kỹ thuật mạch điện tử 2

Chương 1 – Các mạch tính toán, điều khiển và tạo hàm dùng khuếch đại thuật toán Chương 2 – Các mạch tạo dao động Chương 3 – Điều chế Chương 4 – Tách sóng Chương 5 – Trộn tầng Chương 6 – Chuyển đổi tương tự – số, chuyển đổi số – tương tự

TS NGUYEN VIET NGUYEN (Chu bién)

KS NGUYEN VAN HUY - ThS PHAM THI THU HUGNG

DUNG CHO SINH VIEN CAC TRUONG CAO DANG NGHE

VA TRUNG CAP NGHE

8 NGUYEN VIET NGUYÊN (Chủ biên)

KS NGUYEN VAN HUY ~ Th§ PHẠM THỊ THU HƯƠNG

MUC LUC

ải nói đu

"Đài 1 ĐINH NGHĨA, CÁC THAM SỐ VẢ CÁC DẠNG

“TÍN HIỆU XUNG

1.1 Gigi thiệu ác loi ía hiệu cơ bản

tiệm và định nghĩa tín biệu xung,

1.3 Các tham số cơ bản của tín hiệu xung,

1⁄4 Các đạng tín hiệu xung :

1.5 Phạm vi ứng dụng

Cân hồi và bồi tập

Bai 2 CHE DO KHOA CUA TRANZITO

2.1, Dae didm về chế độ khoá của tranzto

-32: Các điều kiện của khoá dùng tranzito lưỡng cực (BỊT)

23 Cle iu kin của hoá dòng ana rng FED

224 Phạm vì ứng dụng

Câu hồi và bài tập

Ba 3 CHE DO KHOA CUA KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

31-Đại cương mạch khuếch đại thuật toán

(Cau hat va bai ập

ài4 TỔNG QUAN VỀ CÁC MACHT TAO DAO DONG DIEU HOA 28,

“41 Các vấn để chung về tạo dao dong diu hod ae

42 Bac diém của các mạch tạo dao động điều hoà ana -43: Các phương pháp ổn định biên độ và tần số đao động 10

44, Pham vi tn $6 cia ede mạch đao động điều hoà 3 -45, Phương phép ính toán các mạch tạo dao động, 32 -46 Cấu trúc chung mạch tạo đao động cộng hường 34

Bal S MACH DAO DONG DICH PHA

5.1 Gigi thiệu về mạch dao động dịch pha „

5.2: Mach dao dong dich pha ding tranzito :

“%3: Mạch đạo động dịch pha đùng bộ thuật toán (OA) “ 5.4 Phạm vì ứng đụng,

Câu hồi và bài tập

Bai 6 MACH DAO DONG CAU WIEN

6.1 Gigi thiệu mạch đao động cầu

6.2 Mach dac dong cfu Wien

Câu hồi và bài tập

Bài MẠCH ĐÀO ĐÔNG GHÉP HIẾN áp

7.1 Mach dao dong ghép bign ấp ding tanzito

2.2 Mach dao dong ahé big ng vi mach Thuật toán

73, Pham vi tng dung

Câu hồi và bi tập

‘CAC MACH DAO BONG BA ĐIỂM ĐIỆN CẮM

3.1 Giới thiệu mạch dao động ba điềm điện cảm (mach

8.2, Mạch dao động ba điểm điện cảm

8.3, Mach dao déng ba diém điện cảm sử dụng

‘Cau hỏi và bồi tập

‘Bai 9 MẠCH DAO ĐỘNG BA ĐIỂM ĐIỆN DUNG _ 3.1 Giới thiêu mạch dao động ba điểm điện đúng (Colpits) 61

92 So d6 mach dao dong ba diễm điện dung rm 9.3 Pham vi diéu chink tan $6 3

‘9.4 Mach dao dụng bộ thuật toán 64 9.5 Ứng dụng 8 65

“Cầu hỏi và bài tập 66

ta 10, Ac MACH TAO DA0 DONG ĐIỆU HOÀ ĐỨNG THACH ANH 7

10.1 Giới thiệu mạch đao động đùng thạch anh 6) 10.2 Tính chất và mạch tương đường của thạch anh 67 10:3 Bp dao động dùng thạch anh mắc nối tiếp 6

104 Bộ dao động dùng thạchanh mie song song =

10.5 Bo t4o duo dong thịch anh dùng mạch khuếch đại

Bii 11 MACH DAO DONG TAO XUNG TAM GIAC (xung răng cự) T3

11.4, Mach tgo xung tam giác ding tranzko 76

Bal 12 TONG QUAN VE CAC MACH DAO DONG DA HAL

12:1 Các vấn đễ chung về mach dao dong da hai sẽ

122: Các dạng mạch dao động da hài

12:3 Đặc điểm về biên độ của các mạch dao động da hài

-4,Phương thấp re mach do dng đahài

13.5, Phạm vi ứng đụng

Câu hồi và bài tập

Bài 13 MẠCH ĐA HÀI HAI TRẠNG THÁI: ổn: 'ĐỊNH

131 Mạch wigs 6l xứng dùng ranzlo (RŠ-TRIGGER)

132 Trigger Smith

13.3, Mach wigger ding vi mach thu

13.4, Pham ving dung

“Câu hồi và bài tập

[Bai 14 MACH DAO DONG DA HAI MOT TRANG THAI ON ĐỊNH

14.1 Mạch đao động da hài một trang thái ẩn định đồng tranziG

142 Mạch đao động đa hài một trang thất n định (đa bài đợi) đảng vị mạch thuật ton

Cu hỏi và bài ập

Bài 1S MACH DAO DONG ĐA HÃI HAI TRẠNG THÁI

KHONG ON Dy Tit Mach dad PREPARING ng chen : —

152 Machado i 153 Plum wing Se

nhái one

Bal 16 MACH DAO DONG NGHET (Blocking)

