cực
khác nhau Sóng ở lối
ra có dạng gần sin
Sóng ra đã
suy giảm
Sóng vào
tam giác
Dạng sóng tam giác có thể được tạo hình thành gần giống sóng sin nhờ
gánh điot: a)Mạch gánh điot hai mức và các dạng sóng đầu vào
và đầu
ra; b)Mạch gánh điot sáu mức và tác dụng của nó tới dạng sóng vào
D2 D1
D4
D6 D5
D3
R1
R3
R5
R7
R4
R6
R8
R2
D1 D2
R2
R1
Trang 6Tuy đã có rất nhiều cố gắng, nhưng do trình độ hạn chế và thời gian gấp rút nên đề tài chỉ mới hình thành ở mức mô hình Mong rằng được sự góp ý chân tình để hoàn thành đề tài tốt hơn ở những lần sau