16.1 Khái niệm về mạch dao động nghẹt

16.3 Chế độ làm việc của mạch đào động nghẹt

163 Mh dạo độn nghe cue pit chang

16.4 Phạm vì ứng dụng,

“Câu bởi và bài tập

Pho ue Bar HUONG DAN THU HANI DIES HIN

“Tên bài: Mạch đao động đa hài

“Tà liệu tham khảo

116

ws

(61 NOI DAU

“Giáo trình "Kỹ thuật mạch điện tử I” là cuốn sách được viết tên cơ sở chương tt đạy nghề (hoo mô đun của Tổng cục Dạy ngh

“hi lượng đành cho môn học nay về huyế là 46g

‘Sich ding cho sinh viên học Cao đẳng nghề và Trung cấp nghổ cắo ngành

Kỹ thuật điện từ, Tự động hóa, TƯ động đều th, Hệ thống điện, Thế bid 'huộc các tường Cao đẳng và Trung cấp Cuốn sách cũng tà lậu tam khảo ti cho sinh Viên cậc ngành kỹ thuật khác, hông chuyên về đện tờ

Đội đơng sách được tỉnh bầy rong 16 bài và phần hụ lục là bài hướng dẫn thự hành điển nh

Hoc xong môn học này học viên có khả năng:

— nh bày về ác dạng tín iu xung, cá chế độ khóa của rank the nội dụng đã học

~ oi hen đc NậDBEPHIPRIGUEIVBĐTlos cong au nos RC

Lc, dao ng thạch anh, đao động đa ha, dao động nghi, đao động kích khổ too ung am giác theo nội dung đã học,

— Sử dụng hành thạo các các mạch dao động điều hoà RC, LC, đao động (hạch nh, đao động đa hài, đao động nghợ, dao động ch khổ, tạo xung lam, tỡấc ong các tiếbịđiệnử dân đụng

— Lắp ấp, kiểm a và sửa chữa được các mạch trên dim bảo các tỉ âu: toàn, hoạ động ổn đph, đứng tôi ian «ui din, tho you chug hus (seu KN

đã học xong cả phẩn hực hành),

Mae đồ đã có cổ gắng nhưng chắc không rảnh khỗi hiểu ớt Chúng ti mong Thận được iến gp ý của độ gi để hoàn tiện hơ hong những Lần ti bản sau

Mộ ÿ kiến đông góp in gi về:

Công cổ phần Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà uất bản Giáo dục Việt Nam,

29 Hân Thuyên ~ Hà Nội điện thoại (04) 38264076”

ine ong cảm ơn!

CÁC TÁC GIÁ

Bait ĐỊNH NGHĨA, Các THAM SỐ

VA Cfic DẠNG TÍN HIỆU XUNG

1.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI TÍN HIỆU CƠ BAN

‘Thong in tí hiệ là li khổ iện cơ bản ca kỹ thuật đệ i

đã tượng mà ức bộ ống nạch fn ied che ning ohm ng cx

vạt chất kỹ thuật nhằm tạo ra, gia công xử lý hay chuyển đổi giữa các

‘dang năng lượng để giải quyết một mục tiêu kỹ thuật nào đó

“Thiệu tế siện để mộ Ú ác bu ệ vf ca tng in Mo ong những đạn đin ah han htt ác đạo động điện Te oth i i tenn 38 hy hài ghe Tụ nh cánh tu đến trợ

thời gian là thuận lợi và được sử dụng phổ biến

“Ta Mậu S) đợc dị na là mặ làn số phụ Duộc Đời gan,

trang thông to oh a de tay bl haga ng vf lech Ket tâm tong he thing tot nh eid ila thong ức

"Nếu biểu thức thời gian của tin higu S(t) thoả mãn điều kiện:

“Theo cách biểu điễn thời gian, tín hiệu có hai

Tin hl i in lên tục bo tờ gia rong khoing tớ ự ca

ss dae oi Ih hệ ưng (onto)

wt iu hen hông lên tục (tho gan de

TỶ

‘Then ae ee dang mach it eo bin im ie

19 ving

công, xử

1.2 KHAI NIEM VA DINH NGHIA TiN HIEU XUNG

Định nghĩa tínhiệu xung

Lạ íniệubiế đổi tôi rự theo thời gian gọi là ínhiệu xung

Công thức (1.3) biểu điển tín hiệu xung {x,} thông qua hàm dirac

lút — KD là một cấu nổ giữa tín ig liên tực à í hiệu xong Nó có ý

gi độc bit quan tong sip cho việc nghiên cứu tí hiệu xung có thể được tiến bình hoàn toần iếng như một in iệu lên tục mã ta đã quen Xgược hị, các kế qu từ việc Khảo ttn hu i tye ing thong que

Sẻ thức (L3) mà chuyển được think hiệu xong

fx} 2 x()8ít~kT)=x4) Ê ðq-kT)=x()s4) — 03) đc s0

“Xung đơn là dong ign hind cbs tn hiệu không trấn hoàn Các đạng xung thường gập trong thực ế: xung vuông, xung răng cưa, xung địng hàm số mũ Œình 12) Các xng này có cực tính đương, âm hoặc cực tính tay đối ừ đương sang âm Với ác tham số: độ rộng, biến độ, chủ

kg xung NiữtpafiaruetfEierrgftaiTin

1:3 CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA TÍN HIỆU XUNG

-) Biên độ xung U, (hoặc 1, ): Xác định bằng giá tị lớn nhất của điện

ấp tín hiệu xung có được tong thời gian tổn tại của xung đó (hình 1.1)

®) Độ rộng sườn trước và sườn sau (t, vt) x6 dinh bi khoằng thời gian táng và Dời gian giềm của biên độ xung tròng khoảng OU, + 0.90, giá tị

©) Độ rộng xung (,: Xác định bằng khoảng thời gian có xung với bien độ > 0.10, + 0,5U,

.9)Độ sụt đình xung: Thể hiện mức giảm biên độ xung ở đoạn đỉnh xung

©) Cho ky lp lai xung T

1.4 CAC DANG TIN HIỆU XUNG

“Các đạng tín hiệu xung thường gập có thé IA dy xung tn hoàn theo thời gian với ch kỳ lập lại T là một xung đơn xuất hiện một lần, có cực tính đương, âm hoặc cục tính thay đổi

Dạng xung, tức là quy luật biến đối của tị số điện ấp hoặc dòng điện

"xung theo thời gian, cũng là một tham số cơ bản của tín hiệu xung Tuy theo mục đích sử đụng mà các đây xung có hình dạng khác nhau như

"xung vuông (hình 1.23); xung hình tam giác (hình 1.2B); xung dang bra

số mã (hình L2€)

“Trong kỹ thuật xung ~ số, thường sử dụng phương pháp số, khi đồ cđạng tín hiệu xung chỉ cần cổ hai trạng thái phân biệt xế tại đầu vào hay, đầu ra của một mạch xung,

1) Ting in hg nang ong ty) Wl tn dom hon mức ngưỡng Ủ, gi là nức ấp hay nứa 0" Mức U, được cho theo phần tử khoá (ranzit, TC)

©) Các mức điện áp ra trong đãi U, < U,< Ủ, là các trạng thái bị sấm,

15 PHẠM VI ỨNG DỤNG

“Tín hiệu xung được sử dụng trong kỹ thuật xong — số, là một lĩnh vực khí rộng và quan trọng của ngành kỹ thuật điện ử ~ tin học Hiện nay, trong bước phát iển nhỏy vọt của kỹ thuật tự động hoá, ín hiệu xung là công cụ không thể thiếu để giả: quyết các nhiệm vụ kỹ thuật, nàng cao độ tủn cây và hiệu quả của kỹ thuật mạch điện tử

'CÂU HÔI VÀ BÀI TẬP

1 Nêu định nghĩa tín hiệu xung; phân biệt ín hiệu xung và tít hiệu tương tự

3 Trình bày các tham số cơ bản của tín hiệu xung,

3 Cho diy xung nh hinh 1.3:

Buz

CHẾ ĐỘ kHOá cỦA TñANZITO

2.4 ĐẶC ĐIỂM VỀ CHẾ ĐỘ KHOÁ CỦA TRANZITO

Trancito lim việc ở chế độ khoá, hoạt động như một khoá điện từ đồng mỡ mạch với tốc độ nhanh (10+10); đo đó có nhiều đặc điểm, điều kiện khác với ranzito làm việc ở chế độ khuếch đại đã tình bày ở Giáo trình “Kỹ thuật mạch điện tử T",

2.2 CAC ĐIỀU KIEN CUA KHOA DUNG TRANZITO LƯỠNG CYC (BJT) Chế độ khoá của tranzio (đình 2.1) được xác định bối chế độ điện áp hay dòng điện một chiều được cung cấp từ ngoài qua một mạch phụ trợ (khoá thường đồng bay thường mở), Việc chuyển trang thái của khoá thường được thực hiện nhờ một tín hiệu xung có cực tính thích hợp tác

"Để tranito lưỡng cực hoạt động ta phải phân cực cho nó, ngiĩa là đưa một điện ấp một chiều từ ben ngoài vào chuyển tiếp em (E) và

0

soleetơ (C) với giá trị và cực tính phù hợp Điện áp một chiều này sẽ thiết Tập chế độ một chiều cho tranzito Khi phan cye néu:

— Chuyển tiếp critơ phân cực thuận, chuyển tip colects phan cue 'aguực tranzto sẽ hoạt động trong vùng ích cự Khi tính toán chế độ một chiều ong vùng này ta thường sử đụng các công thức:

Use =0,7¥ (ấp đụng với tranzio npn Si)

Xết sơ đổ thực hiện được điều kiện như hình 2.1

.Khi lụa chọn cđiffyil9tpØffSfiBisfùAHD giá tịRQ, R, thích hợp có các giá tị Uy = 0 hay U, <U, tranzito & trang thấi ngưng dẫn,

đồng điện ra 1= 0 Lúc không cótãi R, điện ấp ra được tính:

Để phù hợp với đều kiện (2.1), điện ấp vào hải nằm dưới mde U,,

` U, là điện áp vào lớn nhất ở mức thấp để tranzito vin bị khoế

Uy =Uw„ (với tranzito Siie thường chọn Ủy = 0,49)

‘Tom Iai kh tranzito lưỡng cực ở vùng ngưng dẫn, chuyển tiếp ba cemito khong được phân cục hoặc phân cực ngược

"Để đánh giá mức độ tú cậy của khoá, người ta định nghĩa các tham số

độ dự trữ chống nhiễu ở mức cao S, và mức thấp $, trên đặc tuyển truyền đạthình 22 của một tranzito khof riêng bit

ảnh 22 Đặc tuyến trun dt cia Hnoa wana

“Từ đặc tuyến trên ta thấy:

— C6 thể để đăng đạt được mức S, lớn bằng cách chọn Fạc và các tham số Re, R, thich hyp

~ Do § thường nhỏ, cần phải năng cao tính chống nhiều với mức thấp

`Vì tị số Uạ, = Uggạ thự tế không giảm được, muốn S, tăng, cần tăng mức Uy (28) Muốn vậy, ta có thể đưa vào cục gốc B một hoặc vài đit, hoặc đưa vào đó một mạch phân ấp như hình 2 a, b,

“Qecmani làm phần từ khoá vì Uạc mổ của ranzilo phấn lớn nhỗ hơn Uz „

—_ Để năng cao tính tác động nhanh của khoá khi sử dụng tranzio lầm phần tử khoá cần quan tâm đến tính chất động (quá độ) của mạch điện Khi đồ cần ngăn ngữa hiện tượng bão hoà sâu của tranzito bằng các giải pháp kỹ thuật

1 Ình dấu (alftiRilbsidhii#giad dam số ong th

về thời gian rể ín hiệu (hình 2.2) Các giá trị tụ, ; thưởng nhỏ (khoảng, 10%+ 109),

“Trong đó: +, là thời gian tr sườn trước

+, lời gian uể sườn sau (được inh ở các mức biên độ 50% giá trị cự đại)

“Tuy nhiên, không thể bỏ qua, đặc bit là +, iền quan đến thời gian phục hổi điện trở ngược khi chuyển tranzit từ mở sang khoá, Khi quan tâm đến tính đồng bộ giữa các khối hoặc các sơ đồ khác nhau, khi thực hiện một nhiệm vụ xử lý tin ụ thể, Điễu này càng quan trong trong các,

hệ thống điều khiển, tính toán, vì khi ghép nối giữa các khối hoặc mạch, thời gian trễ bị cộng tích luỹ, Điều tương tựđối với các hệ sổ S, và $; khỉ ghếp nối cần được quan tâm và xác định lại một cách chính xác,

* Ta thấy, mức cao (H) nằm thấp hơn nhiều so với giá trị nguền cung cấp E,c và phụ thuộc vào giá ri điện tở Rẹ Để khắc phục hiện tượng này, thực tế thường mắc nối tiếp sau sơ đổ Khoá E chung một mạch lặp colectơ chung ở chế độ khoá như hình 2.5

Hình 35, 89 đồ khoá T mech i ng, b) Điều kiện tranzito din bao hoài

'Khi có xung điều khiển cực tính dương đưa tới dấu

tranzito chuyển sang trang thái di bão hoà (trang thấi mổ),

XKhi đồ chuyển tiếp emitơ và coleetơ đều phân cực thuận, tanzito lưỡng cực sẽ làm việc trong vùng bão hoà

Điện áp ra khí đó phải thoả mắn điều kiện

U,<U, Điện tở Re chọn thích hợp đ:

— Thời gian quá độ đủ nhỏ

23 CAC BIEU KIEN CUA KHOA DUNG TRANZITO TRUONG (FET)

‘Trait trường (Pild fect Transistor ~ FET) cổ những ưu điềm nổi bật

so với tranzito lưỡng cực BỊT à đồng điện qua FET chỉ dọ một loại hạt dẫn đa

SỐ (iện từ hoặc ỗ rống) tạo nên, d vay FET là lnh kiện một loi hạt đẫn có đồng vào nhỏ FET có ở kháng vào tất cao, ing ổn trong FET nhỏ hơn nhiệt sovới BỊ,

ion 26.Cấu tạo rant tring JFET inh 27 Ky higu JET

) Didu kign cia khod ding trancito trvimg trong vùng ngưng din

“Khi hoạt động trong vùng ngưng dẫn, tranitö tường Không bồ điện

ấp ti vùng ly =0 Do 46, nó là phần từ ngất điện,

"Đặc tuyến ra của tranato trường ỢEET kênh N) như ong hình 28 thể hiện hoạt động của nổ trong vùng ngưng dẫn và ong vùng bão ho

Khi thay đổi điện NfDyfinpp04yflfl8TSf)GGNTDp tế xúc P— N sử

thay đổi làm cho tiết điện của kênh cũng thay đổi theo, do đó điện trở của

Kênh tay đổi và cường độ dồng điện qua kênh cũng thay đổi Như vậy,

‘ign p trên cực cổng Uạ dã điều khiển được đồng điện cực máng l„

bế rộng của kênh giảm xuống 0 à đồng điện mắng Đão hoà Tạa= 0 Những với nh kiện thực tế tì có một đồng điện rồ vẫn c0 kênh ngay cả Khí ð điều Kiện

"

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1 So sánh điểm khác nhau cơ bản tong cơ chế hoạt động của ranzis

‘wong cue (BIT) va tranzio trường (PET) ở chế độ khoá

`, Ưu, nhược điểm của ranzio trường khí sử dạng làm khóa điện tử so với tramzito lưỡng cực ở những điểm nào?

.3, Vẽ mạch diện sử dụng tranzio trường làm việc như một khoá điện tử

“mắc cục nguồn chung?

4Á, So ánh điều kiên ngưng dân của BỊT và FET?

5, So ánh điều kiện dẫn bão hod cla BIT va FET?

Bais

CHẾ ĐỘ HHOñ CỦA HHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

.34 ĐẠI CƯƠNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Bộ khuếch đại thuậi toán (Operaional Ampliñer ~ OA) là mạch khuếch đại tổ hợp (vì mạch điện tử toyến tính), có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ

Hien nay các bộ khuếch đại thuật toán (OA) đồng vai trd quan trong

và được sử dụng rộng rãi tong kỹ thuật khuếch đị, tạo tín hiệu in, xung,

[Nu Uy = 0 thi U, = K,U,, nên U, đồng pha với tí hiệu vào U,, vi vay đầu vào P Positive) duge go là đầu vào không đão và ký iệu bởi dấu +)

"Nếu U, =0 thì U, = = K,U,, nên U, ngược pha vối tín hiện vào U„, vì vay dtu vào N (Nagatve) được gọi à đầu vào đảo và ký hiệu bởi đấu (`) Ngoài ra, OA còn có hai chân để cấp nguồn đối xứng, các chân bù điện áp, bù tín số

3.2 CHẾ ĐỘ KHOÁ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

“Khi làm việc ở chế độ xung, khuếch đại thuật toán hoạt động như một

“khoá điện từ đồng, mở nhanh Điểm làm việc luôn nằm trong vùng bão hoà

“của đặc tuyển tryển đạt

Với điện ấp ra ở chế độ khuếch dại là hàm của

Ki &ché 49 khố điện áp a chỉ năm ở mộ ong ai mức bão hồ

„và Uy ứng với các biên 49 U, 2h |

Để biết nguyên lý hot dong ca TC ot, a hy tm bu nguyen ý

“hoạt động của mạch so sánh (comparator)

3.3 MẠCH SO SÁNH

Mạch so sánh thực hiện quá tình so sính biên độ của điện ấp -ảe vào (U, với một điện ấp chuẩn (U ) cĩ cực táh cĩ th là đương hay đem để bist duge mg trong bake qua: Uy > Une Uy < Us hy Uy = Usa

“Thơng thường giá tị U,„„, được tinh truc, cổ định và mang ý ng

là uột tơng ta chuẩn (lương ự quả cân trong phép cân trọng lượng

9 sánh); cơn giá tr , là một lượng biến đối heo thời giản cỉn được slim st, theo đối, đánh giá mang thơng tín của quá tình động (hường biến đổi chậm theo thời giao) cần được điều khiển rong một đi hay ở một rạng tíi mong muốn

3.3.1 Sơ đổ mạch điện cơ bản

Tie 3) Điện áp đầu vào báo hồ (Dạ)

XXết mạch như hình 341

`Vi K, thường rất lớn nên U, nếu ở vùng uyến tính theo cơng thức trên cũng tấ lớn

XKhi U, nhỏ, U, cĩ giá tị nằm trong miền tuyến tính Khi , vượt qua cột gi tí nào đĩ thì U, đạt gi bão be và khơng sử đọng hệ thee 32 được nữa Giá tr U, để U, bảo hồ phạ thuộc vào mỗi OA và thường cổ giá tị khộng vài chục vÝ,

hi U Am, mach dio pha nén U,= Ung

XhiU, đương, mạch khơng đão na nên

Up=U m= + Ue

6 aay, ky hiệu + Uy, Ide mic ditn dp bio hod chia OA Trong trường hợp lý tướng cĩ thể chọn:

Uy, = Vẹ (nức nguồn dương)

“Ui = Vax (ne ngusa tm)

Như vậy, điện ấp đầu vào U, tới đa là

ey G4)

Ð) Mạch so sánh mức dương

Mach nhự hình 3.2 được gọi là mạch so sánh không đảo mức đương (điện áp U, đưa vào đầu vào không đảo) Điện áp đầu vào U, được đem s0 sinh v6i din dp chun U,, > 0

KhiU, <Ug thi U,=~ Ug Com khi U, = U, thi U, thay đổi trạng thái

Ki dua tin higu vio dau vào đảo và điện áp chuẩn đặt vào dấu vào khong đảo ta sẽ cổ mạch so sánh đảo,

‘©) Mach so sinh mức âm,

inh 3.4 gc so sinh dio mi Uy <0

20

Hình 3.4 là sơ đổ mạch so sánh đảo mức am,

Nếu U,> Un thi U, == Un

Nu U,< Ugh U,=+ Uy

+ Mạch đáo

io cổ hồi tiếp dương,

“Tín hiệu vào được đưa vào đâu

vào đảo, điện áp chuẩn được lếy từ

điện áp ra U, thông qua vòng hồi tiếp

đương với hai điện tở R, và R„ Tuỷ

theo mức tín hiệu U, mà U, ở một lah 36 Mach so sir

“được gọi là hệ số hồi tiếp đương

Khi U, từ một mức khế âm tăng từ từ a nhận thấy

Néu U, < Us thiU,

Gu UL>U,

2L

Giá trị U, = BU, lam cho mạch bất đâu đổi trạng thái từ cao xuống thấp và được gọi là điểm ngưỡng trên Uụ„y (UTP: Upper Threehold Poin)) còn gọi là ngưỡng ngất mạch

"Nếu ta giảm U, từ một mức khá đương một cách từ từ, kh đồ U, =~ Uy

và Uạ = CU,) đo đồ khí U, < BC U,) thì U, chuyển từ — Ủụ sang trang, thái +, Trị số U, = ñCU„) được gọi là điểm ngưỡng dưới Uy (LTP: Low Threshold Point) cdn gọi là ngưỡng nối mach,

"Hình 38: mạch so sánh không đảo hồi iếp đương,

"Điện ấp tại điểm P có được do U, và Ú, gây nên

“Thay đổi tín hiệu vào ta nhận thấy:

KhiU,< Uy thì U, =— Uy,

Khi U,> Ư, thìU, = + Uạ, Trì số U, khi U, bắt đấu đổi trạng thái gọi

là điểm ngưỡng trên Uu

"By giờ nếu ta giảm U, (lóc này U, đang ở mức +U„), khí U, bắt đâu nhỏ hơn U„ = 0 thì U, đổi trạng thái và bằng -U/, Tả số U, lúc này gọi

là điểm ngưỡng đưới Uị.y

Ta có thể dễ dàng xác định được U,„y và U,r„ bằng việc sử dụng phương tình (3.7), vậy:

chuyén mach của bộ khuếch đại thuật toán

hi bọ khuếch đại thuật toán làm việc như một Khoá đồng mỗ, điềm, làm việc luôn nim trong vùng bão hoà của đặc tuyển trayén dat, Dida kiện chuyển mạch của khoá là điện ấp ra U, chỉ nằm ở một trong bai mức bão hoặc

Uy», YA Urn

"Với điều kiện biên độ U, # Urn

2

Tinh chất trễ của mạch khuếch đại thuật toán

“Giống nhự khoá tranzio, kh làm việc với các tín hiệu xung biến đổi nhanh, cân lưu ý tới tính chất trễ (ính chất quần tính) của IC thuật toán

`Với IC khuếch đại thuật oán hiên nay, tốc độ in thiên của điện áp +a khoảng V/ns, do đó việc đùng chúng trong các mạch so sánh hiện nay

bị hạn chế, khi đời hỏi độ chính xác cao Trong điều kiện tốt hơn, việc sit cđụng các IC chuyên dụng được chế tạo sẵn sẽ cố tốc độ chuyển mạch nhanh hơn nhiều cấp ~ e8 V/ns, vi đụ loại yA710,A110,LM310-~339 hay NES21,

.3.4 MẠCH SO SÁNH TỔNG

8) Chức năng mạch điện

"Để mở rộng chức năng của mạch so sánh, ta đưa rà

tổng Mạch sơ sánh tổng có chức năng chuyển trang thái

tổng đại số của hai điện áp vào đạt tới giá tị điện áp ngưỡng

hình 346.8ø để mạch

hú ÿ điều Kện chgn đấu U-U, <0 gược du nhau)

©) Nguyên lý làm việc của mạch điện

‘Ta đặc tuyến truyền đạt hình 3.11 ta thấy rõ bộ s sánh tổng sẽ chuyển trạng thái ở đầu ra lóc tổng đại số của bai điện áp vào (đưa tối công một đầu vào) đạt tới | gis tri ngưỡng (đưa tối đâu vào kia,

Nếu chọn U„ =0- (hình 310)

“Thì mạch sẽ ạt rạng thái lúc cổ điều kiện U, +U, =0 (hÌnh 3.11)

%

xe din ign ấp đâu

vào nằm trong hay nim = 4 = ngoài một khoảng giới NI 5

©) Nguyên lý làm việc của mạch điện

.Để xác định xem điện ấp vào có nằm trong một giới hạn giá tr cho tude hay không, người ta sử đụng mạch so sánh bai ngưỡng (bình 3.12),

"Để phối hợp các đâu ra của K,, K; ở đây sử dụng một cổng logic phụ

"hà cổng ANDG)

Tại đấu ủaG, la có Uy

U, =¥=1 (tương ứng với mức điện ấp cao)

Khi tại các lối ra c K,vàK, có

X=Xi=l Các tường hợp còn lại với mọi giá tị Xị X;

(Œ,.X;=0)

(đương ứng với mức điện áp thấp)

“Kết hợp tính chất của mạch và tinh chất của cổng O, ta nhận được

đạc tuyến tuyên đa (ìtjyJ2bmewtsheefuemm

“Từ đặc tuyển truyền đại thấy rằng:

A

va U,=0 Ki Uy < Upgtnt B04 U,> Unga

Lin ý Chin chon Unga < Uagng?

Bộ so sánh hai ngưỡng được sử dụng đặc biệt thuận lợi khử cấn theo dđõi và khống chế tự động thông số nào đó của một quá tình, tong một siới hạn cho phép đã định sẵn (thể hiện ở bai giá trị điện áp ngưỡng) hoặc

"ngược lại không cho phếp giới hạn này rơi vào vùng cấm đã chọn trước

‘ahd hai giá tị điện ấp ngưỡng tương ứng,

36 PHẠM VI ỨNG DỤNG

Chế độ khoá của khuếch đại that toán sử dụng tong các mạch dao

động tạo xung, các mạch đóng mở điều khiển, các mạch so sánh,

16

'CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1 Tình bầy các điều kiện chuyển mạch của khuếch đại thuật toán trong, chế độ khoá

2 VE và trình bày nguyên lý hoạt động mạch so sánh mức âm

3 Ve và tình bày nguyên lý hoạt động mạch so sánh hồi iếp đương

4, Về và trình bày nguyên lý hoạt động mạch so ánh tổng

5 Về và trình bày nguyên lý hoạt động mạch so sánh hai ngưỡng

6 Hãy nêu các ứng đụng của khuếch đại thuạ ton trong chế độ khoá,

Bài4

TONG QUAN VE cic MACH

TẠO DRO ĐỘNG ĐIỂU HOÀ

.4.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TẠO DAO ĐỘNG DIEU HOA

“Các mạch lạo đao động điều hoà được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin, trong các máy phát, máy thu; trong máy đo, máy kiếm tra, thiết bị ý tế Hiểu một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiện

phần ti tích cực như transito lưỡng cực, ransto trường, mạch khuếch đại thuật toán hoặc các phần tử đạc iệt như điết Tunl, dist Guna,

Để tạo đáo động điều hà, có thể theo ha nguyên tắc cơ bản su:

~ Tao dao động bằng hồi tiếp đương

— Tạo dao động bằng phương pháp tổng hợp mạch

Ổ đây ta chỉ nghiên cửu các mạch tạo dao động theo nguyên tắc hồi tiếp đương

Mach dao dong điều hoà có sơ đổ khối như hình 4.1, bao gồm:

~ Khối khuếch đại (KĐ);

~ Phản từ hồi tiếp (hÙ

"Nguyên tắc: Lấy một phần nàng lượng ở đầu ra của Khối khuếch dai hồi tiếp đương quay trở lại đầu vào

) Didu kiện của các mạch tạo đao động điều hod

— Điều kiện cân bằng về biên độ

Nếu bạn đấu K8 >> 1 va dim bảo điều kiện về pha thì mạch đạo động đạt ổn định nhanh nhưng dạng tín hiệu ra bị mếo

Nếu ban du KiB > 1 và gấn bằng 1 dù mạch đạt độ ổn định chậm nhưng Í méo

Nếu KLÐ < tì mạch không đao động, khi đồ U, i dang dao dong tit din,

2»

+ Muến có đao động phải thoả mãn điều kiện cân bảng biên độ và căn bằng về pha

+ Mạch phải chứa nhất một phn từ tích cực lầm nhiệm vụ biến đổi năng lượng một chều thành năng lượng xoay chiều, đồng thời

6 vai Hồ à một khâu điều chỉnh để dim bảo biên độ đao động Xhông đổi ở rạng thế x lập

~ Đặc điềm về nguền cung cấp: Phải sử dụng các nguồn ổn định, hoc nguồn có ổn áp

— Đặc điểm Về kết cấu của mạch: Giảm ảnh hưởng của tả đến mạch

ao động bÌng cách thêm tổng đệm ở đầu ra của Lắng tạo dao động,

— Đặc diễm về các phần ữ tích eye: Ding cdc phin ích cực cổ hệ

số nào đó, đồng thời K > 1 thì trong mạch phát sinh đao động ở tấn số

46, Ta n6i mạch ở trạng thấi quá độ (quá trình nuôi đường dao động) Ở trạng thái xác lập, biên độ đao động không đổi ứng với K.B = 1 (quá trình cduy t dạo động)

"Để đảm bảo ổn định biên độ ở trạng thái xác lập, có thể thực hiện các biện phấp sau:

— Xắc định biên độ điện áp ra bằng cách chọn tị số điện áp nguồn, sung cấp một chiều thích hợp, với biên độ điện ấp xoay chiều cực đi trên đầu ra mạch khuếch đại luôn nhỏ hơn giá tị điện ấp nguồn cung cấp một chiều cho phín từ khuếch đại đồ,

~ Dịch chuyển điểm làm việc tiên đặc tuyến phi tuyến của phẩn tử th

se nhờ thay đổi điện áp phân cục đặt lên cực điều khiển của phần từ khuếch dại

~ Dang mạch hồi tiếp phi tuyến hoặc đùng phần tử hiệu chỉnh (ví dụ: điện trở nhiệt hoặc điện trở thông ota di)

“Tuỷ thuộc vào mạch điện cụ thể có thể áp dụng những biện pháp trên,

) Ổn định tần số dao động

`Vấn để ồn định tấn số đao động liên quan chật chẽ đến điều kiện căn bằng pha Khi địch pha giữa điện ấp hồi iếp đưa về và điện áp ban đầu thay đổi, sẽ đẫn đến sự thay đối tấn số dao động, Để năng cao độ ổn định, tắn số của mạch tạo dao động, cắn áp dụng các biện pháp sau:

~ Thực hiện các biện pháp nhằm hạn chế sự thay đổi các tham số của mạch tạo dao động như: Dùng nguồn ổa áp, đùng các nh kiện có hệ số nhiệt độ nhỏ, có sai số nhỏ, đùng các phần tử ổn định nhiệt

— Thực hiện cấc biện pháp nhằm giảm sự thay đổi góc pha theo tham,

số của mạch tạo đao động, nghĩa là: gu, +0u/,„) “điều kiện về

“Theo các nghiên cứu thự tế cho thấy: nếu không đùng các biện pháp

ổn định đặc biệt thì độ ổa định tần số Ỹ -ủa các bộ tạo dao động điều

hoà có thể ạt được trong khoảng 10 10ˆ, Khi đồng ác biện pháp rên đây có th tang độ ổn định tới 10” hoặc cao hơn Trong ưng hợp đồng

b) Mạch tạo dao dong LC

Mach dao động LC đùng để tạo ra ác ín hiện cao tấn từ hồng trim kiohec đến hàng trân megnbe Với cd kiếu mạch đa đạn, mạch go

ao động LC tụ an số ao động gấn với ấn sổ cộng hưởng của sồ

1

<) Mach đạo động với thạch nh

“Trong những mạch tạo dao dong LC yeu cầu chất lượng cao người ta thay thể khung đao động LC bing bỏ cộng hưởng thạch anh, khi đố đạt được độ ổn định tấn số là lớn

4.5 CẤU TRÚC CHUNG MẠCH TẠO DAO ĐỘNG CỘNG HƯỞNG

“Các mạch đao động dịch pha chỉ được sử dụng để tạo ra dao động tấn thấp, muốn tạo dao động tín số cao thường sử dụng các mạch dao động cộng hưởng,

Hình 42 là đổ tổng quất của mạch dao động cộng hưởng Z,Z„ Z, là cic phn tr dien khin OMAR AUTRE sng

54 v= 5 Zak —K.U, (Ke ld be số khuếch đại của mạch khuếch đại khi t

HỆ số khuếch đại của mạch khuếch đại được tính:

Tai tấn số cộng Hy 7,+74+7,=0

cos

"Điều kiện PK > 1 trở thinh digu kign: Ky 2

Cỗải phương tình Z, + Z, +'Z, = ta sẽ m được tấn số cộng hưởng

“Tuỷ theo Z4 Z,,Z, và tính chất của mạch khuếch đạ ta có các dạng mạch cộng hướng sau:

.46 PHƯƠNG PHÁN tjsftrprrfo@tlliheiyjTiiTỰD DAO ĐỘNG

Có nhiều phương pháp để tính toán mạch đao động, trong đó phương pháp thông đụng nhất, đó là tính toán mạch dao dong theo phương pháp

‘mach khuếch đại có hối tiếp Nội dung của phương pháp này bao gốm: phương pháp tính toán linh kiện cân bằng về biên độ và phương pháp tính oán nh kiện căn bằng về pha

= Phuong php ti to lính kiện cân bằng về pha:

"Phương pháp tính bao gồm 6 bước:

“Bước 1 Tính toán hệ số khuếch đại

.Bước 2 Xác định hệ số hối tiếp

Bue 3 Tinh tich 56 KK,

“Bước 4 Xác định điều kien dao dong cia mạch

“Bước 5 Xác định hệ số hồi tiếp để mạch tự đao động được

“Bước 6 Xác định tị số các nh kiện mắc trong mạch

“Để mình ho, ta xế ví dụ sau: Tính điều kiện tự dao động của mạch

ba didm dign dung (mạch colpits) như hình 44,

"Bước I Tính hệ số khuếch đại K

.Mạch khuếch đại mắc E chung

an

hạ bảng là hệ số khuếch đại đồng điện vỉ phân) [1]

“Trong mạch điện trên, trở kháng giữa cực C và đất, Zc là một phần ở Kháng của khung cộng hưởng, được xác định:

35

‘Trong 46; L à điện cảm của khung cộng hưởng:

.C là điện dụng của khung cộng hưởng;

+ ] điện trở tổn hao của khủng cộng hưởng

“Zy»,]à trở khẩng vào phản ánh sang nhánh colectơ ~ emitø, nếu giả thiết R,//R, >> hụ ta cố:

“Bước 4 Xác định điều kiện dao động của mach

“hay 16) sào (15) và biến đổi ta có:

mx + + TM Ra

“Trong biểu thức (417):

Dấu = Ứng với trường hợp dao động xác lập,

Đấu < ứng với trường hợp quá độ lúc mới đóng mạch

`Với cách trên te có thể tính được điều kiện tự đao động cho các mạch khác nhau

“Bước 5 Xác định hệ số hổi tiếp để mạch tự đao động được,

“Thông thường giá tị n << 1 nên 4.17) được ính gắn đúng

'CÂU HÔI VÀ BÀI TẬT

1 Trình bày nguyên tắc cơ bản để ạo đao động điều hoà,

2 Vẽ sơ đổ khối mạch tạo đao động, tình bày điều kiện về pha và điều kiện vẽ khuếch đại trong mạch dao động điều hod

3, Nêu các điều kiện để ổn ti dao động

4, Trình bày các phương pháp ổn định tấn số và biên độ dao động,

5 Trình bày phương pháp tính toán mạch đao động, nêu các bước tính toán